连铸基础理论.ppt

大家好 谢谢 大家好 钢液在连铸机中的凝固是一个热量释放和传递过程，也是把液体钢转变为固体钢的加工过程。 在连铸机内，液体钢水转变为固体钢坯传输的热量包括: 1)钢水过热：由进入结晶器时钢水的温度冷却到钢的液相线温度放出的热量； 2)凝固潜热：钢水从液相线温度冷却到固相线温度放出的热量； 3)物理显热：凝固的高温铸坯冷却至送出连铸机时所放出的热量。 第二节连铸坯凝固传热特点 大家好 连铸坯的温度变化(模拟结果) 铸坯凝固冷却过程可分为四个阶段： (1)钢液在结晶器中快速冷却，形成薄的坯壳，由于坯壳薄并具有塑性，在钢液静压力下坯壳产生蠕变，贴靠于结晶器内壁，坯壳与结晶器壁紧密接触，此时冷却较快，铸坯表面温度明显下降。 (2)随着凝固壳增厚，铸坯收缩，坯壳与结晶器壁间产生气隙，铸坯冷却速度减慢。 (3)坯壳具有足够的厚度时，铸坯从结晶器中拉出，在二冷区受到强烈的喷水冷却，中心逐渐凝固。但铸坯表面温度下降快，表面温度显著低于中心温度。 (4)铸坯在空气中较缓慢地冷却，铸坯中心的热量传导给外层使铸坯外层变热，表面温度回升。不过，随着时间推移，整个铸坯断面上温度逐渐趋于均匀。 大家好 连铸中的热传递的研究有两种主要的方法。 最主要的方法是测量实际操作中的冷却水温度，结晶器温度，铸坯温度及其剖面温度，然后通过这些数据推断出热流密度和／或传热系数。 另一种方法是对某些单体设备的传热进行理论分析或实验室测量，即研究通过保护渣的传热或通过喷嘴的传热。 大家好 表 连铸热平衡表 第三节 连铸坯凝固过程热平衡 大家好 弯月面的形成 第四节 结晶器传热与凝固 在弯月面根部附近，冷却速度很快(100℃/s)，初生坯壳很快形成。随着冷却不断进行，坯壳逐步加厚。已凝固的坯壳开始收缩，企图离开结晶器的内壁，但这时坯壳尚薄，在钢水的静压力作用下仍紧贴于内壁。由于冷却不断地进行，坯壳进一步加厚，刚度增大，到其强度、刚度能承受钢水静压力时，坯壳开始脱离结晶器内壁，铜壁与坯壳之间形成气隙。 大家好 结晶器上部钢坯与结晶器壁之间的保护渣层及温度分布 右图显示了结晶器上部钢坯与结晶器壁之间的保护渣层及温度分布，此处不存在宏观气隙。保护渣的液相温度大约为1150。C，以液态与炽热铸坯接触，以固态与结晶器接触。在液相和固相之间可能会有一个由晶体熔化的混合物组成的糊状区。 气隙里的气体主要由空气里的氮气组成，因为大部分的氧气都已经由于钢坯表面的反应而去除了。也可能包含结晶器下边水雾里的一些水蒸气，以及结晶器上部钢铁表面水分解产生的氢气。可能还包含一些由气体、钢液和保护渣之间反应产生的二氧化碳和一氧化碳。 大家好 图 方坯和板坯横向气隙的形成 最大的热阻是来自于坯壳与结晶器壁之间的气隙，气隙热阻占总热阻的80%以上，对结晶器传热起了决定性作用。结晶器横断面气隙的形成是不均匀的，由于角部是二维传热，坯壳凝固最快，最早收缩，气隙首先形成，传热减慢，凝固也减慢。随着坯壳下移，气隙从角部扩展到中部。由于钢水静压力作用，结晶器中间部位气隙比角部小，因此角部坯壳最薄，是产生裂纹和拉漏的敏感部位 。 大家好 沿结晶器高度热流的变化 1—1.3 m/min； 2—1．1 m/min； 3—1 m/min；4一O．8 m/min 大家好 影响结晶器传热的因素 浇注速度对结晶器平均热流的影响 1一方坯；2一圆坯；3一板坯(弧形)；4板坯(立弯) 1) 浇注速度 大家好 2）结晶器冷却强度 设计结晶器时必须注意以下几点： a.保证结晶器水缝中水流速在6～l2 m/s； b.水缝尺寸应以保证水流速为原则，结晶器水缝厚度一般为 4～6mm； c.应保持结晶器冷却水的反压，浇注过程中进出水温升应小 于10℃； d.结晶器应用软水。 大家好 3）结晶器设计参数 A 结晶器锥度 结晶器上口空腔尺寸=冷态时铸坯断面尺寸(铸坯公称尺寸)+坯壳收缩量 结晶器下口尺寸取决于结晶器内坯壳的平均收缩量。 锥度 ，结晶器热流 ，但 摩擦力 。因此，在实际操作时，所采用结晶器锥度必须是安全的，避免摩擦力过大。 大家好 B 结晶器铜板厚度 结晶器铜板厚度对结晶器寿命和板坯表面质量都有重要影响。 采用较厚的铜管壁可以降低其冷面温度，因而可以在弯月面处的冷面上减少引起脱方的间歇沸腾。同时壁厚还可以减少负锥度的形成，因而也可以减少负滑动时铜管与铸坯的相互作用，使振痕变浅、抗鼓肚能