一种铸钢强冷喷淋系统及强冷工艺方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于冶金行业连续铸钢轧制领域的铸坯强冷喷淋系统以及与该强冷喷淋系统对应的强冷工艺方法。
【背景技术】
[0002]在冶金工业中，已经大比例的采用连续铸钢工艺使钢水成形，也就是钢水经过结晶器不断冷却成一定横断面尺寸的铸坯。具体来说，在生产铸坯时，液体钢水源源不断地自结晶器上部注入结晶器，经结晶器冷却凝固等作用后，在结晶器内腔下部形成内部为液体钢水的铸坯坯壳，在结晶器下方设置的拉坯矫直机的拖动作用下，铸坯沿着结晶器自上而下连续产出。
[0003]现有连续铸钢的先进生产工艺是在拉坯矫直机附近设置一台或几台轧机，以改变铸坯横断面的方式改变铸坯的内部质量，具体实现过程为:铸坯经过结晶器与二次冷却区冷却后，形成一定厚度或者完全凝固的高温铸坯，高温铸坯通过轧机轧制后，厚度减小一定程度并解决铸坯中心的质量问题。
[0004]目前铸坯在轧机轧制后虽然内部质量良好，内部各项指标性能比无高温轧制的铸坯要高，但是铸坯在轧制后出现了角部裂纹，要在后一工序继续使用的话，必须对角部进行修磨，去掉大量的角部裂纹区域，这就直接导致金属收得率和生产效率的降低，以及操作成本的上升。
[0005]铸坯角部裂纹出现的原因是:铸坯在通过结晶器与二次冷却区这种通用又特定的冷却方式冷却后，横断面上的温度存在中心温度大于边部温度、边部温度大于角部温度的情况。铸坯在布置的轧机位置附近，大多数情况下，有可能角部的温度会在700?900度之间，而在这个温度区间，铸坯在二次冷却区过度冷却与表面回温再热循环会增加ALN的沉淀量并引起钢塑形的降低。也就是说，这种情况下不适宜对铸坯进行改变形状的操作。
【发明内容】
[0006]本发明的目的是提供一种连续铸钢轧制前的强冷喷淋系统以及与该喷淋系统对应的强冷方法，通过高强度的喷水冷却，使得铸坯在进入轧机前的角部温度降低至700度以下(具体工艺参数需要根据铸坯钢种、铸坯横断面、乳制压下量等条件制定)从而解决轧制前角部处于脆性区的问题。
[0007]为了实现上述目的，本发明所述的强冷喷淋系统，其包括有，
[0008]供水增压系统，其设置在连铸机设备附近，用以将车间提供的低压水增压至所需的供水压力值；
[0009]水量调节系统，用以计算铸坯冷却至目标温度所需要的水量，同时通过PID调节最终控制水量的大小以及输出所需的喷水；
[0010]泄压保护系统，用以当增压泵的泵口压力超过某一设定值时，进行排水直至增压泵的泵口压力小于某一设定值；
[0011]喷淋系统，包括有依据铸坯的形状均匀布置的高压喷嘴，其将高压冷却水充分雾化喷射至铸坯的表面，对铸坯进行均匀冷却；
[0012]铸坯温度控制系统，利用计算机控制模型，精确计算铸坯的温度场。
[0013]进一步地，供水增压系统包括有手动切断阀、增压泵和止回阀，所述切断阀设置于增压泵的靠近供水管的一侧，所述止回阀设置于增压泵与水量调节系统连接的一侧。
[0014]进一步地，所述供水增压系统将连铸车间0.4?1.0MPa的供水压力增压到最终压力 1.8 ?2.5MPa。
[0015]进一步地，所述水量调节系统包括有手动切断阀、流量计、自动调节阀和远传压力表，所述流量计和自动调节阀形成闭环控制系统，自动调节阀快速响应输出要求的水量值。
[0016]所述的泄压保护系统包括有手动切断阀、远传压力表、自动泄压阀；所述远传压力表监测增压泵输出端的压力。
[0017]进一步地，所述多个高压喷嘴安装于保温罩内；所述保温罩通过销轴楔块的方式固定于棍道架上。
[0018]进一步地，所述强冷喷淋系统的高压喷嘴的流量为6?15ml/min，共有4?10排喷嘴，前2?5排的喷嘴形状为扁平喷嘴，后2?8排的喷嘴形状为全锥或者椭圆形喷嘴。
[0019]进一步地，所述铸坯温度控制系统包括温度场计算模型计算机，用以精确计算目标铸坯的温度场，所述流量计用以反馈实际使用的冷却水量给计算机，计算机计算出温度场，然后根据工艺方法控制要求修正整个温度场，给出水量要求值。
[0020]本发明还提供一种与上述用于连续铸钢轧制工序前的铸坯强冷喷淋系统对应的铸坯强冷工艺方法，具体工艺方法如下:
[0021]步骤一:计算铸坯横断面温度场，确定强冷所需水量；
[0022]步骤二:将车间提供的低压水增压至所需压力的高压水；
[0023]步骤三:通过调节阀和流量计进行水量控制，以输出所需喷水量；
[0024]步骤四:雾化冷却水，喷射至铸坯以冷却和吹扫铸坯。
[0025]进一步地，将车间提供的低压水增压后，增压泵的输出端的压力大于一特定值时，将自动泄压阀打开降低至一设定值，然后关闭自动泄压阀。
[0026]本发明所述的铸坯强冷系统简单，强冷工艺方法可操作性强，易于实施。同时该工艺方法能很好地解决铸坯外部角裂，保证铸坯的金属收缩率，并减少了铸坯修磨的工作量，从而会产生很好的经济效益。
【附图说明】
[0027]图1为本发明所述连续铸钢轧制前的强冷工艺过程所使用的强冷喷淋系统示意图。
[0028]图2为图1所述强冷喷淋系统的保温罩与辊道的装配图。
[0029]图3为图1所述强冷喷淋系统的喷嘴布置图1。
[0030]图4为图3所述强冷喷淋系统的喷嘴布置图1的横断面A-A示意图。
【具体实施方式】
[0031]为了更好的理解本发明的目的以及结构特点，下面结合其附图、实际工况，对本发明具体实施例的结构以及工作过程进行详细描述。
[0032]图1为本发明所述连续铸钢轧制前的强冷工艺过程所使用的强冷喷淋系统示意图。如图1所示，该强冷喷淋系统包括有供水增压系统1、水量调节系统2，泄压保护系统3，喷淋系统4和铸还温度控制系统。
[0033]所述供水增压系统1，设置于连铸机设备附近，以实现给车间提供的低压水增压到所需的供水压力值。所述供水增压系统包括有手动切断阀11、增压泵12和止回阀13，所述切断阀11设置于增压泵的靠近供水管的一侧，所述止回阀13设置于增压泵与水量调节系统连接的一侧。一般情况下，连铸车间的供水压力为0.4?1.0MPa，而本工艺方法要求的水系统最终压力为1.8?2.5MPa，通过供水增压系统的设置从而实现将低压水增压为具有所需压力值的高压水。
[0034]所述的水量调节系统2包括有手动切断阀21、流量计22、自动调节阀23和远传压力表24。按照温度场计算模型，由计算机51计算出将铸坯42冷却至目标温度所需的水量，将水量要求值发给流量计22和自动调节阀23形成的闭环控制系统进行PID调节，最终由自动调节阀23快速响应输出要求的水量值。
[0035]所述的泄压保护系统包括有手动切断阀31、远传压力表32、自动泄压阀33。通过远传压力表32进行监测增压泵12输出端的压力，当压力超过某一设定值时，自动泄压阀33打开数秒进行排水，小于某一设定值时，自动泄压阀33关闭。
[0036]所述喷淋系统包括高压喷嘴41、铸坯42和辊道43。如图2所示，所述高压喷嘴41均匀安装在固定于保温罩6内的喷淋水管上，所述保温罩6以销轴楔块的方式固定在辊道架7上。保护罩的作用是:在使得铸坯冷却后，表面温度均匀化的同时能保证冷却水遇热蒸发的蒸气能有效地收集在二冷室内。如图3和4所示，铸轧前的铸坯42外围的保温罩上布置有4?10排喷嘴，前2?5排的喷嘴形状为扁平喷嘴，后2?8排的喷嘴形状为全锥或者椭圆形喷嘴，其中每排喷嘴为3?12个，所述高压喷嘴41的工作压力为1.8?2.5MPa，每个