圓坯結(jié)晶器構(gòu)造分析與改進

陳勝旭，周秀蘭

（新鋼第一設(shè)備檢修廠，江西 新余 338001）

0 引言

新鋼公司電爐連鑄圓坯結(jié)晶器為管式結(jié)構(gòu)，用于澆鑄管坯鋼，該結(jié)晶器投產(chǎn)后反復(fù)出現(xiàn)冷卻水滲漏現(xiàn)象，造成連鑄機停澆，嚴重影響安全生產(chǎn)，為此盡快解決該結(jié)晶器滲漏問題是保證正常生產(chǎn)秩序的首要任務(wù)。

1 結(jié)晶器原理

結(jié)晶器工作原理如圖1 所示，壓力為1 MPa 的冷卻水進入結(jié)晶器下腔，通過銅管與導(dǎo)流套之間的縫隙（3.5 mm）從上腔流出，帶走銅壁傳導(dǎo)過來的大量熱能，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)強制冷卻，初步凝固成型，形成具有一定厚度的坯殼［1］。這個過程是在坯殼（鋼水）與結(jié)晶器間連續(xù)相對運動下進行的，結(jié)晶器必須要具有可靠的密閉性能。

圖1 結(jié)晶器原理圖

2 滲漏表象及結(jié)構(gòu)分析

1）滲漏表象。該結(jié)晶器進行靜態(tài)密閉試壓時（1.1 MPa）無滲漏現(xiàn)象。上線后特別是在拉速提高時，銅管頂端與上法蘭接觸面由初時良好的貼合狀態(tài)出現(xiàn)縫隙，冷卻水從銅管與上法蘭接觸面縫隙中滲出，當(dāng)拉速達到2.8 m/min時，縫隙明顯，滲漏加劇。

2）結(jié)構(gòu)分析。該結(jié)晶器采用兩塊鍵板（Q235 材質(zhì)，δ=8 mm）卡入銅管上端面10 mm 處安裝槽，并從銅管上端套入氟橡膠O 型圈，利用6 枚M12×25 的內(nèi)六角螺絲壓住鍵板，銅管呈懸垂式結(jié)構(gòu)固定在上法蘭下方，見圖2。

靜態(tài)水壓試驗時，密封件在鍵板擠壓作用下向兩側(cè)脹開，一側(cè)與銅管外壁緊貼，另一側(cè)與法蘭錐形斜面緊貼，實現(xiàn)側(cè)密封?，F(xiàn)場觀察可見當(dāng)拉速提高時，銅管上端面與法蘭的接觸面（密封面）出現(xiàn)縫隙；而停澆時，此縫隙消失。分析表明，當(dāng)拉坯速度提高時，向下的拉坯力加大，鍵板不能克服向下的力，產(chǎn)生向下方向的彈性變形，此時密封件由緊貼擠壓狀態(tài)恢復(fù)自由狀態(tài)，于是高壓冷卻水迅速通過密封件部位的間隙由銅管上端面滲出；停澆時，銅管未受力，鍵板恢復(fù)初始狀態(tài)，縫隙消失。

圖2

3 改進措施

1）增加鍵板強度。將鍵板材質(zhì)由Q235 改為45 鋼，同時將厚度由8 mm 改為10 mm。

2）改進上法蘭結(jié)構(gòu)。在上法蘭臺階內(nèi)加工一密封槽，即銅管上端平面與法蘭的接觸部位。其接觸面由原硬接觸改為彈性接觸，一旦出現(xiàn)縫隙，則密封件可迅速有效地起到補償作用，見圖3。

圖3

4 結(jié)語

通過對鍵板及上法蘭的改進，結(jié)晶器滲漏現(xiàn)象消失，同時在長期的結(jié)晶器維修工作中發(fā)現(xiàn)，側(cè)密封方式下的密封件與銅管外壁的接觸面極易燒損炭化，造成冷卻水滲漏。現(xiàn)增設(shè)的一道密封裝置，即使有冷卻水透過了側(cè)密封部位，也不能從銅管頂端滲入到銅管內(nèi)，有效延長了結(jié)晶器在線使用時間，提高了鑄機作業(yè)率。

［1］蔡開科，程士富.連續(xù)鑄鋼原理與工藝［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2002.