连铸坯质量基础知识素材.ppt

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5 二冷区的传热与凝固 1、二冷与铸坯质量 (1)冷印不均匀,导致坯壳温度回升,铸坯易产生中间裂纹 或皮下裂纹。 (2) 铸坯矫直时表面温度过低(如小于900℃),易产生表 而横裂纹。 (3)冷却强度不够,铸坯带液心矫直易产生矫直裂纹 。 (4)二冷区铸坯表面温度过高,板坯易产生鼓肚变形而使中 心偏析加重。 (5)二冷强度过大,促使柱状品发达易形成穿晶结构.使中 心硫松和偏析加剧。 因此,对二冷区的冷却要求是: ①冷却效率要高,以加速热量的传递 ; ②喷水量合适,使铸坯表面温度分布均匀 。 ③铸坯在 矫直前尽可能完全凝固。 ④矫直时铸坏表面温度应大干900℃ 。 ⑤有良好的铸坯内部质量。 2、二冷区传热 根据铸坯凝固热平衡的测定汁算,设钢水总热量为100%, 连铸机内各区散热的比例为:结晶器16%一20%;二次冷却区23%一28%;辐射区50%-60%。可见,结晶器带走的热量仅 占钢水完全凝固热量的20%左右,所以带液心的坯先进入二次 冷却装置接受喷水冷却,铸坯才能完全凝固。 连铸坯凝固与模铸钢锭的不同点是:喷水冷却可让凝固速度 提高20%。但并不是随着冷却速度增加,传热量成比例增加。 因为钢的导热系数是一定的,由铸坯液心向外的传热速度是随坯 壳厚度增加而减慢的。因此,要尽可能改善喷雾水滴与铸坯表面 的热交换,以提高二次冷却效率。 二冷区铸坯表面热量传递方式根据连铸机的类型和操作条件不同可能有很大的区别,一般包括以下方式: ①纯辐射25%; ②喷雾水滴蒸发33%;③喷淋水加热25%; ④辊子与铸坯的接 触传导17%。 5 二冷区的传热与凝固 3、影响二冷冷却效果主要有以下几点因素: ⑴ 水滴速度 ⑵铸坯表面温度 ⑶水流密度 ⑷水滴直径 ⑸喷嘴使用状态 ⑹铸坯表面状态 表面温度与热流的关系 5 二冷区的传热与凝固 连铸坯凝固是一个传热过程在连铸机内,液体钢水转变为固态的半成品钢坯时放出的热量包括以下3项。 (1)钢水过热;指钢水进入结晶器时的温度与钢的液相线温度之差。前者也叫浇铸温度,一般把开始浇注10min左右经均匀混合后在中间包测得的温度当作浇铸温度。 (2)凝固潜热:指钢水由液相线温度冷却到固相线温度,即完成从液相到固相转变的凝固过程中放出的热量。 (3)物理显热:指从固相线温度冷却到出铸机时,降至室温时放出的热量。 连铸坯凝固传热的特点 上述热量的放出是通过辐射、传导和对流三种方式进行的。钢水在连铸机个凝固传热是在三个冷却区内实现的,即结晶器(一次冷却)、包括辊子冷却系统的喷水冷却区(二次冷却)和向周围环境辐射传热(三次冷却)三个区域 连铸坯凝固过程的热平衡 1、从热平街来看,钢水经过结晶器 --- 二冷区---辐射区大约有50%的热量放出来铸坯才能完全凝固。这部分热量的放出速度决定了铸机生产率和铸坏质量。铸坯切割后大约还有50%的热量放出来,为了利用这部分热量,节约能源.我们成功地开发了连铸坯热装、连 铸坯直接轧制工艺。 2、铸机范围内(铸坯切割前)主要依靠结晶器和二次冷却系统散热,其中:二冷区散出热量最多。 3、通过结晶器在1分钟内要散出的热量、最高时可占总需要散热量的20%左右。保证结晶器有足够的冷却能力十分重要,它对初期坯壳的形成具有决定性影响。增加结晶器水流量、降低进水温度、增加冷却水进出温差可增加结晶器冷却能力.但这也受到一定限制‘,水缝面积一定时,很大的流量需提高流速来实现.而流速过高对水压和结晶器结构要求严格,且水速超过—定极限时.对传热影响也较小.也很不经济‘故虽然结晶器冷却能力很重要,但只能达到一定的冷却程度c。 4、二冷带走的热过约占总热量的16%—27%*其绝大部分是二冷水所吸收 。二冷水调节方面,它的冷却能力可以在较大范围内变化,坏壳在结晶器内形成以后,控制二冷强度是使整个铸坯完全凝固的关键。 6.连铸坯凝固结构及控制 1、连铸坯的凝固过程: 连铸坯在连铸机内边运行边凝固,形成很大的液相穴。铸坯凝固分以下三个阶段: 1.结晶器内形成初生坯壳。 2.二冷区坯壳稳定生长。 3.液相穴末端的加速凝固。 2、连铸坯的凝固结构: 一般情况下,连铸坯从边缘到中心也是由激冷层(细小等轴晶区),柱状晶区和中心粗大等轴晶区构成。 1.表层细小等轴晶区 当高温的钢水进入结晶器后,结晶首先从铜壁开始。由于温度较低的铜壁有着强烈的吸热和散热功能,

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