第2章 结晶器简介
2.2.5结晶器形状的变化
结晶器是连铸机的心脏,其设计结构决定了拉坯速度和生产率。若提高拉速增大产率, 则需要结晶器有适宜的几何形状来改善传热效果、降低摩擦力。大板坯连铸机的直结晶器: 使用直结晶器比传统弧形结晶器更能让铸坯与结晶器间均匀接触, 使坯壳均匀、快速地生长, 降低了漏钢的风险, 而且, 非金属夹杂物能上升到钢液面, 使得板坯具有优秀的内部质量。小方坯连铸机的多级结晶器: 现已证实, 多级结晶器能有效降低高速小方坯连铸机的漏钢率。其结结构组成为一个初级管式结晶器和一个采用刚性连接的长320mm 的第2 段。锥形结晶器: 锥形结晶器可用于大方坯、小方坯和大板坯连铸机。大方坯和小方坯连铸机抛物面结晶器的引入是连铸发展史的转折点。结晶器锥度与钢种和拉坯速度有关。铸坯在高速连铸机结晶器内的停留时间非常短, 坯壳必须有足够的厚度和强度来承受钢水静压力。因此, 考虑到铸坯收缩, 要使铸坯和结晶器保持良好接触, 结晶器管的各段要设计多个锥度。小方坯连铸机结晶器长度: 高速小方坯连铸机的结晶器总长比普通结晶器延长了900mm , 因此增加了钢水在结晶器内的停留时间, 提高了坯壳强度。
2.3 结晶器存在的问题
(1) 研发能力较低，对关键技术掌握较差，进口依赖程度较大，关键部件如铜板镀层，和精确调宽调后机构仍依赖于进口。大多数企业以生产为主，对于新技术的研究处于之后状态。
(2) 连铸生产过程中，钢坯极易出现拉漏的情况，生产安全性较差，工人的工作环境较差，安全性较低。
2.4 结晶器使用前的安全检查
结晶器安装上线前，在维护区应检查结晶器的装配、对中、运行、泄露情况、正确的安装和二次冷却喷嘴的喷雾情况。在结晶器到达操作区前，检查和结果都应被记录下来，还应该完场下面的检查和操作:
13
燕山大学本科生毕业设计(论文)
(1) 检查铜板表面的磨损、损伤和平整 (2) 检查窄面和宽面间的缝隙
(3) 检查窄面锥度的调节和结晶器的的宽度
(4) 在窄面和宽面间检查结晶器的边缘缝隙，并使用硅橡胶正确密封 (5) 检查结晶器的水密封性能
(6) 检查结晶器盖是否在结晶器的正确位置 (7) 在调节后，检查夹紧装置的功能和夹紧结晶器
(8) 检查结晶器液面传感器的位置并校验，为传感器安装保护盖和接通冷却水
(9) 通过调节机构的手动方式来检查宽度调节装置的运转 (10) 检查供应管线(气体、液体)是否正确连接，包括密封性检查 (11) 检查结晶器盖的正确位置、变形和耐火材料内衬的损坏 (12) 检查供水软管机检查喷嘴位置和喷雾形式
(13) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊固定的紧密配合 (14) 检查结晶器足辊和侧面铸坯导向辊的旋转
(15) 检查结晶器与振动装置接触面的正确位置以及是否损坏 (16) 检查结晶器固定螺栓可能的损伤
在结晶器更换后，还要在结晶器上完成以下的检查和操作
(1) 检查结晶器足辊到铜板下部边缘是否道道设计值(视觉检查，用一个直尺定位在宽面)
(2) 通过过渡直尺来检查结晶器足辊到弯曲段第一个辊的对中 (3) 检查第一个窄面足辊到铜板下部边缘的对中 (4) 用结晶器锥度测量仪检查宽面锥度的对称性。
2.5 本章小结
通过第二章的学习，我进一步加深了对连铸机以及结晶器的了解。了解了结晶器的发展趋势和目前应用在国内外主流结晶器上的技术。对结晶器的设计工作做好了铺垫，为下一章的顺利进行做好了准备工作。
14
第3章 结晶器夹紧装置的选择计算
第3章 结晶器夹紧装置的选择计算
3.1结晶器夹紧装置简介
现代的板坯连铸机结晶器都采用宽面压窄面的结构，所以宽面板调整装置不能采用固定的支撑防止。因为窄边面板在浇铸过程中会受热膨胀，款面板对债面板即要有一定的事呀，防止接缝处漏钢，又要允许膨胀。原来使用的结晶器宽面调整装置时纯粹的电动机械调整装置，这种装置调整的精度较差，采用齿轮箱变速传动，寿命较短。后来随着液压技术的不断成熟，第二代结晶器跨面调整装置采用的是螺杆加蝶形弹簧加液压缸的形式，这种调整装置较第一种有了质的飞跃，液压装置的引入大大提高了调整精度，但是蝶形弹簧在高温的工作条件下，很容易到达疲劳极限，因此这只能够宽面调整装置出现了自身无法突破的瓶颈。
现如今，第三代宽边调整装置已经投入使用，如下图3-1所示。现在主要使用的是纯粹的液压调整装置。这种装置的引入大大提高了宽边调整的精度，调整装置的使用寿命大大延长，同时这种装置免去了机械调整和螺杆蝶形弹簧调整时所需要的润滑管路，大大精简了结晶器的设计，同时提高了工作人员的安全性，使结晶器的可接近性大大提高。
图 3-1 加紧装置
15
燕山大学本科生毕业设计(论文)
图 3-2 结晶器夹紧装置
3.2结晶器夹紧受力分析及计算选择
结晶器在连铸生产过程中，受的力非常复杂，因为结晶器的宽边钢板是弧线的，因此受力是变化的，在结晶器的设计过程中，工厂设计时遍采用的是计算机模拟结晶器内部受力情况。因此，我在本次毕业设计过程中只能通过简单的力学计算来得到结晶器宽边调整液压缸的受力情况。
图 3-3 结晶器夹紧装置受力示意图
钢水静压力计算
Pmax=?gH?10?4 （3-1)
式中 Pmax——最大钢水静压力 MPa
16
第3章 结晶器夹紧装置的选择计算
H——结晶器压面到足辊中心线的距离 dm ?——钢水密度 kg/dm3
F?HB (3-2)
式中 F——受压面积 dm3
H——结晶器压面到足辊中心线的距离 dm B——板坯宽度 dm
P=H?g/2 (3-3)
F=H2B?g/2 (3-4)
P——钢水静压力 N
H——结晶器压面到足辊中心线的距离 dm B——板坯宽度 dm ?——钢水密度 kg/dm3
设定作用力作用在距底面(最大压力足辊处)1/3 高度上。 上下部液压缸受力及窄面板压紧力计算 对上部液压缸作用点B取?MB=0
则
pB=
pA=
p(2/3H?BC) (3-5)
ABp(2/3H?BC) (3-6)
AB上下各设置两个液压缸，故每个液压缸受力1/2pA与1/2pB。实际上由于考虑到一定的安全系数，则上下部液压缸受力为
p(2/3H?BC) p?= (3-7) AAB式中 pA——上下部每股液压缸的实际受力 N
p?A——上下部每个液压缸的计算受力
K ——安全系数 取 K =1.75
p(2/3H?BC) p?= (3-8) BAB式中 p?B——上下部每股液压缸的实际受力 N
17