CN105642854A - 一种新型方坯连铸二冷水调节结构 - Google Patents

Abstract

一种新型方坯连铸二冷水调节结构，包括可调二冷水的喷淋架，可调二冷水的喷淋架包括内弧喷淋架，外弧喷淋架，内弧喷淋架和外弧喷淋架上均垂直设置有喷口相对的多个内外弧喷嘴，内弧喷淋架和外弧喷淋架的左右两侧分别设置有左侧喷淋架和右侧喷淋架，左侧喷淋架和右侧喷淋架上均垂直设置有喷口相对的多个左右侧喷嘴；每个喷淋架端部都带有和车间配管联接用的进水管接头和进气管接头，使用时，通过金属软管将喷淋架和车间配管连接，实现水气接通；解决了由于考虑加工制造、装卸与维修、设备成本等问题而不得以将二冷区分为若干小区，造成冷却水量不能精细调节、冷却效果不佳问题；本发明能够在节约成本的前提下，精细化调节水量，使二冷水实际水流密度尽量接近理论水流密度，显著改善铸坯质量。

Description

一种新型方坯连铸二冷水调节结构

技术领域

本发明涉及方坯连铸二次冷却技术领域，具体涉及一种新型方坯连铸二冷水调节结构。

背景技术

随着连铸技术的高速发展,以及市场对铸坯质量要求的提高,二次冷却问题受到越来越多的重视。二冷的目的是使铸坯离开结晶器后接受连续冷却并在尽可能短的时间内完全凝固,以提高铸机的生产能力。冷却水量沿铸坯长度方向的分配，铸坯从结晶器出来往下运动，铸坯表面温度逐步降低，坯壳增厚，所以二冷水量(冷却强度)从上往下逐步减少，需要的水流密度逐渐减小。对于弧形连铸机而言，内弧、外弧面冷却水的冷却效率是有差异的，由于内弧面常有给水，而外弧面上喷水水滴难以在铸坯面上停留，所以应该在设计的时候考虑到内外弧水量的差异。

连铸坯在二次冷却的过程中,要求铸坯的表面温度在控制的范围内平滑过渡，尽量减小波动，才能获得良好的内外部质量。

(1)铸坯冷却强度合适。在不同的区域连铸坯需要的冷却强度是不同的。

(2)均匀冷却。在保证冷却强度的条件下,避免局部铸坯表面温降过快使温度应力陡增而引起表面裂纹。

(3)高效率冷却。合理的气水比实现高效冷却。

(4)铸坯表面温度控制在一个合理的范围内，以保证辊子之间形成的鼓肚量最小；但要避免在钢的低温脆性区(700～900)进行矫直。

为了实现上述目的，目前方坯连铸机都采用的是分区控制二冷水量，尽量使得实际的二冷水量接近目标二冷水量。但是由于考虑加工制造、装卸与维修、设备成本等问题，而不得以根据不同的钢种、拉速等条件只能将二冷区划分为3～4个冷却区进行分别控制。由于二冷区是由于客观因素为而人为划分的，经常有二冷区划分不合理，同一冷却区域冷却强度相同，但是实际需要的冷却强度是逐渐变化的。冷却水流密度不能自然平滑过渡，二冷水量不能精确调节、冷却效果不佳问题。造成铸坯质量不能达标。目前方坯的二冷区域分区控制以后每个冷却区的水量是一样的，对于矩形坯而言，同一冷却区内外弧的喷嘴一样，左右侧的喷嘴一样。只能较粗的区别控制二冷水。要想精细调节水流密度，得到更好的铸坯质量，目前的二冷调节方法和机构无法实现这一要求。

为了得到更好的铸坯质量，二冷喷淋水的水量必须尽量接近目标水量，这就要求沿着铸坯拉坯方向二冷水的水量逐渐减小，能够逐段调节。但是由于目前二冷水的分区制度以及满足二冷分区制度的二冷设备结构，每一个二冷区的水量是一样的，只是在生产矩形坯时内外弧和左右侧的喷嘴不同来调节水量。在一个冷却区，沿着长度方向是无法调节水量的。

要想精细化调节水量可以从以下两个方面考虑。其一将二冷分区分的更多分区更细，但是分区增多，水系统需要的控制调节阀门、流量计等仪表类设备以及管路都会增多。首先增加这些设备生产成本肯定会增加不少，维护量也加大，再者系统更加复杂需要的空间更大，对于老的连铸机可能空间不够，无法安装新增的设备。总体上而言也不经济。

其二可以保持目前二冷分区不变，在一个冷却内部不同的位置安装不同的喷嘴来实现水量差异化调节。但是这样就需要很多种类的喷嘴，生产准备件倍增，生产成本提高，而且喷嘴型号太多很容易安装错误，可能适得其反，造成不必要的麻烦。

基于以上分析可知，为了实现减少投资，精细化调节水量，使二冷水流密度尽量接近目标水流密度，目前的方法和设备是无法实现的。

发明内容

为了克服上述现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种新型方坯连铸二冷水调节结构，解决了由于考虑加工制造、装卸与维修、设备成本等问题而不得以将二冷区分为若干小区，造成冷却水量不能精细调节、冷却效果不佳问题；本发明能够在节约成本的前提下，精细化调节水量，使二冷水实际水流密度尽量接近理论水流密度，显著改善铸坯质量。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种新型方坯连铸二冷水调节结构，包括可调二冷水的喷淋架，所述可调二冷水的喷淋架包括内弧喷淋架1，外弧喷淋架4，内弧喷淋架1和外弧喷淋架4上均垂直设置有喷口相对的多个内外弧喷嘴5，内弧喷淋架1和外弧喷淋架4的左右两侧分别设置有左侧喷淋架2和右侧喷淋架3，左侧喷淋架2和右侧喷淋架3上均垂直设置有喷口相对的多个左右侧喷嘴6；所述内弧喷淋架1、外弧喷淋架4、左侧喷淋架2和右侧喷淋架3均焊接在一起，每个喷淋架端部都带有和车间配管联接用的进水管接头和进气管接头，使用时，通过金属软管将喷淋架和车间配管连接，实现水气接通。

所述内外弧喷嘴5为同一型号，所述左右侧喷嘴6为同一型号。

所述右侧喷淋架3包括焊接在一起的右侧喷淋架进水管9和右侧喷淋架进气管10；所述左右侧喷嘴6通过喷嘴进水软管7与右侧喷淋架进水管9连通实现水路连通；所述左右侧喷嘴6后端设置有调节气体压力的喷嘴节流板8，所述左右侧喷嘴6和喷嘴节流板8通过螺栓11、螺母12和垫圈13与右侧喷淋架进气管10连通实现气路连通；所述内弧喷淋架1、外弧喷淋架4和左侧喷淋架2与右侧喷淋架3的连接结构相同。

所述喷嘴节流板8为中间开孔且孔径可调的挡板。通过调节孔径来调节进入喷嘴的气水比。

所述内外弧喷嘴5和左右侧喷嘴6的数量为6个。

和现有技术相比较，本发明具备如下优点：

1.能够精细调节二冷喷淋水，设备成本低。

2.调节方法简单，电气控制系统无需修改。

3.既能在新设计的铸机上使用，也能在改造的老铸机上使用；适应性强。

4.精细调节二冷水的情况下设备构成简单。

5.铸坯冷却强度更加合理，冷却更加均匀，提高冷却效率，有效控制铸坯表面温度。

6.达到冷却铸坯实际需要水量的前提下节约二冷水。

7.能够显著改善铸坯质量。

总之，本发明提供了一种新型的方坯连铸二冷水调节结构，解决了由于考虑加工制造、装卸与维修、设备成本等问题而不得以将二冷区分为若干小区，造成冷却水量不能精确调节、冷却效果不佳问题。

本发明能够在节约成本的前提下，精细化调节水量，使二冷水实际水流密度尽量接近理论水流密度，调节方法简单，设备构成简单，节约二冷水，显著改善铸坯质量。

附图说明

图1是喷淋冷却水理论密度分布曲线图。

图2是现有二冷分区控制以后喷淋冷却水的系统原理图。

图3是现有二冷分区控制以后喷淋冷却水实际密度分布图。

图4本发明可以调节二冷水的喷淋架结构的主视图。

图5是图4沿A-A向的剖视图。

图6是图5的局部放大图。

图7采用本发明新型二冷水调节方法及结构以后喷淋冷却水密度分布图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

如图1所示，喷淋冷却水理论密度分布。图中横坐标为冷却区长度，纵坐标为单位长度冷却水量，曲线为理论二冷水密度分布。为了得到良好的铸坯质量，理论上要求二冷水的分布沿拉坯方向从上到下逐渐减少，铸坯表面的水量密度分布曲线光滑连续。

如图2所示，现有二冷分区控制以后喷淋冷却水的系统原理图。以二冷Ⅱ区为例，目前的二冷采用气水冷却，冷却水、冷却气体通过各自管路最终到达喷嘴，经过喷嘴混合以后最终喷出，由于二冷压缩空气的作用，将二冷水雾化。气水喷雾冷却强度是由喷雾冷态特性参数决定的，主要有水流密度、雾滴大小、雾滴冲击速度，这些特性参数可以通过调节水压和气压的工作位置而改变。即可以通过调节气水比来实现对冷却强度的控制。对于某一喷嘴，可调参数只有气压和水压，通过调整气水比来改变冷态特性参数(水流密度、雾滴冲击速度、雾滴尺寸)，从而调整冷却强度。

从图2中可以看出，目前这种分区控制方式，一个冷却区的水量可以通过调节水路上气动调节阀和气路上的调压阀来实现冷却水量的远程调节。但是一个冷却区往往有一定的长度，冷却内部有多个喷嘴，由于冷却区内部的水量是相同的，所以对于一个冷却区内部水量是无法调节的。

如图3所示，现有二冷分区控制以后喷淋冷却水实际密度分布。图中横坐标为冷却区长度，纵坐标为单位长度冷却水量，曲线为理论二冷水密度分布，柱状图为实际二冷水密度分布。通过图2目前二冷分区控制以后喷淋冷却水的系统原理图分析可知，同一冷却内部的冷却水量是相同的，因此如果将二冷区划分为四个冷却区，则实际的冷却水密度就会如图3所示，是一个阶梯状跳跃式的，和理论冷却水密度有一定的差距。

基于上述几方面原因，为了使实际冷却水密度尽量接近理论冷却水密度，从而能够得到更好的铸坯质量，必须有一种新的二冷水调节方法和结构。

下面就结合附图介绍一下本发明新型方坯连铸二冷水调节结构。

如图4和图5所示，对于方坯连铸机而言，一般冷却区划分为3到4个冷却区，以二冷Ⅱ区为例，新型方坯连铸二冷水调节结构包括可调二冷水的喷淋架，所述可调二冷水的喷淋架包括内弧喷淋架1，外弧喷淋架4，内弧喷淋架1和外弧喷淋架4上均垂直设置有喷口相对的多个内外弧喷嘴5，内弧喷淋架1和外弧喷淋架4的左右两侧分别设置有左侧喷淋架2和右侧喷淋架3，左侧喷淋架2和右侧喷淋架3上均垂直设置有喷口相对的多个左右侧喷嘴6；所述内弧喷淋架1、外弧喷淋架4、左侧喷淋架2和右侧喷淋架3均焊接在一起，每个喷淋架端部都带有和车间配管联接用的进水管接头和进气管接头，设备上线以后，通过金属软管将喷淋架和车间配管连接，实现水气接通。喷淋架与设备本体之间的联接采用传统的销钉、斜铁联接方式，没有特殊的要求。图中，14为右侧进水管接头、15为右侧进气管接头。

本发明调节结构在设备上需要的安装空间小，而且气管和水管焊接在一起以后整个喷淋架的刚度得到很大的改善，避免了喷淋架的变形而引起的喷嘴喷射角度、喷射距离的变化导致铸坯质量的下降。

喷淋架与车间配管通过软管联接，拆卸更换都很方便，便于后期设备的维护。

如图5主要体现中间矩形为铸坯的横断面示意，主要表达喷嘴、喷淋架与铸坯之间的关系。

作为本发明的优选实施方式，所述内外弧喷嘴5为同一型号，所述左右侧喷嘴6为同一型号。整个Ⅱ区有两种喷嘴。气水喷雾冷却强度是由喷雾冷态特性参数决定的，主要有水流密度、雾滴大小、雾滴冲击速度，这些特性参数可以通过调节水压和气压的工作位置而改变。即可以通过调节气水比来实现对冷却强度的控制。

如图6所示，所述右侧喷淋架3包括焊接在一起的右侧喷淋架进水管9和右侧喷淋架进气管10；所述左右侧喷嘴6通过喷嘴进水软管7与右侧喷淋架进水管9连通实现水路连通；所述左右侧喷嘴6后端设置有调节气体压力的喷嘴节流板8，所述左右侧喷嘴6和喷嘴节流板8通过螺栓11、螺母12和垫圈13与右侧喷淋架进气管10连通实现气路连通，最后气水进入6喷嘴内部混合，经过喷嘴喷出气雾到达铸坯表面，起到冷却铸坯的作用。所述内弧喷淋架1、外弧喷淋架4和左侧喷淋架2与右侧喷淋架3的连接结构相同。

所述喷嘴节流板8为中间开孔且孔径可调的挡板。通过调节孔径来调节进入喷嘴的气水比。为了得到不同的冷却强度，在不同的冷却部位需要不同的冷却水量。通过更换不同的喷嘴节流板8来达到调节水量的目的。喷嘴节流板8是中间开孔的板子，通过改变孔径的大小从而实现调节气压的作用，进而实现调节水量的目的。

对于某一喷嘴，可调参数只有气压和水压，通过调整气水比来改变冷态特性参数(水流密度、雾滴冲击速度、雾滴尺寸)，从而调整冷却强度。本发明是通过改变气体进入喷嘴之前的孔径，从而实现调节气体压力的作用，进而达到调节气水比控制水流密度的目的。具体是通过在不同位置的喷嘴使用不同的喷嘴节流板8，而实现上述目的。如图5所示，每根喷淋架上有6个喷嘴，从第一排至第六排喷嘴节流板是不一样的，通过调节气量，达到调节水流密度的效果。

如图7所示，采用本发明新型二冷水调节方法及结构以后喷淋冷却水密度分布。由于在同一冷却区不同位置实际需要的冷却水流量是不同的，通过使用新型二冷水调节结构以后，可以通过在不同的位置使用相应的喷嘴节流板，即可以实现二冷水的精细化调节，实现二冷水的平滑过渡，尽量接近理论二冷水密度分布，得到更好的铸坯质量。

综上所述，本发明能够在节约成本的前提下，精细化调节水量，使二冷水实际水流密度尽量接近理论水流密度，调节方法简单，设备构成简单，节约二冷水，显著改善铸坯质量。

Claims (5)

1.一种新型方坯连铸二冷水调节结构，包括可调二冷水的喷淋架，其特征在于：所述可调二冷水的喷淋架包括内弧喷淋架(1)，外弧喷淋架(4)，内弧喷淋架(1)和外弧喷淋架(4)上均垂直设置有喷口相对的多个内外弧喷嘴(5)，内弧喷淋架(1)和外弧喷淋架(4)的左右两侧分别设置有左侧喷淋架(2)和右侧喷淋架(3)，左侧喷淋架(2)和右侧喷淋架(3)上均垂直设置有喷口相对的多个左右侧喷嘴(6)；所述内弧喷淋架(1)、外弧喷淋架(4)、左侧喷淋架(2)和右侧喷淋架(3)均焊接在一起，每个喷淋架端部都带有和车间配管联接用的进水管接头和进气管接头，使用时，通过金属软管将喷淋架和车间配管连接，实现水气接通。

2.根据权利要求1所述的一种新型方坯连铸二冷水调节结构，其特征在于：所述内外弧喷嘴(5)为同一型号，所述左右侧喷嘴(6)为同一型号。

3.根据权利要求1所述的一种新型方坯连铸二冷水调节结构，其特征在于：所述右侧喷淋架(3)包括焊接在一起的右侧喷淋架进水管(9)和右侧喷淋架进气管(10)；所述左右侧喷嘴(6)通过喷嘴进水软管(7)与右侧喷淋架进水管(9)连通实现水路连通；所述左右侧喷嘴(6)后端设置有调节气体压力的喷嘴节流板(8)，所述左右侧喷嘴(6)和喷嘴节流板(8)通过螺栓(11)、螺母(12)和垫圈(13)与右侧喷淋架进气管(10)连通实现气路连通；所述内弧喷淋架(1)、外弧喷淋架(4)和左侧喷淋架(2)与右侧喷淋架(3)的连接结构相同。

4.根据权利要求3所述的一种新型方坯连铸二冷水调节结构，其特征在于：所述喷嘴节流板(8)为中间开孔且孔径可调的挡板；通过调节孔径来调节进入喷嘴的气水比。

5.根据权利要求3所述的一种新型方坯连铸二冷水调节结构，其特征在于：每个冷却区内，所述内外弧喷嘴(5)和左右侧喷嘴(6)的数量为6个。