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1 连铸结晶器钢水凝固与热量传输 1

1．1 结晶器热量传输过程 1

1．1．1 钢水凝固热量释放 1

1．1．2 结晶器钢水热量传递 3

1．1．3 热量传递机构 5

1．1．4 影响结晶器传热的因素 9

1．2 结晶器弯月面区钢水凝固行为 13

1．2．1 结晶器钢液弯月面形成 13

1．2．2 结晶器弯月面渣子行为 14

1．2．3 结晶器弯月面初生坯壳凝固钩形成 16

1．2．4 结晶器弯月面区凝固坯壳振痕形成 19

1．2．5 包晶相变对凝固坯壳收缩的影响 21

1．3 结晶器凝固坯壳生长 24

1．3．1 结晶器初生坯壳的凝固结构 24

1．3．2 结晶器初生凝固坯壳均匀性 26

1．3．3 结晶器凝固坯壳生长 31

1．4 结晶器钢水凝固传热数学模型 34

1．4．1 结晶器凝固传热数学模拟概述 34

1．4．2 结晶器铸坯温度场数学模拟中几个问题处理 35

1．4．3 结晶器钢水凝固传热数学模型 36

1．4．4 数学模型应用 38

1．5 结晶器铜板温度场数学模型 39

1．5．1 解析结晶器铜板温度场的意义 39

1．5．2 板坯结晶器的铜板导热数学模型 39

1．5．3 结晶器铜板温度场数学模型应用 40

参考文献 42

2 连铸板坯结晶器设计 45

2．1 板坯结晶器的形式 45

2．2 板坯结晶器的结构 46

2．2．1 用于电动机械式振动的结晶器 46

2．2．2 用于液压振动的结晶器 51

2．3 板坯结晶器的设计参数 54

2．3．1 结晶器的长度 54

2．3．2 结晶器的断面尺寸和倒锥度 54

2．3．3 结晶器铜板的材质 55

2．3．4 结晶器铜板的镀层 56

2．3．5 结晶器铜板的厚度 57

2．3．6 结晶器铜板冷却水量和流速 57

2．3．7 结晶器铜板水槽的分布 58

2．3．8 结晶器调宽力的计算 58

2．3．9 结晶器单边调宽行程 59

2．4 板坯结晶器的装配、调整和运转 59

2．4．1 结晶器使用前的检查 59

2．4．2 结晶器的调整和对中 60

2．4．3 结晶器的准备 60

2．4．4 开浇前的前提条件 61

2．4．5 结晶器的故障 62

参考文献 62

3 连铸方坯、圆坯、异形坯结晶器设计 63

3．1 连铸方坯（小方坯、大方坯）结晶器的设计 63

3．1．1 方坯结晶器的形式及技术要求 63

3．1．2 方坯结晶器断面选取原则 64

3．1．3 方坯结晶器的主要设计参数 66

3．1．4 方坯结晶器结构特点 77

3．1．5 方坯结晶器技术的发展 84

3．2 连铸圆坯结晶器的设计 85

3．2．1 圆坯结晶器的形式及技术要求 85

3．2．2 圆坯结晶器的内腔断面选取原则 87

3．2．3 圆坯结晶器的主要参数 87

3．2．4 圆坯结晶器的结构特点 89

3．3 连铸异形坯结晶器的设计 90

3．3．1 异形坯结晶器的形式及技术要求 90

3．3．2 异形坯结晶器的内腔断面选取原则 91

3．3．3 异形坯结晶器的主要参数 92

3．3．4 异形坯结晶器的结构特点 93

参考文献 95

4 薄板坯连铸结晶器设计 96

4．1 薄板坯连铸结晶器的类型 96

4．2 漏斗形薄板坯连铸结晶器的内腔形状设计原理 99

4．2．1 结晶器宽面设计 99

4．2．2 结晶器窄面设计 109

4．3 薄板坯连铸结晶器内腔工艺尺寸和结构设计 112

4．3．1 结晶器内腔工艺尺寸 112

4．3．2 背腔冷却水通道形状设计 121

4．3．3 铜板材质的选择 128

4．3．4 表面镀层 129

4．3．5 结晶器结构 130

4．4 结晶器的维修 131

参考文献 132

5 板坯连铸结晶器制造与应用 135

5．1 几种典型结晶器结构简介 135

5．1．1 西马克-德马格机型 135

5．1．2 奥钢联机型 135

5．1．3 达涅利戴维机型 138

5．1．4 SPCO机型 138

5．2 结晶器材料的选择与应用 138

5．2．1 结晶器焊接件的材料选择 138

5．2．2 铜板母材材料的选择与应用 141

5．2．3 结晶器铜板表面处理的材料选择与应用 144

5．3 结晶器制造 146

5．3．1 结晶器焊接件制造方法 146

5．3．2 结晶器支撑框架制造 151

5．3．3 板坯连铸结晶器水箱制造 152

5．3．4 结晶器铜板制造 153

5．3．5 结晶器调宽装置制造 154

5．3．6 结晶器足辊制造 155

5．3．7 结晶器安装 158

5．3．8 薄板坯结晶器制造 162

5．3．9 薄带结晶器制造 163

5．3．10 结晶器铜板表面处理 163

5．4 结晶器的应用与维护 167

5．4．1 结晶器对中 167

5．4．2 结晶器在线检查 168

5．4．3 结晶器铜板失效分析 170

5．4．4 夹紧装置失效分析 171

5．4．5 调宽装置失效分析 171

5．4．6 铜板修复 172

5．4．7 水箱修复 173

5．4．8 结晶器足辊修复 173

参考文献 173

6 方坯、圆坯和异形坯结晶器制造与应用 174

6．1 概述 174

6．2 结晶器制造标准和材质的选择 174

6．2．1 结晶器制造标准 174

6．2．2 管式结晶器的材料和理化性能 175

6．3 方坯和矩形坯结晶器的制造 176

6．3．1 结晶器铜管结构形式和尺寸公差 176

6．3．2 铜管参数和材质的选择 179

6．3．3 毛坯铜管的制造 180

6．3．4 成形铜管的制造 182

6．3．5 导流水套、外水套和足辊 184

6．3．6 方坯和矩形坯结晶器的总成 186

6．4 方坯结晶器的使用和维护 189

6．4．1 连铸方坯的质量与结晶器的使用 189

6．4．2 影响方坯结晶器铜管过钢量的因素 190

6．4．3 提高铜管过钢量的措施 190

6．4．4 铜管的修复 191

6．5 矩形坯组合式结晶器的改造 191

6．5．1 管式结晶器和组合式结晶器 192

6．5．2 大断面矩形坯结晶器的铜管 193

6．5．3 大断面矩形坯结晶器总成及应用 194

6．6 圆坯结晶器的制造与应用 195

6．6．1 圆坯结晶器铜管 195

6．6．2 导流水套的制造与工艺 198

6．6．3 圆坯结晶器总成 198

6．7 异形坯结晶器的制造与应用 199

6．7．1 国内的异形坯连铸机 199

6．7．2 异形坯结晶器 200

6．7．3 异形坯结晶器的铜管 201

6．7．4 异形坯管式结晶器的总成 202

6．8 成品铜管的贮运和保管 203

6．8．1 质量证明书 203

6．8．2 铜管的包装 203

6．8．3 铜管的运输 204

6．8．4 铜管的储存 204

参考文献 204

7 结晶器操作 205

7．1 开浇操作 205

7．1．1 开浇前的准备工作 205

7．1．2 结晶器、引锭头的密封操作 209

7．1．3 手动开浇操作 209

7．1．4 自动开浇操作 210

7．1．5 开浇升速操作 210

7．2 正常浇铸操作 210

7．2．1 保护渣操作 211

7．2．2 快换水口操作 211

7．2．3 快换中间包操作 211

7．2．4 异钢种连浇操作 212

7．2．5 在线调宽操作 212

7．3 浇铸结束操作 213

7．4 操作异常及对策 214

7．4．1 开浇自动流钢 214

7．4．2 中间包开浇后控制失灵 214

7．4．3 浇铸过程中控流失灵 214

7．4．4 浸入式水口和座砖间隙漏钢 214

7．4．5 中间包滑板漏钢 214

7．4．6 浸入式水口穿、裂 215

7．4．7 水口逐渐堵塞 215

7．4．8 水口突然堵塞 215

7．4．9 结晶器漏钢 215

7．4．10 挂钢、粘连和结冷钢 216

7．4．11 坯尾漏钢 216

7．4．12 结晶器下渣 216

7．4．13 结晶器断水 216

7．4．14 结晶器振动故障 216

8 结晶器振动 217

8．1 概述 217

8．1．1 振动的结晶器使连铸生产实现工业化 217

8．1．2 结晶器振动方式的发展 217

8．1．3 结晶器润滑 219

8．1．4 铸坯表面振痕 220

8．2 正弦振动规律及振动参数 222

8．2．1 正弦振动波形及波形函数 223

8．2．2 正弦振动的工艺参数及确定 223

8．2．3 振动基本参数的确定 225

8．2．4 正弦振动同步控制模型 228

8．3 非正弦振动规律及振动参数 230

8．3．1 非正弦振动波形及波形函数 230

8．3．2 非正弦振动参数 234

8．3．3 非正弦振动参数的确定 235

8．4 结晶器振动装置 239

8．4．1 振动装置的基本特点 239

8．4．2 振动机构导向的演变与发展 239

8．4．3 本体振动式方坯结晶器 244

8．4．4 板坯连铸振动装置和快速更换台 244

8．4．5 曼内斯曼—德马格谐振结晶器 247

8．4．6 非正弦振动发生装置 248

8．5 振动装置的选择与应用 251

8．5．1 振动装置选择原则 251

8．5．2 振动装置的性能检测与维护 252

参考文献 254

9 结晶器钢水流量控制及控流装置的设计 256

9．1 结晶器流量的无塞棒控制系统 256

9．1．1 结晶器流量的无塞棒控制系统 256

9．1．2 定径水口的分类 256

9．1．3 定径水口的设计 258

9．1．4 鋯质定径水口的材质与性能 259

9．2 结晶器流量的塞棒水口控制系统 260

9．2．1 塞棒有效行程的计算 261

9．2．2 浸入式水口的设计 262

9．3 整体塞棒的设计 267

9．3．1 整体塞棒棒头的形状分类 267

9．3．2 整体塞棒棒头的设计 267

9．3．3 塞棒种类 273

9．4 浸入式水口的材质 274

9．4．1 铝碳质 274

9．4．2 铝鋯碳质 275

9．4．3 吹氩式铝碳质 275

9．4．4 鋯钙碳质 276

9．4．5 尖晶石质 276

9．4．6 快速更换用水口 276

9．5 定径水口和浸入式水口的热换操作 277

9．5．1 定径水口的热换操作 277

9．5．2 浸入式水口的热换操作 279

参考文献 279

10 连铸结晶器内流动控制 281

10．1 结晶器内钢液流动的基本特征 281

10．1．1 板坯结晶器内钢液的流动特征 281

10．1．2 方坯、圆坯结晶器内钢液的流动特征 282

10．1．3 薄板坯结晶器内钢液的流动特征 282

10．2 影响结晶器内钢液流动的因素 283

10．2．1 浸入式水口参数 283

10．2．2 吹氩流量 285

10．2．3 电磁力 286

10．3 结晶器内钢渣界面行为 287

10．3．1 结晶器内钢渣界面的基本特征 287

10．3．2 结晶器内的卷渣机理 287

10．4 结晶器钢液流动的水力学模拟 289

10．4．1 流动模拟相似准数的确定 290

10．4．2 渣金界面相似条件的确定 291

10．4．3 水力学模型中其他参数的确定 292

10．4．4 水模型系统构成 293

10．4．5 典型实例 294

10．5 结晶器钢液流动的数学模拟 296

10．5．1 描述结晶器内流动的控制方程 296

10．5．2 描述结晶器内钢渣界面行为的控制方程 297

10．5．3 边界条件 298

10．5．4 数值求解 299

10．6 结晶器流动控制应用 300

10．6．1 钢液流动控制（单、双循环流） 300

10．6．2 液面波动指数 301

参考文献 302

11 连铸保护渣 304

11．1 连铸保护渣概述 304

11．1．1 连铸保护渣的类型 304

11．1．2 连铸保护渣在结晶器中的行为 305

11．1．3 连铸保护渣的基本功能 307

11．2 连铸保护渣的理化性能 308

11．2．1 保护渣的碱度 309

11．2．2 保护渣的熔化温度 311

11．2．3 保护渣的黏度 312

11．2．4 保护渣的熔化速度 316

11．2．5 保护渣的结晶温度 319

11．2．6 保护渣的界面性质 321

11．2．7 熔渣吸收夹杂的能力 323

11．3 连铸保护渣的热物理性能 329

11．3．1 保护渣的传热性能 329

11．3．2 保护渣的结晶性能 331

11．4 连铸保护渣的润滑与摩擦 336

11．4．1 保护渣的消耗量与渣膜厚度 336

11．4．2 铸坯与结晶器间摩擦力的研究 340

11．5 连铸工艺参数对保护渣的要求 342

11．5．1 钢种对保护渣性能的要求 342

11．5．2 结晶器断面形状及尺寸对保护渣性能的要求 343

11．5．3 拉速对保护渣性能的要求 345

11．5．4 振动条件对保护渣性能的要求 346

11．6 连铸保护渣与铸坯质量的关系 347

11．6．1 铸坯表面纵裂纹 347

11．6．2 铸坯表面凹陷 349

11．6．3 振痕及横裂 349

11．6．4 黏结漏钢 350

11．6．5 铸坯表面及皮下夹杂物 350

11．6．6 星状裂纹 351

11．6．7 表面增碳 352

11．7 保护渣的应用实践 354

11．7．1 保护渣的选择原则 354

11．7．2 保护渣应用的在线监控 365

参考文献 368

12 连铸用结晶器电磁搅拌技术 371

12．1 方坯连铸结晶器电磁搅拌技术 371

12．1．1 结晶器电磁搅拌器的配置 371

12．1．2 结晶器电磁搅拌的基本特征 378

12．1．3 结晶器电磁搅拌运行参数的优化 383

12．1．4 结晶器电磁搅拌作用下的冶金机理和冶金效果 390

12．2 板坯连铸结晶器电磁控流技术 395

12．2．1 板坯连铸结晶器钢水流动控制的重要性 395

12．2．2 结晶器内钢水流动控制技术的主要模式 397

12．2．3 板坯连铸结晶器电磁搅拌（MEMS）技术 399

12．2．4 板坯连铸结晶器电磁制动技术 401

12．2．5 板坯连铸结晶器多模式电磁搅拌技术 404

参考文献 407

13 结晶器专家系统 409

13．1 概述 409

13．1．1 结晶器专家系统概念的提出 409

13．1．2 结晶器过程需要检测的重要参数 409

13．1．3 结晶器专家系统的作用和功能 410

13．2 结晶器专家系统的构成 411

13．2．1 结晶器专家系统的基本构成 411

13．2．2 必要的硬件系统简介 412

13．2．3 数据流构造 412

13．2．4 功能软件包 413

13．3 结晶器传热行为的监测 413

13．3．1 温度传感器及其安装技术 414

13．3．2 结晶器热流测定原理和方法 415

13．3．3 结晶器热监测系统构成 416

13．3．4 结晶器温度和热流检测系统开发实例 417

13．3．5 黏结漏钢预报 422

13．3．6 结晶器温度图和铸坯凝固可视化技术 423

13．4 结晶器摩擦力的在线监测 425

13．4．1 结晶器摩擦力简介 425

13．4．2 结晶器摩擦力检测方法简介 425

13．4．3 功率法原理和系统 427

13．4．4 摩擦功法原理和系统 429

13．4．5 压力法原理和系统 430

13．4．6 摩擦力的检测实例 432

13．4．7 摩擦力异常预报方法开发 437

13．4．8 检测摩擦力的作用及其应用前景 439

13．5 结晶器专家系统的其他应用 440

13．5．1 振动状态监测 440

13．5．2 过程监测 440

13．5．3 离线分析 441

13．5．4 操作培训 441

13．5．5 纵裂纹危险预报 441

13．6 国内外现状与展望 442

13．6．1 奥钢联的结晶器专家系统 442

13．6．2 英国钢厂的MTM 442

13．6．3 达涅利的漏钢预报系统 443

13．6．4 SMS-德马格的透明结晶器 443

13．6．5 国内自主开发部分情况简况 443

13．6．6 机遇和展望 444

参考文献 444

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