结晶器设计计算

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1、通过结晶器的热流量通过结晶器放出热流，可用下列计算Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}（3.1）式中：Q：结晶器钢水放出的热量，kj/min；L：结晶器横截面周长，4.012m；E：出结晶器坯壳厚度，0.012m；V：拉速，2.2m/min；P：钢水密度，7.4×10⒊kj/kg·℃；由此可得：Q=LEVP{C1（Te-Tl）+lf+cs（Ts-To）}=62218kj/min结晶器水缝面积计算结晶器的水缝面积与单位水流量（冷却强度）铸坯尺寸的大小以及冷却水流速有关，结晶器水缝面积可用下式计算：F=QkS×10/（3600V）（mm）（3.2）式中：Qk：单位

2、水流量m/n·m，经验值取100-500m/n·m；取100m/n·m。S：结晶器周边长度，4×120×10m；V：冷却水流速，取6-10m/s，实际取8m/s；即结晶器水缝面积为：F+QkS×10/（3600v）=1.67×10mm3.5结晶器的冷却系统为使结晶器壁有较高的导热系数，在铜壁与冷却水之间不能产生水垢和沉淀物。由于结晶器的热负荷很高，接触结晶器壁的冷却水有时会达到汽化的温度。为了防止出现水垢，水必须经过软化处理或脱盐处理[9]。结晶器内冷却水的流量，一般按断面周长长度每毫米2-2.5每毫米计算。经过净化及软处理的水一般都是循环使用。采用封闭式供水系统。充分利用回水系压有

3、利于节能。3.5.1结晶器的倒锥度钢水在结晶器内凝固是因坯壳收缩形成气隙，通常是将结晶器作成倒锥度，后者定义为：△=（S上—S下）/S上×L（3.3）式中：△：结晶器的倒锥度%/m；S上，S下：结晶器的上边口，下边口长；L：结晶器长度。倒锥度取值不能太小，也不能太大。过小则作用不大，过大则增大了拉坯阻力，甚至卡钢而不能出坯[9]。高碳钢的收缩量大，所以须用较大的倒锥度[7]。高速拉坯时，应采用较小的倒锥度。在此设计中，倒锥度可取0.96%/m，为了不致产生太大的拉坯阻力。实际的倒锥度略小于上述值，约为0.4-0.8%/m。3.5.2结晶器冷却水量的计算单位时间内通过结晶器冷却水缝（水

4、槽）的水量对结晶器钢水热量传递和坯壳凝固有重要的参数影响。结晶器冷切水量计算方法有：结晶器热平衡法假定结晶器钢水热量全部由冷却水带走，则结晶器钢水凝固放出的热量与冷却水带走的相等，即：Q=W×C×△Q（3.4）则W=Q/（△Q）式中：Q：结晶器内的钢水凝固放出热量，2218kj/min；W：结晶器全部水量，L/min；C：水的比热容，4.2kj/kg×℃；△Q：结晶器进出水量温度差6℃即W=Q/（△Q）=2468L/min（1）从保证水缝内冷却水流速>6m/s来求结晶器水量得：W1：36×S×V/10000（m3/h）（3.5）式中：S：水缝面积，1.67×103mm2；W1：冷却水

5、量，m3/h；V：冷却水流速，8m/s。即；W=Q/（△Q）=2468L/min=48.1m3/h=801L/min。3.6结晶器的重要参数针对小方坯连铸机，结晶器设计为弧形结晶器，因为拉坯速度较高，结晶器的长度定为900毫米。结晶器的材质查阅有关资料后，我们考虑到结晶器的热疲劳寿命，决定采用铜铬合金（含Gr0.5-0.9）。3.6.1结晶器的构造结晶器的结构如图所示，其内管为冷拔异性无缝钢管。外面套有刚制外壳，钢管与铜套之间有约7毫米的缝隙通以冷却水，即冷却水缝。钢管与铜套制成弧形。铜管的上口通过法兰用螺钉固定在钢制外壳上。如图4-4所示，铜管的下口一般为自由端，允许热胀冷缩；但上

6、下口都必须密封，防止漏水。结晶器外套是圆桶形的。外套中部有底脚板，将结晶器固定在振动框加上。结晶器铜板壁厚为10-15毫米磨损后可加工修复。但最薄不能小于3-6毫米。考虑到铸坯的热胀冷缩，在铜壁的角度应有一定的圆角过滤。3.6.2结晶器的断面尺寸冷态铸坯的断面尺寸称为公称尺寸，结晶器的断面尺寸应根据公称尺寸（120×120mm）来定。结晶器的内腔断面尺寸比铸坯尺寸略大些。通常是根据经验公式来确定结晶器断面尺寸。我们考虑以下公式，确定了方坯结晶器内腔尺寸厚度和宽度尺寸：Df=（1+2.5%）Do=（1+2.5%）×120=123（3.6）Bf=（1+2.5%）Bo=（1+2.5%）×1

7、20=123（3.7）管式结晶器内腔应有合适的圆角半径。铸坯断面120*120mm2，参考有关公式，圆角半径为8毫米。3.6.3结晶器长度确定结晶器长度的主要依据是出结晶器下口时的坯壳厚度。若坯壳过薄。铸坯就会出现鼓肚现象，甚至拉漏。对于120×120mm方坯而言，出结晶器时铸坯坯壳厚度为8-10mm，根据现在大多数钢厂铸机的新倾向。结晶器长度确定为900mm。目的是与高速拉相配合。理论计算标明，结晶器热量的50%是上部导出的结晶器下部只是起支撑作用，因而