连铸宽板坯角部复热研究

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1、1连铸宽板坯角部传热特点连铸过程中，铸坯角部的冷却为三维冷却控制模式，即拉坯方向的传热和横向二维传热，其中拉坯方向的传热量相对于横向二维传热模式而言，其值很小，可以忽略。因此，铸坯角部的传热可简化为二维传热。由于两向传热在角部的叠加作用，使得铸坯角部所受到的冷却强度大于铸坯面部其它区域。在铸坯角部与面部受到同样的冷却强度条件下，铸坯的角部温度与面部温度相比要低很多。根据文献可知：随着铸坯断面宽度的增大，铸坯角部温度比铸坯宽面温度要小很多，矫直时其温度也更容易停留在脆性温度区内，导致形成角部横裂纹的几率较普通板坯的要高，因此，宽板坯连

2、铸中应考虑角部温度是否过冷，需要对二冷配水进行修正。2宽板坯角部复热模型的基本原理对于宽板坯而言，一般除二冷一区窄面喷水外，二冷其它各区窄面均为空冷，但即使如此，当铸坯宽面表面喷水强度相同时，铸坯角部温度仍然偏低，这是因为经过结晶器和二冷一区的冷却后，铸坯具有一定厚度的凝固坯壳，其所蓄含的热量比液态钢水要低得多。另外，通过初步的数值模拟计算可知，如果铸坯角部附近的凝固坯壳厚度已足够厚，此时再减少角部配水量，铸坯角部温度回升程度有限，铸坯的角部温度仍低于面部温度很多，导致这一现象的根本原因也在于凝固坯壳所蓄含的热量低于液态钢水蓄含的热

3、量，但凭凝固坯壳的内部热量还不足以对铸坯角部起到复热作用。从钢水和凝固坯壳所蓄含热量的差异性及凝固坯壳厚度的大小对铸坯角部温度的影响可知，要想减少宽板坯角部与面部的温差，就必须解决两个问题：（1）如何调配宽面配水条件；（2）何时开始调配宽面配水制度。因此，宽板坯角部复热模型的基本原理就是：铸坯面部中心区域的冷却强度仍按照冶金准则进行冷却水分配，同时减少铸坯角部区域的冷却强度，控制铸坯内部的液相穴形状为两头宽大、中间细小，类似眼镜的形状。调节宽板坯二冷宽面配水，降低铸坯角部区域冷却强度的方法可以有：直接降低宽面两侧外沿喷嘴的冷却水量、

4、更改喷嘴型号，调节喷嘴间距、调节喷嘴距铸坯表面距离等方法，但最简单实用的方法是直接降低宽面两侧外沿喷嘴的冷却水量，这种方法也常受到连铸二冷供水管路配置的限制。3本文研究的对象及对铸坯角部复热的相关思路本文研究的对象为国内某钢厂宽板坯连铸机，该铸机较常用的铸坯断面宽度为1800mm，铸坯厚度为230mm，该连铸机二冷区拥有10个独立的冷却区，其中，二冷1~4区的宽面配水不可调，5~8区的宽面配水原先不可调，经改造后可调。表1为该铸机在某工艺条件下内弧的配水情况。表1二冷各区实际水流量ZONE实际水流量/l·min-11N77.61IO

5、380.92IO466.13IO564.74IO4455IC107.65IM107.66IC131.66IM131.67IC73.37IM73.38IC818IM81若连铸二冷区喷嘴型号一定，要使铸坯在二冷区时其表面温度分布达到合理状态，可通过以下途径进行优化：（1）首先，根据连铸二冷各区对铸坯冷却情况的具体要求，即拉坯方向上铸坯表面温差不超过200℃/m，表面温度回升速率不超过100℃/m[14]，确定好适合二冷各区使用的冷却喷嘴型号以及喷嘴个数；（2）在（1）的基础上，铸坯宽面内侧与外侧的冷却水量配比一定时，可采用调节喷嘴的布置

6、间距来实现铸坯宽面表面温度的均匀冷却；（3）在（1）和（2）的基础上，喷嘴间距一定时，可通过调节铸坯宽面内侧与外侧喷嘴间的的冷却水量配比，尽可能使铸坯角部接受的冷却水量小于铸坯其它部位的冷却水量，以避免出现铸坯角部过冷现象。此外，二冷区的夹辊布置情况也会对喷嘴的冷却效果产生一定的影响作用。为此，在不改变所使用冷却喷嘴型号的前提下，本文对连铸二冷各区拟定出以下配水优化方案，见表3。表3二冷配水优化方案分区原配水表/l·min-1优化方案一/l·min-1优化方案二/l·min-15IC107.682.878.15IM107.642.8

7、35.86IC131.698.3926IM131.650.841.27IC73.351.947.97IM73.33021.48IC8160608IM81350测定不同条件下通过的喷嘴水流密度函数分布特点以及进行传二维非稳态传热数学模型计算，可以归纳总结出二冷5~8区最佳配水方案，减小铸坯角部与面部的温度差异。4结论（1）喷嘴间距定为450mm，通过适当调节两喷嘴间的冷却水量配比，使铸坯角部的冷却水量小于铸坯宽面中心区域的冷却水量，起到改善铸坯角部冷却强度的目的，并且喷淋水重叠区的叠加效应随着左边喷嘴水量的递减呈明显的下降趋势，这样可

8、使铸坯表面温度均匀下降。（2）结合喷嘴冷却特性试验，通过模拟计算可知，配水优化方案一和方案二在同等条件下，所对应的铸坯表面温度分布情况均比原配水表要好些。