CN108356241B - 一种铸坯宽面冷却精准控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种铸坯宽面冷却精准控制方法，通过双喷嘴+AB双回路控制，巧妙地解决了单个喷嘴流量调节范围小的限制，可以满足超强、超弱冷却工艺需要的20:1这样大的水流量调节范围，解决同一台连铸机实现超强冷却和超弱冷却的工艺需要，拓宽生产的钢种范围。通过回路分级+多目标温度+调节阀控制，更为精确地控制铸坯宽度方向上不同位置的铸坯表面温度，解决铸坯宽度方向上冷却强度不能灵活调整的技术难题，实现铸坯宽度方向上精确冷却及铸坯角部的精确冷却，提高铸坯的表面质量。

Description

一种铸坯宽面冷却精准控制方法

技术领域

本发明涉及铸坯冷却方法，特别涉及一种铸坯宽面冷却精准控制方法。

背景技术

连铸二次冷却的目的是对离开结晶器后的铸坯进行连续冷却，使之在切割前完全凝固。二次冷却是连铸过程中十分重要的一个工序，对保证铸坯质量、提高连铸生产率起着至关重要的作用。但目前连铸二次冷却更多的只是注重连铸拉坯方向的冷却布置和温度分布，对二冷区铸坯宽度方向冷却的不均匀性很少考虑，其研究结果不能准确反映铸坯凝固过程的冶金行为，因而影响铸坯质量，如铸坯角横裂。而要控制角横裂，要求连铸机中铸坯整个宽度方向尤其是边角部表面温度都要保持在钢种脆性温度（如900℃）以上，这个目标在控制中部温度时可以实现，但控制边角温度则相当困难，因为边角会向两个方向散热，热损失更大。连铸技术的一个挑战性课题就是减少铸坯边角过冷，以避免角横裂。

此外，连铸机中铸坯整个宽度方向尤其是边角部表面温度都要保持在钢种脆性温度（如900℃）以上，必须要求二冷是小流量弱冷却，即要求冷却喷嘴在冷却水流量很小时也能有很好的雾化冷却效果。但连铸机生产的钢种较多，有的钢种要求大流量强冷却，有的钢种要求小流量弱冷却，强冷与弱冷流量差别达到20倍以上，这就要求冷却喷嘴必须具备很大的流量调节范围，过去，水冷喷嘴的流量调节范围很小（3:1），现在水冷喷嘴被气雾喷嘴取代，气雾喷嘴流量调节范围有所增加（典型值7:1，最大12:1）， 仍然无法满足超强超弱冷却20:1这样大的调节范围，即无法满足同时超强冷却和超弱冷却的工艺要求，使连铸机生产的钢种受到限制，这也是连铸技术的另一个挑战性课题。

西门子奥钢联公司的三维喷水专利技术是解决上述问题的一个突破性进展。专利的基本原理是通过二冷喷淋管架的位置调整，改变喷嘴与板坯宽面的相对位置，并调整它与板坯边角的距离，以免水流直接喷射到板坯边角。但该技术设备复杂，投资高，维修量大，极不经济，且无法解决同时超强冷却和超弱冷却的工艺要求。

本发明通过改进喷嘴及管路布置，不需要复杂的设备，就能很好地解决了上述2个连铸技术难题，简单、经济、使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种铸坯宽面冷却精准控制方法，主要解决单喷嘴单回路无法满足同时超强冷却和超弱冷却的工艺要求以及铸坯宽度方向上冷却强度不能灵活调整的技术难题。

本发明的技术方案为：一种铸坯宽面冷却精准控制方法，包括以下2个步骤：

（1）双喷嘴和AB双回路控制：A回路喷嘴设有流量最大值α,（α值取决于连铸机的设计值），但没有最小值，B回路喷嘴设有流量最小值β（β值取决于连铸机的设计值），但没有最大值。当铸坯需要超弱冷却或连铸机拉速很低（小于0.7m/min），此时所需冷却水流量小于α值，A回路阀门打开；当铸坯需要超强冷却或连铸机拉速很高（大于1.4m/min），此时所需冷却水流量大于等于α值，当流量超过该冷却回路B回路喷嘴的最小水流量值β的n倍时，n取1.02-1.1之间的一个数值，B回路阀门打开，此后该冷却回路冷却水总流量由A、B回路喷嘴平均分配。这样巧妙地解决了单个喷嘴流量调节范围小的限制，可以满足超强、超弱冷却工艺需要的20:1这样大的水流量调节范围。连铸机既可以生产需要超强冷却的无取向硅钢及IF钢类钢种，又可以生产裂纹敏感，需要超弱冷却的微合金高碳高强类钢种。

（2）铸坯不同宽度不同回路控制：本发明的双喷嘴AB双回路，在铸坯宽度方向上又分为内、外回路。内回路冷却铸坯中部，外回路冷却铸坯左右两侧的边角部，且内、外回路都安装有调节阀。当生产铸坯宽度较窄，铸坯宽度不超过内回路宽度最大值1.05倍时，内回路喷水，外回路全部关闭；当生产铸坯宽度较宽，铸坯宽度超过内回路宽度最大值1.15倍时，内回路、外回路全部打开喷水，这样按铸坯宽度决定喷水的宽度，既节约了水量减少浪费，又避免了铸坯左右两侧边角部过冷造成角部质量缺陷。

内回路有四路，编号：1.2.3.4；外回路有四路，编号：5.6.7.8；编号6.1.4.7构成A回路；编号5.2.3.8构成B回路。

铸坯钢种不同质量要求不同冷却水量控制：当生产的钢种为微合金钢、包晶钢、高碳钢等角部裂纹缺陷敏感的钢种时，需要铸坯角部弱冷。此时，若生产窄铸坯，只有内回路喷水，此时视水量大小，可以只开A回路或B回路，控制铸坯冷却强度，若生产宽铸坯，内外回路都喷水，此时视铸坯角部的不同冷却要求，可以将外回路中的奇数或偶数回路关闭，也可全关闭。还可以实现外回路通过调节阀实现不同水量的控制，实现不同水量冷却，满足高质量要求冷却工艺的需要。

本发明阀门选用调节阀，满足回路冷却水流量精确灵活的需要，实现精确控冷。

传统的冷却水回路多采用切断阀控制，控制简单，响应快。本发明中喷嘴的A、B回路和宽度方向的幅切回路均采用电动或气动冷却水流量调节阀控制，满足回路冷却水流量精确灵活的需要，实现精确控冷，提高铸坯表面质量。

本发明的有益效果是：通过双喷嘴+AB双回路控制，巧妙地解决了单个喷嘴流量调节范围小的限制，可以满足超强、超弱冷却工艺需要的20:1这样大的水流量调节范围。连铸机既可以生产需要超强冷却的无取向硅钢及IF钢类钢种，又可以生产裂纹敏感，需要超弱冷却的微合金高碳高强类钢种。通过内外回路可实现铸坯不同宽度不同回路控制，按铸坯宽度决定喷水的宽度，既节约了水量减少浪费，又避免了铸坯左右两侧边角部过冷造成角部质量缺陷。通过内外回路和调节阀可实现铸坯钢种不同质量要求不同冷却水量控制，满足生产微合金钢、包晶钢、高碳高强钢等角部裂纹缺陷敏感钢种的铸坯角部弱冷工艺需要。

附图说明

图1为本发明喷嘴和控制回路示意图。

具体实施方式

实施例1：参照图1，一种铸坯宽面冷却精准控制方法，包括以下步骤：冷却水回路采用双喷嘴+AB双回路控制，当铸坯需要超弱冷却或连铸机拉速很低（小于0.7m/min），此时所需冷却水流量小于α值，A回路调节阀打开；随着连铸机拉速的提高（大于1.4m/min），冷却水流量提高或超强冷却工艺冷却水水流量超过该冷却回路B回路喷嘴的最小水流量1.05倍时，B回路调节阀打开，此后该冷却回路冷却水总流量由A、B回路喷嘴平均分配。这样巧妙地解决了单个喷嘴流量调节范围小的限制，可以满足超强、超弱冷却工艺需要的20:1这样大的水流量调节范围。连铸机既可以生产需要超强冷却的无取向硅钢及IF钢类钢种，又可以生产裂纹敏感，需要超弱冷却的微合金高碳高强类钢种。当生产铸坯宽度较窄，铸坯宽度不超过内回路宽度最大值1.05倍时，内回路（1.2.3.4）喷水，外回路（5.6.7.8）全部关闭；当生产铸坯宽度较宽，铸坯宽度超过内回路宽度最大值1.15倍时，内回路、外回路全部打开喷水，这样按铸坯宽度决定喷水的宽度，既节约了水量减少浪费，又避免了铸坯左右两侧边角部过冷造成角部质量缺陷。

实施例2，随拉速提高冷却水流量随之提高，当冷却水水流量超过该冷却回路B回路喷嘴的最小水流量值1.02倍时，其余同实施例1。

实施例3，生产钢种需要超强冷却工艺，当冷却水水流量超过该冷却回路B回路喷嘴的最小水流量值1.1倍时，其余同实施例1。

实施例4，当生产的钢种为含铌、含硼等角部裂纹缺陷敏感，需要铸坯角部弱冷的钢种时。此时，若生产窄铸坯，只有内回路（1.2.3.4）喷水，此时视水量大小，可以只开A回路或B回路，控制铸坯冷却强度。若生产宽铸坯，内外回路都喷水，此时视铸坯角部的不同冷却要求，可以将外回路（5.6.7.8）中的奇数或偶数回路关闭，也可全关闭。还可以实现外回路（5.6.7.8）通过调节阀实现不同水量的控制，以满足生产钢种角部弱冷工艺的需要。其余同实施例1。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims (4)

1.一种铸坯宽面冷却精准控制方法，其特征是：包括以下步骤：

（1）双喷嘴和AB双回路控制：当铸坯需要超弱冷却或连铸机拉速小于0.7m/min，此时所需冷却水流量小于A回路喷嘴的最大水流量值，A回路阀门打开；当铸坯需要超强冷却或连铸机拉速大于1.4m/min，此时所需冷却水流量大于A回路喷嘴的最大水流量值，流量超过该冷却回路B回路喷嘴的最小水流量值的n倍时，n取1.02-1.1之间的一个数值，B回路阀门打开，此后该冷却回路冷却水总流量由A、B回路喷嘴平均分配；

（2）铸坯不同宽度不同回路控制：双喷嘴AB双回路在铸坯宽度方向上又分为内回路、外回路；内回路冷却铸坯中部，外回路冷却铸坯左右两侧的边角部，且内回路和外回路都安装有调节阀；当铸坯宽度不超过内回路宽度最大值5%时，内回路喷水，外回路全部关闭；当铸坯宽度超过内回路宽度最大值15%时，内回路、外回路全部打开喷水；

所述内回路有四路，编号：1.2.3.4；外回路有四路，编号：5.6.7.8；编号6.1.4.7构成A回路；编号5.2.3.8构成B回路。

2.根据权利要求1所述的一种铸坯宽面冷却精准控制方法，其特征是：所述阀门为调节阀。

3.根据权利要求1所述的一种铸坯宽面冷却精准控制方法，其特征是：当生产的钢种为微合金钢、包晶钢、高碳钢等角部裂纹缺陷敏感的钢种时，需要铸坯角部弱冷；此时，当铸坯宽度不超过内回路宽度最大值1.05倍时，只有内回路喷水，开A回路或B回路；当铸坯宽度超过内回路宽度最大值1.15倍时，内回路和外回路都喷水。

4.根据权利要求3所述的一种铸坯宽面冷却精准控制方法，其特征是：根据铸坯角部的不同冷却要求，将外回路中的奇数或偶数回路关闭，或全关闭；外回路通过调节阀实现不同水量的控制。