本發(fā)明涉及一種連鑄機二次冷卻設(shè)備，具體涉及一種用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備，屬于冶金技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

小方坯高拉速的實現(xiàn)好處是顯而易見的，可以在相同年產(chǎn)能和爐機匹配要求下，減少鑄機流數(shù)，從而徹底降低投資成本、生產(chǎn)成本和維護成本。現(xiàn)在普碳鋼(比如普通結(jié)構(gòu)鋼、螺紋等)的拉速可以達到很高，比如150*150mm小方坯可以達到4.0m/min拉速。但是每臺連鑄機生產(chǎn)的鋼種不可能單一，甚至更多的要求生產(chǎn)品種鋼，而品種鋼拉速很難提高，一方面是因為隨著拉速的提高，品種鋼內(nèi)部質(zhì)量迅速惡化；另一方面是隨著拉速的提高，由于二冷冷卻的不均勻，導(dǎo)致品種鋼內(nèi)部裂紋的增加。所以現(xiàn)在主要是品種鋼的拉速不高限制了小方坯鑄機的減流效果，比如對于150*150mm小方坯，軸承鋼gcr15的生產(chǎn)拉速維持在1.5～1.6m/min水平。

傳統(tǒng)小方坯鑄機，尤其是針對品種鋼的小方坯鑄機，二冷一般都采用橢圓或者全錐的氣霧噴嘴(如附圖1所示)，加強霧化效果，能滿足品種鋼低拉速的生產(chǎn)要求，150*150mm小方坯品種拉速基本上穩(wěn)定維持在1.5～2.3m/min水平。如附圖1所示，由于這種噴嘴在連鑄坯上形成的相鄰橢圓形噴淋斑的邊緣不重疊，因而無法實現(xiàn)均勻覆蓋，所以隨著拉速的提高，鑄坯內(nèi)部裂紋會加劇；進一步的，該噴淋架的長度很長，極易出現(xiàn)高處水壓不足的現(xiàn)象。另外一種設(shè)計是采用高壓全水噴嘴，噴嘴類型為扁平或矩形，均勻性有所提高，對小方坯拉速提高有效，比如針對150*150mm斷面，普碳鋼拉速可以提高到4m/min，品種鋼在應(yīng)用電攪技術(shù)后，拉速可以提高到2.4～2.6m/min左右。但由于冷卻較強，導(dǎo)致普碳鋼在3.5m/min拉速、品種鋼在2.5m/min拉速裂紋變的頻繁，通過高壓全水二冷系統(tǒng)再提高拉速很難，隨著拉速的提高，鑄坯內(nèi)部裂紋很難控制。

為了提高冷卻效果，很多人做出了努力，如中國發(fā)明專利(專利號：201611072852.7，申請時間：2016.11.29)提供了一種高速小方坯或小圓坯連鑄機二次冷卻方法及裝置，該方法及裝置先將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個導(dǎo)向段，再將二次冷卻區(qū)沿澆筑方向依次分成多個冷卻段，前端的若干個冷卻段采用水噴嘴進行鑄坯冷卻，其余各冷卻段均采用氣霧噴嘴進行鑄坯冷卻。該設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，操作不便，且相鄰噴淋斑邊緣不重疊，冷卻效果不好；進一步的，每根噴淋管的長度依然很長，存在高處噴淋嘴水壓不足的問題。

有鑒于此，本發(fā)明提供一種用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備，以解決上述問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對背景技術(shù)中的不足，本發(fā)明提供一種用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備，通過保證二冷噴水的均勻性來提高鑄坯冷卻均勻，從而解決小方坯品種鋼高拉速后脫方、內(nèi)部裂紋等問題。

為了達到上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備，包括多節(jié)噴淋架1，所述噴淋架1包括多根噴淋管2，所述噴淋管2上設(shè)置有氣霧大噴嘴3；在所述二冷噴淋設(shè)備與拉坯方向相反的一端，所述氣霧大噴嘴3在連鑄坯上形成的相鄰噴淋斑4的前后邊緣全部相互重疊，相鄰兩氣霧大噴嘴3噴到連鑄坯表面上的水呈連續(xù)布置；所述氣霧大噴嘴3距連鑄坯的高度沿拉坯方向逐漸減小，使得沿拉坯方向相鄰噴淋斑4的前后邊緣由全部相互重疊變?yōu)椴糠窒嗷ブ丿B，同時保證與拉坯方向垂直的鑄坯寬度方向上噴淋斑4的覆蓋區(qū)域逐漸減小。

進一步的，所述氣霧大噴嘴3為扁平或者矩形氣霧噴嘴，且在連鑄坯上形成不規(guī)則的矩形噴淋斑4；所述氣霧大噴嘴3的寬向噴射角度為85～110°，窄向噴射角度為20～40°，以所述寬向角沿拉坯方向在所述噴淋管2上均勻布置，所述氣霧大噴嘴3的出水法線垂直于連鑄坯的中軸線。

進一步的，所述氣霧大噴嘴3距連鑄坯表面的高度為200～300mm，兩相鄰氣霧大噴嘴3之間的距離為350～500mm。

進一步的，沿拉坯方向相鄰噴淋斑4僅在前后邊緣的中間部分相互重疊，邊角部分不再重合，防止造成邊角處的鋼坯過冷。

進一步的，所述噴淋架1通過下方的底座固定，或者通過下方的底座和上方的鉤架固定。

進一步的，單根噴淋管2的長度范圍為1.5～2.0m，所述噴淋架1的總長度大于8m。

進一步的，所述氣霧大噴嘴3的水壓為0.8～2.0mpa。

進一步的，每個噴淋架1四個方向的噴淋管2上的所述氣霧大噴嘴3的數(shù)量相同或者不同；位于內(nèi)外弧處的噴淋管2上氣霧大噴嘴3的數(shù)量少、間距大，而左右側(cè)面的噴淋管2上氣霧大噴嘴3的數(shù)量多、間距小。

進一步的，對于斷面尺寸為150×150mm的鑄坯，品種鋼的拉速為2.8～3.6m/min，普碳鋼的拉速為3.5～4.0m/min。

進一步的，對于斷面尺寸為160×160mm的鑄坯，品種鋼的拉速為2.6～3.6m/min，普碳鋼的拉速為3.2～4.0m/min。

本發(fā)明的有益效果是：

1、相對于傳統(tǒng)品種鋼小方坯鑄機的氣霧噴嘴和高壓全水噴嘴，本發(fā)明所述的用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備采用氣霧大噴嘴，且沿拉坯方向該氣霧大噴嘴在連鑄坯上形成的相鄰噴淋斑的前后邊緣先全部相互重疊再部分重疊，存在冷卻過渡區(qū)，能真正實現(xiàn)二冷鑄坯的均勻冷卻，可以完全解決傳統(tǒng)品種鋼小方坯鑄機的氣霧噴嘴冷卻不均勻以及高壓全水噴嘴冷卻過大的問題，從而保證小方坯品種鋼的拉速提高后鋼坯不產(chǎn)生內(nèi)部裂紋，從而實現(xiàn)品鋼種的穩(wěn)定高拉速生產(chǎn)；

2、本發(fā)明中的噴淋管長度較短，出于高處的氣霧大噴嘴仍然有充足的水壓；但整個噴淋架的長度很長，可達8m以上；

3、由于拉速的提高，在相同年產(chǎn)能和爐機匹配要求下，減少鑄機流數(shù)，從而徹底降低投資成本、生產(chǎn)成本和維護成本；在由于拉速的提高，在相同鑄機流數(shù)下，增加年產(chǎn)能，提高經(jīng)濟效益。

附圖說明

圖1為鑄坯內(nèi)裂紋圖；

圖2為傳統(tǒng)品種鋼小方坯鑄機的氣霧噴嘴布置圖；

圖3為傳統(tǒng)品種鋼小方坯鑄機的氣霧噴嘴布置下噴淋效果圖；

圖4為本發(fā)明所述的二冷噴淋設(shè)備的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為本發(fā)明所述的氣霧大噴嘴布置下的噴淋效果圖；

圖6為本發(fā)明所述二冷噴淋架的另一種固定形式的結(jié)構(gòu)圖

圖中：1-噴淋架，2-噴淋管，3-氣霧大噴嘴，4-噴淋斑。

具體實施方式

為了更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖與實施例進一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。

圖1為噴淋不均勻所導(dǎo)致的鑄坯內(nèi)裂紋圖，從圖1可以看出，內(nèi)部裂紋雖然很嚴重，但形貌上卻比較小且短，裂紋中間有偏析現(xiàn)象，明顯為凝固過程熱應(yīng)力導(dǎo)致的裂紋。該種裂紋會嚴重的影響鋼坯的質(zhì)量和性能。在傳統(tǒng)氣霧噴嘴合金鋼鑄機中，隨著拉速的提高這種裂紋很常見；在高壓全水噴嘴設(shè)計中，就150*150小方坯，一旦普碳鋼拉速大于3.4m/min、品種拉速大于2.5m/min，鑄坯中這種中間裂紋更加常見，并且很難完全消除。

圖2為導(dǎo)致以上鑄坯內(nèi)裂紋的傳統(tǒng)小方坯品種鋼鑄機二冷噴淋系統(tǒng)示意圖，其噴嘴采用小水量的橢圓或者全錐噴嘴，由于噴嘴類型的限制，噴嘴覆蓋區(qū)域較小，其在鑄坯上形成橢圓形的噴淋斑彼此之間不重疊，如圖3所示，存在噴水區(qū)和不噴水區(qū)，這必然帶來冷卻的不均。在低拉速情況下，鑄坯溫度較低，這種不均勻帶來的溫差也不大，對鑄坯內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生影響較小，一旦拉速提高，鑄坯溫度提高，噴水區(qū)和不噴水區(qū)的溫差迅速加大，異常熱應(yīng)力出現(xiàn)，導(dǎo)致鑄坯內(nèi)部裂紋的產(chǎn)生。

從圖2中還可以看出，傳統(tǒng)噴淋架的固定與托輥位置緊密相關(guān)，噴淋架坐落在兩個托輥上，這樣噴淋架的固定設(shè)備比較簡易且容易實現(xiàn)，但是導(dǎo)致一節(jié)噴淋架或者噴淋管很長，一般在2m以上，甚至達到2.8m，噴淋架自身重量比較重，安裝并不容易，同時由于噴淋架過長，在當(dāng)噴嘴噴水后，壓力衰減明顯，會出現(xiàn)噴淋架上端噴嘴由于壓力不夠噴淋效果不好的情況，甚至不噴水的情況，使得在一個噴淋架內(nèi)都無法實現(xiàn)沿拉坯方向上的鑄坯的連續(xù)冷卻。

為解決上述問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：如圖4所示，用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備包括多節(jié)噴淋架1，每節(jié)所述噴淋架1包括多根噴淋管2，所述噴淋管2對稱且均勻地設(shè)置在連鑄坯的前后左右四個方向。所述噴淋管2上設(shè)置有氣霧大噴嘴3，所述氣霧大噴嘴3的出水法線垂直于連鑄坯的中軸線。在所述二冷噴淋設(shè)備與拉坯方向相反的一端，所述氣霧大噴嘴3在連鑄坯上形成的相鄰噴淋斑4的前后邊緣全部相互重疊，相鄰兩氣霧大噴嘴3噴到連鑄坯表面上的水呈連續(xù)布置。所述氣霧大噴嘴3距連鑄坯的高度沿拉坯方向逐漸減小，使得沿拉坯方向相鄰噴淋斑4的前后邊緣由全部相互重疊變?yōu)椴糠窒嗷ブ丿B，同時保證與拉坯方向垂直的鑄坯寬度方向上噴淋斑4的覆蓋區(qū)域逐漸減小。

所述氣霧大噴嘴3為扁平或者矩形氣霧噴嘴，且在連鑄坯上形成四角圓滑的不規(guī)則矩形噴淋斑4，如圖5所示，兩相鄰矩形噴淋斑4的短邊完全或部分相重合。所述氣霧大噴嘴3的寬向噴射角度可達85～110°，窄向噴射角度為20～40°，所述寬向噴射角度和窄向噴射角度可以通過控制水壓在上述范圍內(nèi)變動，水壓可為0.8～2.0mpa。所述氣霧大噴嘴3以寬向角沿拉坯方向在所述噴淋管2上均勻布置，兩相鄰氣霧大噴嘴3之間的距離為350～500mm。每個噴淋架1四個方向的噴淋管2上可以設(shè)置相同或者不同數(shù)量的氣霧大噴嘴3。由于整個噴淋架是有一定弧度的，位于彎曲處的內(nèi)外弧的噴淋管2上氣霧大噴嘴3的數(shù)量少、間距大，而位于噴淋架1左右側(cè)面的噴淋管2上氣霧大噴嘴3的數(shù)量多、間距小。

所述氣霧大噴嘴3距連鑄坯表面的高度為200～300mm，并沿拉坯方向逐漸減小。這是因為沿拉坯方向，連鑄坯的溫度逐漸減低，為了防止噴淋斑4重疊處的鋼坯過冷，在所述二冷噴淋設(shè)備沿拉坯方向一端的相鄰噴淋斑4僅在所述短邊的中間部分相互重疊，邊角部分不再重合，且與拉坯方向垂直的鑄坯寬度方向上噴淋斑4的覆蓋區(qū)域逐漸減小。所以可在鑄坯拉速提高后，仍保持較好的冷卻均勻性，產(chǎn)生極小的熱應(yīng)力，從而避免出現(xiàn)熱應(yīng)力導(dǎo)致的中間裂紋。

圖4和圖6分別示出了噴淋架1的兩種固定方式。如圖4所示，上段噴淋架的固定點為a和b，a從底座生根，b位于噴淋架右上方，但生根依然從同a相同的底座，生成一個鉤架，成為b的固定架。圖6中噴淋架的固定點a和b均是從相鄰的底座生根，都位于噴淋架的下方，a位于噴淋架入口下方，b位于噴淋架出口下方。此兩種結(jié)構(gòu)設(shè)計使得噴淋架1的固定與傳統(tǒng)托輥解耦，采用更靈活的固定方式，使單個噴淋管2長度較短且長度方便調(diào)節(jié)，此設(shè)計很好的解決了噴淋架上部噴嘴壓力低的問題。采用這種形式的噴淋架2即使兩個噴淋架公用一個水閥也不會出現(xiàn)上部噴嘴壓力不足的情況，是一種可實現(xiàn)閥少而冷卻區(qū)很長的方法，所述噴淋架1的總長度可達8m以上。

采用本發(fā)明所述的用于小方坯連鑄機高拉速生產(chǎn)的二冷噴淋設(shè)備，對于斷面尺寸為150×150mm的鑄坯，品種鋼的拉速為2.8～3.6m/min，普碳鋼的拉速為3.5～4.0m/min。對于斷面尺寸為160×160mm的鑄坯，品種鋼的拉速為2.6～3.6m/min，普碳鋼的拉速為3.2～4.0m/min。可見，品種鋼和普碳鋼的拉速均得到了很大的提升。

實施例一

除足輥外，采用6個噴淋架，其中2個噴淋架為一個冷卻區(qū)，由一個水閥控制，每個噴淋架左右內(nèi)外各有一個噴淋管，長度為1.6m，每根噴淋管上設(shè)置有4個矩形型氣霧大噴嘴，每個所述氣霧大噴嘴的寬向噴射角度為90°，窄向噴射角度為35°，水壓為1.2mpa，兩相鄰氣霧大噴嘴之間的距離為460mm，前兩個噴淋架氣霧大噴嘴距鑄坯表面的高度為250mm，中間兩個高度為240mm，最后兩個的高度為220mm。實現(xiàn)了對斷面為150*150mm的小方坯72a鋼種拉速達到3.0m/min、中高碳鋼達到3.0～3.5m/min、普碳鋼達到4.0m/min，且生產(chǎn)鑄坯無中間裂紋。

實施例二

除足輥外，采用6個噴淋架，其中2個噴淋架為一個冷卻區(qū)，由一個水閥控制，分別命名為2區(qū)、3區(qū)、4區(qū)；每個噴淋架左右內(nèi)外各有一個噴淋管，長度為1.7m，上下(即內(nèi)外弧)的噴淋管上設(shè)置有4個矩型氣霧大噴嘴，每個所述氣霧大噴嘴的寬向噴射角度為100°，窄向噴射角度為35°，水壓為1.2mpa，兩相鄰氣霧大噴嘴之間的距離為460mm。左右的噴淋管上設(shè)置有5個矩型氣霧大噴嘴，每個所述氣霧大噴嘴的寬向噴射角度為90°，窄向噴射角度為35°，水壓為1.2mpa，兩相鄰氣霧大噴嘴之間的距離為380mm，最上端的第一個氣霧大噴嘴距連鑄坯表面的高度為260mm，沿拉坯方向的氣霧大噴嘴距連鑄坯表面的高度逐漸縮短4mm。實現(xiàn)了對斷面為160*160mm的小方坯gcr15鋼種拉速達到2.6m/min、中高碳鋼達到2.8～3.2m/min、普碳鋼達到4.0m/min，且生產(chǎn)鑄坯無中間裂紋。

上述實施例對本發(fā)明做了詳細說明。當(dāng)然，上述說明并非對本發(fā)明的限制，本發(fā)明也不僅限于上述例子，相關(guān)技術(shù)人員在本發(fā)明的實質(zhì)范圍內(nèi)所作出的變化、改型、添加或減少、替換，也屬于本發(fā)明的保護范圍。