1、小方坯連鑄機二冷氣-水噴嘴測試及應用實踐劉國貴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公司）摘要：簡要介紹重鋼煉鋼廠在對1#小方坯連鑄機進行增流改造時，針對改造前鑄機使用二冷壓力水噴嘴生產中鑄坯嚴重內裂問題，結合鑄機特點首次引進氣-水噴嘴進行測試及成功使用，最終解決了內裂，滿足了小方坯鑄機高效化生產要求。關鍵詞：小方坯高效化鑄機 內裂 壓力水噴嘴 氣-水噴嘴1 前言 連鑄坯質量與二次冷卻狀態關系密切，二次冷卻的好壞很大程度上取決于二冷區噴嘴結構和噴水條件（如流量、壓力、距離），噴嘴結構決定了冷卻水的水流密度分布、水滴速度、水滴直徑，目

2、前連鑄機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噴嘴破碎為液滴而實現噴霧冷卻，氣-水噴嘴是將壓縮空氣和水從不同方向在噴嘴內的混合室混合（也可在噴嘴外面匯合），借助壓縮空氣動能進一步把水霧化成很細的水滴，以高速打在鑄坯表面上。氣-水噴嘴具有噴水流量調節范圍大、冷卻強度大、冷卻均勻、不易堵塞等優點。采用氣-水噴嘴冷卻，鑄坯表面溫度波動范圍小，變化相對平緩1。因此連鑄二冷噴嘴選擇及布置對控制連鑄坯質量，尤其是內部裂紋控制至關重要，特別是在生產普通碳素鋼硫磺偏高、高溫鋼及鑄機處于高拉速、高作業情況下尤其重要。2 重鋼煉鋼廠小方坯鑄機基本情況重鋼煉鋼廠現有兩臺小方坯五機五流全弧形連鑄機

3、，其中1#機于1993年3月投產，原設計為四流，兩點矯直，半徑r1=10.3m,r2=18m, r3=, 生產200250mm2, 250250mm2斷面，設計生產能力為30104t/a，設備能力為50104t/a。 1999年9月，2000年4月公司先后兩次與國內某公司合作進行高效化改造，設計能力為60104t/a，生產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,最高月產鋼6.3萬噸，平均流產量6.0萬t/a，先后使用國內某公司空心圓錐形壓力水噴嘴及上海外高橋噴霧系統有限

4、公司實心圓錐形壓力水噴嘴，但改造投產后鑄坯內裂嚴重，最高月因內裂改判達1300噸，嚴重影響公司生產合同兌現，鑄機僅能生產hrb335等少數品種，連多年生產的硅鋼也因縮孔、鼓肚嚴重而與軋鋼廠異議不斷。3 氣-水噴嘴選型及檢測過程1#鑄機弧形半徑大，二冷區長（15m）且夾輥少特點，因此二冷噴嘴布置難度較大，噴嘴對中性差，采用壓力水噴嘴，因噴嘴堵塞、掉芯且水量調節范圍窄、加上二冷水壓力經常波動造成二冷水量達不到，水滴顆粒粗霧化效果差，鑄坯表面流水導致鑄坯發黑，上述原因造成鑄機適應拉速范圍窄，鑄坯表面溫度變化波動大，生產上難以控制鑄坯內裂、脫方、鼓肚等質量問題。但公司生產品種較多，不同鋼種要求周期不同

5、，斷面多且拉速變化頻繁，且鑄坯不允許有內裂，為了解決上述問題，確保連鑄機盡快達產達效，采用壓力水噴嘴已不適應生產需要，因此對二冷系統進行優化改造迫在眉睫，但小方坯使用氣-水噴嘴在重鋼為首次嘗試，因此在引進上海外高橋噴霧系統有限公司氣-水噴嘴對二冷系統進行改造前，須完成對氣水噴嘴選型及檢測工作，并進行認真研究，再行淘汰現用壓力水噴嘴。 3.1 噴嘴選型布置由于1#鑄機生產斷面小，鋼種較多，鑄機拉速范圍寬，二冷區長（15m）特點，因此要求配水量變化大，為實現二冷均勻冷卻目的，將二冷分為6個冷卻區，其中1區為結晶器足輥，仍沿用壓力水噴嘴，25區采用實心圓錐形汽水噴嘴（型號d40206），6區采用矩形

6、汽水噴嘴（型號d41506），采用恒氣壓控制可使設備簡單并節約投資。3.2 噴嘴測試情況：上海外高橋噴霧系統有限公司實心圓錐形氣-水噴嘴型號d40206：1. pq關系和噴射角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11.52211.669.27.88.8251.21排11.8

7、8.216.67.488.2129.212排0.7121017.41116121.50.8氣壓為0.20mpa時，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當空氣壓力為0.20mpa時，噴嘴的噴射角為74。3.2 在氣壓為0.20mpa、水壓為0.3mpa時噴嘴的水流密度分布,噴嘴為典型的“雙峰”形狀，有待改進。上海外高橋噴霧系統有限公司矩形氣-水噴嘴d41206:1.pq關系和噴射角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，o929292949495952噴嘴

8、pa=0.10mpa水壓，mpa0.10.20.30.40.50.60.7水量，l/min11.311.461.671.8322角度，o94949595959696側面角均為30o2.水流密度分布1#噴嘴pa=0.20mpa，pw=0.4mpah120mm編號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765432101234567o排0.300.521.181.621.481.251.00.850.962.072.031.482.

9、141.40.66側面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，水量為1 l/min。4.2矩形噴嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa時的噴射角為92o和95o 4.3矩形噴嘴在pa=0.10mpa、pw=0.3mpa時側面噴射角為30o3.3 噴嘴試用方案 根據噴嘴矩陣法測試數據，與上海外高橋噴霧系統有限公司采用水槽法進行比較，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噴嘴水量調節

10、范圍窄難題，能有效解決鑄坯內部質量及生產順行問題，由此設計了各區噴嘴布置方案，二冷氣壓25區選用0.2mpa, 6區選用0.1mpa,為滿足噴嘴正常使用，增設了壓縮空氣調壓系統及過濾裝置，根據氣-水噴嘴特點設計了分鋼種二冷水表。4 應用及推廣效果2002年1月份利用1#機進行增流改造機會，實施了鑄機二冷汽水噴嘴系統改造，徹底淘汰了壓力水噴嘴系統，從1月25日投入使用后，基本消除了長期困擾內裂問題，鑄坯脫方、硅鋼鼓肚明顯減輕，在保證質量前提基礎上，鑄機生產150150mm2，150210mm2斷面,拉速逐步提高，最高拉速分別為3.2、2.2m/min, 鑄機作業率大幅提高，澆鑄周期由項目實施前最長48分鐘/爐，項目實施后最短30分鐘/爐，最高月產鋼8萬噸，鑄坯內裂低于0.1%，達到設計能力90104t/a，開發了以中高碳鋼、合結鋼、管鋼等眾多品種。通過1#鑄機二冷氣-水噴嘴系統改造實踐，煉鋼廠小方坯連鑄生產技術經濟指標逐步改善，部分指標達到國內領先水平，公司為此增加了動力廠空壓設備，從而在新建5#機直接實施了汽水噴嘴項目，將2#板坯連鑄機國產氣-水噴嘴換成噴霧公司噴嘴，效果良好，目前正準備在3#大方坯連鑄機上進行推廣改造。5、結束語 1、連鑄機二冷系統采用氣-水噴嘴，對保證小方坯高效