二冷技术介绍
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特钢连铸二冷技术研究钢的连铸与有色金属的一个重要差别是连铸钢坯内有较长的液芯。
这就需要对温度高、刚度低的坯壳进行冷却和支撑,这也是二冷段的基本作用。
浇铸速度越高,坯壳越薄液芯也越长,这些作用越重要。
在特殊钢连铸中,为了提高铸坯内部质量,可以采用末端电磁搅拌(F-EMS)或轻压下等技术措施。
这些措施的效果和使用方式也依赖于二次冷却技术。
1.二冷区传热基本原理在连铸机中钢液冷却到最后完全凝固时,其热量分别在水冷结晶器(一次冷却区)、喷雾水区(二次冷却区)和铸还的自然冷却区(三次冷却区)散失。
二冷水分布主要根据冶金技术要求、钢种在高温状态下的力学性能和铸坯的断面尺寸确定。
二冷区的各段的喷水量有所区别,出结晶器时铸坯表面温度高,坯壳薄,喷水量要大,以迅速增加坯壳厚度;随着铸坯的移动,铸坯表面温度降低,坯壳厚度逐渐增加,喷水量减小。
对二冷传热的影响因素有以下几个方面:(1)铸坯表面温度冷却水喷在连铸坯表面的冷却效果用综合换热系数或热流来衡量。
换热系数或热流基本取决于铸坯表面温度和喷水密度,见图1。
由图1可知,热流与表面温度不是直线关系:1) Ts<300℃,热流随Ts而增加,此时为对流传热;2) 300℃<Ts<800℃,随温度提高热流下降,在高温表面有蒸汽膜,有核态沸腾状态;3) Ts>800℃,热流几乎与表面温度无关,甚至于呈下降趋势,表面形成稳定蒸汽膜阻止喷射水滴与铸坯接触;由图可知,热流与表面温度不是线性关系,但在一定温度范围内,随喷水强度增加热流增大。
图1 表面温度与热流的关系(2)水流密度水流密度是指铸坯在单位时间单位面积上所接受的冷却水量。
水流密度增加,传热系数增大,它们之间关系以经验公式表示:换热系数h=hW n(1)为常数,W为喷水密度,n=0.45—0.75这里,h这个关系式可以在实验室研究测定。
但对于连铸坯而言,这仅仅是喷水的一个局部某一时刻的换热系数,不是一个段的或整个铸机上的换热系数。
连铸二次冷却技术连铸二次冷却技术是一种先进的冶金技术,广泛应用于钢铁生产中。
它能够有效地改善钢材的质量和性能,并提高生产效率。
本文将从连铸二次冷却技术的原理、应用和优势等方面进行阐述。
连铸二次冷却技术是在连铸过程中对钢坯实施二次冷却的一种方法。
连铸是将熔融的钢液直接注入铸型中,通过快速凝固形成钢坯的过程。
然而,由于连铸速度较快,钢坯内部的温度梯度较大,容易产生缺陷,如结晶器板裂纹、气孔等。
为了解决这些问题,连铸二次冷却技术应运而生。
连铸二次冷却技术的原理是在钢坯连铸过程中,通过在连铸机出口处设置冷却装置,对钢坯进行高效冷却。
冷却装置通常由喷淋系统和冷却器组成。
喷淋系统通过喷嘴将冷却介质均匀地喷洒在钢坯表面,使其迅速冷却。
冷却器则通过引入冷却介质,使钢坯内部也能得到充分的冷却。
这样,可以有效地控制钢坯的温度梯度,降低缺陷的产生。
连铸二次冷却技术在钢铁生产中具有广泛的应用。
首先,它可以改善钢材的质量和性能。
通过控制钢坯的冷却速度和温度分布,可以使钢材的晶粒细化,晶界清晰,提高其力学性能和耐热性能。
其次,连铸二次冷却技术还能降低钢铁生产的能耗和生产成本。
由于钢坯冷却时间缩短,生产周期减少,能耗也相应降低。
此外,冷却介质可以循环利用,减少资源的浪费。
与传统的连铸技术相比,连铸二次冷却技术具有明显的优势。
首先,连铸二次冷却技术可以灵活地调整冷却参数,适应不同钢种和规格的生产需求。
其次,该技术的操作简单,易于控制,减少了人为因素对产品质量的影响。
再次,连铸二次冷却技术具有较高的冷却效率,能够快速冷却钢坯,提高生产效率。
最后,该技术可以降低环境污染。
由于冷却介质可以循环利用,减少了废水和废气的排放。
连铸二次冷却技术是一种先进的冶金技术,对于改善钢材质量、提高生产效率具有重要意义。
通过合理应用该技术,可以有效地控制钢坯的温度梯度,减少缺陷的产生,提高钢材的质量和性能。
同时,连铸二次冷却技术还能降低能耗和生产成本,减少环境污染,具有广阔的应用前景。
148CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊由于铸坯凝固速度比拉坯速度慢很多,随着浇注的进行,铸坯内形成一个很长的液相穴。
铸坯带着液芯进入二冷区接受喷水冷却,目的是使铸坯完全凝固,表面温度分布均匀,内外温度梯度小,然后进入拉矫机。
铸坯在二冷区要全部凝固还需散出 210~294kJ/kg 的热量。
所以,从结晶器出口到拉矫机前的一定范围内设置一个喷水冷却区,叫二冷区,向铸坯表面喷射雾化水滴,铸坯表面温度突然降低,铸坯表面和中心之间形成了较大的温度梯度,这是铸坯向外传热的动力。
二冷水的控制特点是要求流量控制范围大,控制精度高,因此常采用高精度的电磁流量计对水流量进行检测。
凌钢1700ASP 连铸铸坯生产过程中,边角温度下降快,二冷区采取气—水雾化冷却系统控制,借以避免局部水楔和开浇、停浇时残流所造成的冷却不均匀。
2 系统概况凌钢1700ASP 连铸二冷水系统采取气—水雾化冷却控制,即在8个冷却区中,第1区(即结晶器喷水区)喷水冷却,防止拉漏和鼓肚,2~8区采取气—水雾化冷却。
气—水冷却系统分区如图1所示。
以上各冷却区均设置流量调节阀,一级计算机根据钢坯横截面、拉速、钢种等修正参数、设定冷却水、二冷空气流量的设定值,同时控制各区的流量调节阀的开度,实现对气水配比控制。
二次冷却水流量与拉速满足以下关系:Qi A v B v C xax i i i 2=++b ^h 式中:Qi 为某一控制回路的流量设定值;连铸二冷区技术原理The Theory of Second Cooling Zone1 引言众所周知,在连铸生产工艺流程中,从结晶器拉出来的铸坯凝固成一个薄的外壳,而中心仍为高温钢水。
(1)中国仪器仪表 CHINA INSTRUMENTATION2010年 增刊149v 为拉坯速度;α为过冷补偿系数;β为喷水宽度调整补偿系数(仅第三段控制回路有此项)。
3 气水冷却配比控制在汽水冷却段,为了达到气水喷雾冷却的预期效果,必须保证冷却水与压缩空气的正确配比。
二冷过程一些基本概念无锡锡兴钢铁公司唐杰民铸坯离开铜管的瞬间意味着一冷的结束和二冷的开始,铸坯由单纯一维传导传热转变为多种形式的传热。
离开铜管约束的铸坯在二冷作用下不断增加坯壳厚度,直到铸坯离开喷嘴的作用,这就意味着二冷结束进入到三冷室。
铸坯离开一冷进入到二冷的瞬间铸坯完成水冷的二冷过程进入干冷铸坯在二冷室内受到几种不同方式的传热,它们分别是:辐射传热、水粒子气化传热、传导传热和空气对流传热。
连铸坯的凝固过程中的传热钢水放出的热量Q包括:1 过热:从浇铸温度Tc冷却到液相线温度TL放出的热量,C1(Tc-TL);2 潜热:从液相线温度TL冷却到固相线温度Ts放出的热量和从奥氏体转变为体心立方结构放出的潜热,Lf ;3 显热:从固相线温度Ts 冷却到环境温度To 放出的热量,Cs(Ts-T0).对于低碳钢来说,从浇铸温度(1540℃)凝固到室温放出热量大约是1386kJ/kg ,其中过热为25.2kJ/kg ,潜热为268kJ/kg ,显热为1092kJ/kg ,大约1/3的热量从液态到固态放出,而其余2/3的热量是完全凝固后冷却放出来的。
辐射传热铸坯在二冷过程中辐射传热是铸坯冷却过程最为主要的传热方式之一,在二冷室和三冷室下行的铸坯表面温度高于1000℃,根据辐射传热的基本定律:4T A σε=Φ式中Φ是物体辐射热流量;ε是发射率;A是辐射表面面积;σ是斯铽潘-玻尔兹曼常量,数字为5.67*10-8W/(m 2K 4);T是黑体的热力学温度。
计算二冷室辐射传热的量:9米半径的连铸机二冷段长度为7.853米,在这个长度上面的断面面积是4.7118平方米,根据上述的公式)2(44T T A −=Φσε=0.9*4.7118*5.67*10-8*((1100+273)^4-(60+273)^4)=851509w拉速为3m/min ,经过的时间是2.6177分钟,就是157.06秒,铸坯散发的辐射热: 851509*157.06=133738003.5J =133738KJ对应的铸坯重量是1251.16kg ,所以单位千克辐射散发的热能就是106.9KJ 。
连铸二冷段工艺原理研究目录一、摘要 (3)二、关键词 (3)三、课题应解决的问题 (3)四、研究课题正文 (3)1、连铸二冷段的传热现象 (3)⑴ AB空冷段 (3)⑵ BC水冷区 (4)⑶ CD空冷语水冷混冷区 (4)⑷ DA滚冷区 (4)2、二冷段的几种传热形式 (4)3、各种传热方式的影响因素 (6)⑴喷嘴结构和布置 (6)①压力喷嘴 (6)②气水喷嘴 (8)⑵喷水密度和坯表面温度 (9)⑶喷淋水滴速度和喷嘴压力 (10)⑷喷嘴的堵塞 (10)⑸比水量 (11)4、连铸二冷段各段的冷却强度如何控制 (11)5、拉速的控制与哪些因素有关 (12)6、相关知识补充 (14)⑴二次冷却的主要作用 (14)⑵二冷的原则 (14)⑶二冷区传热系数 (14)⑷二冷配水的优化 (14)⑸拉速的确定 (15)五、参考文献 (16)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】连铸二冷段热量传输冷却强度拉速控制本次我们组研究目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)有几种传热形式?(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坯从结晶器开始到完全凝固的过程为二次冷却。
连铸二次冷却技术连铸二次冷却技术是一种用于钢铁生产中的关键技术,它可以显著提高钢坯的质量和生产效率。
本文将从其原理、应用、优势以及未来的发展方向等方面对连铸二次冷却技术进行详细介绍。
我们来了解一下连铸二次冷却技术的基本原理。
连铸二次冷却技术是指在连铸过程中,通过在钢坯表面进行二次冷却,以加快钢坯的冷却速度和降低温度梯度。
这种技术通常通过在连铸机的出铸口处设置冷却装置,将冷却水喷洒在钢坯表面,形成薄冰层,从而实现钢坯的二次冷却。
连铸二次冷却技术在钢铁生产中具有广泛的应用。
首先,它可以显著提高钢坯的质量。
通过二次冷却,可以减少钢坯表面的氧化层和夹杂物,提高钢坯的表面质量和内部结构。
同时,二次冷却还可以使钢坯的温度均匀分布,减小温度梯度,避免内部应力和裂纹的产生,提高钢坯的整体质量。
连铸二次冷却技术还可以提高钢铁生产的效率。
传统的连铸技术中,钢坯在冷却过程中需要经历较长的时间,导致生产周期延长。
而采用连铸二次冷却技术后,钢坯的冷却速度得到了显著提高,可以缩短冷却时间,增加生产效率。
此外,连铸二次冷却技术还可以减少连铸过程中的能耗,降低生产成本。
连铸二次冷却技术相比传统的连铸技术具有诸多优势。
首先,它可以提高钢坯的质量和表面光洁度,减少表面缺陷的产生。
其次,连铸二次冷却技术可以显著减少内部应力和裂纹的产生,提高钢坯的整体性能。
此外,连铸二次冷却技术还可以减少钢坯的变形和收缩,提高产品的准确度和一致性。
因此,连铸二次冷却技术在钢铁生产中具有广阔的应用前景。
然而,目前连铸二次冷却技术还存在一些挑战和亟待解决的问题。
首先,连铸二次冷却技术需要大量的冷却水资源,对水资源的需求较大。
其次,连铸二次冷却技术对冷却设备的要求较高,需要保证设备的稳定性和可靠性。
此外,连铸二次冷却技术在实际应用中还需要解决一些工艺问题,如冷却水的喷洒方式和参数的选择等。
为了进一步发展连铸二次冷却技术,我们可以从以下几个方面进行努力。
首先,可以研究新型的冷却介质和冷却方式,以减少对冷却水的需求。
两级压缩级间冷却技术简介两级压缩级间冷却技术,听起来是不是有点复杂?别担心,今天咱们就用最简单的方式来聊聊这个话题,给大家解解压。
你知道,空气压缩机就像是一个“大力士”,把空气压缩到更小的空间里,结果呢,这个过程就像是在你喘气一样,气体的温度也会上升。
温度一高,压缩机的效率就差,甚至会出现故障。
怎么办?这时候,冷却技术就派上用场了,特别是“压缩级间冷却技术”。
它能有效降低温度,保证机器正常运转,听起来不错吧?首先咱们得明白,两级压缩是什么玩意儿。
其实说白了,就是把空气压缩分成两步走。
你可以想象它是两个人合作做事。
第一个人负责把空气压缩到一定程度,但压缩后的空气特别热,就像刚做完剧烈运动一样,得给它降温。
然后第二个人再接手,继续压缩。
看,这两步之间,就是需要冷却的关键环节。
所以在这两步之间,往往就需要“级间冷却”来帮助气体降温。
冷却后再继续压,压出来的效果可好了!说到级间冷却,咱们就得提一提这个技术的厉害之处。
你想想,如果每压一次空气都热得不行,那压出来的东西肯定不好用,效率也低,容易卡壳,啥都干不成。
冷却技术的作用就好比给这台机器装了个空调,气体凉快了,压缩机也不至于过热。
压得更加高效、节能,工作环境也更加舒适,简直就是一举多得。
想象一下,气体经过一级压缩后温度飙升,级间冷却让气体降温,接着再进行二级压缩,气体压缩的效率大大提高,能耗低,运行稳定,简直就是“物美价廉”的代表。
而且呢,这种冷却方式对于系统的长时间稳定运行特别有帮助。
如果冷却做得不好,气体一直处于高温状态,那压缩机可能因为温度过高而卡住,或者出故障,甚至会让设备“罢工”。
这就像你在炎热的夏天长时间跑步,不喝水,最后整个人都得脱力。
人受不了,设备也受不了呀!但如果冷却得当,那压缩机就能持续稳定地工作,效果一直在线,简直是工作中的“马拉松选手”。
说到这,可能有人会问,这种级间冷却技术到底是怎么操作的呢?其实它有几种常见的方式。
最常见的一种就是通过水冷却。