【正文】 據(jù)結(jié)晶器長(zhǎng)度，由于曲線與橫坐標(biāo)軸橡膠而受限制。在曲線上能夠辦證最大安全系數(shù)的最大值，通過微分法不難算出相當(dāng)于這個(gè)最大值的結(jié)晶器長(zhǎng)度。經(jīng)過計(jì)算，結(jié)晶器的長(zhǎng)度應(yīng)該是600mm到1200mm。結(jié)晶器的長(zhǎng)度計(jì)算——結(jié)晶器的有效長(zhǎng)度mm——結(jié)晶器出口的坯殼厚度mm——鋼液凝固系數(shù)mm——拉坯機(jī)拉坯速度mm (512)取mm 20mm =20mm最終計(jì)算得到結(jié)晶器的長(zhǎng)度1000mm結(jié)晶器下口寬度=冷板坯寬度 (513) (514)T是結(jié)晶器的錐度，按經(jīng)驗(yàn)取1%得 =1637mm=+2=1637mm (515)圖 51 結(jié)晶器窄邊銅板示意圖銅板是鋼水凝固期間進(jìn)行熱交換并使之成形的關(guān)鍵件，銅板的材質(zhì)需滿足相應(yīng)的要求，根據(jù)澆鑄時(shí)的工藝要求，銅板與鋼液面接觸的最高溫度不得超過400℃。寬邊銅板與短邊銅板因其使用部位不同，所選用的材質(zhì)也不同。連鑄機(jī)最初采用紫銅板，紫銅板雖然導(dǎo)熱性好，但強(qiáng)度和硬度很低，耐磨性差，高溫下強(qiáng)度更低。為了提高結(jié)晶器的使用壽命，現(xiàn)在普遍采用銅合金板制作結(jié)晶器，如銅銀合金、銅鉻鋯砷合金、銅鎂鋯合金、銅鉻鋯鎂合金等。奧鋼聯(lián)、西馬克結(jié)晶器銅板的材質(zhì)均采用銅銀合金、真空冶煉，冷加工成型。前者在銅銀合金內(nèi)表面進(jìn)行了鍍鉻。銅銀合金成分為99．5% ，% ～0．1%(有的達(dá)到0．13%)，0．006% 左右。采用銅銀合金的目的，主要是提高銅板再結(jié)晶溫度。% ～% 時(shí)，再結(jié)晶溫度為318℃ ～326℃ ，比普通冷軋銅板的再結(jié)晶溫度約高出50% 。一般與鋼水液面接觸的銅板表面溫度在正常冷卻條件下為250℃～320℃。舞鋼板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器用銅——銀合金制作，化學(xué)成分為+99．9% ， 0．07% ～0．12% 。導(dǎo)電率≥98%I．A．C．S(20℃)。機(jī)械性能為≥200MPa，≥40MPa，≥45。為了更有效地提高銅板的使用壽命，在設(shè)計(jì)和制造中采用了在銅板表面鍍層的方法。結(jié)晶器的窄邊銅板不僅在液面附近有熱裂和剝離現(xiàn)象，而且由于熱膨脹受寬邊夾緊力的制約，使窄邊銅板受壓應(yīng)力的影響而出現(xiàn)蠕動(dòng)變形，在其下部由于調(diào)錐度，磨損更嚴(yán)重。因此，一般窄邊銅板壽命比寬邊短。據(jù)國(guó)外資料報(bào)道，采用含銀的脫氧銅板，平均使用壽命為2000爐。結(jié)晶器的銅板要求有極好的熱傳導(dǎo)性，在室溫和高溫下能保持相當(dāng)?shù)膹?qiáng)度。早期的連鑄機(jī)使用純銅作為銅板材質(zhì)，經(jīng)常發(fā)生變形。隨著材料科學(xué)的發(fā)展，我有了更好的選擇，這就是國(guó)外新近開發(fā)的材料，以滿足我設(shè)計(jì)惡劣的熱負(fù)荷條件。 銅板鍍層為了提高耐磨性和耐腐蝕性，常用電鍍和熱噴涂方法。我這次設(shè)計(jì)依然采用熱鍍層和熱噴涂的方法。在寬邊銅板上鍍，窄邊銅板上噴涂。這種技術(shù)已經(jīng)能夠非常成熟的運(yùn)用，使銅板修復(fù)一次平均過鋼時(shí)間提高到20萬(wàn)t以上。上部要求導(dǎo)熱性。圖 52 結(jié)晶器銅板示意圖 = (516)式中 ——銅板水槽深度(取10mm) ——銅板有效厚度(取10mm) ——銅板加工余量(取15mm)結(jié)晶器的使用壽命，主要是銅板的使用壽命，其主要指標(biāo)為銅板的耐磨性，耐磨性增加，使用壽命隨之增加，因此，尋找合適的材質(zhì)及鍍層成為延長(zhǎng)結(jié)晶器壽命的關(guān)鍵技術(shù)。根據(jù)不同的鑄機(jī)、不同的澆鑄速度，使用不同材質(zhì)及鍍層可大大提高結(jié)晶器的使用壽命，降低維修費(fèi)用提高生產(chǎn)率。結(jié)晶器是整條連鑄機(jī)的心臟設(shè)備，其主要作用是將鋼水形成最初結(jié)晶，以形成坯殼。由于該設(shè)備在高溫區(qū)使用，鋼水接觸到水會(huì)產(chǎn)生爆炸等事故，因此對(duì)結(jié)晶器的密封性控制相當(dāng)嚴(yán)格。結(jié)晶器水箱是該設(shè)備的關(guān)鍵零件，在本次設(shè)計(jì)中我參考了寶鋼結(jié)晶器水箱的設(shè)計(jì)思路:(1) 水道的內(nèi)套選用導(dǎo)熱性較好的材料，內(nèi)外套所使的材料都需要有足夠的抗壓能力及工藝性。裝配好的結(jié)晶器需要進(jìn)行水壓測(cè)試。確認(rèn)密封無(wú)滲漏，水道暢通。(2) 利用流體力學(xué)及傳熱學(xué)知識(shí)以計(jì)算機(jī)為輔助工具對(duì)不同結(jié)構(gòu)的冷卻水道的流場(chǎng)進(jìn)行計(jì)算，掌握冷卻水在各種冷卻水道中的流動(dòng)規(guī)律。(3) 以冷卻強(qiáng)度我最大目標(biāo)。在這次設(shè)計(jì)中我的結(jié)晶器水箱是用鋼板焊接的結(jié)構(gòu)，如下圖所示。因?yàn)椴荒芟窆S一樣進(jìn)行模擬，所以我盡量讓結(jié)晶器水箱中間的水流量很大，這樣就基本能完成水箱的冷卻任務(wù)。如下圖所示:圖53 結(jié)晶器水箱示意圖通過本章的任務(wù)，我真正認(rèn)識(shí)到了結(jié)晶器最關(guān)鍵部位設(shè)計(jì)的難度，銅板的設(shè)計(jì)及冷卻水箱的設(shè)計(jì)。這些簡(jiǎn)單外形的部件著實(shí)讓人費(fèi)盡了心思。銅板材質(zhì)的選擇和表面鍍層技術(shù)是經(jīng)歷一一代又一代的發(fā)展才到達(dá)了今天的水平，而水箱內(nèi)部流場(chǎng)的模擬已經(jīng)不僅僅是冶煉軋鋼專業(yè)的問題了，已經(jīng)涉及到更多更廣的領(lǐng)域。所以我真正認(rèn)識(shí)到了做一項(xiàng)設(shè)計(jì)的不易。結(jié)論為期四個(gè)月的畢業(yè)設(shè)計(jì)最終結(jié)束了，在這漫長(zhǎng)的四個(gè)月中，我們收獲很多，學(xué)到了很多。在老師的指導(dǎo)下，同學(xué)們的幫助下，一個(gè)板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器的雛形誕生了。盡管這個(gè)過程很漫長(zhǎng)，但是我們從來沒有覺得無(wú)聊過，整個(gè)過程充滿著快樂。在這大學(xué)最后四個(gè)月的學(xué)習(xí)生活中，我們幾乎用上了我們?cè)诖髮W(xué)學(xué)到的所有知識(shí)，同時(shí)在設(shè)計(jì)的過程中又學(xué)到了很多新的東西。就拿這次板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器這個(gè)課題來說，從鋼板材料的選擇，液壓缸的選擇，到受力分析，到各種復(fù)雜的計(jì)算，整個(gè)過程設(shè)計(jì)理論力學(xué)、材料力學(xué)、高等數(shù)學(xué)、立體空間幾何、CAD、CAXA、SOLDWORKS 等軟件的使用、液壓與氣壓傳動(dòng)、機(jī)電一體化等各個(gè)學(xué)科的知識(shí)。通過這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)到了以下知識(shí):（1） 能夠熟練使用CAD、CAXA等繪圖軟件（2） 熟練掌握了機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè)的使用方法（3） 學(xué)會(huì)了團(tuán)隊(duì)合作（4） 掌握了更多的關(guān)于冶煉、軋鋼行業(yè)的知識(shí)（5） 掌握了液壓系統(tǒng)的工作原理（6） 掌握了連鑄機(jī)的工作原理，并了解了各種先進(jìn)的技術(shù) 總之，這次設(shè)計(jì)對(duì)我的學(xué)習(xí)和工作影響很大，將來不論我是去單位工作還是繼續(xù)上學(xué)，這次設(shè)計(jì)都給我提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。大學(xué)四年的時(shí)光隨著畢業(yè)設(shè)計(jì)的結(jié)束也接近尾聲了，這次設(shè)計(jì)為我的大學(xué)生活畫了一個(gè)完美的句號(hào)。參考文獻(xiàn)1 :一重技術(shù),:2228.2 ,11:139.3 ::1426 4 ::23675 ::34876 ::87907《連續(xù)鑄鋼原理》(蘇).上海:人民出版社. :32968 【M】.北京::231309 黃志堅(jiān),:135610 方克明,張宏杰,【J】.鑄造設(shè)備研究,2004(4):2840.11 余勇,陳棟梁, And .12 張炯明,張立,. 2003(12):.13 陳志凌,(4):1822.14 王保安,(4):327815 :連鑄1999(2):2528.16 : 2002(4)3538.17 :科學(xué)出版社,1990:2327.18 :(4):555.19 馬驍，楊勇生，等．高效自動(dòng)化碼頭低架橋結(jié)構(gòu)垂直撓度分析[J]．計(jì)算機(jī)輔助工程，:123320 潘鐘林，譯．歐洲起重機(jī)械設(shè)計(jì)規(guī)范[s]．上海振華港口機(jī)械公司譯叢，:346521 鄭蘇，唐世營(yíng)．自動(dòng)化集裝箱碼頭低架橋系統(tǒng)模梁振動(dòng)與小車行走速度的關(guān)系．:9810422 王呼佳，陳洪軍，等．ANSYS工程分析進(jìn)階實(shí)例[M]．北京::9911323 徐曉，嚴(yán)波，趙勛亞，陳將．鋼水回轉(zhuǎn)臺(tái)整體有限元分析．重型機(jī)械，:495224 徐曉，嚴(yán)波，陳將，趙勛亞．鋼水回轉(zhuǎn)臺(tái)受包沖擊系數(shù)研究．重型機(jī)械，:2831.25 Tovonen L, Pesonen TIME[J]. 1987,(33):6026 , Heat Transfer Through The Infiltrated Slag Layer, PTD,Conference Proceedingd,(45):434728 Walter M, Iron and Stell Engineer,April,1991,(23):14718929 M. 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Technol., 2006,3, (7), 45–51.致謝本次設(shè)計(jì)是在牟德君導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)下完成的，我在此要鄭重向老師道謝。牟德君老師嚴(yán)謹(jǐn)求實(shí)的科學(xué)態(tài)度，精湛的學(xué)術(shù)造詣，使我裨益終生。在跟老師學(xué)習(xí)的過程中，得到了老師指點(diǎn)、幫助和教誨，設(shè)計(jì)過程中導(dǎo)師給予了我極大的幫助，指導(dǎo)我繪圖及撰寫說明書的過程中一絲不茍，有問必答，對(duì)問題的講解深入透徹，我的每一點(diǎn)進(jìn)步都與她的悉心指導(dǎo)密不可分。我還要對(duì)機(jī)電教室所有老師以及在設(shè)計(jì)過程中曾給予幫助的所有老師、學(xué)長(zhǎng)和同學(xué)表示衷心的感謝。另外我還要感謝機(jī)械館機(jī)房的免費(fèi)開放，并感謝機(jī)房老師的熱心幫助。此刻，最終的答辯離我越來越近。完成最后的答辯工作，我將告別我美好大學(xué)生涯?；叵肫饋恚谖移椒驳乃哪甏髮W(xué)生活中，各專業(yè)老師無(wú)論在思想還是物質(zhì)方面都給了我很大的理解和幫助，我無(wú)與為報(bào)。我只能將謹(jǐn)記老師教誨，在新的工作崗位上、在新的人生征程上腳踏實(shí)地努力工作，為自己、為父母、為老師、為母校燕山大學(xué)爭(zhēng)光！我要時(shí)刻謹(jǐn)記自己是一名燕山大學(xué)的學(xué)子，我要時(shí)刻秉承燕山大學(xué)優(yōu)良傳統(tǒng)，兢兢業(yè)業(yè)，認(rèn)認(rèn)真真，做一名合格的社會(huì)主義建設(shè)者。附錄1燕 山 大 學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開題報(bào)告課題名稱: 板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器設(shè)計(jì) 學(xué)院（系）:里仁學(xué)院機(jī)械電子工程 年級(jí)專業(yè): 06級(jí)機(jī)電2班 學(xué)生姓名: 李 小 博 指導(dǎo)教師: 牟 德 君 完成日期: 2010 .03 一、綜述本課題國(guó)內(nèi)外研究動(dòng)態(tài)，說明選題的依據(jù)和意義回顧鋼鐵發(fā)展百年歷史，很長(zhǎng)一段時(shí)期內(nèi)，冶煉出來的鋼水都是通過模鑄法澆鑄成鋼錠，再經(jīng)初軋機(jī)，開坯軋機(jī)軋制成鋼坯，然后經(jīng)過加熱，通過成品軋機(jī)軋制成各種鋼材。這種傳統(tǒng)的從鋼水到鋼坯生產(chǎn)方法叫做模鑄開坯法。20世紀(jì)50年代，鋼鐵工業(yè)出現(xiàn)了一種新的澆鑄方法，這就是連鑄法。其工作原理如下圖所示。1840年連鑄概念首先由塞勒斯、賴尼等人提出。1887年德國(guó)人最早提出類似于現(xiàn)在的連鑄技術(shù)。20世紀(jì)30年代德國(guó)建立首臺(tái)立式連鑄設(shè)備。20世紀(jì)50年代連續(xù)鑄鋼技術(shù)開始工業(yè)化。20世紀(jì)70年代連鑄技術(shù)開始飛速發(fā)展。自從連續(xù)澆注技術(shù)用于鋼鐵工業(yè)以來，連鑄機(jī)的高度由高向低發(fā)展，由立式到立彎式，再到弧形，近年來又出現(xiàn)了水平式連鑄機(jī)，從連鑄機(jī)斷面看，有方坯、矩形坯、板坯、圓坯及各種異形坯。20世紀(jì)50年代后期，首先用于工業(yè)生產(chǎn)的是立式連鑄機(jī)，這種連鑄機(jī)工藝條件優(yōu)越，但是設(shè)備復(fù)雜、高度大、地坑深，用于舊鋼廠改造困難較大。此外，鑄坯的運(yùn)出也比較困難，因此，除了特殊鋼材外，一般不采用立式連鑄機(jī)。20世紀(jì)60年代開發(fā)的立彎式連鑄機(jī)成為了立式連鑄機(jī)的替代品。隨著連鑄技術(shù)的提高和鑄坯斷面尺寸的增大，先后出現(xiàn)圓弧形和橢圓形連鑄機(jī)，工業(yè)用弧形板坯連鑄機(jī)是德國(guó)率先投產(chǎn)的?；⌒芜B鑄機(jī)能起到立式和立彎式連鑄機(jī)的同樣的作用，但是設(shè)備的高度大大降低，20世紀(jì)60年代以后，除了教主特殊斷面和特殊鋼種的鑄坯之外，弧形連鑄機(jī)已經(jīng)成為各種連鑄機(jī)中的主流，她別是大型板坯連鑄機(jī)更是如此。連續(xù)鑄鋼經(jīng)過20世紀(jì)70年代后期的大發(fā)展，進(jìn)入20世紀(jì)80年代后，其上升的勢(shì)頭并未衰減，連鑄技術(shù)以成為高爐氧氣轉(zhuǎn)爐連鑄軋制生產(chǎn)中重要的一環(huán)。連鑄技術(shù)被采用的程度已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家鋼鐵水平的重要標(biāo)志。我國(guó)從1955年起開始從事連續(xù)鑄鋼技術(shù)實(shí)驗(yàn)研究工作。1957年12月，上海鋼鐵研究所建立了我國(guó)第一臺(tái)連續(xù)鑄鋼裝置。1958年冬，在重慶第三鋼鐵廠建成了我國(guó)第一臺(tái)工業(yè)用連續(xù)鑄鋼機(jī)。這是一臺(tái)立式雙流鑄鋼機(jī)，鑄坯斷面尺寸為170*250mm。1964年6月，我國(guó)第一臺(tái)大型工業(yè)試驗(yàn)性板坯連鑄機(jī)(R61700)在重慶第三鋼鐵廠投產(chǎn)。這是世界上第一臺(tái)大型弧形板坯連鑄機(jī)。不僅可以澆鑄180*1500mm的寬板坯，而且可以同時(shí)澆鑄三流180*250mm方坯，可澆鑄300*2100mm的板坯，是當(dāng)時(shí)世界上最大的連鑄機(jī)之一。我國(guó)的連續(xù)鑄鋼技術(shù)起步并不算晚，而且初期發(fā)展較快，與國(guó)外差距不大，但是在此后十年(文革期間)，速度減緩，與主要產(chǎn)鋼國(guó)家差距逐漸增大。20世紀(jì)80年代中后期，隨著改革開放政策的推動(dòng)，我國(guó)連鑄技術(shù)迅速發(fā)展，引進(jìn)了成套連鑄設(shè)備和技術(shù)，為我過自主連鑄技術(shù)開發(fā)創(chuàng)了條件。在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，我國(guó)研制的小方坯鑄機(jī)性能達(dá)到了國(guó)外同類產(chǎn)品的水平，大型板坯鑄機(jī)取得了飛速的發(fā)展。例