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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MTM442

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