結(jié)晶器錐度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
發(fā)布時(shí)間:2025-07-11 09:58:57 作者:武漢南銳 瀏覽量:1
結(jié)晶器錐度(或稱倒錐度)指其內(nèi)腔縱斷面尺寸由上至下逐漸縮小的設(shè)計(jì)(上大下?。?,這一參數(shù)直接影響鑄坯凝固過(guò)程的傳熱效率、坯殼均勻性及缺陷發(fā)生率,是連鑄生產(chǎn)的核心控制要素。以下是其對(duì)鑄坯質(zhì)量的具體影響機(jī)制及關(guān)鍵結(jié)論:
一、錐度設(shè)計(jì)的核心作用
結(jié)晶器需匹配鋼水凝固收縮特性:
?氣隙控制?:鋼水凝固形成坯殼時(shí)會(huì)收縮,若錐度過(guò)?。ㄈ纾?.4%/m),坯殼過(guò)早脫離銅壁形成氣隙,熱阻增加(氣隙熱阻占整體80%以上),導(dǎo)致冷卻不均、坯殼減薄,引發(fā)鼓肚、漏鋼或皮下裂紋?。
?支撐坯殼?:錐度過(guò)大(如>0.9%/m)會(huì)過(guò)度擠壓坯殼,增大拉坯阻力,加速結(jié)晶器磨損,并導(dǎo)致角部應(yīng)力集中,誘發(fā)角部凹陷、表面增銅及縱向裂紋?。
二、錐度異常引發(fā)的典型缺陷
?錐度問(wèn)題? | ?直接后果? | ?衍生缺陷? |
?過(guò)小? | 氣隙增大,傳熱惡化 | 坯殼薄、鼓肚、漏鋼、角部縱向凹陷? |
?過(guò)大? | 機(jī)械應(yīng)力過(guò)大 | 角部裂紋、表面增銅、結(jié)晶器磨損加速? |
?不均勻? | 局部熱點(diǎn)生成 | 坯殼厚度不均、橫裂紋、偏角部漏鋼? |
三、對(duì)裂紋與表面質(zhì)量的影響機(jī)制
?縱裂紋?:
錐度過(guò)小導(dǎo)致坯殼過(guò)早脫離結(jié)晶器,角部冷卻不足形成薄弱區(qū),在鋼水靜壓力下產(chǎn)生縱向裂紋?。
研究證實(shí):?厚度方向錐度每增加0.1%/m,鑄坯縱裂紋發(fā)生率降低15~20%?(尤其對(duì)中高碳鋼)?。
?角部缺陷?:
錐度過(guò)大時(shí),角部受壓變形,誘發(fā)應(yīng)力集中裂紋;錐度過(guò)小則因角部轉(zhuǎn)動(dòng)加劇生成皮下裂紋?。
?表面增銅?:錐度過(guò)大加劇銅壁摩擦,銅屑滲入坯殼形成表面銅富集缺陷?59。
四、錐度參數(shù)的優(yōu)化方向
?基準(zhǔn)范圍?:
小方坯:?0.4~0.9%/m?(常用0.5~0.8%/m)?。
板坯厚度方向:需>0.7%/m以抑制縱裂紋?。
?動(dòng)態(tài)適配因素?:
?鋼種特性?:包晶鋼收縮率高,需更大錐度(如0.9%/m)?。
?拉速提升?:高拉速需增加錐度補(bǔ)償傳熱不足?。
?結(jié)構(gòu)創(chuàng)新?:
單錐度→多錐度/拋物線錐度:適應(yīng)坯殼非線性收縮,減少角部氣隙(如方坯偏角部?jī)?yōu)化后裂紋率↓30%)?。
五、結(jié)論
結(jié)晶器錐度需在 ?"支撐-收縮"平衡點(diǎn)? 區(qū)間設(shè)計(jì):
?下限?:確保坯殼緊貼銅壁,避免氣隙(≥0.4%/m)?;
?上限?:控制機(jī)械載荷,防止角部損傷(≤0.9%/m)?;
?核心目標(biāo)?:?最小化氣隙熱阻,最大化均勻傳熱?。實(shí)際生產(chǎn)中需結(jié)合鋼種收縮率、拉速及斷面尺寸動(dòng)態(tài)調(diào)整,并優(yōu)先采用多錐度設(shè)計(jì)以提升高附加值鋼種成材率?。