方坯連鑄機二冷配水的優(yōu)化計算

1、方(矩)坯連鑄機二冷配水的優(yōu)化計算 坯連鑄機二冷配水的優(yōu)化計算發(fā)表日期：2007-9-21 閱讀次數(shù)：519摘要 摘要:介紹了華西方坯和矩坯連鑄機的二冷配水在生產(chǎn)實踐中遇到的問題及優(yōu)化原則，通過對二冷影響因素的分析和優(yōu)化計算，確定了較合理的工藝參數(shù)，并取得了顯著效果。1 前言華西鋼鐵廠兩臺連鑄機均采用上重礦的設(shè)備，6 米弧、塞棒控流、漸近矯直；l#機主要生產(chǎn)150× 150mm2 方坯供給高線廠，而 24 機主要生產(chǎn) 165&

2、#215;180、225、280mm2 矩坯供給冷、熱帶和扁鋼廠。投產(chǎn)后，所生產(chǎn)的鋼種分為 4 組：低碳鋼、中高碳鋼、低合金鋼和電工鋼，二冷配水套用上重礦提供的 l～5 號曲線：隨著生產(chǎn)節(jié)奏的變化，加上新品種鋼的不斷開發(fā)，原二冷配水曲線已無法滿足要求，需要對原有的二冷水表進行優(yōu)化，并開發(fā)出新的連鑄二冷水表，以滿足新品種鋼開發(fā)的需要和現(xiàn)有鋼種質(zhì)量提高的要求。2 二次冷卻的基本計算2.1 二冷水量的計算二冷水量的計算公式如下：Q=f

3、3;a·b·ρ·Vg，式中 Q 一二冷總水量，L/min；f 一比水量，L/Kg；a·b 一鑄坯的斷面，m2；ρ 一鋼水密度，Kg/m3；Vg 一拉坯速度，m/min。為避免鑄坯在 700～900℃的裂紋敏感區(qū)矯直，一般連鑄機都選擇軟冷，坯溫以控制在1000±50℃為宜。二次冷卻方式確定后，二冷水量 Q(或比水量 f)的大小主要根據(jù)各鋼種在矯直前凝固到 1000±50℃時釋放出

4、的熱量大小來確定，故影響二冷水量大小的因素主要有：鋼水的溫度(液相線溫度+過熱度)、拉速和凝固潛熱等。2.2 二冷水量的三段分配當鑄坯剛從結(jié)晶器中拉出的時候，坯殼較薄，熱阻小，散熱快，且內(nèi)部有大量的熱量，必須加大水量實現(xiàn)強冷以增加坯殼的厚度；隨著坯殼的不斷下移冷卻，坯殼厚度增加，熱阻增大，從鑄坯表面需帶走的熱量減少，應(yīng)相應(yīng)減少水量；也就是說，二冷水量與坯殼的厚度成反比①。根據(jù)凝固定律：坯殼厚度 e=k(t)1/2=k(Hi/V)l/2，

5、其中 k 一凝固系數(shù)，t 一時間，Hi 一到結(jié)晶器的距離，V 一拉速。在拉速一定的情況下，坯殼厚度與該處到結(jié)晶器的距離的平方根成正比②；所以由①和②最終可以得出二冷各段水量與該段到結(jié)晶器距離的平方根成反比，用公式可表示如下：Q1：Q2：…Q4=(1/H11/2)：(1/H21/2)：…(1/H41/2)Hi=πR·(A0+A1+A2+…Ai，2)/1804 影響二次冷卻計算的因素4.1 鋼水溫度對二冷比水量的影響鋼水溫度=液相

6、線溫度+過熱度，各鋼種由于本身液相線溫度的不同，加之為滿足流動性而設(shè)定的過熱度不同，所以各鋼種的鋼水溫度也各不相同，相差很大，同樣冷卻到 1000±50℃的情況下需冷卻的程度不同；故根據(jù)二冷程度=λ·f·[ab/2(a+b)]·ρ，鋼水溫度高的鋼種二冷比水量必須要大。4.2 斷面大小對二冷比水量的影響事實上鑄坯進拉矯機前的冷卻包含了一冷、二冷和空冷三個過程，它們之間的關(guān)系見表 1，因空冷散熱的比例

7、小，且不同斷面空冷散熱量相差不大，故計算時可按照一冷：二冷=4：6 的比例計算。表 1 方坯連鑄各冷卻區(qū)的相互關(guān)系冷卻區(qū) 一冷 二冷 空冷冷卻比例 40％ 55％ 5％一次冷卻程度的大小可表示如下：一冷程度=導(dǎo)熱系數(shù)×比表面積×溫度梯度×水流量×時間=λ·[2(a+b)/ρab]·△T·Q·(L/V)，△T 一鋼水與冷卻水的溫差，L 一指銅管長度，λ 一導(dǎo)

8、熱系數(shù)，與坯殼熱阻和銅管錐度等有關(guān)。連鑄機的斷面不管大小，同一鋼種進拉矯機前的鑄坯冷卻程度必須相同，以 165×180 和165×280 兩個斷面為例，為保證冷卻程度相同，有兩種方式：1)一冷程度 280=一冷程度 180，二冷程度 280=二冷程度 180；則：結(jié)晶器流量Q280/Q180=0.78，二冷比水量 f280/f180=0.83。2)結(jié)晶器流量保持不變；則：f280/f180=0.724.3 凝固潛熱對

9、二冷比水量及三段分配的影響根據(jù) Fe—C 相圖可知，碳含量不同，從液態(tài)到固態(tài)的凝固特性不同，其凝固過程散發(fā)的熱量不同，所以相應(yīng)的冷卻強度也要作適當?shù)恼{(diào)整。以 Q235 鋼為例，該鋼種碳含量在 0.14～0.22 之間，處于包晶反應(yīng)區(qū)，而其合金含量又不高即合金對凝固特性的影響不大，所以該鋼種在凝固的時候會有大量凝固潛熱釋放出來，凝固速度相對較慢，導(dǎo)致凝固時長時間處于固一液兩相區(qū)，固一液兩相區(qū)的強度較差，在各種應(yīng)力作用下，易于形成裂紋。故