铸坯表面缺陷成因及对策.ppt

1,连铸坯表面缺陷成因及防止对策,主要缺陷：, 纵裂纹； 横裂纹； 角横裂纹； “ 星”形裂纹； 针孔； 夹渣。,2,3,4,弯月面：,5,纵裂纹,铸坯,热轧钢板,连铸板坯表面中心部发生最多； 长度30mm10m； 深度270mm； 铸坯“ 黑皮”状态即容易发现。,6,横裂纹(振痕裂纹),铸坯,热轧钢板,主要发生在铸坯内弧； 主要发生在振痕底部； 长度50200mm； 深度23mm； 铸坯“ 黑皮”状态不易发现。,7,角横裂纹,发生在铸坯角部振痕底部； 长度520mm； 深度5mm； 铸坯“ 黑皮”状态不易发现。,8,“ 星”形裂纹,铸坯,热轧钢板,分散在铸坯表面； 510mm龟甲状； 深度24mm； 铸坯“ 黑皮”状态不易发现。,9,针孔,铸坯,热轧钢板,铸坯全幅均会出现； 直径 2mm； 铸坯“ 黑皮”状态不易发现。,10,表面夹渣,铸坯,热轧钢板,多发生在铸坯表面中部； 直径215mm之间； 深度5mm； 铸坯“ 黑皮”状态较容易发现。,11,横裂、角横裂的成因：,振痕(缺口效应、杂质富集)； 钢中Al、Nb、V等碳、氮化物析出，增加了 钢的脆性； 二冷温度控制模式不当，铸坯表面温度进入 脆性温度区； 矫直应力。,12,防止横裂、角横裂的对策,减小振痕深度、增大振痕曲率半径； 减小结晶器钢水液面波动； 减小结晶器铸坯摩擦力； 提高铸机对弧、对中精度； 减少钢中氮含量，控制碳、氮化物析出； 采用合适的二冷温度模式； 矫直温度避开钢的脆性温度区。,13,星形裂纹的成因：,结晶器铜板镀Cr、Mo等； 控制钢中Al、N含量。,防止星形裂纹的措施：,Cu由结晶器向坯壳表面侵入，优先沿晶界 扩散，降低晶界高温强度，造成开裂； AlN、网状硫化物等在晶界的析出。,14,针孔的成因：,钢液充分脱氧、脱气、防止二次氧化； 减少水口、塞棒吹氩量； 控制钢浇铸流量； 浸入式水口深度、夹角、直径优化。,防止针孔措施：,凝固中生成的CO、H2气体被坯壳捕捉； 吹入的Ar气泡被坯壳捕捉。,15,表面夹渣的成因：,钢的洁净化； 浇铸过程结晶器保护渣Al2O3 含量低于20； 控制结晶器钢水表面波动。,防止夹渣措施：,浇铸过程结晶器保护渣流动性恶化； 保护渣吸收浮渣和夹杂物能力降低 结晶器钢水表面波动大 。,江见俊彦，铁钢，60(1974)，981,16,连铸坯表面纵裂纹生成机理及防止对策,含碳0.090.17%亚包晶钢 连铸板坯纵裂纹发生率显著 高于其他碳含量钢铸坯。,日本钢管技报，1982，No.93,17,宝钢连铸板坯表面纵裂纹与钢碳含量关系,18,19,纵裂纹的形成： 结晶器内初生坯壳表层所经受 的张应力超过晶界破坏强度。,结晶器内坯壳主要经受： 坯壳两侧温差引起的热应力t； 钢水静压力p； 钢水静压力和坯壳收缩应力产 生的动摩擦应力f； 中部坯壳向结晶器壁凸进，而长 边两端被短边牵制，由此产生的 弯曲应力b。,20,1) 结晶器内壁平滑，坯壳与结晶器壁之间保护渣膜厚度均 匀，则p和f沿板坯宽度方向相等； 2) 在板坯宽度1/2处t和b最大； 3) 1/2宽度处b与板坯宽度的平方成正比(b3l2/(4dh2)； 4) 根据研究13，t最大，b次之，p和f的影响不大。,1 伊藤裕雄，铁钢，59(1973)，2，73，A13 2 A.A.Skvortsov, Izvest. VUZ. Chern. Met., July(1961), 7, p78 3 有吉敏彦，铁钢，54(1968)，S434,21,纵裂纹特征,粗大纵裂纹,较细小的纵裂纹,22,连铸坯表面存在的粗大纵裂纹,23,纵裂纹在铸坯表面凹陷处形成,漏钢遗留坯壳厚度沿宽度方向的变化,24,铸坯纵裂纹长度与深度的对应关系,25,铸坯表层缺陷示意图,26,纵裂纹开口表面光滑， 呈沿柱状晶低熔点晶界 开裂迹象。,裂纹开口表面覆盖有 液态保护渣膜。,粗大纵裂纹表面附近断口照片,纵裂纹是在结晶器内产生的,27,粗大纵裂纹距表面一定距离处断口,裂纹表面覆盖的保护渣量 减少。,28,粗大纵裂纹末端断口表面照片,裂纹深处表面覆盖的保护渣 量很少。,29,连铸坯表面微细纵裂纹,30,微小纵裂纹内存在的保护渣膜,31,纵裂纹是在结晶器弯月面附近产生的,新日铁佐伯毅等1的研究,1 铁钢，68(1982)，1773,32,试验中变动钢水液面高度以改变结晶器铜板人工 槽与弯月面之间的相对位置：,33,纵裂纹总是发生于厚薄不均匀坯壳中较薄坯壳 表面，这是因为初生坯壳如厚薄不均匀，在较 薄的坯壳处便形成应力集中，应力超过坯壳强 度时，即导致纵裂纹的产生。,34,佐伯毅，铁钢，68(1982)，1773,正常坯壳与裂纹坯壳厚度的比较,采用加入FeS示踪剂法：,裂纹坯壳：,S0.074 t0.867,正常坯壳：,S0.092 t0.867,35,凝固迟缓程度的影响,凝固迟缓程度超过10，纵裂纹显著增加。,36,亚包晶成分钢铸坯表面裂纹敏感的原因,铃木干雄等研究方法示意图,亚包晶钢铸坯纵裂发生率高不是其 本身延塑性的问题.,37,铃木等得出的产生裂纹的临界应变与碳含量的关系,38,不同碳含量钢铸坯试样的高温延塑性,39,亚包晶铸坯纵裂纹发生率高主要是凝固过程 或凝固后L 相变引起的体积收缩所导 致的不均匀传热和不均匀凝固造成的。,亚包晶钢凝固过程发生L 相变时，产生0.38的体积收缩， 铸坯与结晶器壁之间产生空隙， 空隙处传热速率降低，局部凝固 迟缓，造成坯壳厚度不均匀，应 力下裂纹在凝固壳薄弱处产生。,40,低、中、高碳钢结晶器内坯壳示意图,41,不同碳含量钢坯壳与模壁之间的空隙,42,不同碳含量钢铸坯传热速率的变化,43,凝固坯壳厚度的不均匀性与碳含量的关系,44,不均匀凝固随冷却速率的增加而提高,住友金属杉谷泰夫等的实验：,铁钢，67(1981)，1508,45,杉谷实验得到的不同冷却速率下坯壳形貌,46,不同厚度钢板侧凝固坯壳的照片,47,坯壳不均匀与凝固速率的关系,凝固定律： dkt1/2,综合凝固系数大于12后，坯壳厚薄不均匀。,48,均匀 不均匀凝固临界传热速率推导：,0tt1，坯壳与模壁完全接触； t1t， 坯壳与模壁完全脱离。,钢液与模壁间传热式：,(1),(2),下标： s：坯壳 p：模壁,49,方程求解的初始条件与边界条件：,t0，0 x x1， TpTp0 (3) t0， x1 x x2， TsTs0 (4) t 0， x0， Tpf(t) (5) 0 t t1，xx1，Ts=Tp ks(s/x)kp(p/x) (6) t1 t，xx1， ks(s/x)kp(p/x) (Ts/100)4 Tp/100)4)h(TsTp) (7) 0 t， xx2， s/x0 (8),50,对于(5)式： Tpf(t)，模壁埋入 热电偶，得出Tp随t的变化，右 图模壁为3.2mm厚钢板的一例。,将模型计算得出的坯壳厚度与 实测厚度比较，得出t1为12s。,将模型计算得出的坯壳表面热 流在0t2 (大约20s)之间积分， 求出此时间段坯壳表面平均热 流Qavg：,51,当传热速率减少到0.8110 6 kcal/m2/h(约0.94 MW/m2)以下， 便可以基本消除不均匀凝固，得到良好的坯壳。,将计算得出的不同模壁条件下坯壳表面平均热流与 实测的坯壳不均匀度作图：,52,产生纵裂纹的最大临界热流,弯月面下45mm处热流q超过2.5MW/m2时，低碳钢铸坯表面 会产生纵裂纹。而对于中碳亚包晶钢，当热流q超过1.7 MW/m2时，铸坯表面产生纵裂纹,53,两点测温法： 沿结晶器壁不同高度上埋 设多支铜康铜热电偶，热 电偶埋入深度不同。因此， 结晶器壁的热流量为：,(T测点1T测点2)/S,： 铜的导热系数，J/s/cm T测点1： 测点1的温度， T测点2： 测点2的温度， S： 测点1到测点2的距离，cm,测定结晶器热流方法：,54,沿结晶器壁不同高度埋 设多支热电偶，热电偶埋 入深度相同，根据结晶器 铜板测温结果，利用数学 模型，计算结晶器壁的瞬 时热流量,水槽冷却水传热微分方程：,铜板的传热微分方程：,一点测温法：,55,宝钢板坯连铸结晶器宽面热流变化,56,均匀传热对防止纵裂纹十分重要,57,冷却均匀性对纵裂纹的影响,结晶器铜板温度与铸坯表面纵裂纹的关系,58,连铸结晶器传热,qhT（TSTW）1/RT（TSTW）,式中： q：热流，W/cm2; hT：总换热系数，W/cm2/; TS：结晶器内钢水温度，； TW：结晶器冷却水温度，； RT：总热阻，cm2/W,热流：,59,总热阻RT可表示为：,RTR1R2R3R4R5R6,R1：钢水坯壳间的热阻， cm2/W 。 R2：通过坯壳的热阻， cm2/W ； R3：通过保护渣膜的热阻， cm2/W ； R4：通过气隙的热阻， cm2/W ； R5：通过结晶器铜板的热阻， cm2/W ； R6：结晶器壁冷却水间的热阻，cm2/W；,热流包括：, 钢水向坯壳的对流传热； 凝固坯壳的传导传热； 保护渣膜传导传热； 气隙间的传导和辐射传热； 结晶器铜板传导传热； 冷却水与铜板间对流传热。,60,钢液与凝固坯壳间热阻R6,R11/h1,h1为钢液与坯壳间对流换热系数(W/cm2/)，可由 平行平板紊流换热系数计算式算出：,D1：传热处的结晶器高度，cm; 1：钢的导热系数，W/cm/； u1：钢液流速，cm/s； 1：钢液密度，g/cm3； Cp1：钢的比热，J/g/C。,61,凝固坯壳传热热阻R2,R22 /2,式中，2：凝固坯壳厚度，cm； 2：坯壳导热系数，W/cm/；,保护渣膜热阻R3,R33 /3,式中，3：保护渣膜厚度，cm； 3：保护渣膜导热系数，W/cm/；,62,结晶器壁与保护渣膜之间气隙的热阻R4,由于气隙空间小，只考虑传导和辐射两种传热方式：,R41/(hchr) hc4 /4,hc：传导传热换热系数，W/cm2/； hr：辐射传热换热系数，W/cm2/； 4：传导传热导热系数，W/cm/； 4：气隙厚度，cm； p：保护渣膜发射率； m：结晶器壁发射率； Tp：保护渣膜温度，K； Tm：结晶器壁温度，K。,63,结晶器铜板热阻R5,式中，5：铜板厚度，cm； 5：铜板导热系数，W/cm/。,R55 /5,结晶器铜板冷却水之间的热阻R6,热阻R6主要为与结晶器铜板接触的冷却水边界层的热阻，可由下式算出： R61/h6 式中h6为结晶器铜板与冷却水间的换热系数（W/cm2/）,64,D6：结晶器冷却水槽当量直径，cm； 6：冷却水导热系数，W/cm/; u6：冷却水流速，cm/s； 6：冷却水密度，g/cm2； 6：冷却水粘度，g/cm/s； CP6：冷却水比热，J/g/。,如将结晶器铜板与冷却水边界层之间的传热看作圆 管内强制对流传热，h6可由下式算出：,65,保护渣膜与结晶器壁之 间气隙的热阻R4和坯壳 热阻R2最大，其次是保 护渣膜传热热阻R3。由 图中还可以看到，当结 晶器冷却水流速低于 7m/min后，结晶器铜板 冷却水间的热阻R6会 显著增大。,66,采取的对策：,防止铸坯表面纵裂纹的要点:, 坯壳迟缓凝固造成的凹陷伴随的粗大纵裂纹； 结晶器均匀缓冷减少坯壳不均匀性； 二冷均匀缓冷防止裂纹扩展。, 保护渣均匀流入； 采用较高凝固温度、结晶温度保护渣； 液面波动控制； 适当控制拉速； Mn/S比； 气水二冷； 二冷自动控制。,67,68,一、保护渣对防止纵裂纹具有的重要作用,保护渣的作用：,防止钢液氧化； 钢液表面保温； 吸收夹杂物； 润滑； 铸坯与结晶器之间 均匀传热。,液态保护渣膜： 0.10.2mm厚，在固态渣膜与铸坯之间起 润滑作用; 结晶相保护渣膜： 0.51.5mm厚，随结晶器运动； 玻璃相保护渣膜： 0.50.6mm厚，开浇渣成分，与结晶器壁 结合紧密，随结晶器运动。,69,保护渣化学组成范围：,CaO 2545 Na2O 120 BaO 010 SiO2 2050 K2O 05 LiO2 04 Al2O3 010 FeO 06 B2O3 010 TiO2 05 MgO 010 F 410 C 125 MnO 010,70,川崎制铁70年代浇铸中碳钢使用的保护渣成分,见： 江见俊彦，中户参，铃木康治等，铁钢，60(1974)，901,71,川崎制铁80年代初年代浇铸中碳钢用保护渣成分、性能,见：樱谷敏和，江见俊彦，今井卓雄等，铁钢，67(1981)，1220,72,粘度,粘度是连铸保护渣的重要物性参数 粘度高，摩擦力大，保护渣不易流入坯壳与结晶 器壁间的间隙。,粘度低、保护渣流动性好、传热速率高。,73,随温度的降低，粘度不再遵从阿累尼乌斯定律时的温度为凝固温度。,粘度,温度,AEXP(E/RT),凝固温度,74,凝固温度过高，降低保护渣的液体润滑效果，并减少保护渣的流入量，拉漏的可能性增加； 另一方面，凝固温度过低，坯壳与结晶器之间液体保护渣发达，传热速率过强； 保护渣的凝固温度存在一最佳温度区间，在此温度范围内，既能够保证润滑，又能控制传热速率。,75,不同类钢适用的保护渣凝固温度示意图,76,结晶温度,结晶析出会降低保护渣的润滑效果，拉漏可能性增加； 结晶温度高可以减弱液体保护渣的发达程度，减缓传热； 固体保护渣层中结晶相析出，渣膜中易产生微裂纹和晶界均会增大传热热阻； 降低玻璃相辐射传热的效果。,77,不同类保护渣示差热DTA曲线示意图,78,熔化温度和熔化速度,保护渣熔化温度和熔化速度对保护渣液渣层高度及坯壳 与结晶器壁之间的流入有重要影响。,影响保护渣熔化速率的因素：,自由碳含量； 碳颗粒的粒度； 保护渣熔化温度； 保护渣原料粒度； 拉速。,Melting Rate as % free C , rC , mp , q ,79, 粘度 凝固温度 熔化温度,CaO SiO2 CaO/SiO2 Al2O3 Na2O F Fe2O3 ,80,MnO MgO B2O3 BaO Li2O TiO2 K2O , 粘度 凝固温度 熔化温度,81,1991 Steelmaking Conference Proceedings, p617,82,采用添加Na2O、Li2O来降低保护渣粘度,83,F、B2O3、Al2O3对保护渣粘度的影响,84,1991 Steelmaking Conference Proceedings, p617,85,通过Li2O、B2O3、F等调整凝固温度,86,F、B2O3、Al2O3对保护渣凝固温度的影响,87,Li2O、MgO、MnO对保护渣熔点的影响,88,Li2O、MgO、MnO对保护渣熔化时间的影响,89,在减少纵裂纹方面对保护渣操作的要求：,铸坯结晶器壁间的均匀流入； 铸坯结晶器壁间保护渣膜的合理物性 来控制传热。,铸坯结晶器壁间的均匀流入,保护渣物性(粘度、熔化 温度、熔速)； 钢水表面液渣层高度； 拉速、振动参数等。,90,流入不足或流入过剩，均会造成坯壳不均匀， 引发纵裂纹产生。,流入过剩引起的纵裂纹 流入不足引起的纵裂纹,91,造成流入过剩的原因：, 保护渣粘度偏低； 钢水表面液渣层过厚； 拉速偏低。,92,造成流入不足的原因：, 保护渣粘度偏 高； 钢水表面液渣 层过薄； 拉速偏低； 钢水表面供热 不足。,宝钢浇铸含碳0.070.11钢板坯 纵裂纹与液渣层关系,93,钢水表面保护渣液渣层厚度：,式中，a：液态保护渣的热扩散系数， Cp：保护渣比热； Hfus：保护渣熔化焓； f：保护渣挥发份比率， Vl：保护渣消耗速率； Tm：钢液温度； Tliq：保护渣熔化温度； Tamb：周围环境温度； s：固相保护渣； l：液相保护渣。,94,粘度 ， 熔化温度 , 熔速 液渣层 ,拉速 ,保护渣耗量 , 钢水温度 液渣层 ,95,调整铸坯结晶器壁间保护渣 膜的性质来控制传热，减少纵 裂纹。,坯壳与结晶器壁之间的保护渣膜实 际上是由液相层、玻璃相固相渣层 和结晶相固相渣层组成的，其间热 的传递主要以传导和辐射两种方式 进行，热阻表示为：,96,中碳亚包晶钢保护渣的要点在于合理地调配三 个渣层的物性:,通过控制液渣层的粘度来保证润滑同时防止过低粘 度造成过强传热； 使保护渣具有较高的凝固温度以增加固相层比率来 减缓传热； 通过增加结晶相比率增加晶界热阻和减弱玻璃相的 辐射传热，以抑制铸坯表面裂纹的产生。,97,中碳钢用保护渣,为了减弱初生坯壳与结晶器壁之间的传热速率，防止纵裂纹的发生，中碳钢采用较高凝固温度、较高结晶温度的保护渣。 适当高的粘度 提高凝固温度增加保护渣固相层厚度； 提高结晶温度增加保护渣固相层厚度； 减少保护渣固相层中的玻璃相比例， 减少辐射传热。,98,采用较高凝固温度保护渣后中碳钢板坯 纵裂纹的改变,99,1982年新日铁大分厂得出的坯壳不均匀度与 保护渣粘度的关系,100,传热速率与保护渣结晶温度的关系,101,80年代中、后期以来，板坯连铸的拉速较前有了较大的提 高，目前日本各主要钢铁厂板坯连铸浇铸低碳铝镇静钢时 的正常工作拉速已可达2.0m/min，浇铸中碳钢时的拉速可 达1.5m/min左右。 拉速提高后铸坯冷却强度提高，中碳钢铸坯表面易产生纵 裂纹缺陷，这也是目前日本浇铸中碳钢的拉速不及浇铸低 碳铝镇静钢拉速的主要原因。为了减少高拉速后中碳钢铸 坯表面纵裂纹的发生率，日本的钢铁厂使用的中碳钢保护 渣碱度较以前明显增加，其作用主要有两个： 降低粘度适应高拉速对保护渣流动性的要求； 通过提高碱度提高保护渣的结晶温度，使保护渣固 相层中结晶相增多，增加保护渣热阻减少热流，以 防止由于冷却过强造成纵裂纹发生。,102,中碳钢高拉速化保护渣的开发：,低粘度化,渣化速度提高,提高碱度，减 少Al2O3,保证保护渣耗量,高熔点化,结晶化,添加ZrO2、 CeO2,缓冷却化,中碳钢高拉速,改进振动,高拉速化,防止纵裂纹发生,103,住友金属亚包晶钢连铸保护渣化学成分，,日本板坯连铸浇铸中碳钢采用较高碱度的保护渣,NKK福山厂为高拉速浇铸中碳钢设计的保护渣,104,二、减少结晶器钢水液面波动,T. Ueda, et al., 铁钢, 67(1981), P1236,105,S.L. Kang, et al., Steelmaking Conference Proceedings, 1994, p347,106,S。L。 Kang, et al., Steelmaking Conference Proceedings, 1994, p347,107,108,三、浸入式水口尺寸、夹角、埋入深度,109,当 x/d0 36.5 时 Vm = 230V0/(x/d0)2,H. NAKATO, et al., Trans. ISIJ, 24(1984), p957,110,H. NAKATO, et al., Trans. ISIJ, 24(1984), p957,111,浸入式水口流出的钢 水如向上分流过强， 会造成表面波动过大 引起的卷渣等。 浸入式水口流出的钢 水如向上分流过小， 表面供热不足，会造 成保护渣熔化不良、 保护渣流入不均匀， 容易产生纵裂纹缺陷。,112,浸入式水口流出的钢流对钢水表面波动带来的 影响可用钢水表面波动指数F指数加以描述。,113,日本钢管公司的手岛俊雄等通过水模型对浸入式 水口工艺参数对液面波动的影响进行了试验研究， 得到了计算F指数的经验公式，,y(a1+b1+c1S+d1S)G1x2 -(a2+b2+c2S+d2)G2x,VeAWlQLmdp(1/cos)nexp(BQg),114,F指数计算所选用的系数,NKK研究结果 川崎制铁研究结果,115,宝钢一炼钢厂连铸采用的浸入式水口内径为65mm，出口 内径为60mm，水平夹角为15 ，水口吹氩总流量为15l /min，拉速为1.2m/min。,116,宝钢浇铸C：0.070.11集装箱钢板坯 纵裂纹指数与拉速的关系,拉速过低时，结晶器弯月面处钢水供热不足，处于低温状 态，初生坯壳较厚且不均匀，同时保护渣也因温度低而熔 融不好，因此容易产生纵裂纹。,117,宝钢浇铸C：0.070.11集装箱钢板坯 纵裂纹指数与钢水过热度的关系,118,宝钢浇铸C：0.070.11钢板坯 纵裂纹指数与结晶器平均热流的关系,119,120,结晶器窄面平均热流与宽面平均热流比的合适范围,121,二冷采用弱冷，防止纵裂纹扩展,合理的温度控制模式，避开脆性温度区； 采用气水冷却； 减少比水量。,122,钢在凝固温度600间存在三个脆性 温度区,123,第I脆性温度域：,在凝固温度附近； 柱状晶间富集杂质的 液相是脆化的主要原 因； 与变形速率无关。,第II脆性温度域：,在1200附近； 奥氏体晶粒间硫化物析出是脆化的主要原因； 脆化随变形速率提高而加剧； 主要发生在应变速率大于10-2/s。,124,第III脆性温度域：,在950700之间； 可以进一步分为奥氏体低 温域和两相区高温域 的脆化； 碳、氮化物析出是奥氏体 低温域脆化的主要原因； 奥氏体晶界处网膜状铁素体析出是两 相区高温域脆化的主要原因； 钢的脆化随变形速率减小而增加。,125,AlN等在奥氏体晶界析出降低钢延塑性的原因：,微细析出物粒子促进晶界滑移，造成晶界破坏,析出物粒子促进晶界滑移造成晶界破坏示意图,126,825 800 725 700,中碳钢铸坯高温变形试样断口组织照片,奥氏体晶界处网膜状铁素体析出是 两相区高温域脆化的主要原因,127,碳钢的脆性温度域,试样的化学成分，,128,不同碳含量钢铸坯试样面缩率随温度的变化,129,含铌、钒、钛微合金化钢高温脆性温度域,试样的化学成分，,130,含铌、钒、钛微合金化钢高温脆性温度域,131,铸坯表面温度应避开脆性温度区,河野拓夫，铁钢，68(1982)，1792,132,二冷喷水或气水喷雾冷却,喷水冷却,气雾冷却,133,喷水冷却的优缺点：, 喷水覆盖区冷却强 度大； 喷嘴节流部分(颈缩) 直径小，容易堵塞； 流量调节范围不大 (QKP1/2)； 冷却不均匀(内弧辊 积水、外弧冷却效果差)； 覆盖面积小。,134,气水喷雾冷却, 喷嘴直径大，不易堵； 通过改变气水比，可 有效地扩大水流量调 节范围； 水的雾化程度高，水 滴小，冲击力大，冷 却效率高； 覆盖面大、冷却均匀， 单位水耗量低 噪音大。,135,136,气水喷雾冷却水量的分布,137,气水喷雾与喷水冷却水滴尺寸的分布频率,138,二冷降低比水量,139,连铸二冷铸坯表面温度目标控制 ：,140,连铸坯凝固传热数学模型,为使问题简化，做以下假设：, 忽略拉坯方向的传热； 对于板坯，忽略宽度方向的传热； 忽略液相穴对流传热； 凝固壳以传导传热占统治地位； 钢的热物理性能均为常数。,141,从弯月面处，沿铸坯中心，取一个与铸坯一起向下运动 的微元体，高度、厚度、宽度分别为dz、dx、dy，微元 体的热平衡为：,微元体热量变化接受热量支出热量,142,1) 微元体左侧边(dydz面)传出的热量：,3) 微元体内储存热量变化,2)铸坯中心传给微元体热量(dydz面),143,将以上各项热量带入能量平衡方程：,化简：,144,对方坯的凝固有：,对圆坯的凝固有：,初始条件：,t0 (z0) TT浇铸,145,边界条件：,1) 铸坯中心(xD/2),铸坯中心线两边为对称传热，,2)铸坯表面(x=0),结晶器： AKt1/2 二冷区： h(TsTw) 辐射区： (Ts4T04),式中， ：热流； t：铸坯在结晶器内滞留时间； h：传热系数；Ts、Tw、T0：铸