连铸连轧原理课件5概要.pptVIP

3.3 结晶器传热与凝固 题4：已知国内某厂连铸Q235板坯过程中，出钢过程降温60℃，钢包处理降温15℃，吹氩后到开浇等待时间降温10℃，钢包到中间包降温35℃，求出钢温度（元素含量取上限）。 3.3 结晶器传热与凝固 连铸连轧技术 三、连铸基础理论 3.1 连铸坯凝固传热特点 钢液在连铸机中的凝固是一个热量释放和传递过程，也是把液体钢转变为固体钢的加工过程。在连铸机内，液体钢水转变为固体钢坯传输的热量包括过热、潜热和显热。 1过热：由进入结晶器时钢水的温度冷却到钢的液相线温度放出的热量； 2潜热：钢水从液相线温度冷却到固相线温度放出的热量； 3显热：凝固的高温铸坯冷却至送出连铸机时所放出的热量。 对低碳钢来说，从浇注温度(如1540 ℃)凝固冷却到室温放出热量大约是1386 kJ/kg。其中过热为25.2 kJ/kg、潜热为268 kJ/kg．显热为1092 kJ/kg大约1/3的热量从液态——固态放出，而其余2/3热量是先全凝固后冷却放出来的。 3.1 连铸坯凝固传热特点 在连铸机内，钢水热量的传输分别在一次冷却区、二次冷却区和三次冷却区进行。 1. 在一次冷却区，钢水在水冷结晶器中形成厚度足够且均匀的坯壳，以保证铸坯出结晶器不拉漏。 2. 在二次冷却区，喷(雾)水以加速连铸坯内部热量的传递，使铸坯完全凝固。 3. 在三次冷却区，铸坯向空中辐射传热，使铸坯内外温度均匀化。 从结晶器到最后一个支撑辊之间，带液心的铸坯边运行、边放热、边凝固，直到完全凝固为止。 3.1 连铸坯凝固传热特点 铸坯中心热量向外传输包括三种传热机制： 1对流：中间罐注流进入结晶器。在液相穴内的强制对流运动而传递热量； 2传导：凝固前沿与坯壳外表而形成的温度梯度，把液相穴内热量传导到表面； 3对流+辐射：铸坯表面的辐射传热以及铸坯表面与喷雾水滴的热交换。把热量传给外界。 3.2 连铸坯凝固过程热平衡 连铸坯凝固过程热平衡包括如下四个方面内容： (1)从热平衡来看，钢水经过结晶器——二冷区——辐射区大约有50%的热量放出来铸坯才能完全凝固。这部分热量的放出速度决定了铸机生产率和铸坯质量。铸坯切割后大约还有50%的热量放出来，为了利用这部分热量，节约能源，我们成功地开发了连铸坯热装、连铸坯直接轧制工艺。 以低碳钢为例：钢水从结晶器——二冷区——辐射区放出的热量分别是84kJ/kg 、462kJ/kg 、273 kJ/kg。铸坯切割后放热567kJ/kg。 (2)铸机范围内(铸坯切割前)主要依靠结晶器和二次冷却系统散热，其中二冷区散出热量最多。 3.2 连铸坯凝固过程热平衡 (3)通过结晶器在1min内要散出的热，最高时可占总需要散热量的20%左右。保证结晶器有足够的冷却能力十分重要，它对初期坯壳的形成具有决定性影响，增加结晶器水流量、降低进水温度、增加冷却水进出温差可增加结晶器冷却能力，但这也受到一定限制。水缝面积一定时，很大的流量需提高流速来实现，而流速过高对水压和结晶器结构要求严格。且水速超过一定极限时，对传热影响甚小，也很不经济。故虽然结晶器冷却能力很重要。但只能达到—定的冷却程度。 (4)二冷带走的热量约占总热量的16%一27%、其绝大部分是由二冷水所吸收。二冷水量调节方便，它的冷却能力可以召很大范围内变化，坯壳在结晶器内形成以后，控制二冷强度是使整个铸坯完全凝固的关键。 题1：小方坯断面为150mm×150mm、拉坯速度Vc＝2.5m／min，结晶器长度Lm＝750mm，若浇注过程中结晶器液面稳定在离上口50mm，结晶器凝固系数K＝20mm／min1/2。求：出结晶器下口的坯壳厚度δ(计算保留两位小数)。 题2：在铸坯表面以下90mm处出现裂纹。当时的拉速是1.2m／min，凝固系数为26.0mm／min1/2，那么计算发生裂纹的位置（距离结晶器液面的位置）。 题3：断面为210mm×1250mm板坯，拉速Vc=0.95m／min均衡不变，凝固系数27mm／min1/2，求液心长度。 题4：己知：铸坯断面150mm×150mm ，K＝20mm/min1/2，铸坯出结晶器下口安全厚度12mm，结晶器有效长度为700mm，求拉坯速度。 3.3 结晶器传热与凝固 结晶器坯壳厚度的生长决定于传热速率，而传热速率决定于结晶器内钢水热量传给冷却水所克服的热阻，结晶器热阻可分： (1)钢水与凝固壳界面的对流传热的热阻； (2)凝固壳的传导传热的热阻； (3)凝固壳与结晶器界面热阻(包括气隙的辐射和对流传热）； (4)结晶器铜壁的传导传热的热阻； (5)冷却水与铜壁的对流传热的热阻。 钢水热量传给冷却水要克服上述五个方面的热阻，其中(1)、(4)、(5)项热阻较小，在浇