连铸二次冷却工艺的优化.doc

R9m方坯连铸二次冷却工艺的优化发布时间:2006年12月7日 1 前 言山东石横特钢集团有限公司（简称石横特钢）现有R9m四机四流连铸机1台，浇注钢种有：碳素结构钢、合金结构钢、高碳钢、焊条钢等，生产150mm150mm方坯供高速线材车间，其质量要求严格。而方坯连铸二次冷却与铸坯质量有密切关系，在生产优钢过程中，由于二次冷却制度不当，出现一些铸坯缺陷：（1）内部裂纹，在二冷区，如果各段冷却不均匀，部分回温太大，或冷却强度大，都会导致内部裂纹。（2）铸坯菱变（脱方），二冷区铸坯四个面的非对称性冷却，造成某两个面比另外两个面冷却得更快，在冷面产生沿对角线的应力，加重铸坯扭转，产生菱变。（3）铸坯鼓肚，如二次冷却太弱，铸坯表面温度过高，钢的高温强度较低，在钢水静压力作用下，凝固壳就会发生蠕变而产生鼓肚。（4）表面裂纹，由于二冷不当，矫直时铸坯表面温度低于900，刚好位于“脆性区”，再有AlN、Nb（CN）等质点存在，容易在振痕波谷处产生表面裂纹。2 二次冷却工艺优化2.1 连铸坯配水基本原则铸坯出结晶器后，随二冷水喷向铸坯，凝固壳厚度加厚，其依据规律为： = K（）1/2 （1）式中 铸坯厚度； K凝固系数； 凝固时间。由式（1）可知：铸坯厚度是随凝固时间的平方根而增加，凝固壳厚度达到一定时，坯壳传热成为坯壳增长的限制环节，坯壳厚度越大，传热阻力增加，温差也越大。因而冷却水量应随铸坯厚度的增加而降低，即二冷水量Q与铸坯厚度成反比。所以不同位置的水量Q与（）-1/2成正比。而 s/v（s为结晶器液面到二冷区某一点的长度，v为拉速），所以：Q （s/v）-1/2 （2）当拉速v一定时，二冷水量Q与结晶器液面到二冷区某一点的长度s的平方根成反比，由此得到结论：二冷配水冷却水量沿铸坯方向从上到下应是逐渐减少的。2.2 不同钢种二冷水的设定对于不同钢种，因其冷却特性不同，其二冷配水制度应该不同。例如，对于中、高碳钢和合金钢，为改善铸坯冷却组织，防止内部裂纹，弱冷制度冷却铸坯是应该的。经过长期摸索，归纳出了一些钢种的冷却强度，见表1。2.3 不同拉速二冷水的设定根据石横特钢生产实际，取不同拉速的低倍组织检验，得出结论：二冷配水量与拉速成线性关系。表2为生产45钢不同拉速二冷水优化配置。由实践经验，共设计8条配水曲线，水量由小至大，13号线为弱冷，45号线为中冷，68号线为强冷，各曲线符合以下公式：Q =172av（v1.0m/min）或 Q = b（v 1.0 m/min) （3）式中 a比水量，L/kg；b初始水量，L/min。2.4 二冷区喷淋系统参数选择由实践经验，二冷区喷水总长度一般为冶金长度的35%65%，铸坯表面冷却速度不大于200/m，拉坯方向温度回升不超过100/m。由于石横特钢连铸机的弧型半径较大，空冷时间较长，二冷水选择4段设置，总长度为冶金长度的30%。二冷水除设总过滤器外，在各段各流设二级过滤器，由此方便过滤器的清理和水质的改善。表4为二冷区喷淋系统的设置情况。3 优化后生产优钢情况图1为改造前后铸坯低倍组织的改善情况。图1改造前后产生废品量对比根据总结的150mm150mm方坯不同钢种、不同拉速的配水工艺模型，并输入计算机，进行自动配水。采用上述自动配水模型后，大大