连铸二次冷却程序设计及控制

首先按工艺要求提出理想的冷却曲线，利用传热数学模型，确定二冷各段传热系数分布，再根据传热系数和水流密度计算各段冷却水量的分配、二冷区长度、比水量及总水量。

最后选取喷嘴形式、水压和喷嘴布置方式。二次冷却水的控制方法有仪表控制和计算机控制两类。前者是通过仪表控制二冷水量，适用于较低档次的铸坯品种和尺寸单一的连铸机;而后者是根据二冷铸坯实际温度来改变二冷水量的自动控制方法，通过计算机来有效调控二冷水量，即使操作不稳定，也能获得较为稳定的铸坯质量，从而提高连铸机的生产率。 2100433B

有水喷雾冷却、气—水喷雾冷却或干式冷却(不喷水或喷少量水)。通常喷水冷却水压力约0.3～0.6MPa，一般通过喷嘴将水雾化成细滴，以很高的速度打到铸坯上。采用哪种冷却方式要考虑铸坯断面尺寸、拉速、钢种、矫直温度、铸机型式以及是否热送直接轧制等条件来决定。

喷嘴有压力型、气—水型两种，材质系铜。压力喷嘴常用的有扁、螺旋、圆锥、薄片等多种;气—水喷嘴是利用压缩空气将水雾化，使铸坯冷却更加均匀且节水的一种高效冷却喷嘴。由于从结晶器出口处拉出的铸坯进入二冷上段时，内部尚未完全凝固，坯壳薄、热阻小，坯壳凝固收缩产生的应力也小，可施以强冷却。随着坯壳厚度增加，热阻加大，铸坯进入二冷下段后，要逐渐减小冷却强度。

为避免铸坯表面局部的剧烈降温而出现裂纹，在二冷区要求铸坯表面纵向和横向得到均匀冷却，冷却速度小于200℃/m，坯表面温度回升小于100℃/m。为避开700～900℃的铸坯脆性温度区，应控制铸坯冷却至900℃以上进行矫直。同时必须适应不同钢种的特性来确定冷却强度，比如是裂纹敏感性强的钢种，要弱冷。

有铸坯表面向空气的辐射热，由铸坯温度高低而定;空气和铸坯表面间的对流传热，此值小可忽略;夹辊和铸坯表面的传导传热;水滴打在铸坯上水蒸发直接散热;水滴沾到铸坯表面被加热等5种。

其中喷雾水滴直射铸坯表面，带走的热量占二冷区总散热量的40%。水滴与铸坯表面间的传热是一复杂的传热过程，它受喷水强度、铸坯表面温度、氧化铁皮厚度、冷却水温度和水滴运动速度等各种因素影响。其中喷水强度则与喷嘴类型、喷射距离、水压、水温密切相关。

二次冷却的作用是对铸坯表面进行强制、均匀冷却，使铸坯在较短时间内凝固。二冷区必须保证铸坯无表面、内部裂纹、无中心偏析且浇注时漏钢率最小。

为保证二冷区作用的实现，对其装置的具体要求是：(1)总体结构和支承导向部件刚性好、强度大;(2)对弧简便准确，易于安装、检修和事故处理;(3)冷却系统具有足够的冷却强度和均匀性，并可适当调节。

近年来，我国连铸技术取得了很大进展。2003年上半年统计，国内大中型钢铁企业(占全国产钢量85%以上)连铸比为96. 36%，超过国外89. 70%的平均水平。其中，特殊钢、合金钢连铸比也有一定的提高。为了提高连铸机作业率并改善铸坯质量，各钢厂都在不断改进连铸技术。而铸机的高作业率和铸坯的高质量都与钢水的凝固过程密切相关，连铸二次冷却就是对出结晶器的铸坯继续进行强化冷却。通过改善二次冷却制度，优化二次冷却配水，可实现铸坯的冷却均匀。因此，优化二次冷却是高效连铸技术的一项重要措施，而连铸高效化已经成为推动我国钢铁工业结构优化的重要技术。当前，在连铸坯产量很高的情况下，不断提高铸坯质量和改进品种结构已是众多钢厂所面临的迫切任务，特别是汽车及机械制造用特殊钢的连铸二次冷却技术尚有待进行深入、细致的研究。

连铸连轧全称连续铸造连续轧制（英文：Continue Casting Direct Rolling，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中铸造出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点。

连铸连轧工艺现今只在轧制板材、带材中得到应用。

世界上的主流的连铸连轧生产线有德国西马克公司CSP(Compact Strip Production)，意大利达涅利公司FTSC(Flexible Thin Slab Casting)，奥钢联公司CONROLL。

概述图为德国西马克公司的薄板厂连铸连轧CSP生产线，从远处到近处分别为连铸机、均热炉、热连轧机组、层流冷却。

连铸割嘴是用于连铸切割的专用割嘴，连铸割炬的嘴头部分，由此喷出切割氧流及预热火焰的混合气流。比普通割嘴大，可切割厚度厚，一般由割嘴体、割嘴芯、割嘴外壳组成。

连铸割嘴的好坏直接决定切割质量的好坏及切割割缝的大小、钢材成本的节约，质量好的连铸割嘴正常情况下能用3个月，并且保证割缝，如150cm的钢坯3mm割缝，质量不好的连铸割嘴用4天以后割缝就会越来越大，影响切割质量，浪费钢材。

使用神麒新型连铸割嘴前后效果对比图：（左：使用前；右：使用后）

连铸切割要想真正起到高效率、节约成本的目的，除了连铸切割机、连铸割嘴之外，连铸气体的选择也很重要，传统的工业燃气--乙炔，火焰温度高，但切割有熔渣，燃烧污染大，已经被人们摒弃。新型工业燃气--天然气工业燃气（是加入稀土燃料增益剂的天然气，稀土燃料增益剂的作用是提高天然气的活性，可增加天然气的温度），是连铸火焰切割气体的最佳选择，可以充分利用连铸切割机的高效、自动化的切割方式，结合天然气工业燃气本身的高温度，再加上其清洁能源的机制，在连铸切割中不仅可以提高切割效率，更能节约燃气成本。