【精品】连铸二冷段工艺原理研究

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1、连铸二冷段工艺原理研究目录•、摘要1、关键词三、课题应解决的问题四、研究课题正文1、连铸二冷段的传热现象3(1)AB空冷段3⑵BC水冷区4⑶CD空冷语水冷混冷区4(4)DA滚冷区42、二冷段的几种传热形式43、各种传热方式的影响因素6(1)喷嘴结构和布置6①压力喷嘴6②气水喷嘴8⑵喷水密度和坯表面温度91010喷淋水滴速度和喷嘴压力⑷喷嘴的堵塞(5)比水量114、连铸二冷段各段的冷却强度如何控制115、拉速的控制与哪些因素有关126、相关知识补充14⑴二次冷却的主要作用14⑵二冷的原则14⑶二冷区传热系数14⑷二冷配水的

2、优化14⑸拉速的确定五、参考文献连铸二冷段工艺原理研究【摘要】连铸二冷段是将高温钢水连续不断地浇到一个或几个用强制水冷带带有“活底”（引锭头）的铜模内（结晶管），钢水很快与引锭头凝结在一起，待钢水凝固成一定厚度的坯壳后，就从结晶管的下端拉出引锭头，这样已凝固成一定厚度的铸坯就会连续地从水冷结晶管内被拉出来，在二次冷却区继续喷水冷却。带有液芯的铸坯一边走一边凝固，直到完全凝固。待铸坯完全凝固后，用氧气切割机或剪切机把铸坯切成一定尺寸的钢坯的工艺。二冷段是将从结晶器拉出的带有薄壳的钢水连接继续凝固的过程。【关键词】连铸二冷段

3、热量传输冷却强度拉速控制本次我们纽研究口的是为了利用现有知识并结合文献书籍等资料说明连铸二冷段的传热现象，运用所学的热量传输基础理论分析：（1）冇儿种传热形式？（2）各种传热方式的影响因素（3）连铸二冷段各段的冷却强度如何控制？为什么？（4）拉速的控制与哪些因素有关？之后再对连铸二冷段的相关知识进行补充。以下内容为我们的研究成果。一、连铸二冷段的传热现象铸坏从结品器开始到完全凝固的过程为二次冷却。而在二冷区，铸坯中心的热量是通过坯壳传到铸坯表血的，当喷雾水滴打到铸坯表面时，就会带走一定的热量，而铸坯表血温度突然降低，使屮

4、心与表面形成很人的温度梯度，而这也成为了铸坯冷却的动力。相反，突然停止水滴的喷射，铸坯表面的温度就会回升。而且二冷区内铸坯的冷却情况与结晶器内有很大的不同。在二冷区，铸坯除了向周围辐射和向支撑辘导热Z外，主要的散热方式是表面喷水强制冷却。铸坯在二冷区每一个辗距Z内都要周期性地通过四种不同的冷却区域，如图1所示的AB、BC、CD、DA段。喷淋水不能直接覆盖的区域。在该区内坯壳主要以辐射形式向外散热，另外还与空气和喷溅过来的小水滴或水汽进行对流换热。在该区的热流密度可按式1计算：q=eCo[(Tw/100)-(V100)4]

5、+h(TwTg)(1)式中q——坯壳表而热流密度，W/能；£——坯壳表而黑度，0.7——0.&Co——黑体辐射系数,W/(】『•")，约为5.675W/(m2*K4)；Tw——坯壳表面温度，K；人——周围空气温度，K；h——对流换热系数，W/(n?・K),若邻接铸坯表面的空气流速不人于2——3m/s时，h二20——23W/(m2-K)o(2)BC水冷区被喷淋水直接覆盖的区域。在该区内一部分冷却水被汽化，由于汽化吸热量很大，每lkg水可吸收2200kJ左右的热量，从而使铸坯表面大量散热。实测结果表明铸坏表面喷水冷却，铸坯表

6、面温度保持在1050°C时，若耗水量在0.56〜1.94L/(m2*s)内变化，则汽化水相对量为8%〜10%。铸坯消耗于冷却水的热流密度可按式2计算：qv=nCePwW(2)式中——消耗于冷却水的热流密度，W/代:n——变为蒸汽的水的比例，%；Ce——水的汽化热，J/kg；P.——水的密度，kg/n?；W单位坯表面积耗水量，也称喷水密度，u"(】f・s)。未被汽化的水还要沿坯壳表面流动，与坯壳进行着强制对流换热。若坯壳为水平放置而喷嘴进行纵向冲洗时。对流换热系数可山式3确定：h二C(X/d)(vd/y)1(3)式中h——

7、对流换热系数，W/（m2*oC）；C——经验常数（紊流下00.032）；X——喷淋水导热系数，W/（十©；d坯壳特征尺寸，m；v喷淋水沿坯売表而流速，m/s；Y——喷淋水粘度，m2/s；n——经验常数（紊流下n二0.8）；事实上，二冷区铸坯表面热交换不完全符合式①冷（笔一孤）的应用条件，因为水的沸腾以及气膜的形成破坏了铸坯表而的边界层，而且喷流水流速度场不均匀等许多因素部使对流换热系数的确定变得十分困难和复杂。目前工程计算小多采用式q二（TS-TJ/R计算。⑶CD空冷语水冷混冷区该区虽不能被喷淋水百接覆盖，但有一部分水在

8、重力作用下从BC段沿坯表面流入该区。因此该区兼AB段和BC段的传热形式，究竟空冷辐射与水冷蒸发、对流各占多大的比例,述要根据坯的空间位置、喷嘴形式和辘列布置等彫响因素而定。（4）DA滚冷区由于坯壳的鼓肚变形，夹棍与坯壳表面不是线接触而是面接触，DA弧即为该接触面的截线，在该区内坯壳以接触导热的形式向辘散热。二、二冷段