高效板坯连铸二冷区纯水喷嘴传热特性

作     者：孙雄博 张朝晖 高琦 吕明 邢相栋 李嘉堃 徐荣军 

作者机构：西安建筑科技大学冶金工程学院 中国重型机械研究院股份公司炼钢事业部 宝钢中央研究院炼钢技术研究所 

出 版 物：《钢铁》 (Iron & Steel)

年 卷 期：2024年

核心收录：

学科分类：080602[工学-钢铁冶金] 08[工学] 0806[工学-冶金工程] 

基　　金：陕西省自然科学基础研究计划联合基金资助项目(2021JLM-32) 陕西省创新能力支撑计划资助项目(2023-CX-TD-53) 中国机械工业集团有限公司青年科技基金项目(B2205471) 

主　　题：板坯高效连铸 二冷纯水喷嘴 冷态性能 换热系数 传热特性 

摘      要：二冷区喷嘴的冷却效果和均匀性对提高板坯连铸拉速、改善铸坯质量具有重要影响。利用喷嘴冷却检测系统研究了不同型号纯水喷嘴的水量百分比分布、喷嘴压力流量曲线和喷嘴打击力分布曲线等冷态特性，发现喷嘴结构差异是导致喷嘴冷态特性变化的主要原因，喷嘴水量集中分布在射流中心-100～100 mm范围内，射流中心及附近喷嘴打击力强。在此基础上，搭建了铸坯传热高温测试试验平台，完成了IF钢高温传热试验的温度测量，选用传热反问题方法Fortran反传热计算程序，获取表面温度随时间的冷却规律及换热系数随表面温度的变化关系，研究发现，纯水喷嘴冷却下铸坯表面温度冷却速率随时间先增大后减小，铸坯表面换热系数与表面温度下降速率有关，表面温度下降越快，换热系数越高，足辊宽边喷嘴和足辊窄边喷嘴所测最大换热系数最高达到3 277.7和3 630.4 W/(m2·K)；喷嘴水流量越大、打击力越强，铸坯降温速率越快。对比分析了喷嘴冷态性能和传热特性，足辊宽边喷嘴3/4PZ47090BG4与足辊窄边喷嘴3/4PZ32090×30BG4喷嘴可以满足板坯高拉速的冷却需求，为板坯高效连铸二冷喷嘴的合理选型提供了技术参考。