重鋼氣水噴嘴實(shí)踐.doc

1、二冷會(huì)議論文小方坯連鑄機(jī)二冷氣-水噴嘴測(cè)試及應(yīng)用實(shí)踐劉國(guó)貴1曾祖謙1何宇明1潘永忠1湯興隆1 劉晨2沈朝杰2（1.重慶鋼鐵股份有限公司；2、上海外高橋噴霧系統(tǒng)公司）摘要：簡(jiǎn)要介紹重鋼煉鋼廠在對(duì)1#小方坯連鑄機(jī)進(jìn)行增流改造時(shí)，針對(duì)改造前鑄機(jī)使用二冷壓力水噴嘴生產(chǎn)中鑄坯嚴(yán)重內(nèi)裂問(wèn)題，結(jié)合鑄機(jī)特點(diǎn)首次引進(jìn)氣-水噴嘴進(jìn)行測(cè)試及成功使用，最終解決了內(nèi)裂，滿足了小方坯鑄機(jī)高效化生產(chǎn)要求。關(guān)鍵詞：小方坯高效化鑄機(jī) 內(nèi)裂 壓力水噴嘴 氣-水噴嘴1 前言 連鑄坯質(zhì)量與二次冷卻狀態(tài)關(guān)系密切，二次冷卻的好壞很大程度上取決于二冷區(qū)噴嘴結(jié)構(gòu)和噴水條件（如流量、壓力、距離），噴嘴結(jié)構(gòu)決定了冷卻水的水流密度分布、水滴速度、

2、水滴直徑，目前連鑄機(jī)上廣泛使用壓力水噴嘴和氣-水噴嘴，壓力水噴嘴是高壓流體通過(guò)噴嘴破碎為液滴而實(shí)現(xiàn)噴霧冷卻，氣-水噴嘴是將壓縮空氣和水從不同方向在噴嘴內(nèi)的混合室混合（也可在噴嘴外面匯合），借助壓縮空氣動(dòng)能進(jìn)一步把水霧化成很細(xì)的水滴，以高速打在鑄坯表面上。氣-水噴嘴具有噴水流量調(diào)節(jié)范圍大、冷卻強(qiáng)度大、冷卻均勻、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)。采用氣-水噴嘴冷卻，鑄坯表面溫度波動(dòng)范圍小，變化相對(duì)平緩1。因此連鑄二冷噴嘴選擇及布置對(duì)控制連鑄坯質(zhì)量，尤其是內(nèi)部裂紋控制至關(guān)重要，特別是在生產(chǎn)普通碳素鋼硫磺偏高、高溫鋼及鑄機(jī)處于高拉速、高作業(yè)情況下尤其重要。2 重鋼煉鋼廠小方坯鑄機(jī)基本情況重鋼煉鋼廠現(xiàn)有兩臺(tái)小方坯五機(jī)五流

3、全弧形連鑄機(jī)，其中1#機(jī)于1993年3月投產(chǎn)，原設(shè)計(jì)為四流，兩點(diǎn)矯直，半徑r1=10.3m,r2=18m, r3=, 生產(chǎn)200250mm2, 250250mm2斷面，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力為30104t/a，設(shè)備能力為50104t/a。 1999年9月，2000年4月公司先后兩次與國(guó)內(nèi)某公司合作進(jìn)行高效化改造，設(shè)計(jì)能力為60104t/a，生產(chǎn)120120mm2、150150mm2、150210mm2三種斷面，平均拉速分別為3.3、2.65、1.9m/min,最高拉速分別為4.0、3.2、2.2m/min,最高月產(chǎn)鋼6.3萬(wàn)噸，平均流產(chǎn)量6.0萬(wàn)t/a，先后使用國(guó)內(nèi)某公司空心圓錐形壓力水噴嘴及上海外高橋

4、噴霧系統(tǒng)有限公司實(shí)心圓錐形壓力水噴嘴，但改造投產(chǎn)后鑄坯內(nèi)裂嚴(yán)重，最高月因內(nèi)裂改判達(dá)1300噸，嚴(yán)重影響公司生產(chǎn)合同兌現(xiàn)，鑄機(jī)僅能生產(chǎn)hrb335等少數(shù)品種，連多年生產(chǎn)的硅鋼也因縮孔、鼓肚嚴(yán)重而與軋鋼廠異議不斷。3 氣-水噴嘴選型及檢測(cè)過(guò)程1#鑄機(jī)弧形半徑大，二冷區(qū)長(zhǎng)（15m）且?jiàn)A輥少特點(diǎn)，因此二冷噴嘴布置難度較大，噴嘴對(duì)中性差，采用壓力水噴嘴，因噴嘴堵塞、掉芯且水量調(diào)節(jié)范圍窄、加上二冷水壓力經(jīng)常波動(dòng)造成二冷水量達(dá)不到，水滴顆粒粗霧化效果差，鑄坯表面流水導(dǎo)致鑄坯發(fā)黑，上述原因造成鑄機(jī)適應(yīng)拉速范圍窄，鑄坯表面溫度變化波動(dòng)大，生產(chǎn)上難以控制鑄坯內(nèi)裂、脫方、鼓肚等質(zhì)量問(wèn)題。但公司生產(chǎn)品種較多，不同鋼種

5、要求周期不同，斷面多且拉速變化頻繁，且鑄坯不允許有內(nèi)裂，為了解決上述問(wèn)題，確保連鑄機(jī)盡快達(dá)產(chǎn)達(dá)效，采用壓力水噴嘴已不適應(yīng)生產(chǎn)需要，因此對(duì)二冷系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化改造迫在眉睫，但小方坯使用氣-水噴嘴在重鋼為首次嘗試，因此在引進(jìn)上海外高橋噴霧系統(tǒng)有限公司氣-水噴嘴對(duì)二冷系統(tǒng)進(jìn)行改造前，須完成對(duì)氣水噴嘴選型及檢測(cè)工作，并進(jìn)行認(rèn)真研究，再行淘汰現(xiàn)用壓力水噴嘴。 3.1 噴嘴選型布置由于1#鑄機(jī)生產(chǎn)斷面小，鋼種較多，鑄機(jī)拉速范圍寬，二冷區(qū)長(zhǎng)（15m）特點(diǎn)，因此要求配水量變化大，為實(shí)現(xiàn)二冷均勻冷卻目的，將二冷分為6個(gè)冷卻區(qū)，其中1區(qū)為結(jié)晶器足輥，仍沿用壓力水噴嘴，25區(qū)采用實(shí)心圓錐形汽水噴嘴（型號(hào)d40206），

6、6區(qū)采用矩形汽水噴嘴（型號(hào)d41506），采用恒氣壓控制可使設(shè)備簡(jiǎn)單并節(jié)約投資。3.2 噴嘴測(cè)試情況：上海外高橋噴霧系統(tǒng)有限公司實(shí)心圓錐形氣-水噴嘴型號(hào)d40206：1. pq關(guān)系和噴射角1.1 pa=0.20mpa水壓，mpa0.20.30.40.5水量，l/min3.675.176.337.17角度，o747474742.水流密度分布h=120mm,pa=0.20mpa, pw=0.3mpa編號(hào)543210123452排0.51.521376.711711.81610.51排0.61.52.4247.48.3136.27.52610.50排11.52211.669.27.88.8251.2

7、1排11.88.216.67.488.2129.212排0.7121017.41116121.50.8氣壓為0.20mpa時(shí)，噴嘴水流密度圖(軸心方向0排及1、0、1三排平均)如下: 3.分析3.1當(dāng)空氣壓力為0.20mpa時(shí)，噴嘴的噴射角為74。3.2 在氣壓為0.20mpa、水壓為0.3mpa時(shí)噴嘴的水流密度分布,噴嘴為典型的“雙峰”形狀，有待改進(jìn)。上海外高橋噴霧系統(tǒng)有限公司矩形氣-水噴嘴d41206:1.pq關(guān)系和噴射角1# 噴嘴 pa=0.10mpa水壓，mpa0.10.20.30.40.50.60.7水量，l/min11.331.51.671.8322角度，o929292949495

8、952噴嘴 pa=0.10mpa水壓，mpa0.10.20.30.40.50.60.7水量，l/min11.311.461.671.8322角度，o94949595959696側(cè)面角均為30o2.水流密度分布1#噴嘴pa=0.20mpa，pw=0.4mpah120mm編號(hào)765432101234567o排0.210.761.471.842.111.291.181.041.171.352.52.452.11.10.32噴嘴pa=0.20mpa，pw=0.3mpah120mm編號(hào)765432101234567o排0.300.521.181.621.481.251.00.850.962.072.03

9、1.482.141.40.66側(cè)面10121.341.441.111.36pa=0.20mpa，pw=0.40mp水流密度分布圖 （左、下圖）3.分析4.1矩形噴嘴在pa=0.10mpa、pw=0.1mpa時(shí)，水量為1 l/min。4.2矩形噴嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa時(shí)的噴射角為92o和95o 4.3矩形噴嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa時(shí)側(cè)面噴射角為30o3.3 噴嘴試用方案 根據(jù)噴嘴矩陣法測(cè)試數(shù)據(jù)，與上海外高橋噴霧系統(tǒng)有限公司采用水槽法進(jìn)行比較，盡管水流密度分布圖存在差別，后者呈單峰形，但均認(rèn)為氣-水噴嘴解決了壓力水噴嘴存在的弊端，特別是解決鑄坯表面流水及水

10、噴嘴水量調(diào)節(jié)范圍窄難題，能有效解決鑄坯內(nèi)部質(zhì)量及生產(chǎn)順行問(wèn)題，由此設(shè)計(jì)了各區(qū)噴嘴布置方案，二冷氣壓25區(qū)選用0.2mpa, 6區(qū)選用0.1mpa,為滿足噴嘴正常使用，增設(shè)了壓縮空氣調(diào)壓系統(tǒng)及過(guò)濾裝置，根據(jù)氣-水噴嘴特點(diǎn)設(shè)計(jì)了分鋼種二冷水表。4 應(yīng)用及推廣效果2002年1月份利用1#機(jī)進(jìn)行增流改造機(jī)會(huì)，實(shí)施了鑄機(jī)二冷汽水噴嘴系統(tǒng)改造，徹底淘汰了壓力水噴嘴系統(tǒng)，從1月25日投入使用后，基本消除了長(zhǎng)期困擾內(nèi)裂問(wèn)題，鑄坯脫方、硅鋼鼓肚明顯減輕，在保證質(zhì)量前提基礎(chǔ)上，鑄機(jī)生產(chǎn)150150mm2，150210mm2斷面,拉速逐步提高，最高拉速分別為3.2、2.2m/min, 鑄機(jī)作業(yè)率大幅提高，澆鑄周期由項(xiàng)目實(shí)施前最長(zhǎng)48分鐘/爐，項(xiàng)目實(shí)施后最短30分鐘/爐，最高月產(chǎn)鋼8萬(wàn)噸，鑄坯內(nèi)裂低于0.1%，達(dá)到設(shè)計(jì)能力90104t/a，開(kāi)發(fā)了以中高碳鋼、合結(jié)鋼、管鋼等眾多品種。通過(guò)1#鑄機(jī)二冷氣-水噴嘴系統(tǒng)改造實(shí)踐，煉鋼廠小方坯連鑄生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)逐步改善，部分指標(biāo)達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平，公司為此增加了動(dòng)力廠空壓設(shè)備，從而在新建5#機(jī)直接實(shí)施了汽水噴嘴項(xiàng)目，將2#板坯連鑄機(jī)國(guó)產(chǎn)氣-水噴嘴換成噴霧公司噴嘴，效果良好，目前正準(zhǔn)備在3#大方坯連鑄機(jī)上進(jìn)行推廣改造。5、結(jié)束語(yǔ) 1、連鑄機(jī)二冷系統(tǒng)采用氣-水噴嘴，對(duì)保證小方坯高效