[发明专利]方坯连铸作业区二次冷却系统

说明书

 

技术领域：

本发明涉及冶炼工艺技术领域，尤其是指一种方坯连铸作业区二次冷却系统。

背景技术：

目前，连铸生产过程中二次冷却控制是一个非常重要的环节，二次冷却控制的好坏 将直接影响铸坯的质量，如果控制不佳，将会造成铸坯形状缺陷、内部缺陷和表面缺陷，同时，二次冷却控制还影响着铸坯凝固速度和拉坯速度，所以连铸二次冷却技术的研究在连铸生产中具有重要的意义。中、高碳钢由于碳含量比较高，与普通钢的连铸相比，铸坯更容易产生缩孔、偏析和裂纹，铸坯的质量难以得到保证。二次冷却的特点在连铸生产过程中，二冷区存在复杂的传热过程。在二冷区参与传递的热量包括：铸坯表面向空气辐射传热、空气与铸坯之间的对流传热、夹辊与铸坯表面之间的传导传热、水滴打到铸坯表面的直接传热、水滴沿铸坯表面被加热等。其中，铸坯的辐射传热、空气的对流传热和夹辊的传导传热在一定的连铸机中，可以认为是不变的，而喷水冷却和气雾冷却之间的传热是经常调整而改变的。由于钢液在结晶器内仅有 20%的钢水凝固，从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳，而中心仍然是高温钢水。所以二次冷却的目的是对离开结晶器后的铸坯进行连续冷却，使之逐渐凝固，获得质量好的铸坯。在二冷区，凝固过程受铸坯导热性、喷雾介质的冷却效果及铸坯质量的限制，因此对二冷区的冷却有如下的要求：在铸坯的断面和拉坯方向上，铸坯表面冷却均匀，使铸坯的表面温度均匀；喷雾水被蒸发的比率要高，以保证冷却效率最大，加速热量的传递；能够按钢种及冷却工艺的要求，最大限度地调节冷却强度，二次冷却对铸坯质量的影响二次冷却对铸坯质量有重要的影响。二冷水在二冷区整个长度上的分配要与铸坯凝固规律相适应，二冷水比水量及其在二冷各区的分配比对铸坯的内部晶体结构是关键工艺参数。在同成份，同过热度的情况下，二冷水的比水量及分配比将是铸坯内部晶体结构的决定因素，而内裂纹往往产生于粗大晶体结构之处，如柱状晶区或粗大等轴晶区。与二次冷却有关的铸坯缺陷有：内部裂纹、表面裂纹和铸坯鼓肚，产生的主要原因是铸坯通过二冷区时冷却不均匀，温度回升而产生的热应力造成的，回热是产生中间裂纹的驱动力，通常认为，坯壳的回热不应大于100 /m ℃ 。 皮下裂纹位于离铸坯表面3～10mm 范围内的细小裂纹，皮下裂纹的产生主要 是由于二次冷却的不均匀性，通过二冷区的铸坯表面温度呈周期性变化，铸坯温 降速度和回升速度过快，铸坯发生多次热循环，造成坯壳多次变形形成皮下裂纹。三角裂纹位于离铸坯表面侧面一定距离的三角内，形成的机理是在三角区内，刚凝固或内部未全面凝固的铸坯，高温强度差，受到侧面强烈冷却所产生的热应力，以及侧导辊位置不当或积渣产生的机械力，铸坯弧面冷却不良导致的鼓肚力和热应力、铸坯弧面支撑和夹持不良导致的鼓肚力和机械力，这些热应力或其总应力超过了铸坯高温强度时就产生裂纹。中心裂纹是由于铸坯通过二冷区时冷却不均匀，温度回升大而产生的热应力造成的。另外，铸坯壳鼓肚或对弧不正造成的外力，作用在正在凝固的固液界面，也可产生这种裂纹。 表面裂纹包括表面纵裂纹、横裂纹和网状裂纹等。表面横裂纹产生的原因是二次冷却制度不当，对于中高碳钢和低合金钢，铸坯矫直时表面温度位于 750～ 900℃之间的高温脆性区，钢的延展性降低，在矫直力的作用下振痕谷处产生了横裂纹、铸坯鼓肚。如果二次冷却太弱，铸坯表面温度过高，钢的高温强度较低，在钢水静压力作用下，凝固壳就会发生蠕变而产生鼓肚，特别是在接近液相穴末端时，很可能形成严重的中心裂纹和偏析。

发明内容：

本发明的目的就是提供一种方坯连铸作业区二次冷却系统，解决铸坯角部过冷出现裂纹、铸坯表面温度回升、铸坯质量差，二次冷水消耗量大的问题。

本发明的目的是以如下方式实现的：一种方坯连铸作业区二次冷却系统，包括：喷淋集管和导辊，其特征在于： 

第一、喷嘴与铸坯表面的距离：

内弧 165mm外弧与侧弧135mm；

第二、喷淋集管上水嘴的分布间距：

喷淋集管上水嘴的分布间距120mm；

第三、喷淋集管水嘴型号的选型：

前五个型号为PZ8065QZ4 后十一个型号为HPZ6065QZ4。

本发明的有益效果是：通过优化喷嘴与铸坯表面的距离，消除了铸坯角部过冷现象，改善了铸坯内部质量，消除了角部裂纹；通过优化喷淋集管上水嘴的分布间距，消除了铸坯表面温度回升现象，保证了冷却强度，降低了二冷水消耗量；通过二次冷却系统的优化，极大改善了方坯表面质量及内部质量，提高了方坯合格率，降低了二冷水消耗，也为下一工序提供了良好的保障。