气水雾化喷嘴在方坯连铸机上的应用
气雾冷却在薄板坯连铸机中的应用
为 了在不 同的浇铸 条件下对铸坯进行适当的冷却 ， 自动 化系统根据设定 的在 线数学 凝 固模型对 每个二次 冷却 回路
的水 （ ） 气 量进 行调整 。 二次冷却 的回路 布置 如表 １ 所示 ， 回路布置的设计 已考
传统的喷水冷却 的冷却强 度大 ， 冷却 均匀 程度 不好 ； 冷 干式 却是在二冷区内不喷水 ， 的冷却 是借助扇形段辊 身与辊 铸坯
中 图分 类 号 ： Ｇ ５ Ｔ １６ 文献标识码 ： Ａ
从结 晶器拉 出来 的铸坯凝 固成一个薄 的外 壳 ， 中心仍 而
为高温钢水 ， 形成一个很 长 的液 相 穴。为 了完全 凝 固 ， 结 从
表面的水雾逐步冷却凝 固。二 次冷却 系统应 该均匀控 制铸
坯表面和铸坯 内部温度 ， 之不产生太大 的温度波动 。然而 使 由于二次冷却的复杂性 ， 喷出 的水 雾不 可能十分 均匀 ， 雾 水
凝 固壳包 围起来 的钢液芯 ， 在二次冷却 区靠直接喷淋到铸坯
交 稿 时 间 ：０ ８ ９— ６ ２ ０ —０ ２
作者简介 ： 樊本 义 （９ ９— ７ ， （ 伯 ） 本 钢炼 钢 厂机 动 １６ ０ ） 男 锡 ，
科工程师 。
３１ ． 可调整的冷却宽度
为按照铸坯宽度控 制冷却 范 围 ， 避免铸坯 主 过 冷 ， 可
晶器出 口到铸机最后一对夹持 辊的长度 内 ， 设置一个喷水 冷 却区 一 二次冷却 区。二次冷却 与铸机产量 和铸坯 质量密切 相关 ， 在其它工艺条件不 变时 ， 二冷 强度 增加 ， 速增 大 ， 拉 则
冲击区域和辊子接触区域传热条 件也不 同 ， 以及钢液凝固潜
热在结 晶温度范 围放 出等原 因 ， 铸坯 温度 波动 是难 以避 免 的。而气雾 冷却 系统就能够避免过大 的或 急剧 的温度变化。 气雾冷 却系统能够根据 铸坯 的宽 度 、 度 、 速等 因素 厚 拉
浅谈二冷喷嘴对连铸板坯质量的影响
浅谈二冷喷嘴对连铸板坯质量的影响【摘要】在连铸过程中，连铸坯热量传递过程与铸坯质量是有着直接的联系，在连铸二冷区的传热方式中，喷嘴喷雾冷却是连铸二次冷却的一种主要的传热方式。
为了能够了解二冷喷嘴对连铸板坯质量的影响，文章将以邯钢西区2150mm板坯铸机为例，从二冷喷嘴与铸坯的传热原理出发，对铸坯质量缺陷类型与位置以及对板坯质量的影响进行分析与探讨。
【关键词】二冷喷嘴；连铸板坯；质量引言邯钢西区2150mm板坯连铸机铸坯断面为（230～250）mm*（900～2150）mm，主要生产钢种是为普碳钢、低合金钢以及管线、船板钢等。
该板坯连铸机在浇注过程中最常见的铸坯质量缺陷是表面角部出现横裂纹以及三角区出现裂纹的问题。
二冷喷嘴是调节和控制连铸二次冷却的主要手段，通过喷淋水冷的方式，促使铸坯凝固，从而达到铸坯的工艺要求。
为了能够降低连铸机在浇注过程中，铸坯质量出现裂纹等缺陷问题，对喷淋水与铸坯之间的传热喷嘴进行科学的、合理的选型与布置，能够在最大程度上提高铸坯的质量。
1 二冷喷嘴与铸坯的传热原理与特征1.1 铸坯冷却的原理在进行连铸时，将铸坯从结晶器中拉出后的外壳虽然经过凝固成型，但是其中心还是呈现一种高温液体的状态。
为了能够帮助铸坯完全凝固，就需要在经过二冷区再次凝固。
铸坯经过二冷区的喷淋水冷却，热量从铸坯内部进行热传递，传递到表面被冷却水带走，从而达到全部凝固。
1.2 二冷区与铸坯换热的特征在二冷区对铸坯进行喷淋水是其主要的方式，喷淋水冷却将水雾转化为非常多的小水滴，并采用高速棚舍的方式，将小水滴全部喷射到铸坯的表面上。
在小水滴经过高速喷射到铸坯表面上时，水滴碰壁发生碰壁的现象根据无量纲参数韦伯数主要可以分为三类。
We=pdv2/q为无量纲参数韦伯数公式。
以p为水滴密度kg/m3，d为水滴直径m，v为水滴流数m/s，q为水滴表面张力N/m2。
⑴当We80时，水滴与铸坯表面接触后，分裂为若干小水滴；⑶当We800℃。
连铸喷嘴的布置与气雾喷嘴的连接密封
改进的１ ７０×１２０ｗｍ与１５０×１５０咖 方坯连铸机的二冷一段的喷嘴布置的攒截面喷淋示意图 从Ｉ煳可咀看出．对ｒ １５０Ｘ１５０ｍｍ＾迕铸坏，嚷嘴是完全的对称布置，铸坯能够根对称的冷却， 边部有２４ｍ没有覆盖到。对于１２０×１２０ｍｍ疗连铸妇、．喷嘴的喷淋分布也是完争的对称布置，铸坯得到 根对称的冷却．边部有１毫米喷射到外部。 铸坯断面规格１８０×１８０胁厘以上的方坯琏铸机常垌的气雾喷嘴外形示意图如Ｆ．
１５０ｍｍ
方坏连铸机的二冷一段的喷嘴布置的横截面喷淋示意图
９ｌ
从｝削ｉ，Ｉ以打出，对ｌ。１５０ｘ １５０ｒａｍ方连铸Ｈ，，唢嘴是完全的对称布置．铸坯能够砒对弥的挣圭¨． 边部彳『２４ｍ拴有覆盖到。 但是对于１２０ｘ １２０ｍ方连铸坯．疃畴与铸坯问的距离有徂人的变动。外弧侧．口亘唏距离铸坯８０１ｍ，
边郭有９肿没秆箍水覆盖；储弧侧．喷嘴距离铸坯９‰，ｒ边部有Ｉ｛呻没有被水覆盖，Ｊ．边部有１６衄
喷射刊外部；内弧侧．喷嘴距ｊ；ｉｉ铸坯ｌｌＯＯａｍ，边部有ｌＯｍ喷射到外部。
国内某钢铁企业ｊ２０Ｘ１２０啊与１５０ｘ１５０哪
方坯连铸机的足辊段与二冷一段的纵向赜琳图
从上圈可以看出．对于足辊段的喷嘴布置调整比较窖易．结品器更换，足辊段的喷ｊＩ｝管同步更换． 但是二拎一段的更换就比较困难．只有四个面的喷淋管同时调整．才能够调整丛较住的技术要求。 喷淋管改为环管，采用底部总集管连接，利用液压或气动装置．上Ｆ推动冷却段喷淋管组成，可以 达到保持铸坯的中心线始终与喷嘴喷淋的中心线重台．
连铸喷嘴的布置与气雾喷嘴的连接密封
宋会江
斯普瑞喷雾系统（上海）有限公司
大部分的小方坯连铸机有两个铸坯断面，规格为１２０×１２０ｒａｍ与１５０×１５０ｒａｍ，部分连铸机的二次冷却 装置按照１５０Ｘ １５０ｒａｍ的规格设计，采用水喷嘴，分水器与喷淋管固定架位置是保持固定的。 在生产中，带来的好处是铸坯断面更换时，无需更换喷淋管，仅需矗接地更换结晶器，调整导向辊 的位置，就可以直接的连铸，大大地降低连铸的间隔时间，提高生产作业率。带来的坏处，连铸坯的内 外部质量受到严重的影响。 铸坯断面规格１８０×１８０ｒａｍ及以上的方坯连铸机，二次冷却基本上是采用气雾喷嘴。生产普通钢种 时，采用连连浇技术，一次连连浇可以达到几十炉，甚至上百炉钢水。在此过程中，仅需更换中间包， 更换中间包时停机十至二十几分钟，用连接件连接在结晶器内上下包次的钢水。连铸坯在二冷区仍处于 高温状态，喷嘴仅喷微量的水或气，甚至停喷，极易造成唼嘴与连接板间会漏水。 为了更好地了解喷嘴的布置，使用，维护与更换在连铸中的作用，首先了解一下二次冷却与铸坯缺 陷的关系。 表面缺陷： （１）表面纵向裂纹：主要原因是二次冷却局部过冷，产生纵向凹陷。 （２）表面、角部横向裂纹：主要原因是二次冷却水量过大、喷嘴偏斜直射铸坯角部。 （３）表面对角线裂纹：主要原冈是喷嘴喷水分布不均匀，造成铸坯四个面冷却不均匀。 内部缺陷： （１）中间裂纹：主要原因是铸坯在凝尉过程中过冷，不均匀二次冷却产生的热应力作用在树枝品较 弱的部位。 （２）中心星状裂纹：主要原因 是二次冷却过激。 （３）中心偏析与中心疏松：主 要原因是铸坯在二次冷却区凝固 过程中，由于喷水冷却不均，柱状 晶生成不规则，产生了“搭桥”现 象。 形状缺陷： （１）菱形变形：主要原因是在 结晶器中形成，但是二次冷却不均 匀会加剧菱形变形的形成。 （２）纵向凹陷：主要原因是二 冷装置对弧不准，二次冷却局部过 冷。 国内某钢铁企业１２０Ｘ １２０ｒａｍ与１５０Ｘ
连铸机二次冷却用气雾喷淋喷嘴的开发
嘴 的 情 况 下 ， 滴 的 尺 寸 和 速 度 取 决 ｆ水 液 压 ， 在气 雾 喷 淋 嘴 的 情 况 下 取 决 于 水 压 而
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五 钢 科 技
液 体
母
４ ７
喷嘴 本体 的 内部锥 形面形 成 两个通 道 。
一
图 ２
冷 却 铸 坯 的 气 雾
喷 嘴 中 空 气 一 水 的 混 合 方 法
２股 液 体 射 流 的 撞 击 产 生 一 种 气 雾 喷
液 滴 速 度 增 加 到 超 过 一 定 极 限 时 ， 滴 就 液
设 计 一 种 能 产 生 分 布 均 匀 且 液 滴 开 发 一 种 各 种 尺 寸 、 有 不 同 流 速 具
Ｓ ｕ ｅ 平 均 直 径 为 ８ ～ ｌ ０ ｍ 的水 雾 。 ａ ｔｒ Ｏ ４＞
・
和喷 淋 角 度 的 喷 嘴 结 构 。
整 个 喷 淋 宽 度 上 液 滴 分 布均 匀 。
引 言
在 板 坯 连 铸 过 程 中 ， 水 起 初 在 水 冷 钢
结 晶 器 中 凝 固 ， 终 在 板 坯 切 断 位 置 前 面 最
的 二 冷 区 中结 束 凝 固 。 二 冷 系 统 的 传 热 功 能 为 达 到 完 全 凝 固提 供 适 量 的 水 。 二 冷 区 由一 系 列 通 过 托 辊 之 问 的 开 口 射 向 铸 流 表 面 的 喷 淋 水 组成 。来 自热 铸 坯 表 面 的 传 热 速 率 取 决 于 水 的 流 量 ， 淋 面 喷 积 、 滴 直径 、 滴 速 度 和 喷 淋 分 布 。水 的 液 液 流 量 根 据 连 铸 机 的 热 量 确 定 ， 热 量 取 决 而
智能喷嘴在连铸的应用
智能喷嘴在连铸的应用DOI:10.3969/j.issn.l006-110X.2021.02.014智能喷嘴在连铸的应用牛猛学（天津天铁冶金集团热轧板有限公司，河北056404）［摘要］连铸扇形段强水冷是板坯连铸生产的关键。
天铁热轧板公司现使用的连铸扇形段冷却喷嘴为传统气雾型喷嘴，由于水质原因喷嘴经常堵塞，影响了板坯的冷却效果和质量。
本文介绍了一种智能型喷嘴系统，阐述了 智能型喷嘴系统的构成及原理。
通过在热轧厂连铸车间一号板坯连铸机上实践使用,证明智能型喷嘴系统相比传统气雾型喷嘴堵塞现象大幅减少，铸坯质量明显提高，工人清理和更换喷嘴的劳动强度大为降低。
［关键词］连铸扇形段；智能喷嘴;铸坯质量；劳动强度Application of intelligent nozzle in continuous castingHU Meng-xue（Hot Rollinj Plate Co., Lth.,Tianjin Tianhc Metalluryicai Grocu »HEBEI 056404）Abstract Strocj wUca coolinj Jt coctinuocs castinj sectoa is the gey to s UU coctinuocs castinjproCuctioc- The coctinuocs ccstinj sectioc coolinj nozzie now uset by Tiantic Hoi Rollinj PlateCompany is tra-itiocai aerosolizee nozzle, because of the wUea quality reasocs, the nozzie is oftee blochee, aaectiny the coolinj effect and quality of s UU. This pser introCuces a soi of intelUyeyt nozziesystem, anJ expocuJs the compositioc and principic of the intelUyeyt nozzie system, Throcah practicaiuse ai 1# s UU coctinuocs castinj machine in coctinuocs castinj woOshoc of hvi rollinj pUnh J isprovet that s C c intelliyeat nozzie system yreatiy reeuccs the blochaye of nozzie comparet with tranitiocat aerosolizee nozzle, the quality of billct is oCviocsIyanh the U-oa inteesity of cleaniny anhreeUciny nozzles is ereatiy reeucee Oa woraers-Key words coctinuocs castinj sectoa, intelUyeyl nozzle, s UU quality, U-oa inteesity0引言板坯连铸机的功能是将高温液态钢水通过结 晶器冷却，形成有一定厚度的坯壳,并以一定速度拉出，在扇形段（二冷区）强制冷却（二次冷却）后快 速降温并进一步凝固,后经矫直冷却和火焰切割成为成品板坯，其中扇形段的强制冷却是影响板坯质量的关键工序4125。
重钢气水喷嘴实践
小方坯连铸机二冷气-水喷嘴测试及应用实践刘国贵1曾祖谦1何宇明1潘永忠1汤兴隆1 刘晨2沈朝杰2（1.重庆钢铁股份有限公司；2、上海外高桥喷雾系统公司）摘要：简要介绍重钢炼钢厂在对1#小方坯连铸机进行增流改造时，针对改造前铸机使用二冷压力水喷嘴生产中铸坯严重内裂问题，结合铸机特点首次引进气-水喷嘴进行测试及成功使用，最终解决了内裂，满足了小方坯铸机高效化生产要求。
关键词：小方坯高效化铸机内裂压力水喷嘴气-水喷嘴1前言连铸坯质量与二次冷却状态关系密切，二次冷却的好坏很大程度上取决于二冷区喷嘴结构和喷水条件（如流量、压力、距离），喷嘴结构决定了冷却水的水流密度分布、水滴速度、水滴直径，目前连铸机上广泛使用压力水喷嘴和气-水喷嘴，压力水喷嘴是高压流体通过喷嘴破碎为液滴而实现喷雾冷却，气-水喷嘴是将压缩空气和水从不同方向在喷嘴内的混合室混合（也可在喷嘴外面汇合），借助压缩空气动能进一步把水雾化成很细的水滴，以高速打在铸坯表面上。
气-水喷嘴具有喷水流量调节范围大、冷却强度大、冷却均匀、不易堵塞等优点。
采用气-水喷嘴冷却，铸坯表面温度波动范围小，变化相对平缓[1]。
因此连铸二冷喷嘴选择及布置对控制连铸坯质量，尤其是内部裂纹控制至关重要，特别是在生产普通碳素钢硫磺偏高、高温钢及铸机处于高拉速、高作业情况下尤其重要。
2 重钢炼钢厂小方坯铸机基本情况重钢炼钢厂现有两台小方坯五机五流全弧形连铸机，其中1#机于1993年3月投产，原设计为四流，两点矫直，半径R1=10.3m,R2=18m, R3=∞, 生产200×250mm2, 250×250mm2断面，设计生产能力为30×104t/a，设备能力为50×104t/a。
1999年9月，2000年4月公司先后两次与国内某公司合作进行高效化改造，设计能力为60×104t/a，生产120×120mm2、150×150mm2、150×210mm2三种断面，平均拉速分别为3.3、2.65、1.9m/min,最高拉速分别为4.0、3.2、2.2m/min,最高月产钢6.3万吨，平均流产量6.0万t/a，先后使用国内某公司空心圆锥形压力水喷嘴及上海外高桥喷雾系统有限公司实心圆锥形压力水喷嘴，但改造投产后铸坯内裂严重，最高月因内裂改判达1300吨，严重影响公司生产合同兑现，铸机仅能生产HRB335等少数品种，连多年生产的硅钢也因缩孔、鼓肚严重而与轧钢厂异议不断。
气雾全水组合冷却的高碳钢连铸生产方法与设计方案
气雾全水组合冷却的高碳钢连铸生产方法与设计方案一、气雾全水组合冷却的原理1.气雾冷却：在连铸过程中，通过喷射细小的水雾，有效增大了钢坯受冷面积，提高了冷却效率。
气雾冷却有效地促进了钢坯表面温度的迅速下降，避免了钢坯表面在连铸过程中产生脱碳和氧化。
2.全水冷却：通过喷射大量的水流对钢坯进行冷却，可以使钢坯内部温度均匀降低，防止出现温度梯度过大的情况。
全水冷却也能够增加钢坯内部应力的释放，减小钢坯的变形和裂纹的产生。
3.组合冷却：将气雾冷却和全水冷却结合起来，可以在快速冷却的同时保持较低的冷却速度，避免由于过快冷却而导致的应力过大和裂纹的产生。
二、气雾全水组合冷却的设计方案1.喷头设计：在气雾全水组合冷却中，喷头的设计是非常重要的。
喷头应该能够提供细小的气雾和充足的水流，以达到快速冷却的效果。
同时，喷头应具备均匀喷雾和喷水的能力，确保钢坯表面的温度分布均匀。
2.喷雾和喷水参数：喷雾和喷水的参数也直接影响到冷却效果。
对于气雾冷却，喷雾的粒径应该较小，一般为10-50μm。
对于全水冷却，水流的速度应该较大，一般为3-5m/s。
控制好喷雾和喷水的参数能够提高冷却效果。
3.冷却区域布置：在连铸机中，冷却区域的布置直接影响到冷却效果。
应根据钢坯的尺寸和形状合理设计冷却区域，并保证气雾和水流的覆盖面积。
同时，冷却区域应具备适当的冷却时间和空间，确保钢坯能够充分冷却。
4.控制系统：为了保证冷却效果，还需要一个可靠的控制系统。
控制系统应能够实时监测钢坯温度，并自动控制喷雾和喷水的参数。
同时，控制系统还应具备报警和自动停机等功能，以防止因温度异常而引发事故。
总之，气雾全水组合冷却是一种高效的高碳钢连铸生产方法。
通过合理的设计方案和控制系统，可以实现快速冷却和均匀温度分布，保证高碳钢连铸的质量和产量。
连铸冷却喷嘴的维护与应用
在喷嘴位 置 ，冷 却控制 和 喷嘴维修 正常 的情况
下， 连铸 生产常见事故和铸坯质 量问题与喷嘴性 能的 相互关 系可以作 以下分 析 ， 如表 ｌ 。
连铸冷却喷嘴的维护与应用
问题得到有效地控制 ， 铸坯合格率稳步提升 ， 为保持生产长期稳定顺利运行奠定了坚实的基础 。
关键词 连铸
１ 前 言
铸坯
喷嘴 二 次冷却 系统
堵塞
改进
术 不断提 高 ， 嘴堵塞 问题 得到很好 的控制 ， 行 良 喷 运
好。 ２ 二次冷却系统工作原理
天铁热 轧板坯连铸机代表 当今 连铸 机先进水平 ， 其 中铸坯二 次冷却 技术采用 水冷 与气雾 冷却相 结合 的技 术（ 主要 为气雾喷嘴 ）连铸 喷嘴本身的性能与喷 ， 嘴的布置 、 冷却控 制一起 ， 构成 了连铸机 的二次 冷却 系统 。 二冷传热 占板坯全部凝 固传热 的 ６ ％ｍ 而二次 ０ 。
连铸 喷嘴对 二次冷 却 的影 响 主要 是对 铸坯 热应
拉速、 生产 事故 、 备维修 和能介 消耗均 有十分 重要 设
的影 响 。
力的影响 ， 二次冷却 不 良是产生表 面纵 裂纹 的重要影
响 因素 。 所以二次冷却系统的好坏是板坯表面质量和
３ 板坯质量问题 与喷嘴性能的关系
内部质量 的一个 决定性 因素 ， 喷嘴性 能的好坏又是 而
Ｉ ● Ｉ ●
方 面是 在实施二次冷却 的过程 中 ， 制铸坯表面温度 控
处 于要求范 围并使波动最小 ，以获得 良好的铸坯 内、
外 部质量 。连铸机喷嘴分布从结 晶器 出 口开始 ， 到水 平 扇形段 为止的整个二次冷却 区域 ， 如图 １ 所示 。