板坯连铸机二冷区喷嘴的选型及布置原则.pdf

科技信息○机械与电子○SCIENCE&TECHNOLOGYINFORMATION2012年第3期

板坯连铸机二冷区喷嘴的选型及布置原则

侯小光
（中国重型机械研究院陕西西安710032）

【摘要】本文介绍了板坯连铸机二冷区水喷嘴，气水雾化喷嘴选型的要求，及喷嘴布置的原则。阐述了二冷区喷嘴布置与铸坯质量的关
系。
【关键词】连铸；二次冷却；水喷嘴；气—水喷嘴；喷嘴布置

TheSelectionandArrangementPrincipleoftheSecondColdArea'sNozzleintheSlabCaster
HOUXiao-guang
(ChinaNationalHeavyMachineryReseachInstituteCo.,Ltd.,Xi’anShaanxi,710032,China)
【Abstract】Thispaperintroducestheslabcastersecondarycoolingnozzles,theselectionrequirementsofair-mistnozzleanditsprinciplEof
nozzlelayout.Inaddition,thisarticlEelaboratestherelationshipbetweenthearrangementofsecondarycoolingnozzleandthequalityofslab.
【Keywords】Slabcontinuouscasting;Secondarycooling;Waternozzles;Air-mistnozzle;Nozzlesarrayarrangement

0前言

铸坯在连铸机中的凝固过程，实质上就是传热和热量释放的过
程。在此过程中，二次冷却占整个80%以上。在二冷区各种传热方式
中，喷嘴喷水与铸坯表面传热是主要的可控方式，直接影响着铸机产
量和铸坯质量[1，2]。在连铸工艺一定条件下，二冷区喷嘴的喷雾特性
是影响铸坯热量传递的主要因素，也是设计合理的二冷制度的基本参
数。
1二次冷却对喷嘴的性能及布置要求

根据二次冷却的特性，对喷嘴及排布提出以下的设计要求准则：
1．1在铸坯宽度方向和拉坯方向，铸坯表面冷却均匀；水量分布以及
喷射角不受流量变化的影响；
图水量密度与各冷却区末辊到液面距离的关系
1．2通过喷嘴把水雾化成细小的水滴，并具有较高的喷射速度。喷雾1
水被蒸发的比率要高，以保证冷却效率最大；
从图中可看出，水量密度曲线是一条呈下降趋势的二次曲线，而
1．3能按照钢种和其对应的冷却工艺制度要求，最大限度的调节冷
且曲线的最后部分几乎是水平的。这就意味着铸坯无论纵向还是横向
却强度，已保证不同物性钢种的生产，喷嘴流量可控且调节范围宽。
都不存在明显的温差，二冷水的水量密度在整个冷却区(整个铸流长
2喷嘴选型及布置原则度上)内是连续可调可控。但受设备结构等因素的影响，二冷水的水量
密度不可能设计成平滑过渡的曲线形式。只能按台阶划分成若干个
二次冷却区使用的喷嘴总体上可以分为水喷嘴和气—水雾化喷
区，各区的高点逼近圆滑曲线在该点处的数值，且每个区域可单独控
嘴。
制。较长的冷却区位于尾部区域。因此，在水平区长度上，可简单地分
水喷嘴是高压流体通过喷嘴破碎为液滴而实现喷雾冷却，主要有
为两到三个冷却区的原因所在。
扁平形、全锥形、椭圆形和矩形（由于在结晶器宽、窄面足辊部位要求
2．2喷水厚度的计算
冷却强度较大，所以使用水喷嘴冷却）。现多应用矩形水喷嘴。
D=1.6·L·tg(a2)
相对于水喷嘴，气—水雾化喷嘴的原理是将压缩空气引入喷嘴内
式中，D—喷水厚度;L—喷射距离;a—喷射角。
部的混合腔，在腔内与水混合，喷出喷嘴后形成高速“气雾”，“气雾”中
喷嘴厂家在做单喷嘴测试时，必须同时对沿喷嘴水量分布厚度方
包含量颗粒小、速度快、动能大的水滴，因而冷却效果大大改善。同时
向的喷射角度进行测试。一般，气—水雾化喷嘴的厚度方向的角度约
由于其具有较高的传热效率，冷却均匀，能大幅度降低冷却水的耗量
为10°。
（采用气水冷却铸坯冷却水单耗下降，约为同钢种喷水冷却水量的1/2
对应地，气—水雾化喷嘴所需的气量可用下式计算：
不到
）。3
现在的连铸机二冷压缩空气供给系统采用的是恒定入口压力的喷嘴所需气量（m/h）=0.928×喷嘴最大水量（L/min）
比水量
控制方式，使二冷控制系统设计、操作使用大为简化。2．3
比水量是指浇铸过程中每公斤钢所需要的水量单位计
二冷区喷嘴的选型及配置是以实现铸坯均匀化冷却为原则的。主（：L/kg），
算公式如下
要影响因素有:冷却区划分、喷嘴流量、喷射高度、喷嘴间距等。：
Q
2．1冷却区的划分WRA=Qsq
式中所需水量单位时间浇钢量比水量一