一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在鋼水連鑄生產(chǎn)過程中，由于連鑄坯與二冷環(huán)境氣氛中的氧氣或水蒸汽發(fā)生氧化反應(yīng)，在連鑄坯表面會(huì)生成一定的氧化鐵皮；氧化鐵皮的產(chǎn)生，不僅由于金屬的氧化損失降低金屬收得率，還會(huì)影響連鑄坯表面與內(nèi)部質(zhì)量，是鋼鐵生產(chǎn)企業(yè)普遍關(guān)注的重要問題。
[0003]連鑄過程中，鋼水在結(jié)晶器內(nèi)形成初生坯殼后進(jìn)入二冷段，在水或氣-水噴霧的冷卻條件下實(shí)現(xiàn)鋼水凝固，獲得質(zhì)量合格的連鑄坯；其中，二冷區(qū)的氣-水噴霧冷卻方式是將壓縮空氣引入氣水噴嘴，與水混合后在噴嘴出口處形成高速氣霧噴射到連鑄坯表面；氣-水噴霧可使得水滴總表面積增加、噴流覆蓋面積增大，從而有利于實(shí)現(xiàn)連鑄坯表面均勻冷卻，促進(jìn)連鑄坯表面質(zhì)量改善；因此，氣-水噴霧冷卻是目前主要的連鑄二冷方式。
[0004]然而，由于目前連鑄二冷的氣-水噴霧冷卻是借助壓縮空氣來完成冷卻水的霧化和噴射，壓縮空氣中的氧氣以及鑄坯表面冷卻水滴汽化所形成的水蒸汽會(huì)在鑄坯表面形成H2O (g) -O2-N2的氧化氣氛，使得鑄坯表面易發(fā)生氧化，形成氧化鐵皮；現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，連鑄過程氧化鐵皮的生成量可達(dá)0.7~6kg/(m2鑄坯表面積)，這不僅造成大量金屬料的氧化損失，而且還會(huì)帶來包括表面網(wǎng)狀裂紋、鐵皮坑、鐵皮壓入等在內(nèi)的連鑄坯或鋼材表面質(zhì)量問題；此外，連鑄坯表面氧化鐵皮的形成，直接影響氣-水噴霧對(duì)連鑄坯表面的傳熱與冷卻效果，不僅需要較大的氣水量，還容易影響連鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。因此，開發(fā)新型的連鑄二冷技術(shù)，降低二冷區(qū)連鑄坯表面氣氛氧勢(shì)，減少連鑄坯表面氧化鐵皮生成量，提高金屬收得率、改善連鑄坯表面與內(nèi)部質(zhì)量是目前急需解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有連鑄二冷技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明提供一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，采用氮?dú)馓娲諝膺M(jìn)行連鑄二冷，消除連鑄坯表面的氧化作用，改善連鑄坯表面與內(nèi)部質(zhì)量。
[0006]本發(fā)明的方法按以下步驟進(jìn)行:
1、將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.6-1.0MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 2、將水通過加壓泵加壓至2.0-3.0MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
3、將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)廨斔椭翚怏w分流器，再在分管壓力0.2-0.6MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；將高壓水箱內(nèi)的水輸送至分水器，再在分管壓力0.2-0.4MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比0.8-1.2 (m3.W1)/ (L.mirT1)混合；
4、根據(jù)連鑄坯鋼種和連鑄坯斷面不同，設(shè)定二冷比水量為0.2-1.0L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面。
[0007]上述方法中，所處理的連鑄坯鋼種選用16MnR、Q235、SPHD、GCrl5或45#鋼。
[0008]上述方法中，所處理的連鑄坯斷面尺寸選用寬度200~300mm，長(zhǎng)度300~1880mm。
[0009]上述的氮?dú)饧兌柔?9.5%。
[0010]上述方法中，將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)廨斔椭翚怏w分流器是在總管壓力為0.5-0.7MPa條件下輸送。
[0011]上述方法中，將高壓水箱內(nèi)的水輸送至分水器時(shí)是在總管壓力1.0-2.0MPa的條件下輸送。
[0012]本發(fā)明提供的連鑄二冷氣水冷卻方法，可適用于板坯和大方坯連鑄生產(chǎn)，具有減小氣-水用量，提高金屬收得率的特點(diǎn)，并有利于改善連鑄坯表面與內(nèi)部質(zhì)量，因此具有良好的應(yīng)用前景。
【具體實(shí)施方式】
[0013]本發(fā)明實(shí)施例中采用的水為工業(yè)用水。
[0014]本發(fā)明實(shí)施例中采用的氮?dú)饧兌榷?9.5%。
[0015]實(shí)施例1
采用結(jié)晶器連鑄的連鑄坯鋼種為16MnR連鑄板坯，連鑄坯斷面180mmX 1880mm ；
將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至1.0MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 將水通過加壓泵加壓至3.0MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)庠诳偣軌毫?.7MPa條件下輸送至氣體分流器，再在分管壓力0.6MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；
將高壓水箱內(nèi)的水在總管壓力2.0MPa的條件下輸送至分水器，再在分管壓力0.2MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比0.9 (m3 ^tT1Va ^mirT1)進(jìn)行混合；設(shè)定二冷比水量為0.6L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面；
生產(chǎn)16MnR連鑄板坯的二冷水消耗量比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減小0.1m3/噸連鑄坯，氣體用量減少1.5m3/噸連鑄坯，氧化鐵皮生成量為3.0kg/噸連鑄坯，比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減少80% ;獲得的連鑄坯表面質(zhì)量缺陷率較采用空氣-水噴霧冷卻方式減小0.4%，中心偏析為0.5級(jí)。
[0016]實(shí)施例2
采用結(jié)晶器連鑄的連鑄坯鋼種為Q235連鑄板坯，連鑄坯斷面為200mmX 1880mm ；
將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.7MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 將水通過加壓泵加壓至2.0MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)庠诳偣軌毫?.6MPa條件下輸送至氣體分流器，再在分管壓力0.3MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；
將高壓水箱內(nèi)的水在總管壓力1.0MPa的條件下輸送至分水器，再在分管壓力0.35MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比1.0 (m3 ^tT1Va ^mirT1)進(jìn)行混合；設(shè)定二冷比水量為0.55L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面；
生產(chǎn)Q235連鑄板坯的二冷水消耗量比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減小0.1m3/噸連鑄坯，氣體用量減少1.7m3/噸連鑄坯，氧化鐵皮生成量為3.6kg/噸連鑄坯，比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減少85% ；;獲得的連鑄坯表面質(zhì)量缺陷率較采用空氣-水噴霧冷卻方式時(shí)減小 0.6%ο
[0017]實(shí)施例3
采用結(jié)晶器連鑄的連鑄坯鋼種為SPHD連鑄板坯，連鑄坯斷面為240mmX 1600mm ；
將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.8MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 將水通過加壓泵加壓至2.4MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)庠诳偣軌毫?.6MPa條件下輸送至氣體分流器，再在分管壓力0.4MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；
將高壓水箱內(nèi)的水在總管壓力1.4MPa的條件下輸送至分水器，再在分管壓力0.3MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比0.8 (m3 ^tT1Va ^mirT1)進(jìn)行混合；設(shè)定二冷比水量為0.5L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面；
生產(chǎn)SPHD鋼連鑄坯的二冷水消耗量比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減小0.15m3/噸連鑄坯，氣體用量減少2.0m3/噸連鑄坯，氧化鐵皮生成量為3.4kg/噸連鑄坯，比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減少82% ；;獲得的連鑄坯表面質(zhì)量缺陷率較采用空氣-水噴霧冷卻方式時(shí)減小 0.4%ο
[0018]實(shí)施例4
采用結(jié)晶器連鑄的連鑄坯鋼種為GCrl5連鑄大方坯，連鑄坯斷面為300mmX 350mm ； 將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.8MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 將水通過加壓泵加壓至2.8MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)庠诳偣軌毫?.7MPa條件下輸送至氣體分流器，再在分管壓力0.5MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；
將高壓水箱內(nèi)的水在總管壓力1.SMPa的條件下輸送至分水器，再在分管壓力0.4MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比1.2 (m3 ^tT1Va ^mirT1)進(jìn)行混合；設(shè)定二冷比水量為0.55L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面；
生產(chǎn)GCr 15鋼連鑄大方坯的二冷水消耗量比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減小0.1m3/噸連鑄坯，氣體用量減少2.0m3/噸連鑄坯，氧化鐵皮生成量為2.5kg/噸連鑄坯，比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減少75% ;獲得的連鑄坯表面質(zhì)量缺陷率較采用空氣-水噴霧冷卻方式減小0.5%。
[0019]實(shí)施例5
采用結(jié)晶器連鑄的連鑄坯鋼種為45#鋼連鑄大方坯，連鑄坯斷面為280mmX 300mm ； 將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.6MPa，并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿?br> 將水通過加壓泵加壓至3.0MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱；
將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)庠诳偣軌毫?.5MPa條件下輸送至氣體分流器，再在分管壓力0.2MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；
將高壓水箱內(nèi)的水在總管壓力2.0MPa的條件下輸送至分水器，再在分管壓力0.4MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比0.8 (m3 ^tT1Va ^mirT1)進(jìn)行混合；設(shè)定二冷比水量為0.75L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面；
生產(chǎn)45#鋼連鑄大方坯的二冷水消耗量比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減小0.15m3/噸連鑄坯，氣體用量減少2.0m3/噸連鑄坯，氧化鐵皮生成量為3.6kg/噸連鑄坯，比采用空氣-水噴霧冷卻時(shí)減少78% ;獲得的連鑄坯表面質(zhì)量缺陷率較采用空氣-水噴霧冷卻方式減小0.3%ο
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，其特征在于按以下步驟進(jìn)行: (1)將氮?dú)馔ㄟ^壓縮機(jī)加壓至0.6-1.0MPa,并儲(chǔ)存于氮?dú)夤蓿? (2)將水通過加壓泵加壓至2.0-3.0MPa，并儲(chǔ)存于高壓水箱； (3)將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)廨斔椭翚怏w分流器，再在分管壓力0.2-0.6MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；將高壓水箱內(nèi)的水輸送至分水器，再在分管壓力0.2-0.4MPa條件下輸送至二冷氣水噴嘴；此時(shí)氮?dú)馀c水按照氣水比0.8-1.2 (m3.W1)/ (L.mirT1)混合； (4)根據(jù)連鑄坯鋼種和連鑄坯斷面不同，設(shè)定二冷比水量為0.2-1.0L/kg，將經(jīng)過氣水噴嘴混合后所形成的氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，其特征在于所處理的連鑄坯鋼種選用16MnR、Q235、SPHD, GCr15或45#鋼。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，其特征在于所處理的連鑄坯斷面尺寸選用寬度200~300mm，長(zhǎng)度300~1880mm。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，其特征在于步驟(3)中將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)廨斔椭翚怏w分流器是在總管壓力為0.5-0.7MPa條件下輸送。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，其特征在于步驟(3)中將高壓水箱內(nèi)的水輸送至分水器時(shí)是在總管壓力1.0-2.0MPa的條件下輸送。
【專利摘要】一種采用氮?dú)?水噴霧冷卻的鋼水連鑄二冷方法，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域，按以下步驟進(jìn)行：（1）將氮?dú)饧訅褐?.6~1.0MP儲(chǔ)存；（2）將水加壓至2.0~3.0MPa儲(chǔ)存；（3）將氮?dú)夤迌?nèi)的氮?dú)廨斔椭炼錃馑畤娮?；將高壓水箱?nèi)的水輸送至二冷氣水噴嘴；氮?dú)馀c水按照氣水比0.8~1.2(m3×h-1)/(L×min-1)混合；（4）設(shè)定二冷比水量為0.2~1.0L/kg，將氣霧噴射至二冷區(qū)各扇形段的連鑄坯表面。本發(fā)明的方法可適用于板坯和大方坯連鑄生產(chǎn)，具有減小氣-水用量，提高金屬收得率的特點(diǎn)，并有利于改善連鑄坯表面與內(nèi)部質(zhì)量，因此具有良好的應(yīng)用前景。
【IPC分類】B22D11/22
【公開號(hào)】CN104942255
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510436633
【發(fā)明人】王楠, 鄒宗樹, 張光宗, 楊斌, 徐進(jìn), 鄧浩華, 陳敏
【申請(qǐng)人】東北大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請(qǐng)日】2015年7月23日