长钢小方坯连铸优化二冷工艺的生产实践.pdf

长钢小方坯连铸优化二冷工艺的生产实践 长治钢铁集团公司炼钢j 裴恒敏 摘要：本文介绍了．二冷系统的特点以及通过优化二冷_ T 艺所取得的效果 、前言 二一次冷却是连铸生产的重要环节，它对铸坯的表面及内部质量和铸机怕№率有很火影 响二次冷却控制的目的就是要均匀地对铸坯进行冷却，以便使连铸机上任一点的铸坯表面 湿度保持在一个可接受的范围内，囡此，对二冷系统工艺进行优化，是保证连铸高效生产的 决定性因素 二、优化一冷工艺的冶金原则 l 、最大液芯长度； 2 、结晶器出口处最小坯壳厚度； 3 、表面温度最大冷却速率和回热速率： 4 、二冷区铸坯表面的最大温度和最小温度； 5 、矫直点最小( 或最大) 表面温度 根据冶金限制条件，对二冷进行最优化调整，以晟大限度地避免及减少表面缺陷的生成， 这些冶金限制条件包括：结晶器出口坯壳温度不应低于1 1 0 0 C 、铸坯表面温降限制在2 0 0 C ／ 米、铸坯回热限制在1 0 0 C ／米、鼓肚限制、矫直温度限制一般大丁9 5 0 C 二次冷却的特点 个好的二次冷却系统必须满足F Y ' J 要求 1 ) 铸坯表面的冷却要均匀 2 ) 以高的喷淋水来实现高冷却效率 二次冷却是对拉出结晶器后的铸坯再次喷水冷却的过程，使铸坯表面温度处于要求的范 围} = L 波动最小，以获得良好的内外部质量，在此过程中，除浇注钢种、拉坯速度、断面尺寸 外，喷嘴的流最、水滴直径、水量分布、喷嘴的排列、离开铸坯表面的距离都对二冷传热过 程有很大影响。

3 ．1 、水滴直径 水滴直径越小，雾化效果越好，不仅可提高传热效率，同时更有利于铸坯表面温度的均 匀，防止出现局部过冷，减小铸坯内部裂纹，采用压力水喷嘴，水滴平均直径为2 0 0 —6 0 0 ．1 3 7 ． 3 ．2 、水滴速度 水滴速度取决于喷水压力和喷嘴直径，其决定水滴对铸坯的冲击力，足够的冲击力才能 使水滴穿透铸坯表面的蒸汽膜被汽化，从而提高传热效率，试验表明，要想达到最佳的冷却 效率，水滴速度必须达到1 0 m ／s 3 ．3 、水流密度( 即喷嘴流量) 单位时间内喷到铸坯单位面积上的水量是影响传热系数的主要因素，凶此喷嘴流量大小 在一定程度上反映冷却的强弱 二冷区铸坯凝固的动力来自于铸坯内外温度梯度增大二冷强度，可提高凝固推进速度， 但增大冷却强度是有限度的，冷却强度过大，会造成铸坯表面温度急剧F 降，但铸坯中一t l , 与 表面温差过大，造成局部过大的热应力而产生内部裂纹 3 ．4 、喷嘴使用状况 喷嘴堵塞、喷嘴安装位置和新旧情况等对传热也有重要影响，喷嘴布置不好，会造成铸 坯纵横方向各点冷却强度不统一，造成铸坯变形内裂，内部组织不匀等铸坯质量问题 四、二冷系统改造的过程 4 ．】、二冷区划分及长度 铸坯凝固过程中，随着坯壳厚度增加，传到铸坯表面的热量减小，水量也随之减小，通 常将二冷区划分为几段，总水量按一定比例分配给各段，我厂对二冷区经过三次改造，由原 来的一段冷却改为现在的二段冷却，各段长度为I 段3 0 0 m m ，I I 段1 8 0 0 m m ，I 段固定在 结晶器下方，I I 段由喷淋架固定。

2 、二冷区水毋分配 随坯壳厚度逐渐增加，表面散热也逐渐减小，二冷各区水量分配应当与之相适应由于 铸坯液芯在二冷区内的凝固速度与时间的平方根成反比，因而各区水量也大致按时间的平方 根的倒数呈比例递减，改造前，我厂采用一段冷却，靠采用上大下小的喷嘴来分配水量，改 造后，采用二段冷却，水量分配比为：4 0 ：6 0 3 、二冷系统喷嘴的选型布置及喷嘴出口与铸坯表面距离 投产初期，二冷采用上大下小喷嘴的一段冷却方式，喷嘴型号为1 1 1 6 7 和5 0 4 0 ( 5 个、 9 个) 随着生产节奏的加快，原冷却方式己不能完全满足铸坯冷却的条件，我厂在结晶器卜 部安装一水环，喷嘴采用1 5 5 9 0 ( 4 个) ，目的是加强铸坯出结晶器的下口的面部冷却，一段 冷却仍采用上大下小的冷却方式，喷嘴型号为1 5 5 9 0 和4 7 7 7 ( 大的5 个、小的9 个) ，高效 连铸技术的引进，给二冷系统提出了更高的要求，我厂采用二段冷却方式，喷嘴型号为 ．t 3 8 P Z 6 2 7 7Q Z 5 ，零段使用4 个，一段使用1 6 个，该系列喷嘴水滴直径，水滴速度，冲击角 度完全能够满足冷却条件。

喷嘴出u 与铸坏表面距离确定依据 L = D ／2 + c t g f Ⅱ／2 ) + A 式中：L 一喷嘴E { j 铸坯表面距离m m D 一表面边长m i T l a 一喷嘴喷射角度 A 一冷却水覆盖铸坯表面系数％ 考虑该系列喷嘴喷水特性按1 4 0m m 距离安装，确保二冷水在铸坯表面分布尽可能均匀 同时铸坯角部处丁弱冷却状态，以减小角部裂纹 4 、二冷水量的确定 二冷区水量与铸坯断面、拉速、钢种、过热度有关 0 = a + b + V + P + 6 式 中：o 一_ 冷区总水量L ／m i n a * b 一铸坯截面积m 2 v 一拉速m ／m i n p 一钢密度K g ／m 3 6 一比水量L ，K g 6 值主要取决于钢种，对于低碳钢或裂纹不敏感的钢6 值取上限，高碳、高合金钢，裂 纹敏感性钢6 值取下限我厂主要生产普碳钢和低合金钢，因此6 值1 ．5 ～2 ．0 k g ／L ，则各段 水量按4 0 ：6 0 进行分配 5 、配水方式 采用自动和手动可互换的方法，通过计算机控制，实现二冷自动配水，按钢种设定二冷 制度，冷却均匀，表面回温低，微机画面显示各流、各段流量，压力，当自动配水出现故障 ．1 3 9 ． 时，切换到手动配水，根据实际拉速，迅速调整各阀门的开度，使供水流量达到配水表上的 要求，然后再用肉眼目测二冷区出口铸坯的表而温度，适当调整水量，使铸坯表面温度控制 在1 0 0 0 。

C 左右，达到水量控制的目的 6 、供水管路上增设差隘式自动反洗过滤器，以此来改善喷嘴堵塞 五、改造后取得的效果 J 、铸坯质量的改进 在设备及操作条件证常的前提下，大幅度地减小和改善二冷对铸坯质量的影响，冷却制 度的优化，可使下列铸坯缺陷得到有效控制： 由于冷却不均匀导致的坯壳温度回升，使铸坯产牛中间裂纹或皮下裂纹 在铸坯矫直时，由于表面温度过低( 在7 0 0 —9 0 0 C 之间) ，使铸坯产生表面横裂纹 冷却水小，造成表面温度高，坯壳薄而形成鼓肚，造成中心偏析加重 ■冷强度过大，促使柱状晶发达而形成”搭桥”，产生中心疏松 通过统计分析，_ 二冷冷却的优化，可使铸坯质量缺陷减小8 0 ％ 2 、提高铸机作业率 由于二冷系统的优化，使铸机生产稳定化，喷嘴的合理选型和布置，加强了铸坯表面和 二冷水之间的传热，改善了二冷区冷却效率，提高了拉速，真正实现了铸机高效化的目的， 铸机作业率达到8 5 ％以上 3 、漏钢率降低 二二冷系统的优化，加大了初生坯壳的均匀，减轻了热应力和组织应力在坏壳角部的集中 降低了裂纹漏钢事故，从而降低了漏率为0 ．0 0 1 ％ 4 、铸坯热送率的提高 铸坯质量的提高，实现了“无缺陷生产控制”目标．使热送率达到6 8 ．7 ％以上，热送铸坯 的质量达到9 9 ．9 2 ％以上。

．1 4 0 六、结语 1 、二次冷却系统的优化足提高铸坯质量的关键环节 2 、一次冷却系统的优化，漏钢事故等生产事故人幅度减小，铸机作业率大幅度提高 3 、二次冷却系统的优化，达到无缺陷生产控制的目的，铸坯热送率提高。