[發(fā)明專利]一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻的方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010739964.3
• 申請(qǐng)日: 2020-07-28
• 公開（公告）號(hào): CN111906267B
• 公開（公告）日: 2021-10-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 包燕平;華承健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): B22D11/124
• 分類號(hào): B22D11/124;B22D11/22
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

1.一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻的方法，其特征在于，所述方法包括：將具有一定拉速和鋼水過熱度的高溫鑄坯，由引錠桿從結(jié)晶器牽引而出，二次冷卻段夾輥支撐高溫鑄坯并傳送高溫鑄坯在二次冷卻段內(nèi)運(yùn)動(dòng)，二次冷卻段內(nèi)采用冷卻氣體對(duì)鑄坯進(jìn)行冷卻，冷卻氣體以一定的流速，自氣體噴嘴噴射至鑄坯表面而發(fā)生強(qiáng)制對(duì)流換熱和輻射換熱將高溫鑄坯冷卻；

所述連鑄二次冷卻段的綜合換熱系數(shù)與鋼水過熱度，高溫鑄坯拉速，以及高溫鑄坯表面溫度之間關(guān)系如公式(1)所示：

其中，h為連鑄二次冷卻段綜合換熱系數(shù)，單位：w·m^-2·k^-1；v_c為高溫鑄坯的拉速，單位：m·min^-1；△T為鋼水過熱度,單位：℃；T_s為高溫鑄坯表面溫度，單位：℃；B、N和G為系數(shù)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻的方法，其特征在于，所述氣體噴嘴按照一定的形狀進(jìn)行排列，所述氣體噴嘴數(shù)量設(shè)計(jì)如公式(2)所示：

其中，n為連鑄二次冷卻段氣體噴嘴個(gè)數(shù)，S為二次冷卻段鑄坯表面積，單位：m²，L為直線距離最近的兩個(gè)氣體噴嘴的距離，單位：m。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻的方法，其特征在于，所述冷卻氣體流量與連鑄二次冷卻段綜合換熱系數(shù)之間的關(guān)系如公式(3)所示：

其中，Q₁為單個(gè)噴嘴的冷卻氣體流量，單位：m³·s^-1；h為連鑄二次冷卻段綜合換熱系數(shù)，單位：w·m^-2·k^-1；σ為波爾茨曼常數(shù)，ε為輻射系數(shù)，Ts為高溫鑄坯表面溫度，單位：℃；T_e為環(huán)境溫度，單位：℃；D為氣體噴嘴直徑單位：m；λ為氣體導(dǎo)熱系數(shù)，單位：W·m^-1·K^-1；C、m、n、a、和b為系數(shù)，μ為氣體動(dòng)力粘度系數(shù)，單位：Pa·S；Pr為普朗特常數(shù)，H為氣體噴嘴距離高溫鑄坯表面的高度，單位：m；ρ為冷卻氣體密度，單位：m·s^-3。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻的方法，其特征在于，所述冷卻氣體為惰性氣體或還原性氣體。

5.一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻系統(tǒng)，基于上述權(quán)利要求1-4之一所述的方法，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

引錠桿，用于從結(jié)晶器牽引出具有一定拉速和鋼水過熱度的高溫鑄坯；

二冷段夾輥，用于支撐高溫鑄坯并傳送高溫鑄坯；

二冷段，提供高溫鑄坯運(yùn)動(dòng)，使其與冷卻氣體對(duì)流；

氣體噴嘴，將冷卻氣體以一定的流速，噴射至鑄坯表面而發(fā)生強(qiáng)制對(duì)流換熱和輻射換熱，從而使高溫鑄坯冷卻；

吸氣口，用于對(duì)與高溫鑄坯發(fā)生熱交換后的冷卻氣體進(jìn)行回收。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣口位置距離高溫鑄坯表面的高度大于或等于氣體噴嘴距離高溫鑄坯表面的高度。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體噴嘴和吸氣口內(nèi)部均設(shè)有兩條通路，一條為冷卻氣體通路，用于輸送冷卻氣體；另一條為冷卻介質(zhì)通路，用于輸送冷卻介質(zhì)以冷卻氣體噴嘴和保持冷卻氣體溫度。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述氣體噴嘴以三角形分布的方式進(jìn)行布置。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種連鑄二次冷卻段全氣體冷卻系統(tǒng)，其特征在于，所述吸氣口朝向與氣體噴嘴朝向相同，所述吸氣口位于呈三角形分布的三個(gè)氣體噴嘴幾何中心的上方。