品种钢优特钢连铸结晶器及二次冷却

品种钢优特钢连铸结晶器及二次冷却

30 在方坯连铸中。低、中、高碳钢对结晶器水量的控制有何要求?

结晶器冷却水量可根据经验按结晶器周边长度计算。对于方坯结晶器冷却水量可取结晶器周边每毫米长度供水2.0～3.0L/min。根据这一原则，可计算出不同断面方坯结晶器的供水量，见表8—1。

表8—1方坯结晶器的供水量

铸坯断面，mm 结晶器供水量，m3/h 150×150 72～108 120×120 90×90 57.6～86.4 43.2～64.8 对于凹陷比较敏感的低碳钢种，结晶器采用弱冷，冷却水量取下限；对于中、高碳钢种，结晶器采用强冷，冷却水量取上限。

31 在方坯连铸中。低、中、高碳钢对铜管锥度有何要求?

铸坯在结晶器内由于凝固过程的收缩，使铸坯脱离结晶器壁形成气隙，影响结晶器的导热性能和坯壳的生长。因此，在结晶器设计时，将结晶器制成下口断面比上口断面略小，形成倒锥度。要选择合适的结晶器倒锥度就必须对各钢种在高温状态下的收缩系数进行测定和研究。钢中碳含量对钢液凝固收缩的影响近似为线性关系，如表8—2所示。

表8—2碳含量对凝固收缩的影响 w(C)/％ 0.10 0.25 0.35 0.45 0.70 凝固收缩率％ 2.0 2.5 3.0 4.3 5.3 由表可以看出，随着碳含量的增加，钢液的凝固收缩逐渐增加的。此外对于包晶钢在凝固过程中，由于发生δ→γ相变，体积进一步收缩，气隙变大，在设计结晶器倒锥度时还应考虑这一相变收缩率。

32 在结晶器材质中。磷脱氧铜、铬一锆铜及银一铜各有什么特点。怎样选用?

对于制作结晶器材质的要求是：导热性好、强度高、高温下膨胀小、易于切削加工和表面处理。目前结晶器材质使用较多的是磷脱氧铜、铬一锆铜和银一铜。这三种材质综合性能对比如表8—3所示。

表8—3三种材质的综合性能

材质 性能 电导率 热导率 热膨胀系数 再结晶温度 抗拉强度 单位 M/Ωmm2 W/m·K 10—6/K ℃ N/mm2 磷脱氧铜 48 340 17.7 350 295 银一铜 55 377 17.7 370 285 铬一锆铜 50 355 18 700 425 硬度 HB 85～95 85～95 120～140 具体采用什么样的结晶器材质，除了考虑使用性能外，还应考虑价格及经济因素。现在小方坯、方坯、矩形坯和管坯的结晶器铜管在国内多用磷脱氧铜和银一铜，大方坯和大板坯连铸机一般采用铬一锆铜较为经济可靠，虽然一次性投入较大，但吨钢成本却大大降低，维修费用较少，作业率提高，有较大的综合收益。

33 特殊钢连铸配水原则是什么? 特殊钢配水应遵从以下一些原则：

(1)在整个二冷区应当采取自上到下冷却强度由强到弱的原则。结晶器拉出的铸坯进入二冷区上段时，内部液芯量大，此时加大冷却强度可使铸坯厚度迅速增加，保证铸坯在较高的拉速下也不会拉漏。当坯壳厚度增加到一定程度以后，随着坯壳热阻的增加，应逐渐减小冷却强度，以避免铸坯表面热应力过大产生裂纹。

(2)避免铸坯表面局部降温剧烈而产生裂纹，使铸坯表面横向及纵向都能均匀冷却。通常铸坯表面冷却速度应<200℃/m，铸坯表面温度回升应<100℃/m。 (3)避开700～900℃的高温脆性区进行矫直。

此外，在确定冷却强度时还必须适应不同钢种的需要，特别是裂纹敏感性强的钢种，要采用弱冷。

34 特殊钢配水有几种常用模型?

目前二冷配水主要有以下几种控制方法：

(1)比例控制。将二冷区分成若干段，根据工艺条件设定每一段的给水量，通过调节器按比例调节。

(2)比水量控制。根据不同钢种的工艺要求，确定比水量。浇注过程中，水量随拉速的变化而变化，但整个过程中比水量保持不变。

(3)参数控制。按Q=Aυ2+υ+C进行配水。不同钢种，选取不同的控制参数A、B、C。 (4)表面温度动态控制。按照铸坯表面的温度在二冷区的各段应达到所规定的范围，以此为目标来控制给水量。

35 在相同条件下各钢种对比水量的要求有哪些?

比水量的含义是单位时间内冷却水消耗量(L)和通过二冷区铸坯质量(kg)的比值，其单位为L/kg。比水量的大小随着钢种、铸坯断面尺寸以及拉坯速度等参数不同而变化，通常波动在0.5～1.5L/kg之间。针对各钢种的热物理性能(导热系数、热膨胀性)、高温力学性能(延伸率、高温强度)以及裂纹敏感性的不同，应选择不同的冷却强度。对于普碳钢和低合金钢，冷却强度一般为1.0～1.2L/kg；中高碳钢和合金钢为0.6～0.8L/kg；某些裂纹敏感性强的钢0.4～0.6 L/kg；高速钢为0.1～0.3L/kg。此外，应注意所用喷嘴喷淋冷却性对合适比水量的影响。

36 动态配水的方法有哪几种。什么是以时间为变量的配水方法，什么是以拉速为变量的配水方法?

根据二冷区铸坯冷却的实际情况及时改变二冷水量的自动控制法，叫动态控制法。连铸坯在二冷区的凝固有一定的要求，控制铸坯在每个部位的温度符合凝固要求，实现无缺陷坯的生产。实际生产中对二冷水量的分配有以下几种方案：

(1)等表面温度变负荷给水。铸坯一进入二冷区，立即加大冷却强度以加快铸坯的凝固速度，使铸坯表面温度迅速降至出拉矫机的温度，即900～1100℃。然后逐段减少给水量，使铸坯表面温度不变。

(2)分段按比例递减给水。将二冷区分成若干段，各段有自己的给水系统，可分别控制给水量，按照水量由上至下递减的原则进行控制。

(3)等负荷(等传热系数)给水。在二冷区的各段采用相同的给水量，保持传热系数不变。 (4)表面温度控制法：即按照铸坯表面的温度在二冷区的各段应达到所规定的范围，以此为目标来控制水量。这要求及时准确地测定铸坯不同部位的表面温度。为了避免测温误差及其他因素的影响，需借助凝固数学模型。即将钢种、铸坯尺寸、钢水过热度、拉速等数据输入计算机，计算出二次冷却区内各段铸坯的表面温度，通过调整二冷区各段的给水量，使铸坯表面温度稳定达到设定的最佳范围。

(5)拉速为变量的配水方法：二冷区总水量与拉速成比例调节。调节水量公式： Qi=Aiυ2+Biυ+Ci

式中Qi—二冷区各段水量，L/min； υ—拉速，m/min； Ai、Bi、Ci—各段配水参数。

过程中根据拉速的变化得出某一数值的比水量，按上式求出冷却水流量值。这种方法配以长时间的自适应，可以取得很好的效果。

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