重钢气水喷嘴实践.doc

二冷会议论文小方坯连铸机二冷气-水喷嘴测试及应用实践刘国贵1曾祖谦1何宇明1潘永忠1汤兴隆1 刘晨2沈朝杰2（1.重庆钢铁股份有限公司；2、上海外高桥喷雾系统公司）摘要：简要介绍重钢炼钢厂在对1#小方坯连铸机进行增流改造时，针对改造前铸机使用二冷压力水喷嘴生产中铸坯严重内裂问题，结合铸机特点首次引进气-水喷嘴进行测试及成功使用，最终解决了内裂，满足了小方坯铸机高效化生产要求。关键词：小方坯高效化铸机 内裂 压力水喷嘴 气-水喷嘴1 前言 连铸坯质量与二次冷却状态关系密切，二次冷却的好坏很大程度上取决于二冷区喷嘴结构和喷水条件（如流量、压力、距离），喷嘴结构决定了冷却水的水流密度分布、水滴速度、水滴直径，目前连铸机上广泛使用压力水喷嘴和气-水喷嘴，压力水喷嘴是高压流体通过喷嘴破碎为液滴而实现喷雾冷却，气-水喷嘴是将压缩空气和水从不同方向在喷嘴内的混合室混合（也可在喷嘴外面汇合），借助压缩空气动能进一步把水雾化成很细的水滴，以高速打在铸坯表面上。气-水喷嘴具有喷水流量调节范围大、冷却强度大、冷却均匀、不易堵塞等优点。采用气-水喷嘴冷却，铸坯表面温度波动范围小，变化相对平缓1。因此连铸二冷喷嘴选择及布置对控制连铸坯质量，尤其是内部裂纹控制至关重要，特别是在生产普通碳素钢硫磺偏高、高温钢及铸机处于高拉速、高作业情况下尤其重要。2 重钢炼钢厂小方坯铸机基本情况重钢炼钢厂现有两台小方坯五机五流全弧形连铸机，其中1#机于1993年3月投产，原设计为四流，两点矫直，半径r1=10.3m,r2=18m, r3=, 生产200250mm2, 250250mm2断面，设计生产能力为30104t/a，设备能力为50104t/a。 1999年9月，2000年4月公司先后两次与国内某公司合作进行高效化改造，设计能力为60104t/a，生产120120mm2、150150mm2、150210mm2三种断面，平均拉速分别为3.3、2.65、1.9m/min,最高拉速分别为4.0、3.2、2.2m/min,最高月产钢6.3万吨，平均流产量6.0万t/a，先后使用国内某公司空心圆锥形压力水喷嘴及上海外高桥喷雾系统有限公司实心圆锥形压力水喷嘴，但改造投产后铸坯内裂严重，最高月因内裂改判达1300吨，严重影响公司生产合同兑现，铸机仅能生产hrb335等少数品种，连多年生产的硅钢也因缩孔、鼓肚严重而与轧钢厂异议不断。3 气-水喷嘴选型及检测过程1#铸机弧形半径大，二冷区长（15m）且夹辊少特点，因此二冷喷嘴布置难度较大，喷嘴对中性差，采用压力水喷嘴，因喷嘴堵塞、掉芯且水量调节范围窄、加上二冷水压力经常波动造成二冷水量达不到，水滴颗粒粗雾化效果差，铸坯表面流水导致铸坯发黑，上述原因造成铸机适应拉速范围窄，铸坯表面温度变化波动大，生产上难以控制铸坯内裂、脱方、鼓肚等质量问题。但公司生产品种较多，不同钢种要求周期不同，断面多且拉速变化频繁，且铸坯不允许有内裂，为了解决上述问题，确保连铸机尽快达产达效，采用压力水喷嘴已不适应生产需要，因此对二冷系统进行优化改造迫在眉睫，但小方坯使用气-水喷嘴在重钢为首次尝试，因此在引进上海外高桥喷雾系统有限公司气-水喷嘴对二冷系统进行改造前，须完成对气水喷嘴选型及检测工作，并进行认真研究，再行淘汰现用压力水喷嘴。 3.1 喷嘴选型布置由于1#铸机生产断面小，钢种较多，铸机拉速范围宽，二冷区长（15m）特点，因此要求配水量变化大，为实现二冷均匀冷却目的，将二冷分为6个冷却区，其中1区为结晶器足辊，仍沿用压力水喷嘴，25区采用实心圆锥形汽水喷嘴（型号d40206），6区采用矩形汽水喷嘴（型号d41506），采用恒气压控制可使设备简单并节约投资。3.2 喷嘴测试情况：上海外高桥喷雾系统有限公司实心圆锥形气-水喷嘴型号d40206：1. pq关系和喷射角1.1 pa=0.20mpa水压，mpa0.20.30.40.5水量，l/min3.675.176.337.17角度，o747474742.水流密度分布h=120mm,pa=0.20mpa, pw=0.3mpa编号543210123452排0.51.521376.711711.81610.51排0.61.52.4247.48.3136.27.52610.50排11.52211.669.27.88.8251.21排11.88.216.67.488.2129.212排0.7121017.41116121.50.8气压为0.20mpa时，喷嘴水流密度图(轴心方向0排及1、0、1三排平均)如下: 3.分析3.1当空气压力为0.20mpa时，喷嘴的喷射角为74。3.2 在气压为0.20mpa、水压为0.3mpa时喷嘴的水流密度分布,喷嘴为典型的“双峰”形状，有待改进。上海外高桥喷雾系统有限公司矩形气-水喷嘴d41206:1.pq关系和喷射角1# 喷嘴 pa=0.10mpa水压，mpa0.10.20.30.40.50.60.7水量，l/min11.331.51.671.8322角度，o929292949495952喷嘴 pa=0.10mpa水压，mpa0.10.20.30.40.50.60.7水量，l/min11.311.461.671.8322角度，o94949595959696侧面角均为30o2.水流密度分布1#喷嘴pa=0.20mpa，pw=0.4mpah120mm编号765432101234567o排0.210.761.471.842.111.291.181.041.171.352.52.452.11.10.32喷嘴pa=0.20mpa，pw=0.3mpah120mm编号765432101234567o排0.300.521.181.621.481.251.00.850.962.072.031.482.141.40.66侧面10121.341.441.111.36pa=0.20mpa，pw=0.40mp水流密度分布图 （左、下图）3.分析4.1矩形喷嘴在pa=0.10mpa、pw=0.1mpa时，水量为1 l/min。4.2矩形喷嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa时的喷射角为92o和95o 4.3矩形喷嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa时侧面喷射角为30o3.3 喷嘴试用方案 根据喷嘴矩阵法测试数据，与上海外高桥喷雾系统有限公司采用水槽法进行比较，尽管水流密度分布图存在差别，后者呈单峰形，但均认为气-水喷嘴解决了压力水喷嘴存在的弊端，特别是解决铸坯表面流水及水喷嘴水量调节范围窄难题，能有效解决铸坯内部质量及生产顺行问题，由此设计了各区喷嘴布置方案，二冷气压25区选用0.2mpa, 6区选用0.1mpa,为满足喷嘴正常使用，增设了压缩空气调压系统及过滤装置，根据气-水喷嘴特点设计了分钢种二冷水表。4 应用及推广效果2002年1月份利用1#机进行增流改造机会，实施了铸机二冷汽水喷嘴系统改造，彻底淘汰了压力水喷嘴系统，从1月25日投入使用后，基本消除了长期困扰内裂问题，铸坯脱方、硅钢鼓肚明显减轻，在保证质量前提基础上，铸机生产150150mm2，150210mm2断面,拉速逐步提高，最高拉速分别为3.2、2.2m/min, 铸机作业率大幅提高，浇铸周期由项目实施前最长48分钟/炉，项目实施后最短30分钟/炉，最高月产钢8万吨，铸坯内裂低于0.1%，达到设计能力90104t/a，开发了以中高碳钢、合结钢、管钢等众多品种。通过1#铸机二冷气-水喷嘴系统改造实践，炼钢厂小方坯连铸生产技术经济指标逐步改善，部分指标达到国内领先水平，公司为此增加了动力厂空压设备，从而在新建5#机直接实施了汽水喷嘴项目，将2#板坯连铸机国产气-水喷嘴换成喷雾公司喷嘴，效果良好，目前正准备在3#大方坯连铸机上进行推广改造。5、结束语 1、连铸机二冷系统采用气-水喷嘴，对保证小方坯高效