[科普中国]-平行板型直结晶器

平行板形直结晶器浸入式水口也是扁平的，钢液从水口两侧壁流出。结晶器断面尺寸为(70~135)mm×1500mm。这类薄板坯实际上是中薄板坯。从节能降耗的角度出发分析，得出70~90mm厚的铸坯生产能耗最省且加工成本较低的结论，认为不必追求铸坯厚度太薄，趋向中等厚度。

几何形状平行板形直结晶器浸入式水口也是扁平的，钢液从水口两侧壁流出。结晶器断面尺寸为(70~135)mm×1500mm。这类薄板坯实际上是中薄板坯。从节能降耗的角度出发分析，得出70~90mm厚的铸坯生产能耗最省且加工成本较低的结论，认为不必追求铸坯厚度太薄，趋向中等厚度。从结晶器形状来看，奥钢联强调只有钢液在其内凝固时不变形，且保持液面平稳，才有利于消除铸坯表面裂纹促使结晶器内钢液中夹杂物上浮和防止卷渣，主张使用平行板形结晶器1。

主要特点平行板形直结晶器内腔的横截面从上到下均为全等矩形，只是铸坯厚度较薄情况下，因避免了铸坯变形产生的坯壳应力，而且在宽度和长度方向上，结晶器热量能够保证均匀散失。但在铸坯较薄的情况下，须将浸入式水口制成薄片状。Demag和VAI公司都采用了专为薄板坯连铸机研制的薄片状浸入式水口，保护渣化渣状况得以改善。但是，薄片状浸入式水口插入结晶器内与结晶器壁只有10~15mm的间隙，造成水口插入处宽面侧保护渣熔化不好，且很难获得能恒定控制的保护渣层，影响薄板坯的表面质量。另外，鉴于薄片状浸入式水口的特殊形状和恶劣的工作条件，虽然采用BN、ZrO等高级耐火材料，水口寿命仍然较低2。

薄板坯连铸机结晶器种类使用效果较好的薄板坯连铸机结晶器有3种：

1) 漏斗形结晶器，如在CSP 工艺和改进后的ISP上使用工艺。

2)H2形( 凸透镜) 结晶器，如在FTSC 工艺上使用。

3) 平行板形结晶器，如在CONROLL工艺上使用。

从坯壳受力情况来看，平行板形结晶器优于漏斗形和H2形结晶器；从空间大小来看，漏斗形和H2 形结晶器优于平行板形结晶器。50~90 mm 厚的薄板坯连铸机，多数使用漏斗形结晶器。

结晶器内钢液表面积由计算可知，漏斗形结晶器的钢液表面积约为铸坯横截面积的1.4倍，H2结晶器钢液面面积更大，而平行板形结晶器的钢液表面积等于铸坯的横截面积。钢液表面积大，钢流易于平稳，储存的钢液也多，既有利于控制液面稳定，又有利于夹杂物上浮。同时，有充足的热量保证保护渣的熔化2。

结晶器内的钢液流动拉坯过程中，根据沿横截面钢液流量相等的原则，漏斗形结晶器钢液向下流动的速度沿横截面的各个部位的差别较大，因而易造成紊流，出现表面夹渣现象，拉速越高，这种现象越明显。H2结晶器漏斗趋于平缓，比漏斗形结晶器要稳定得多，而平行板形结晶器则不存在这个问题。与平行板形结晶器相比，漏斗形结晶器上口开口度保证了浸入式长水口有足够的插入空间和保护渣熔化，并为使用较厚壁长水口提供了有利条件。但漏斗形结晶器的设计和制造较复杂，维修和加工困难，拉坯时摩擦阻力增加，运行成本较高。平行板形结晶器与传统板坯连铸机相同，维修方便，消耗也低1。

结晶器的传热结晶器内热电偶测试表明，平行板形结晶器在宽度方向上传热一定，可以得到均匀的凝固坯壳，二维温度解析结果则显示漏斗形结晶器传热不均。平行板形结晶器有利于钢液横向流动( 由水口喷出的钢液引起) 和由温差引起的横向对流，因而对减少熔池各部位的温差有利。漏斗形结晶器由于漏斗区扩大，影响对流，弯月面附近区域温度较低，易形成“搭桥”现象。平行板形结晶器则需要解决在板坯厚度方向上浸入式水口与结晶器壁间的距离，保证不凝钢2。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学