連鑄工藝、設(shè)備-連鑄坯凝固與傳熱培訓(xùn)課件(編輯修改稿)
2025-03-22 15:19 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 后向中心面擴(kuò)展，結(jié)晶器寬面氣隙寬度比角部小，角部坯殼厚度最薄，常常會(huì)出現(xiàn)角部裂紋，甚至造成漏鋼。 ?結(jié)晶器傳熱示意圖： 結(jié)晶器橫向氣隙的形成： 1— 冷卻水； 2— 結(jié)晶器； 3— 氣隙； 4— 渣膜； 5— 坯殼； 6— 鋼液； 7— 保護(hù)渣 ⑴結(jié)晶器設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)傳熱的影響 ?結(jié)晶器熱量傳遞過程中，氣隙熱阻最大，占總熱阻的 70～ 90%.結(jié)晶器設(shè)計(jì)為上大下小具有 合適的倒錐度，可以減小下部氣隙厚度，改善傳熱。 錐度應(yīng)按鋼種和拉速來選擇。結(jié)晶器斷面尺寸的減小量應(yīng)不大于鑄坯的線收縮量。線收縮量 C可根據(jù)從彎月面到結(jié)晶器出口處坯殼溫度變化 ΔT和坯殼收縮系數(shù) β來確定，即 ? C＝ ΔTβ 100% ?結(jié)晶器內(nèi)鋼水熱量導(dǎo)出給銅壁，上半部占50％以上，當(dāng)氣隙形成后，結(jié)晶器下部導(dǎo)出熱量減少，結(jié)晶器下部主要起支承坯殼的作用， 結(jié)晶器長(zhǎng)度以不增加拉漏為原則。通常為 700～ 900mm。 ?銅壁厚度在一定范圍內(nèi) 對(duì)傳熱影響不大。方坯結(jié)晶器銅壁厚度在 8～ 15mm范圍，熱流變化很小，板坯結(jié)晶器銅壁厚度由 40mm減薄到 20mm時(shí)，熱流僅增加 10％。 ? 正常通水情況下，結(jié)晶器內(nèi)壁使用溫度為200～ 300℃ 。特殊情況時(shí)，最高處可達(dá)500℃ 。要求結(jié)晶器材質(zhì)導(dǎo)熱性好，抗熱疲勞，強(qiáng)度高，高溫下膨脹小，不易變形。純銅導(dǎo)熱性最好，但彈性極限低，易產(chǎn)生也就變形。所以多 采用強(qiáng)度高的銅合金，如 Cu— Cr， Cu— Ag合金等。 這些合金高溫下抗磨損能力強(qiáng)，使結(jié)晶器壁壽命比純銅高幾倍。 ⑵ 操作因素對(duì)結(jié)晶器傳熱的影響 ?單位時(shí)間內(nèi)通過結(jié)晶器水縫中的水量，對(duì)其傳熱有重要影響。冷卻水應(yīng)保證迅速地將鋼水凝固所放出的熱量帶走，使銅壁冷面上沒有熱的積累。冷卻水與銅壁的界面上，有三種傳熱狀況： ： 熱流與銅壁溫度呈線性關(guān)系，水流速增加，熱流增大。 ： 銅壁局部區(qū)域處于高溫狀態(tài)，靠近銅壁表面過熱的水層中，有水生成蒸汽并產(chǎn)生沸騰。在這種情況下，結(jié)晶器與冷卻水之間熱交換不決定于水流速，而主要決定于銅壁表面的過熱和水的壓力。 ： ? 溫度超過某一極限值時(shí)，靠近銅壁表面的水形成蒸汽膜，熱阻增大，熱流減小，導(dǎo)致銅壁表面溫度升高，造成結(jié)晶器損壞。 ? 實(shí)際生產(chǎn)中，正常情況是處于第一種情況，應(yīng)盡力避免第二種情況發(fā)生，絕對(duì)禁止第三種情況發(fā)生。 ?結(jié)晶器水流速一般在 6～ 12m∕s 范圍，進(jìn)出水溫差應(yīng)控制在 5～ 6℃ ，不大于 10℃ 。結(jié)晶器最大供水量，對(duì)于板坯和大方坯，每流為 500～ 600m3∕h ，對(duì)于小方坯為 100～ 150 m3∕h 。 ?水垢沉積在銅壁表面形成絕熱層，增加熱阻，熱流下降，導(dǎo)致銅壁溫度升高，加速了水的沸騰。所以， 結(jié)晶器必須使用軟水。要求其總鹽含量 ≯ 400mg∕l ，硫酸鹽 ≯ 150 mg∕l ，氯化物 ≯ 50mg∕l ，硅酸鹽≯ 40mg∕l ，懸浮質(zhì)點(diǎn)＜ 50mg∕l ，質(zhì)點(diǎn)尺寸 ≯ ，碳酸鹽硬度 ≯ 1～ 2176。 Dh, pH值為 7～ 8。 ?結(jié)晶器潤(rùn)滑可以減小拉坯阻力，并可由于潤(rùn)滑劑充滿氣隙而改善傳熱。通常敞開澆注時(shí)用油做潤(rùn)滑劑。油在高溫下裂化分解為 C— H化合物。它充滿氣隙對(duì)傳熱有利。采用保護(hù)澆注時(shí)，保護(hù)渣加在結(jié)晶器鋼液面上，形成液渣層，結(jié)晶器振動(dòng)時(shí)，在彎月面處液渣被帶入氣隙中，坯殼表面形成均勻的渣膜，既起潤(rùn)滑作用，又由于填充氣隙而改善傳熱。 ?保護(hù)渣對(duì)結(jié)晶器熱流的影響與渣膜厚度有關(guān)。渣膜厚度是渣粘度和拉速的函數(shù)： ?式中 e — 渣膜厚度， mm ? η — 渣粘度， Pa s； v — 拉速， mm∕min ； ? g — 重力加速度， cm ∕s 2 ； ρ m， ρ s— 鋼和渣的密度， g ∕ cm 3 。 )( smgVe??????當(dāng)拉速一定時(shí)渣膜厚度主要決定于渣粘度。粘度太高，渣流動(dòng)性不好，形成厚薄不均不連續(xù)的渣膜；粘度太低，渣膜也厚薄不均。 在這兩種情況下，測(cè)得的熱流不穩(wěn)定。通常把保護(hù)渣的 ηv2值作為形成穩(wěn)定渣膜的最佳潤(rùn)滑條件（ v為拉速）。如果 ηv2值太高或太低，也就是渣膜不穩(wěn)定。坯殼有部分表面直接與銅壁接觸，局部熱流增加，從而導(dǎo)致局部區(qū)域收縮而形成凹陷或厚薄不均，因此， 使保護(hù)渣具有合適的粘度值（ ηv2值），是得到均勻渣膜，使結(jié)晶器導(dǎo)熱穩(wěn)定，控制結(jié)晶器內(nèi)坯殼均勻生長(zhǎng)的重
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