二冷技术介绍概要.ppt

连铸二次冷却技术 钢铁研究总院 连铸技术国家工程研究中心 2010.4 连铸二次冷却技术介绍 连铸二冷的基本原理 连铸二冷技术应用状况 连铸钢种的二冷策略 连铸机的二冷设计 二冷强度的控制方式 1.二次冷却的基本原理二冷的主要作用 加快铸坯散热 保证浇铸正常,提高生产率 控制铸坯质量 减少铸坯氧化 保护设备 1.二次冷却的基本原理二冷的基本要求 相对均匀 可调节性 稳定性 1.二次冷却的基本原理二冷喷嘴 喷嘴性能: 流量-压力特性,喷射角度,喷雾分布,喷射冲击压力,喷雾粒度 水喷嘴与气水喷嘴: 铺展与流量范围 1.二次冷却的基本原理 换热系数h∝Wn 或者W ∝ h 1/n W为喷水密度， n=0.45—0.75 q=h(T)(T-Tt) 2.连铸二冷技术应用状况 2.1 喷水冷却与气水冷却 国内一般大型板坯铸机、合金钢方坯铸机选用以气水二冷为主，部分喷水冷却的方法。如宝钢连铸机、鞍钢三炼铸机、鞍钢二炼板坯铸机、本钢板坯机、邯钢二炼板坯机、攀钢铸机、大冶、西宁、抚顺引进的合金钢方坯铸机、包钢大方坯、圆坯铸机等等均为这种二冷方式，其技术基本是进口的。武钢、昆钢等也曾与研究单位合作开发过气水二冷技术。 2.2二冷水控制 二冷水的线调节方法主要有: 手工调节 手动仪表调节 仪表和计算机自动控制 2.3、连铸二冷制度选择 一般铸机在开浇前选定二冷基参数时，要根据钢种选择预先设置的二冷制度，几台典型铸机的情况如下： 宝钢铸机上预置，7种冷却方式。根据产品等级、碳含量、Mn/S等因素选用方式1，2，4，5，6，Nb-V钢选方式7，高磷高选方式3。其中方式3的冷却强度最高，比水量1.3—1.4L/Kg。方式6冷却绐度最低，比水量0.6—0.7L/Kg。 超低头铸机，将钢种分为A、B、C三组，比水量分别设定为0.8、0.6和0.4L/Kg。A组为低碳钢（冲压钢，镀锡板，硅钢），B组为锅炉板、船板钢等。C组为石油管线钢、调质钢等。 天津钢管公司圆坯连铸机采用两套（20号及30号）喷水表，比水量0.55—0.70L/Kg。 2.4二冷与铸坯质量 一些铸坯的缺陷与二冷有关，例如 A.铸坯角部的过度冷却使得局部温度低，促成AlN、TiN、NbC等在晶间析出降低塑性，铸坯矫直时在振痕等缺陷处产生裂纹。 B.二冷严重不足使坯温过高刚性低，铸坯支撑不良时产生鼓肚，造成中间裂纹、中心线偏析等缺陷。 C.铸坯冷却强度突然变小时，表面温度回升，表层受压凝固前沿受拉，促成中间裂纹生成。 对二冷的期望与理论 期望:希望它保护设备，希望它提高铸坯质量，希望它减少漏钢。 理论:1.首先因为喷水冷却只铸坯在机内散热的一小部分，调节二冷对总冷却效果的作用很有限。2.提高冷却强度所需的喷水量变化很大，喷嘴和供水都有问题。3.铸坯表面温度与其冷却强度有强烈的交互作用，这种交互作用控制不当会使坯子局部温度降至~250?C远低于正常值。4.是一类导热较差的金属，连铸坯内部凝固组织很难靠二冷强度来改变，片面强调二冷控制凝固组织会引起其它缺陷，与此相关的方圆坯中心偏析疏松等缺陷需其它途径解决。 二冷的实际问题 生产实际中出现的与二冷有关的生产质量问题，一般不是二冷工艺设计和冷却制度本身有问题。往往是由于管路、水质引起的漏堵，设备检修、工艺操作、备件质量等未按章达标所致。这方面的问题有时很突出，应引起足够重视。 3.连铸钢种的二冷策略 Danieli采用的凝固前沿允许变形量(%) 宝钢（新日铁君津）采用的二冷策略 二冷强度与凝固k=3.3R+23.3k:凝固系数,R:比水量 铸坯的凝固 局部凝固分数 非稳态控制的优点 适用于起步、变速、尾坯等状态 可以跟踪中间包温度的变化 保证各种非稳态条件下的铸坯得到同一的冷却条件 二次冷却的非稳态控制 * 1.二次冷却的基本原理二冷区铸坯冷却示意图 气水喷嘴：水量--水压，气量--水压图 Spray angle=105 16MnR高温面缩率 4.连铸机的二冷设计 连铸机的二冷布置设计 铸坯冷却制度设计 铸机二冷控制设计 二冷制度制定程序 液芯长度和温度分布图 二冷制度表举例 各二冷区的喷嘴选择与布置 5.二冷强度控制方式 包括二冷控制基本参数(冷却制度)选定和在线调节两个主要内容。 二冷自动控制（包括仪表自动和计算机控制）的铸机都在开浇前设定二冷基本参数，这需要根据铸坯断面，品种等选定。 铸机浇注过程中，还需要根据拉坯速变等因素的变化对冷却强度进行在线调控。调控方式分为开环调控和闭环调控两类。 开环调控 冷却水根据浇铸速度、过热度等调节 Qi=f（S，v，△T） 例如：Q3=150v+10