收稿日期:
2010-04-22;修订日期:2010-04-29作者简介:胡贤军(1981-,男,上海亚新连铸工程技术公司
工程师。
胡贤军,朱学斌,唐杰民
(上海亚新连铸工程技术公司,上海 200042
摘 要:连铸机高端用户的产品种类繁多,铸坯断面和钢水成分变化也随之多样,为达到工艺要求的结晶器冷却效果,铜管冷却水流量需根据铸坯的规格、钢种以及拉速来进行相应的调整并控制水缝流速。气动薄膜阀自动控制模式的应用可以达到精确的水量控制的要求。 关键词:结晶器;冷却水;流量;传热
中图分类号:T F341 6 文献标识码:A 文章编号:
119b1001-196X (2010S1-0305-03
Control over a m ount of m ould cooling water
HU X ian jun ,Z HU Xue bin ,TANG Jie m in
(Y ax i n Conti nuous Caster Eng i nee ri ng &T echno l ogy Co .,L td .,
Shangha i 200042,Ch i na
Ab strac t :T he re is a w i de range o f h i gh end products ,
and casti ng frac t ure and mo lten stee l co m pos ition var if y
accordi ng l y .T o ach ieve the c rysta llize r coo ling e ffect requ ired by t he process ,coolant flo w i n t he copper t ub i ng needs to be ad j usted accordi ng to casting specificati ons ,g rade o f stee l and casti ng speed .A s w el,l the fl ow rate from w ate r slot shoul d be contro lled .The plan t data sho w s tha t the system can ach i eve accurate wa ter vo l u m e contro.l K ey words :m ou l d ;
coo li ng wa ter ;w ater flow ;
heat transfer
1 前言
一冷过程是指钢水进入到结晶器内,与铜管壁接触后,产生初生坯壳和钢水温度降低的过程。钢水温度和铜管壁温形成了约1300 以上的温差,横向传热的驱动力巨大,钢水温度降低的热量必须由铜管冷却水带走,才能保持铜管厚度上的温度差稳定在一定的水平,且使得铜管具有足够的刚度,从而构成稳定一冷传热过程。由一冷带走的热量作用较多。形成初生的坯壳并随着铸坯的下行不断增加其厚度。液态钢水转变为固态坯壳不仅带走显热能量,还要带走相变潜热能量,结晶器铜管冷却水带走的绝大部分就是这个热量。降低包围在坯壳内钢水温度。冷却保护
渣。结晶器内钢水循环到钢渣界面,不断熔化保护渣产生一定厚度的液态渣层,当结晶器上下振动时,液渣下行到铜管壁与初生坯壳之间,起到润滑和传热的作用,这是保护浇铸传热的基本模式。一冷水冷却液态保护渣,使其生成非金属保护渣坯壳,这个传热过程间接起到降低钢水温度的作用。
2 控制一冷水量的意义
丝锥夹头配置高的连铸机,可以高拉速生产普碳钢
和建筑用材铸坯。在生产品质钢时,采用合理的拉速来协调质量和产量关系,不同断面和钢种对应不同的水量。如生产150方坯普碳钢时拉速可以达到3m /m in ;生产20钢需控制拉速低于2 3m /m i n ,这样才能保证其内在质量,但对于含锰量较高的钢种,由于中间疏松和缩孔的要求,没有轻压下的铸机其拉速不宜超过2 2m /m in 。不同钢种和不同断面的铸坯要求不
305 2010(S 1 重型机械
同的一冷水量。偏振子
2 1 不同断面要求不同的水量
不同断面需要不同的一冷水量,特别是圆坯生产中截面变化较多的情况尤为如此,如亚新连铸公司设计的无锡雪丰大型连铸机的圆坯断面尺寸 230mm~ 330mm,共有6个规格,需要采用不同的水量来达到控制要求。
2 2 多流浇铸需要稳定一致的流量
滑石粉母粒
稳定的产品质量必须由稳定的工艺条件作为保证。为达到冶炼标准,连铸机采用多流生产布置,每流结晶器冷却水量尽可能均匀一致,实现整台铸机稳定的一冷过程。
2 3 钢种的需要
合金钢连铸机涉及的钢种繁多,化学成分变化大,比如生产08M n VNb钢种后可能马上就要快速对接65M n钢种,因此须及时调整水量以适应钢种的变化。低碳包晶反应严重的钢种,圆坯纵裂现象较为突出,为了稳定弯月面下部的收缩凹陷,需要降低水量,提高回水温度,从而有效的缓和铸坯激烈收缩和塌陷。碳含量高的钢种因其传热效率高,可以适当提高一冷水量。根据不同的钢种来调节水量,达到精确控制一冷过程的目的。
法兰锻造2 4 工艺设计的需要循环氢压缩机
根据结晶器冷媒带走的热能可大致推算出坯壳的厚度,以此来确定坯壳的临界安全厚度和铸机最高拉速。离开结晶器铜管的坯壳厚度是一冷时间的函数[1],根据一冷水参数定量分析,得出现场条件下凝固系数,为正确的工艺设计提供依据。
铜管外壁与不锈钢水套构成了高速水流的通道水缝,水流速率范围一般在6m/s~12m/s。结晶器设计后,一冷水的流速是流量的一次函数关系,流量加大,冷却水流速增加;反之亦然。生产螺纹钢和建筑用线材盘元的150mm 方坯,拉速一般都在2 5m/m i n以上,甚至达到3 5m/m i n~4m/m i n,因此必须加大流速以及时带走热量,防止铜管壁温度积累,这时流量可达140m3/h以上,窄水缝内的水流速往往超过了14m/s。高拉速时通过铜管的热量增加,需要用高速的水流带走,否则回水温度上升。冷却水若处理不当,将造成铜管表面结垢,恶化传热,导致铜管变形,结晶器额外阻力增加,从而增加工艺事故的发生,甚至漏钢。图1所示为150mm方坯铜管在高拉速情
况下结垢后导致变形的情况。
图1 150mm方坯铜管弯月面处结垢变形
3 一冷水控制方法
早期设计的连铸机一冷水量调节是通过手动阀门实现的,后来在回水管路添加了流量计。现代流体控制设备的发展,一冷大流量精确控制得以实现,在配置较高的连铸机上采用了与二冷水控制相同的控制技术,即气动薄膜阀与流量计一起构成闭环控制模式。
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