连铸连轧生产：二冷区传热与凝固.pptxVIP

连续铸钢生产3.5二冷区的传热与凝固3.5.1二冷区的传热浇注的钢液进入结晶器，经过在结晶器内的一次冷却凝固形成了具有一定厚度的连铸坯壳，但是坯壳内部仍是高温液态钢水，为了使坯壳内部钢水尽快完全凝固，需要继续冷却凝固，称为二次冷却。二冷传热的主要方式和比例：辐射约占25%；喷雾水滴蒸发，33%；喷淋水加热，25%；辊子与铸坯的接触传导，17%，对于小方坯而言，主要是辐射和喷雾水滴蒸发两种，而对于板坯和大方坯而言，包含四种传热方式。3.5.1二冷区的传热在设备和工艺条件一定时，连铸辐射传热和辊子传导传热变化不大，喷淋水的传热就占主导地位，铸坯中心的热量通过坯壳传到铸坯表面，当喷雾水滴打到铸坯表面时，带走一定的热量，铸坯表面温度降低，中心与表面之间产生温度梯度，促使热量从铸坯中心不断向表面传递。相反，突然停止水滴的喷射，铸坯表面的温度就会回升。如果过度的改变或中断冷却水，会使铸坯表面温度造成很大波动，这对于已经凝固的坯壳来说类似一个“热处理”过程。3.5.1二冷区的传热从铸坯传热来说，希望加大冷却强度，加快凝固速度，以求提高铸坯生产能力，但从冶金质量的观点看，不适当二次冷却会有如下的质量问题：（1）冷却不匀，导致坯壳温度回升，易产生中间裂纹或皮下裂纹；（2）铸坯矫直时表面温度过低（900℃），易产生表面横裂纹；（3）冷却强度不够，铸坯带液心矫直易产生矫直裂纹；（4）二冷区表面温度过高，易产生鼓肚变形而使中心偏析加重；（5）二冷强度大，柱状晶发达，易形成穿晶，中心疏松偏析加剧。3.5.1二冷区的传热?3.5.2二冷区的传热机理二冷区内铸坯冷却与结晶器内有很大不同，铸坯除了向周围辐射和向支撑辊导热外，主要的散热方式是表面喷水强制冷却。铸坯在二冷区每一个辊距之内，都要周期性地通过四种不同的冷却区域，如图所示的AB、BC、CD、DA段。（1）AB空冷段喷淋水不能直接覆盖的区域。坯壳主要以辐射形式向外散热，另还与空气和喷溅过来的小水滴或水汽进行对流换热。3.5.2二冷区的传热机理（2）BC水冷区被喷淋水直接覆盖的区域。一部分冷却水被汽化，汽化吸热量很大，每1kg水可吸收2200kJ左右的热量，铸坯表面大量散热。未被汽化的水还要沿坯壳表面流动，与坯壳进行着强制对流换热。（3）CD空冷与水冷混冷区该区虽不能被喷淋水直接覆盖，但有一部分水在重力作用下，从BC段沿坯表面流入该区。所以该区兼有AB段和BC段的传热形式，究竟空冷辐射与水冷蒸发、对流各占多大的比例，要根据坯的空间位置、喷嘴形式和辊列布置等影响因素而定。3.5.2二冷区的传热机理（4）DA辊冷区由于坯壳的鼓肚变形，夹辊与皮壳表面不是线接触而是面接触，DA弧即为该接触面的截线，在该区内坯壳以接触导热的形式向夹辊散热。二冷区传热系数表示了铸坯表面与二冷区冷却水之间的传热效率，h大，则传热效率就高，它与喷水量、水流密度、喷水面积、喷水压力、喷水距离、喷嘴结构、铸坯表面温度和冷却水水温等因素有关。一般需要通过试验测定统计后，用经验公式表示。3.5.3影响二冷区传热的因素一般情况下，二冷区内辐射散热与夹辊冷却主要受连铸机设备类型与布置的制约，属于基本固定或不易调整的因素。因而水冷是二冷区内主要的冷却手段，对喷淋水冷却效率有影响的很多因素在生产中是可调整的，这些因素的变化直接影响着二冷区内的热交换。1水流密度水流密度是指铸坯单位时间在单位面积上所接受到的冷却水量。传热系数与水流密度之间的关系可以用经验关系式表示，主要形式有两种??3.5.3影响二冷区传热的因素?3.5.3影响二冷区传热的因素2 水滴速度水滴速度取决于于喷水压力、喷嘴孔径和水的清洁度。水滴速度增加，穿透蒸汽膜到达铸坯的水滴数增加，从而提高了传热能力。有关试验表明，当水滴速度由6m/s提高至10m/s时，冷却效率由12%提高至23%。3 水滴直径水滴直径的大小是雾化程度的标志。水滴尺寸越小，水滴个数就越多，雾化就越好，有利于铸坯冷却均匀和提高传热效率。不同的喷嘴类型，水滴算术平均直径差别较大，压力喷嘴的水滴直径一般在200～600μm，而气-水喷嘴的水滴直径可以达到20～60 μm。3.5.3影响二冷区传热的因素4 铸坯表面状态相关研究表明，铸坯表面有氧化铁的传热系数比无氧化铁要低13%。使用气-水喷嘴，由于吹入的空气使铁鳞容易剥落，可以提高冷却效率。5 喷嘴使用状态喷嘴堵塞、喷嘴安装位置、新旧喷嘴等对铸坯传热有重要的影响。现场生产实践表明，喷嘴的使用状态的好坏严重影响连铸坯的传热，从而影响连铸坯的表面质量。所以每个浇次开始前后都要对二冷喷嘴的使用状态进行检查，发现喷嘴堵塞等问题要及时进行清理，确保在线喷嘴使用状态良好。3.5.4二次冷却的计算原则1铸坯长度方向上冷却水的分配大量理论计算和实践结果都证明了铸坯在二次冷却区的凝固服从平方根定