结晶器的作用及原理

结晶器-结晶器

用于结晶操作的设备。结晶器的类型很多，按溶液获得过饱和状态的方法可分蒸发结晶器和冷却结晶器；按流动方式可分母液循环结晶器和晶浆（即母液和晶体的混合物）循环结晶器；按操作方式可分连续结晶器和间歇结晶器。常用的结晶器有：

结晶槽 一种槽形容器，器壁设有夹套或器内装有蛇管，用以加热或冷却槽内溶液。结晶槽可用作蒸发结晶器或冷却结晶器。为提高晶体生产强度，可在槽内增设搅拌器。结晶槽可用于连续操作或间歇操作。间歇操作得到的晶体较大，但晶体易连成晶簇，夹带母液，影响产品纯度。这种结晶器结构简单，生产强度较低，适用于小批量产品（如化学试剂和生化试剂等）的生产。

强制循环蒸发结晶器 一种晶浆循环式连续结晶器（图1）。操作时,料液自循环管下部加入，与离开结晶室底部的晶浆混合后，由泵送往加热室。晶浆在加热室内升温（通常为2～6℃），但不发生蒸发。热晶浆进入结晶室后沸腾，使溶液达到过饱和状态，于是部分溶质沉积在悬浮晶粒表面上，使晶体长大。作为产品的晶浆从循环管上部排出。强制循环蒸发结晶器生产能力大，但产品的粒度分布较宽。 结晶器

DTB型蒸发结晶器 即导流筒-挡板蒸发结晶器，也是一种晶浆循环式结晶器（见彩图）。器下部接有淘析柱，

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×106/（3600V） （mm2） （3.2） 式中：Qk：单位水流量m3/n·m，经验值取100-500m3/n·m；取100m3/n·m。 S：结晶器周边长度，4×120×103m； 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×106/

本科毕业设计(论文)

板坯连铸机结晶器设计

李小博

燕 山 大 学

2010 年 6月

本科毕业设计(论文)

板坯连铸机结晶器设计

学院（系）:里仁学院机械工程系 专 业: 机械电子工程 学生 姓名: 李小博 学 号: 061101011399 指导 教师: 牟德君 答辩 日期: 2010年6月

燕山大学毕业设计(论文)任务书

学院:燕山大学里仁学院 系级教学单位: 机械电子工程 学 学生 专 业 061101011399 李小博 机电-2 号 姓名 班 级 题目名称 1.理工类:工程设计 (√ )；工程技术实验研究型( )； 题 目 题目性质 理论研究型( )；计算机软件型( )；综合型( ) 2.管理类( )；3.外语类( )；4.艺术类( ) 题目类型 1.毕业设计( ) 2.论文(√ ) 题目来源 科研课题(

2009年度科技计划项目

节能型水平连铸炉结晶器的研发

可行性研究报告

芜湖众源金属带箔有限公司

二○一〇年

目 录

一、项目概述 ................................... 3 二、立项的背景和意义 ........................... 3 三、研究内容 ................................... 5 四、预期目标 ................................... 9 五、年度分阶段计划安排 ......................... 9 六、研究人员 .................................. 10 七、经费概算 .................................. 11 八、项目的风险分析 ............................ 12

2

一、项目概述

《节能型水平连铸炉结晶器的研发》项目是结合国际国内先进水平连铸的技术上进行开发的。本产品是一种新型的节能型水平连铸炉结晶器。该产品的出现，适应了当今有色精炼产业节能降耗、提高效率、提高质量的要求。本公司从设计到制

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×106/（3600V） （mm2） （3.2） 式中：Qk：单位水流量m3/n·m，经验值取100-500m3/n·m；取100m3/n·m。 S：结晶器周边长度，4×120×103m； 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×106/

结晶器保护渣的性能和特性

1.简介

在连铸生产中结晶器保护渣起着主要作用。保护渣从结晶器顶部加入，向下移动逐步形成烧结层，熔融层和液渣层（见图1）。液渣渗入结晶器铜板与坯壳之间，润滑坯壳。但是，大部分的液渣进入铜板与坯壳之间后，遇水冷结晶器铜板凝结并形成玻璃状的固态渣膜（大约2毫米厚）。薄液渣膜（大约0.1毫米厚）与坯壳一起移动并为其提供液态润滑。同时，玻璃渣也可部分结晶。一般认为固渣膜附在结晶器壁上，或者如果移动，一定比坯壳的速度慢得多。结晶器振动防止坯壳粘结在结晶器上。固渣膜的厚度和特性决定水平热传递。总之，液渣膜控制润滑，固渣膜控制水平热传递。

图1：结晶器内形成的各种渣层

一般认为液渣层厚度dpool应超过振幅，才能保证保护渣渗透良好（如坯壳的润滑），一般建议采用厚度>10毫米。液渣层厚度影响渗入结晶器铜板与坯壳之间的液渣量和从钢水进到液渣中的夹杂物数量。

连铸生产中保护渣有下列功能： 1） 2） 3） 4） 5）

防止弯月面钢水被氧化 保温，防止弯月面钢水表面凝结 提供液渣润滑坯壳

对浇铸钢种提供最佳水平热传递 吸附钢水中的夹杂物

所有上述功能都很重要，但在日常生产中最重要的润滑和水平热传递。影响保护渣性能的基本因素如下：

· 浇

结晶器偏心式振动系统的改进

摘要 本文介绍了几种振动结构，着重分析了攀钢1350mm板坯连铸机结晶器的振动系统以及振动系统的稳定性和可靠性。根据存在的问题，对结晶器振动系统进行了改进，保证了高拉速。

关键词 结晶器 振动系统 稳定性 可靠性

Abstract This article introduced several kind of vibration structures，The Stability and reliability of the mold oscillating system for Pangang 1350 slab continuous caster were

analyzed. Based on existing problems ，the mold oscillating system was improved ensuring high casting speed.

Key Words mold，oscillating system，stability，reliability

1引言

结晶器及其振动装臵是连铸设备的关键设备，结晶器振动机理的研究是连铸新技术的一个热点。四偏心轮式结晶器振动装臵是80年代发展

结晶器保护渣的性能和特性

1.简介

在连铸生产中结晶器保护渣起着主要作用。保护渣从结晶器顶部加入，向下移动逐步形成烧结层，熔融层和液渣层（见图1）。液渣渗入结晶器铜板与坯壳之间，润滑坯壳。但是，大部分的液渣进入铜板与坯壳之间后，遇水冷结晶器铜板凝结并形成玻璃状的固态渣膜（大约2毫米厚）。薄液渣膜（大约0.1毫米厚）与坯壳一起移动并为其提供液态润滑。同时，玻璃渣也可部分结晶。一般认为固渣膜附在结晶器壁上，或者如果移动，一定比坯壳的速度慢得多。结晶器振动防止坯壳粘结在结晶器上。固渣膜的厚度和特性决定水平热传递。总之，液渣膜控制润滑，固渣膜控制水平热传递。

图1：结晶器内形成的各种渣层

一般认为液渣层厚度dpool应超过振幅，才能保证保护渣渗透良好（如坯壳的润滑），一般建议采用厚度>10毫米。液渣层厚度影响渗入结晶器铜板与坯壳之间的液渣量和从钢水进到液渣中的夹杂物数量。

连铸生产中保护渣有下列功能： 1） 2） 3） 4） 5）

防止弯月面钢水被氧化 保温，防止弯月面钢水表面凝结 提供液渣润滑坯壳

对浇铸钢种提供最佳水平热传递 吸附钢水中的夹杂物

所有上述功能都很重要，但在日常生产中最重要的润滑和水平热传递。影响保护渣性能的基本因素如下：

· 浇

品种钢优特钢连铸结晶器及二次冷却

1 为什么圆坯结晶器铜管比方坯结晶器铜管抗变形能力差?

众所周知，方坯结晶器铜管与规格相当的圆坯结晶器铜管由形状决定了强度的不同，方坯结晶器铜管强度比圆坯结晶器铜管强度大，因此抗热变形能力不同。常规的设计标准，铜管壁厚方坯取铸坯名义尺寸的8％～10％；例如：150方结晶器铜管壁厚为12～15mm，而圆坯结晶器铜管同样取8％～10％，因为圆坯结晶器铜管容易变形，为此，大连大山结晶器有限公司在设计圆坯结晶器铜管时，壁厚取铸坯名义尺寸的9％～11％，提高了结晶器铜管的强度。 2 为什么整体矩形坯宽窄面比按常规设计不能超出1：27

因为管状的整体矩形坯，如果宽窄面比值大于两倍以上，制造难度比较大，拉钢故障比较多，为此一般情况下，宽窄面比不大于两倍。如果需要大于两倍的，大连大山结晶器有限公司采取如下措施：宽窄面的锥度比合理分布，宽面锥度取0.4％～0.7％，窄面取0.9％～1.2％，采取多环拉制成型，解决生产和使用中存在的问题。

3 为什么结晶器铜镀铬层有时会不耐磨，甚至铬层全部脱落而变成粉末状?

这是因为结晶器铜管母材和镀层之间存在电位差，存放时间长了的结晶器铜管从镀铬层微裂纹中进行电流释放，造成镀

第一章 引言 1

1.1连铸的发展概况： 3 a连铸发展的概况： 3 b连铸发展概况： 3 1.2结晶器的作用和组成 4 1.2.1结晶器的作用 4 1.2.2结晶器的组成和分类 4 1.3结晶器足辊总成的作用 5 1.4结晶器足辊总成设计的要求 6 1.5结晶器设计目的 6

第二章 足辊的设计 7

2.1 窄面足辊的设计 7 2.1.1足辊材料选择 7 2.1.2轴承端盖设计 9 2.2宽面足辊的设计 10

第三章 足辊轴的设计 10

3.1足辊轴材料的选择 11 3.2足辊轴的设计 11 3.2.1轴长度设计 11 3.2.2足辊轴的结构设计 11 3.3 润滑油脂供给通道设计 30 3.3.1 润滑油脂的选择 30 3.3.2润滑油脂的通道设计 31 3.3.3加油管的设计 31 3.3.4润滑油嘴的选择设计 32

第四章 夹持器的设计 33

4.1拉杆螺杆的设计 33

4.1.1 螺旋传动的材料选择 34 4.2 空心螺栓的设计 36

4.2.1空心螺栓的材料选择 36 4.2.2空心螺栓的设计计算 36 4.3 固定夹持器的螺栓设计 37 4.3.1螺栓材料的选择 37 4.3.2连接螺栓的设计计算 37 4.3.3夹持器的