[发明专利]一种采用氮气-水喷雾冷却的钢水连铸二冷方法

说明书

技术领域

本发明属于冶金技术领域，特别涉及一种采用氮气-水喷雾冷却的钢水连铸二冷方法。

背景技术

在钢水连铸生产过程中，由于连铸坯与二冷环境气氛中的氧气或水蒸汽发生氧化反应，在连铸坯表面会生成一定的氧化铁皮；氧化铁皮的产生，不仅由于金属的氧化损失降低金属收得率，还会影响连铸坯表面与内部质量，是钢铁生产企业普遍关注的重要问题。

连铸过程中，钢水在结晶器内形成初生坯壳后进入二冷段，在水或气-水喷雾的冷却条件下实现钢水凝固，获得质量合格的连铸坯；其中，二冷区的气-水喷雾冷却方式是将压缩空气引入气水喷嘴，与水混合后在喷嘴出口处形成高速气雾喷射到连铸坯表面；气-水喷雾可使得水滴总表面积增加、喷流覆盖面积增大，从而有利于实现连铸坯表面均匀冷却，促进连铸坯表面质量改善；因此，气-水喷雾冷却是目前主要的连铸二冷方式。

然而，由于目前连铸二冷的气-水喷雾冷却是借助压缩空气来完成冷却水的雾化和喷射，压缩空气中的氧气以及铸坯表面冷却水滴汽化所形成的水蒸汽会在铸坯表面形成H₂O(g)-O₂-N₂的氧化气氛，使得铸坯表面易发生氧化，形成氧化铁皮；现场统计数据表明，连铸过程氧化铁皮的生成量可达0.7~6kg/(m²铸坯表面积)，这不仅造成大量金属料的氧化损失，而且还会带来包括表面网状裂纹、铁皮坑、铁皮压入等在内的连铸坯或钢材表面质量问题；此外，连铸坯表面氧化铁皮的形成，直接影响气-水喷雾对连铸坯表面的传热与冷却效果，不仅需要较大的气水量，还容易影响连铸坯的内部质量。因此，开发新型的连铸二冷技术，降低二冷区连铸坯表面气氛氧势，减少连铸坯表面氧化铁皮生成量，提高金属收得率、改善连铸坯表面与内部质量是目前急需解决的问题。

发明内容

针对现有连铸二冷技术存在的上述问题，本发明提供一种采用氮气-水喷雾冷却的钢水连铸二冷方法，采用氮气替代空气进行连铸二冷，消除连铸坯表面的氧化作用，改善连铸坯表面与内部质量。

本发明的方法按以下步骤进行：

1、将氮气通过压缩机加压至0.6~1.0MPa，并储存于氮气罐；

2、将水通过加压泵加压至2.0~3.0MPa，并储存于高压水箱；

3、将氮气罐内的氮气输送至气体分流器，再在分管压力0.2~0.6MPa条件下输送至二冷气水喷嘴；将高压水箱内的水输送至分水器，再在分管压力0.2~0.4MPa条件下输送至二冷气水喷嘴；此时氮气与水按照气水比0.8~1.2(m³·h^-1)/(L·min^-1)混合；

4、根据连铸坯钢种和连铸坯断面不同，设定二冷比水量为0.2~1.0L/kg，将经过气水喷嘴混合后所形成的气雾喷射至二冷区各扇形段的连铸坯表面。

上述方法中，所处理的连铸坯钢种选用16MnR、Q235、SPHD、GCr15或45#钢。

上述方法中，所处理的连铸坯断面尺寸选用宽度200~300mm，长度300~1880mm。

上述的氮气纯度≥99.5%。

上述方法中，将氮气罐内的氮气输送至气体分流器是在总管压力为0.5~0.7MPa条件下输送。

上述方法中，将高压水箱内的水输送至分水器时是在总管压力1.0~2.0MPa的条件下输送。

本发明提供的连铸二冷气水冷却方法，可适用于板坯和大方坯连铸生产，具有减小气-水用量，提高金属收得率的特点，并有利于改善连铸坯表面与内部质量，因此具有良好的应用前景。

具体实施方式

本发明实施例中采用的水为工业用水。

本发明实施例中采用的氮气纯度≥99.5%。

实施例1

采用结晶器连铸的连铸坯钢种为16MnR连铸板坯，连铸坯断面180mm×1880mm；

将氮气通过压缩机加压至1.0MPa，并储存于氮气罐；

将水通过加压泵加压至3.0MPa，并储存于高压水箱；

将氮气罐内的氮气在总管压力为0.7MPa条件下输送至气体分流器，再在分管压力0.6MPa条件下输送至二冷气水喷嘴；

将高压水箱内的水在总管压力2.0MPa的条件下输送至分水器，再在分管压力0.2MPa条件下输送至二冷气水喷嘴；此时氮气与水按照气水比0.9(m³·h^-1)/(L·min^-1)进行混合；