連鑄二次冷卻指的是連鑄煉鋼過程中，在結晶器出口到拉矯機的長度區間內對鑄坯進行的強制均勻冷卻。這個區間稱二次冷卻區。該區段內設有噴水系統和按直線(立式連鑄機)或弧線(弧形連鑄機)排列的一系列夾輥裝置。
基本介紹
- 中文名：連鑄二次冷卻
- 外文名：secondary cooling of continuous casting
- 領域：鋼鐵冶煉
- 工作內容：對鑄坯進行的強制均勻冷卻
- 冷卻區段：二次冷卻區
- 目的：使鑄坯在較短時間內凝固
套用與發展,作用與要求,傳熱方式,冷卻方式,程式設計及控制,
套用與發展
近年來，我國連鑄技術取得了很大進展。2003年上半年統計，國內大中型鋼鐵企業(占全國產鋼量85%以上)連鑄比為96. 36%，超過國外89. 70%的平均水平。其中，特殊鋼、合金鋼連鑄比也有一定的提高。為了提高連鑄機作業率並改善鑄坯質量，各鋼廠都在不斷改進連鑄技術。而鑄機的高作業率和鑄坯的高質量都與鋼水的凝固過程密切相關，連鑄二次冷卻就是對出結晶器的鑄坯繼續進行強化冷卻。通過改善二次冷卻制度，最佳化二次冷卻配水，可實現鑄坯的冷卻均勻。因此，最佳化二次冷卻是高效連鑄技術的一項重要措施，而連鑄高效化已經成為推動我國鋼鐵工業結構最佳化的重要技術。當前，在連鑄坯產量很高的情況下，不斷提高鑄坯質量和改進品種結構已是眾多鋼廠所面臨的迫切任務，特別是汽車及機械製造用特殊鋼的連鑄二次冷卻技術尚有待進行深入、細緻的研究。
作用與要求
二次冷卻的作用是對鑄坯表面進行強制、均勻冷卻，使鑄坯在較短時間內凝固。二冷區必須保證鑄坯無表面、內部裂紋、無中心偏析且澆注時漏鋼率最小。
為保證二冷區作用的實現，對其裝置的具體要求是：(1)總體結構和支承導向部件剛性好、強度大;(2)對弧簡便準確，易於安裝、檢修和事故處理;(3)冷卻系統具有足夠的冷卻強度和均勻性，並可適當調節。
傳熱方式
有鑄坯表面向空氣的輻射熱，由鑄坯溫度高低而定;空氣和鑄坯表面間的對流傳熱，此值小可忽略;夾輥和鑄坯表面的傳導傳熱;水滴打在鑄坯上水蒸發直接散熱;水滴沾到鑄坯表面被加熱等5種。
其中噴霧水滴直射鑄坯表面，帶走的熱量占二冷區總散熱量的40%。水滴與鑄坯表面間的傳熱是一複雜的傳熱過程，它受噴水強度、鑄坯表面溫度、氧化鐵皮厚度、冷卻水溫度和水滴運動速度等各種因素影響。其中噴水強度則與噴嘴類型、噴射距離、水壓、水溫密切相關。
冷卻方式
有水噴霧冷卻、氣—水噴霧冷卻或乾式冷卻(不噴水或噴少量水)。通常噴水冷卻水壓力約0.3～0.6MPa，一般通過噴嘴將水霧化成細滴，以很高的速度打到鑄坯上。採用哪種冷卻方式要考慮鑄坯斷面尺寸、拉速、鋼種、矯直溫度、鑄機型式以及是否熱送直接軋制等條件來決定。
噴嘴有壓力型、氣—水型兩種，材質系銅。壓力噴嘴常用的有扁、螺旋、圓錐、薄片等多種;氣—水噴嘴是利用壓縮空氣將水霧化，使鑄坯冷卻更加均勻且節水的一種高效冷卻噴嘴。由於從結晶器出口處拉出的鑄坯進入二冷上段時，內部尚未完全凝固，坯殼薄、熱阻小，坯殼凝固收縮產生的應力也小，可施以強冷卻。隨著坯殼厚度增加，熱阻加大，鑄坯進入二冷下段後，要逐漸減小冷卻強度。
為避免鑄坯表面局部的劇烈降溫而出現裂紋，在二冷區要求鑄坯表面縱向和橫向得到均勻冷卻，冷卻速度小於200℃/m，坯表面溫度回升小於100℃/m。為避開700～900℃的鑄坯脆性溫度區，應控制鑄坯冷卻至900℃以上進行矯直。同時必須適應不同鋼種的特性來確定冷卻強度，比如是裂紋敏感性強的鋼種，要弱冷。
程式設計及控制
首先按工藝要求提出理想的冷卻曲線，利用傳熱數學模型，確定二冷各段傳熱係數分布，再根據傳熱係數和水流密度計算各段冷卻水量的分配、二冷區長度、比水量及總水量。
最後選取噴嘴形式、水壓和噴嘴布置方式。二次冷卻水的控制方法有儀表控制和計算機控制兩類。前者是通過儀表控制二冷水量，適用於較低檔次的鑄坯品種和尺寸單一的連鑄機;而後者是根據二冷鑄坯實際溫度來改變二冷水量的自動控制方法，通過計算機來有效調控二冷水量，即使操作不穩定，也能獲得較為穩定的鑄坯質量，從而提高連鑄機的生產率。
