气水雾化喷嘴在方坯连铸机上的应用

1、第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.2004江苏冶金%Jiangsu Metallurgy气水雾化喷嘴在方坯连铸机上的应用王集中王玉龙（马鞍山钢铁股份公司马鞍山,243002）冯业文（江苏博际喷雾系统有限公司 江都,225267）摘要:介绍气水雾喷嘴在方坯连铸中应用特点以及四种气水雾化喷嘴的结构和性能，根据方坯连铸的要求，选择 合适的雾化喷嘴。关键词:方坯连铸;雾化;喷嘴fl分类号:TF7772第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.2004第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.20041.1 HPZ3.8-140B2 喷嘴为了加强雾

2、化效果，在水进入混合室的入口前第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.2004III随着连铸技术的高速发展，以及市场对铸坯质 量要求的提高，二次冷却问题受到越来越多的重 视。目前国内方坯（含矩形坯）连铸机所用的喷嘴多 是十多年前甚至更早设计的，结构形式已经很落 后，不能满足连铸工艺要求，具体表现为:水量调节 比小；喷水复盖面小;压缩空气消耗量大;水量分布 不均匀等。江苏博际喷雾系统有限公司与国内各大 钢铁公司参考近几年引进连铸机所用的喷嘴，研制 了几种新的适合方坯和矩形坯连铸机用的气水雾 化喷嘴，经测试性能良好，可以满足新建方坯连铸 机及现有方坯连铸机改造的需要。1气水雾化喷

3、嘴的结构及其性能雾化就是将水变成细微的水滴。气水雾化喷嘴的原理是在具有一定压力的气水混合体经喷口高 速喷出时，由于混合体的体积膨胀和流体搅动作用 以及周围空气的卷入，水被雾化成许多微细的水 粒。水粒的直径大小即水被雾化的程度取决于水和 空气的比例，同时和混合室及喷嘴的结构有关。目 前，用于方坯连铸的主要有以下四种形式的气水雾 适当位置加一撞击栓，使水达到一次粒化的效果，然 后在混合室进行第二次雾化，结构如图1所示。其喷 淋形状为扁平形，和板坯上常用喷嘴相似，在标准测3试状态下，水流量为3.8 L/min,气流量为15.0 Nm/h,喷射角度为140。,测试高度为180 mm时，其雾化颗粒SMD

4、140阿1,流量特性、水量分布如图2和图3所 示。/X/7第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.2004第32卷第1期2004年2月Vol.32 No.lFeb.2004化喷嘴:HPZ* *B*、HPZ*-*QZ2（A 型）、HPZ*-*QZ2（B型）、HPZ-xJ。就这四种型号的喷嘴,各选一种进行了检测：（注：标准测试状态即水、气压力均彳）图2流量特性收積日期:2003-05-17作者简介；王集中 男，1968年8月生，工程师。电话：（0555）2887682第1期王集中等:气水雾化喷嘴在方坯连铸机上的应用31第1期王集中等:气水雾化喷嘴在方坯连铸机上的应用31水压0.2

5、 MPa喷射高度150 mm喷射时间15 s 图3 X方向水量分布图1.2 HPZ23-70QZ2 （A 型）喷嘴图 6 HPZ2.5-90QZ2（O 型）喷嘴此喷嘴为全锥形喷嘴，喷嘴利用压缩空气的动 能在混合室将水冲击、混合，再通过一个螺旋芯，使 气水混合物产生漩流，通过喷口喷出。结构如图4所 示。其喷淋形状为全锥形，在标准测试状态下，水流 量为2.3 L/min,气流量为7.5 Nm3/h,喷射角度为 70。，测试高度为180 mm时，其雾化颗粒直径为120 jxm（中心）,180 jxm（边缘），水量分布如图5。7 X方向水量分布图701-4 HPZ3e6-45x90Jl 喷嘴图 4 H

6、PZ2.3-70QZ2（A 型）喷嘴由于扁平形的喷嘴喷雾角度广，但覆盖面窄，而 锥形喷嘴的中心部位流量较小,边缘较大，于是在一 个喷嘴上开三个平行的狭缝，利用三个平行的扁平 的喷雾形状叠加而形成一个新的矩形喷雾场，因此 这种喷嘴的覆盖面广。喷头结构如图8所示，其标准 测试状态下水流量3.6L/min,气流量为lONM/h,喷 射角度为90°x45°,测试高度为180 mm时，其雾化颗 粒直径为120 am。水量分布见图9。.flSo w O o O5 a 5 a 53 2 2 11 i、«te水压0.2 MPa,喷射高度150 mm喷射时间20 s图5 X方向水童

7、分布图图 8 HPZ3.6-45X90J1 喷嘴1.3 HPZ2.5-90QZ2（B 型）喷嘴此喷嘴为全锥形喷嘴，考虑到圆锥喷嘴气液旋 转时,容易产生气芯，使得圆维形的中心位置水量密 度小，以及在水流量较大时雾化效果不好，水流量小 时覆盖面不广，利用水通过狭缝向狭缝两边扩散的 原理,使水通过一个适当的圆环形的狭缝，而形成全 锥形的喷雾形状。此喷嘴在一个圆环状的喷水口加 一个芯杆而形成圆环形的狭缝。结构如图6所示。其 喷淋形状为双峰锥形，在标准测试状态下水流量为 2.5 L/mf up9.6 Nm3/h，喷射角度为90。,测 试高度刁，其雾化颗粒直径为130 FimC中心），150 pau 心环

8、八水量分布、流量特性如图7所 zK o123436 71U111213141）101 “思蛇（a）X方向Inul'w00500050005002 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20（b）Y方向水压0.2 MPa；喷射高度10 mm;喷射时间15 s图9水量分布32江苏冶金第32卷32江苏冶金第32卷2方坯连铸机对二冷喷嘴的要求的。32江苏冶金第32卷32江苏冶金第32卷在连铸坯的冷却凝固过程中，二冷区是铸坯冷却的中心环节。在二冷区内各种传热方式中,通过喷 嘴喷淋水与铸坯表面的热交换是主要的。因此，喷嘴32江苏冶金第32卷成为影响

9、连铸工艺条件从而影响铸机生产能力和铸结晶器图10喷嘴的布置坯质量的重要因素。近年来,内外的一些研究者对喷嘴的特性研究结果表明，喷嘴的冷却效果与铸坯表面的水流密 度，即单位时间内喷到的铸坯单位面积上的水量有 关，同时还与喷射速度及喷嘴的种类、结构和性能有 关，不少学者对连铸机二冷段上使用的喷嘴进行了 热态特性、水流密度、喷射角、喷射宽度等方面的测 试研究。2.1二冷喷嘴应满足连铸机的要求(1) 在铸坯的宽度方向和拉坯方向上，表面冷却 均匀。即喷嘴的水流密度分布要均匀。(2) 喷雾水被蒸发的比率要高，以保证冷却效率 最大。即要喷嘴雾化效果好，以及一定的冲击力。(3) 能按钢种及冷却工艺的要求，最大

10、限度的调 节冷却强度。即要求喷嘴的流量调节比(即最大和最 小喷水量之比)要大。(4) 拆装方便不易堵塞。这种喷嘴特别适合于200 mm和200 mm以上的 方坯连铸，对于方坯二次冷却的不同区域，有较大的选择范围。当然，对于二冷的不同区域或同一区域的 不同侧面(矩形坯)可选用不同型号的喷嘴。、3结语32江苏冶金第32卷32江苏冶金第32卷2.2矩形喷嘴在方坯连铸机上的应用气水雾化喷嘴以其特有的雾化结构，具备喷水32江苏冶金第32卷HPZ3.6-45X90J1型喷嘴的喷射角度在两个垂直颗粒较细，冲击力高，喷水分布均匀等特点，使其在32江苏冶金第32卷方向上分别为90。和45。,落水面近似为矩形。在方坯 连铸机二冷区上部如结晶器足辐处，要求强冷，这种 喷嘴可以横向近距离布置;而在二冷区的中后部，冷 却强度相对较弱,水流密度较小，这种喷嘴可以纵向 远离铸坯布置见图10。世界各国钢厂新建和改造的连铸机上普遍采用。经过对上述喷嘴结构和性能的分析比较，以及 根据针对方坯连铸的要求，建议在方坯连铸机上选 用 HPZ*-*QZ2(B 型)、H