铜业知识：结晶器铜管材质选用的决定要素

　　结晶器铜管是一种用于铸钢连铸机的配件。钢水直接浇铸在结晶器铜管内，在铜管内连续冷却成型拉出钢坯，为了解决铜管工作过程与冷却的坯壳时而接触时而分离的问题，结晶 器铜管仍为向一侧弯曲的方形或矩形的铜管，铜管内腔从上口至下口为锥形，铜管内腔从上口至下口为锥度分段的双锥或三锥或多锥，或者抛物线型内腔形状，上段或上部分的锥度大于下段或下部分的锥度。最好直面的锥度大于弧面的锥度。避免工作过程中坯壳与铜管内壁出现气隙，更加符合坯壳收缩变化规律。

　　结晶器铜管的形状特征

　　结晶器铜管外观形状一般为向一侧弯曲的方管或者铜管，内腔自上而下呈锥形，分二锥面、三锥面或多锥面。

　　在铸胚凝固过程中，结晶器铜管内腔形状和胚壳凝固时的收缩规律保持一致，从而减少它们之间的空隙热阻量。

　　结晶器铜管是连铸机中非常重要的部件，等同于人的心脏一般，不可有半点瑕疵，和不完整。是一个热传导构件，腔内热钢液逐步冷却后，热量传入，管外冷却水 循环把热量传导出来，实现热传导原理。所以在承受如此持续高温的剧烈热交换环境下，对结晶器铜管的材质要求是非常苛刻的。既不能有结晶软化，也不能产生塑 性变形。

　　运用科学实验来说明结晶器铜管可以满足连铸安全性要求

　　通过软件分析，浇铸0.2%C钢水的10mm铜结晶器壁面的温度场，应力场及位移场的分布状况进行数字模拟。得出结果如下：

　　结晶器热面峰值温度为525K，冷面的峰值温度为475K；结晶器外壁圆角变形值为0.789mm，较内壁变形大；结晶器最大等效应力和最大应变均出现 在钢液与空气接触的内壁圆角处，分别为218MPa和0.002079。结晶器温度、变形和应力均满足连铸安全性要求。

　　结晶器铜管材质的选用的决定要素

　　由于铜管内部与高温钢水接触，导致铜管内外表面温差大、热应力高、极易变性。铜管的内腔形状非常重要，要保护铜管内腔形状与结晶凝固的坯壳外型相符，才 能使气隙小而均匀，因此要求铜管材质具有较强的抗热变形能力，即要求再结晶温度高、热膨胀系数小、导热性能好、热疲劳强度高等。

　　铜管材质的选用沿紫铜→磷脱氧铜→银铜→铬锆铜的方向发展，由于铬锆铜的再结晶器温度是以上几种材质中最高的，因此其抗热变形能力最强。但由于它的成本较高，在挤压加工工艺中存在铜管反弹量大等问题，目前国内结晶器铜管制造采用的并不多。