连铸机的喷嘴选型.doc

连铸机的喷嘴选型及喷嘴工作参数的选择宋会江(斯普瑞喷雾系统(上海)有限公司, 上海 201612)摘要: 连铸机喷嘴在连铸坯的二次冷却中起着至关重要的作用,喷嘴选型是否正确与喷嘴的工作水压与气压是否妥当，将直接地影响连铸坯的内外部质量。本文对喷嘴的喷雾形状与多个喷嘴重叠组合，和喷嘴形状与水压及气压的关系进行了研究，建议板坯连铸机选用均匀扇形喷雾喷嘴，气雾喷嘴在水压2巴时，气压控制在1.5-4.5巴较佳。关键词：连铸机 喷嘴 选型 工作参数 选择Nozzle selection of Continuous casting machine and the choice of nozzle operating parametersSong Huijiang(Springfield Spray Systems (Shanghai) Co., Ltd., Shanghai 201612)Abstract: The nozzle in secondary cooling process of continuous casting machine plays a crucial role, selection of nozzle and working parameter of nozzle directly influences the internal and external quality of casting product. In this paper, the spraying pattern of the nozzle, nozzle overlap combinations, and working parameter of nozzle was studied. The even fan spraying pattern nozzle is recommended to apply in slab continuous casting machine, 1.5-4.5 bars of water pressure is recommended when the air pressure of air atomized nozzle is 2 bars.Key words: continuous casting machine, nozzle selection, working parameters, choice1 前言连铸机是钢铁工业不断进步的产物,具有提高钢水收得率,提高铸坯质量, 直接成型,节约能源的优点。从世界上第一台工业生产性连铸机投产至今,已经具有60年的历史，连铸比达到98.3%。2 连铸机喷嘴选型喷嘴的喷雾形状包括实心锥形,空心锥形,扇形,矩形.具体的喷嘴的喷雾形状,哪一种好,不能够一概而论,需要根据铸坯的形状及连铸机的实际情况确定。2.1 喷嘴类型的选择连铸机从结晶器出口开始,直至基本完全冷却,喷射水进行强制冷区的这一区段称其为二次冷却段,喷射水的喷嘴从最初的只有较小调节比的水喷嘴,逐渐发展到具有较大调节比的气雾喷嘴,以适应一台连铸机生产多钢种,多种作业速度的要求。图1 水喷嘴/气雾喷嘴水流量调节范围2.2方坯连铸机喷嘴选型 二次冷却段内导向支撑辊之间的间距比较大,布置实心锥形与矩形喷雾形状的喷嘴较佳,与扇形喷雾形状的喷嘴相比,前两种类型喷嘴的喷雾覆盖面较大,可以用一个喷嘴代替两个扇形喷嘴,增大喷嘴的通孔,解决部分的喷嘴堵塞,控制喷嘴与喷嘴之间的铸坯回温在较小的梯度范围内。2.3 板坯连铸机喷嘴选型 二次冷却段内采用密排辊,解决铸坯的鼓肚等质量问题,导向支撑辊之间的间距控制的比较小；如果选用实心锥形喷嘴,则沿连铸坯冶金长度方向的喷射角度较大,部分水会喷射到导向支撑辊表面,降低水的效率；如果选用扇形喷嘴,喷嘴的宽向喷射角度可以控制在5-10度,有效地保证冷却水的利用效率，连铸坯均匀地冷却。扇形水喷嘴分为普通扇形与均匀扇形两种喷雾形状。从图3普通扇形喷嘴3巴水压喷雾分布可以看出，中间50%的水量波动幅度值较大，最大波幅超过20%。从图5均匀扇形喷嘴3巴水压喷雾分布可以看出，中间50%的水量波动幅度值较小，波动值在10%以内。 图2 普通扇形喷嘴喷雾及喷雾印痕 图3 普通扇形喷嘴3巴水压喷雾分布 图4 均匀扇形喷嘴喷雾及喷雾印痕 图5 均匀扇形喷嘴3巴水压喷雾分布板坯连铸机在宽度方向布置多个喷嘴，以保证铸坯在宽度方向上均匀地接受到喷嘴喷射的冷却水，铸坯表面均匀地冷却。下面以铸坯宽度方向布置三个喷嘴为例，说明喷嘴喷射水分布的叠加情况。在喷射高度400毫米，喷嘴间距400毫米，喷雾分布叠加25%与工作水压2巴和气压2巴的情况下，普通扇形喷嘴喷雾分布叠加见图6，喷水分布的波动值在+/-30%以内。均匀扇形喷嘴喷雾分布叠加见图7，水分布的波动值在+/-10%以内。普通扇形喷嘴需要增大重叠量到35%以上，才能够有较好的重叠，但喷水分布的波动值控制在10%仍有一定的难度。 图6 3个普通扇形喷嘴重叠喷雾分布 图7 3个均匀扇形喷嘴重叠喷雾分布3 气雾喷嘴工作参数的选择3.1 气雾喷嘴的喷雾特性 气雾喷嘴在喷雾高度与气压一定时，不同的水压有不同的喷雾角度与喷雾形状，见图8与图9。 图8 50070-BRSS+50080-3/8-5-120-SS 图9 50070-BRSS+50080-3/8-5-120-SS 2巴气，不同水压下的喷雾角度 2巴气，2巴水压下的喷雾分布3.2 气雾喷嘴恒气压下的喷雾分布组合特性 下面以4个均匀扇形喷雾喷嘴均匀布置在1个喷淋集管，在喷射高度300毫米，喷嘴间距300毫米，喷雾分布叠加25%与气压2巴，不同的气压情况下喷雾重叠组合的示意图.四个喷嘴并排布置在水分布测试台,同时打开与关闭,收集喷射水. 图10 喷嘴喷雾重叠测试 图11 50070-BRSS+50080-3/8-5-120-SS 2巴气，2巴水压下的重叠喷雾分布 图12 50070-BRSS+50080-3/8-5-120-SS 图13 50070-BRSS+50080-3/8-5-120-SS2巴气，1巴水压下的重叠喷雾分布 2巴气，5巴水压下的重叠喷雾分布从图12可以看出，在气压2巴与水压1巴时，由于喷雾角度的缩小，喷雾分布的重叠不足。从图13