目录1、二冷相关的铸坯质量问题 (2)2、铸坯表面回温发生机制 (2)3、二冷区传热方式及其影响因素 (3)4、二冷区冷却方式 (4)5、二冷控制 (5)5.1、连铸二冷控制方法 (5)5.2、二冷制度的制定 (7)5.3、二冷控制的冶金准则 (8)6、二冷区设计 (9)6.1、比水量 (9)6.2、最小水量 (10)6.3、二冷区总长度 (11)6.4、二冷区分段个数 (11)6.5、二冷区各段长度 (11)6.6、二冷水的分配 (12)6.7、供水管的配置形式 (12)6.8、二冷区喷水量计算 (13)6.9、二冷喷水计算实例 (13)7、二冷相关设备选型 (14)二冷学习总结连铸二冷效果的优劣关系到铸坯质量和铸机产量，二冷控制是改善铸坯质量、提高连铸机产量的重要手段之一。
1、二冷相关的铸坯质量问题（1）中间裂纹位于铸坯表面和中心之间，一般属于沿柱状晶间的开裂。
其产生的主要原因是铸坯通过二冷区时冷却不均匀，尤其是表面温度回升大而产生较大的热应力所致。
铸坯回热是产生中间裂纹的主要驱动力。
(2)皮下裂纹位于离铸坯表面3～10mm范围内。
产生的原因是二次冷却不均匀，通过二冷区的铸坯表面温度呈周期性变化，坯壳温降速度和温度回升速度过快，造成坯壳承受交变热应力所致。
(3)中心裂纹与凝固后期铸坯中心超过某一临界固相率后，因残余液体加速凝固所造成的较大热应力有关，经常与中心疏松相伴发生，此时也可称为中心缩裂。
此外，坯壳鼓肚或辊列对弧偏差所产生的较大机械载荷外力，也会诱发中心裂纹。
(4)表面横裂纹可能起源于结晶器内的初生坯壳，也可能在二冷区产生或扩展。
比如，若二冷制度不当，铸坯矫直时坯壳表面温度处于对应钢种的第三脆性区内，钢的延展性较低，在矫直力的作用下坯壳横裂纹将沿其振痕波谷发生或扩展。
鼓肚和偏析铸坯表面温度过高，钢的高温强度较低，在钢水静压力作用下，坯壳就会发生蠕变而产生鼓肚。
特别是在接近液相穴末端，因残余浓化钢水的枝晶间流动，坯壳鼓肚将会加剧中心偏析的程度，也可能导致中心裂纹。
2、铸坯表面回温发生机制铸坯裂纹等缺陷的形成与二冷区坯壳温度回升所造成的过大热应力密切相关。
因此，认清坯壳表面回温的产生机制，将坯壳回温抑制在合理范围内对提高产品质量将十分有益。
铸坯在二冷区的换热包括冷却水的加热和蒸发换热、铸坯表面辐射换热及支承辊传导换热等，不同的换热方式冷却强度各异。
当铸坯经过支承辊时，其表面温度迅速下降，而后逐渐回升，这种交替的换热方式，导致铸坯表面温度周期性上升和下降，这是坯壳发生表面温度回升的一个机制。
坯壳表面温度回升的另一个机制是因换热强度与放热强度的差异性而产生的。
在连铸冷却过程中，如果铸坯释放的热量正好通过冷却带走，铸坯的表面温度就不会回升。
但是由于热交换过程被人为离散为几个不同的冷却阶段，并且每个冷却回路各个位置具有同一换热强度，这就势必导致在同一个回路上，一部分的换热强度小于铸坯放热强度，导致铸坯表面温度升高，另一部分的换热强度大于铸坯放热强度，导致铸坯温度下降。
这种坯壳的表面回温主要是由于目前二冷工艺中在同一冷却回路上采用相同的水流密度所造成的。
3、二冷区传热方式及其影响因素二冷区铸坯表面热量传输方式有多种，包括：铸坯表面辐射散热、铸坯与支承辊接触导热、冷却水蒸发带走热量、冷却水加热带走热量等。
因此，二冷区传热是一个复杂的过程，受多种因素的影响，比如：铸坯表面温度、冷却水温度、外界环境温度、表面氧化铁皮、水滴状态等。
（1）铸坯表面温度铸坯表面温度与热流不是线性关系，一般可分为三种情况：当Ts＜300℃时，热流随铸坯表面温度增加而增加，此时水滴润湿高温表面对流传热；当300℃＜Ts＜800℃时，热流随铸坯表面温度升高而下降，此时高温表面有蒸汽膜，呈核态沸腾状态；当Ts＞800℃时，热流几乎与铸坯表面温度无关，甚至呈下降趋势，这是因为高温铸坯表面形成稳定蒸汽膜阻止水滴与铸坯接触。
二冷区铸坯表面温度一般在1000～1200℃之间，此时应改善喷雾水滴状况来提高传热效率。
（2）水流密度水流密度是指在单位时间单位面积上所接受的冷却水量。
水流密度增加，换热系数增大。
水流密度和换热系数直接的关系可根据实际喷雾冷却状况进行实验测定。
（3）水滴速度水滴速度决定于喷嘴直径和喷水压力。
有实验研究指出，水滴速度为6、8、10m/s 时，冷却效率分别为12%、17%、23%。
穿透蒸汽膜到达铸坯表面的水滴数随着水滴速度增加而增加，可用来提高铸坯表面传热效率。
（4）水滴雾化程度水滴直径大小是雾化程度的标志。
水滴尺寸越小，单位体积水滴个数就越多，雾化就越好，有利于铸坯均匀冷却和提高传热效率，并且水滴越细传热系数越高。
（5）喷嘴使用情况喷嘴安装位置、喷嘴堵塞状况和喷嘴老化程度等对传热也有重要的影响，应该对喷嘴进行定期检修和更换。
4、二冷区冷却方式二冷喷水冷却系统有水喷雾冷却和气水喷雾冷却。
靠水的压力使其雾化的冷却方式称为水喷雾冷却。
水喷雾冷却方式下喷水区的局部冷却区冷却强度大，在被辊子挡住的部分铸坯表面温度重又回升。
在连铸机的辊子导向系统，铸坯的这种冷却和温度回升现象使铸坯承受很大的热应力，这种热应力会引起铸坯的表面缺陷和内部缺陷。
气水喷雾冷却是指压缩空气和水从两个不同方向在喷嘴内的混合室汇合，或者在喷嘴外面混合，压缩空气的能量进一步把水雾化成很细的水滴，以喷射出雾化好、高冲击力广角流股。
与普通水喷嘴系统相比，气水喷嘴具有一下优点：（1）气水雾化系统形成的水珠表面是普通水喷嘴的两倍，水的蒸发量也增加同样倍数，冷却效率高。
（2）气水喷嘴的水流出时具有较大的动能，形成非蒸发水，在喷到铸坯侧面的情况下，气雾水平行于铸坯表面和辊子轴线，水珠不会凝聚在辊子之间，过剩水很少滞留在导辊与铸坯之间，从而温度的波动减小。
（3）水喷嘴喷出的气雾覆盖在辊子接触线之间的整个铸坯表面上，把辊面喷湿，随后迅速离开辊子和铸坯区域，被喷湿的辊面在高温铸坯辐射区温度不高，有利于提高辊子寿命。
（4）采用气水喷嘴的情况下，从铸坯带走的热量非常均匀，且冷却应力小，避免铸坯表面裂纹的扩展和内部裂纹的形成。
（5）操作适应性强，仅一种喷嘴就可适应各种铸坯断面、浇注速度和钢种。
（6）在同样散热程度下，耗水量减少近70%左右，并且由于气水喷嘴的喷嘴口径较大，喷嘴堵塞事故的发生率很低，可降低对水质的要求，节约水处理费和维护检修工作量。
二冷足辊喷嘴布置大都采用了水喷嘴，主要考虑的因素为：结构因素：结晶器下的足辊布置相对比较紧凑，空间距离狭小，水喷嘴易于布置；减少压缩空气软管：一般足辊水放在振动台架上连接，结晶器就位后自动连接到位，如果使用气水雾化方式就必须增加介质的连接和通道，从设备考虑尽可能简化，所以仅仅采用水喷嘴；水量控制：足辊喷嘴数量相对较少，如果采用气水雾化喷嘴，阀门选择难度大，控制精度低。
水喷嘴水量相对较大，可以选择合适的气动薄膜阀，控制精度高，实现有效的零段控制；避免压缩空气进入到一冷气隙中。
5、二冷控制5.1、连铸二冷控制方法（1）人工配水法根据钢种确定不同的比水量，设定连铸机的二冷区总水量和二冷区各冷却回路水量，二冷区的各冷却回路上设有手动阀门，浇注过程中根据经验及现场观察铸坯表面温度，人工操控阀门调整水量。
（2）比例控制法基本思路是把二冷区各回路的水流量定义成流量和拉速的关系曲线，如下图所示。
由于钢种和铸坯断面尺寸的不同，冷却曲线有不同的形式，对不同断面尺寸的铸坯有一定的修正。
此外二冷区喷嘴在一定的压力下，由于喷嘴本身特性的限制，每个冷却回路在一定的拉速下都有一个最大和最小流量。
比例控制法在现场工况条件稳定的情况下能够达到很好的控制效果，但对于非稳态工况，尤其是拉速变化，这种方法达不到控制要求。
（3）参数控制法参数控制法与比例控制法类似，也是根据钢种，按离线计算出水量与拉速的关系（Q=Av2+Bv+C）来进行二冷配水。
这种控制方法所追求的铸坯质量目标性更强，若其他干扰因素的动作较小，铸坯温度分布仍可控制在对应钢种的目标表面温度附件，有利于改善铸坯质量。
但这种方法的系数确定过程和修改过程比较复杂，且为动态控制，对生产条件的应变能力较差。
（4）实测表面温度反馈动态控制在铸机的每个二冷回路的控制位置安装高温计实时测量铸坯表面温度，根据计算的表面温度与实测表面温度的差值来调节控制冷却回路水流量。
但由于二冷区高温多湿，铸坯表面有冷却水形成的水膜和氧化铁皮，周围又有二冷水气化后形成的雾状蒸汽，影响铸坯表面温度测量的精确度，因此此方法在工业应用上一直受到限制。
（5）停留时间法亦称坯龄模型法，指在稳定浇铸条件下，依据等同时间间隔，把铸坯流线划分成很多单元格，当单元格通过连铸机的每个冷却回路时，跟踪的单元格就表现为传热量和距离的关系。
当拉速稳定的时候，跟踪单元的寿命等于距离除以时间。
因此传热量和距离的关系就可以转变为传热量和时间的关系。
据此，当每个跟踪单元格通过连铸机时，只要跟踪单元格的寿命和传热量的关系保持恒定，就可得到设定的铸坯表面温度并保持稳定。
为跟踪铸坯的停留时间，将整个铸坯流线划分为很多小单元格，每个跟踪单元格的寿命即在连铸机中的停留时间可通过程序计算出来。
对于在同一个冷却回路的停留时间主要基于在这个冷却回路里的跟踪单元格的平均停留时间。
二冷各冷却回路的冷却水量可以根据钢种和铸坯尺寸大小所建立的冷却曲线和停留时间共同来确定。
（6）开环表面温度动态控制法运用传热模型每隔一定时间结合在线实际拉速、二冷水量、结晶器传热各钢水温度等数据，实时模拟铸坯温度场，并按水量控制与优化模型动态调节水量。
水量控制模型计算新水量以缩小模型计算的实际温度和目标表面温度的差异。
5.2、二冷制度的制定由于在二冷区内各种传热方式中，通过喷嘴喷雾水与铸坯表面的传热是主要的，亦是可控的。
因此，合理的二冷制度制定也就是确定合适的冷却水量。
合理的二冷水量包含二冷总水量及其在各回路中的分配。
二冷水量常用的确定方法有两种。
一种是从保证铸坯质量、产量等方面考虑，规定铸坯表面温度分布或者规定铸坯冷却速度，即提出散热的要求条件，然后根据铸坯放热量的多少，确定二冷区隔断的换热系数，之后按照传热系数的分布确定二冷区总水量及分布；另一种是在规定铸坯表面温度分布后利用传热数学模型和铸坯目标表面温度，计算各冷却区的水量，然后确定二冷区总水量及分布。
最佳二冷配水制度是指二冷区各冷却段的合理水量分配满足铸坯温度合理分布，从而得到最佳的铸坯质量。
铸坯目标表面温度曲线的确定是保证获得良好的铸坯质量和合理铸坯表面温度分布的前提。
铸坯的目标表面温度分布与浇注钢种的热物性及高温力学性能等因素相关，同时也受到铸机各冷却段冷却条件的制约。
因此，铸坯目标表面温度的确定应综合考虑多方面因素。
