比水量

比水量是連鑄機二冷區單位時間內消耗的總水量與單位時間內通過二冷區鑄坯質量的比值，以L/kg為單位。它是連鑄二次冷卻噴水強度的指標。

基本介紹

• 中文名：比水量
• 外文名：specific water flow
• 範疇：連鑄二次冷卻的操作參數

研究背景

連鑄機正常生產的要求是得到高的生產率和合格的鑄坯質量。這兩個要求往往是相互矛盾的。在生產上，鑄機產量和鑄坯質量是受鑄坯凝固冷卻過程的傳熱狀態和所承受的應力狀態控制的。就傳熱狀態而言，它決定了鑄坯凝固過程的“冶金標準”，如出結晶器坯殼厚度、液相穴深度、鑄坯表面溫度等。因此，應該確定合理的連鑄工藝參數，以滿足達到良好鑄坯質量的“冶金標準”。

因此，研究操作參數如拉速、比水量、二冷區水量分布、鋼水過熱度、液相穴內鋼水對流運動和二冷水溫度等對連鑄坯凝固“冶金標準”的影響具有重要意義。

比水量的確定

比水量是連鑄軋鋼二次冷卻噴水強度的指標。比水量大小會影響鑄坯在二冷區表面溫度分布、鑄坯裂紋和偏析。此值主要決定於鋼種，一般為0.5～1.5L/kg。低碳鋼或裂紋不敏感的鋼種取高值；高碳鋼、高錳鋼、合金鋼或對裂紋敏感的鋼取低值。

在生產中，根據鋼種特性確定比水量，對常規低碳鋼常採用強冷卻，增大冷卻凝固係數，縮短凝固時間，因此在同樣的冶金長度下，可提高拉速，也就提高了連鑄機生產率。強冷卻的比水量為1.0～1.2L//kg 鋼。

如果鋼的裂紋敏感性增大，對連鑄坯的質量要求較高，往往採用中等強度的冷卻。如中碳鋼、部分合金結構鋼等，其水量為0.7～1.0L/kg鋼。

如果鋼的裂紋敏感性很強，如Cr系不鏽鋼等，則要用弱冷卻。有時為抑制柱狀晶生長，增大截面上等軸晶面積比亦要降低冷卻強度。採用弱冷卻比，水量小於0.7L/kg鋼時，鑄坯的表面溫度較高，結晶結構上柱狀晶被抑制，等軸晶面積比相對提高。

因此對不同鋼種比水量是不同的，特別是合金鋼廠，由於鋼種多，比水量變化相當大，從0.4～0.6L/kg變化到1.5～2.0L/kg。如按過去的配水方法，按澆鑄特性，把鋼種分成數類，每類一種配水方案，就要編制數個系列的配水錶。每次根據鋼種調用和調整，人為輸入調整係數，調整後重新核算比水量，工作煩雜，使用不便 。

比水量確定時，要考慮斷面的影響。斷面大，比表面小，比水量相對要大一些。拉速對比水量亦有影響，拉速高時鑄坯通過噴嘴的時間短，對一單元鑄坯在某一個位置來說，相對鑄坯的凝固層薄，表面散熱量大，因此噴水量就應適當加大。所以拉速高相對比水量大。可以根據凝固理論計算和按實際經驗建立拉速-比水量的函式關係。原則上拉速提高比水量也相應增大，但不是比例函式關係。

計算關係及舉例

關係

比水量又稱為冷卻比、冷卻強度，用W表示，是二冷區每千克鑄坯消耗冷卻水量，單位是L/kg。若二冷水流量為Q，澆注速度為G，則：

就是比水量=二冷區水流量/澆注速度。

舉例

已知四流鑄機，鑄坯斷面175mm×225mm，v_c=3m/min，若鑄坯比水量為1.0L/kg，求四流鑄坯二冷總水量（鑄坯密度ρ=7.6t/m³）。

解：由

有

對生產的影響

比水量對液相穴深度和鑄坯表面溫度影響如圖所示：

比水量對生產影響

液相穴深度隨比水量增加而減少，當比水量增加0.1L/kg時，液相穴深度減少約0.12-0.35m；鑄坯表面溫度隨比水量增加而下降，當比水量增加0.1L/kg時，鑄坯表面溫度平均下降15-20℃。在一定拉速下。二冷區應有合適的比水量。如坯厚170mm，拉速1.6m/min，比水量1.2-1.4L/kg；坯厚210mm，拉速1.1m/min，比水量0.9-1.0L/kg；坯厚250mm，拉速0.8m/min，比水量0.8-09L/kg。

在拉速相同時，比水量越大，坯殼表面溫度越低。而比水量相同時，拉速越大，坯殼溫度下降區越小。也就是說，提高比水量或拉速，都可增加凝固殼內溫度梯度(△T/△x)。但前者是增加△T，而後者是減小△x，是從兩個不同角度來提高溫度梯度。因此，調整比水量，對鑄坯表面溫度影響較大，而對凝固殼厚度影響較小；而調整拉速，對凝固殼厚度影響較大，但對鑄坯表面溫度影響較小。