42影响结晶器传热的因素.PDF

4.2 影响结晶器传热的因素 ◆ 锥度 ◆ 长度 ◆ 保护渣 ◆ 冷却水 ◆ 材质 ◆ 厚度 ◆ 钢水成分 ◆ 拉速 ◆ 过热度 4.2.1 结晶器的锥度 对大小方坯断面来说，设计具有三维锥度的结晶器内腔可以增加传热量。而 对板坯来说，仅仅窄面为适应断面收缩带有锥度，而宽面一般是彼此平行的。 窄面锥度要根据浇铸速度和钢种来调节，而且使通过窄面的热流密度基本上 应与宽面保持一致。 4.2.2 结晶器长度 热量主要是从结晶器上部传递，下部传 热量比较小。 确定结晶器长度的主要依据是铸坯出结晶 器下口时的坯壳最小厚度。对于大断面铸坯， 要求坯壳厚度大于15mm，小断面铸坯为8- 10mm 。 结晶器长度与热流密度的关系 4.2.3 结晶器保护渣的影响 保护渣在结晶器钢液面上形成液渣层， 由于结晶器振动，液渣从弯月面渗漏到坯壳 与铜板之间气隙处，形成均匀渣膜，既起润 滑作用，又改善传热。 保护渣对结晶器热流影响主要决定于渣 膜厚度： ηv e ( − ) g ρ ρ l s 结晶器润滑剂与传热的关系 4.2.3.1 保护渣的作用 ◆绝热保温 ◆防止氧化 ◆吸收夹杂物 ◆润滑和改善传热 4.3.2.2 保护渣在结晶器内的行为 1、绝热保温、防止钢液面结壳 在高温钢液面上加入低熔点的保护渣，一般要求保护 渣形成液渣层、烧结层和原渣层三层结构。 保护渣三层温度，液渣层温度较高，同钢液温度相近， 烧结层在800～900 °C左右，原渣层400～500°C 。加入 保护渣后，钢水扩散的热量比裸露钢液散热小10倍，可以 减少大量的热损失，防止结壳。 2、隔绝空气防止二次氧化 3、吸收钢水中的夹杂物 要求保护渣具有良好的吸收熔解夹杂物的能力。通过认为，黏度低夹杂物 熔解速度增加，液渣的高碱度、低SiO 、Al O 、高Na O、CaF 有利于提高夹杂 2 2 3 2 2 物的熔解度。 4、渣膜的润滑作用 结晶器内钢水表面张力和铜壁的冷却作用，形成了向内弯曲的凝固壳，加 之结晶器振动和气隙的毛细管的作用，可把弯月面上的液渣吸入坯壳与铜壁间 的气隙形成渣膜，起润滑作用。润滑的好坏主要取决于：1)液体渣和弯月面钢 水润湿角;2)液渣黏度。 5、改善结晶器传热 结晶器内坯壳的收缩产生了气隙，使热阻增加，导致热流减少，如果气隙 内充满均匀渣膜，气隙热阻减少将改善传热，凝固坯壳均匀生长。 4.3.2.3 保护渣的分类及物化特性 ①低碳钢用保护渣：碳含量小于0.08%，钢裂纹敏感小，因此，要求保护渣传热性能好。 ②中碳钢用保护渣：含碳量0.09%～0.20%。这类钢裂纹敏感性大，要求保护渣传热速度 减缓，可有效地防止裂纹的发生。 ③高碳钢与特殊钢用保护渣：配方较为复杂。往往根据钢的用途及易出现缺陷的状况而特 殊配制，如不锈钢、硅钢、高碳钢等。 保护渣的物理和化学特性 ①成分：主要成分是CaO和SiO ，含有少量的Al O 。为了调整熔点和黏度，还可以加助 2 2 3 熔剂。应用最广泛的有固体水玻璃萤石(CaF ) Na O+K O 等。为了控制熔化速度，可适当 2 2 2 2 添加一定的碳。 CaO：30%～40%；SiO ：30%～40%；Al O ：3%～7% ；CaO/SiO ：0.85～1.25