目前钢厂对连铸机生产的产品质量、数量和品种的要求发生了很大的改变。连铸机必须具备产品质量高、操作简便、维修灵活，而现有的连铸机还很难达到这一要求。二次冷却系统是解决这一难题的关键环节。二次冷却系统的检测数据可用来分析冷却系统的工作状态，了解生产操作、工艺参数变化是如何影响产品质量和产量的，从而决定是增加喷嘴能力还是重新设计二次冷却系统。

二次冷却系统的数据检测系统

连铸机生产过程复杂，必须用数值模拟、数据检测和采集等手段对生产过程进行有效控制。数据检测系统包括：连铸机的基本情况；事故诊断；提供解决方案；提出生产工艺过程的完整方案，改进设备操作和维护，达到预期的目标。

对现有生产操作和质量数据进行基准是数据检测的核心，并为生产控制过程提供基础。通常，首先在现场进行调查，采集基础数据，然后将采集的数据输入计算机进行分析。需要采集的数据包括设备外形、除热模具、支承辊的布置、冷却系统、冷却区和喷嘴布置、喷嘴工作曲线、钢种及连铸速度、冷却过程、操作和质量。对基础数据进行分析，可确保计算机模拟连铸机生产过程的实时性。由此可得到一条典型的铸流表面温度和固化曲线图。

问题诊断当检测数据表明在某一区域存在问题时，该数据就可以与基础数据比较，然后提出改进连铸机生产的方法，从而提高产品质量。

在实际操作中，需将操作人员及维护人员了解到的情况和观察到的冶炼质量及缺陷一同输入计算机分析系统进行分析。实测的铸流表面温度可以帮助分析实际的工作状态，并与标准生产状态比较，从而发现问题，及时处理。通过与基准生产状态对比，计算机分析系统便可以得出连铸机生产过程的真实状况，如钢种、连铸速度、二次冷却，并发现问题。对发现的问题，计算机可以判断是二次冷却系统存在问题还是其它方面存在问题，从而找出症结，解决问题。

如果测出板坯表面下方40mm处有裂纹缺陷，根据管坯厚度与冶金长度关系图，确定出这种缺陷会在设备启始原点算起大约4．5m处的一段。现代化的在线温度扫描装置可用来监视铸流表面温度。该台设备输出板坯全宽的温度变化分布，其温度偏差约100℃。然后，用计算机显示出上下辊轴的温度峰值。

连铸机扇形段是一体化设计。虽然上辊与下辊有交错，但它与扇形段是一个整体。在支承部位冷却减小，生成半个板坯宽的印迹。印迹就是光亮条纹中部的黑色条纹，为辊子搭接痕，端部出现鱼尾形压痕。如果该钢种使用软压下，就可造成中心偏折。

连铸机扇形段的垂直支撑妨碍了喷嘴的最佳喷射高度，减少了搭接区喷射的水密度。喷嘴交叉喷射也不能抵消由这种机械结构限制带来的不良影响。这也是导致了辊子支承区散热效果不佳，从而加大了铸流表面温度偏差。

现场设备检测以基准生产运行之前，首先要在现场对连铸机进行数据检测，了解连铸机的真实情况。检测内容包括：连铸机所有扇形段在工作期及维护期喷嘴位置及喷射强度；一次、二次冷却系统的水流量；每个冷却区的最大水流量和水压；最大空气流量及空气压力；冷却用水的温度；连铸机及各扇形段的空气和水控制装置、过滤器、管路尺寸；现有事故水箱及抽风机能力；水处理状况，泵及压缩机能力。

在大多数情况下，由于在连铸机的使用期间会进行维修调整，而调整后的参数没有及时进行数据库的更新，因此，连铸机的数据记录文件常常不可靠。连铸机发生的各种事件、异常情况、会议记录以及数字视频信号等都属于现场检测内容，如水雾喷嘴失效，冷却效率降低等事件属于数据检测内容之一。

检测数据分析现场数据检测完成后，就进入数据证实和分析阶段，模拟系统根据所得到的数据资料进行分析判断后，就进行生产计划。

水流量、水雾量、压缩空气流量和气压等是生产计划的重点。如果文件数据与测量得到的数据不一致，可采用特殊计算方法来找出错误数据。造成数据不一致的原因主要是由于压力的泄漏、仪表的读数不能反映实际情况、二次冷却系统流量有误等。

工厂对现有喷嘴都进行了实验室检测，并对设备参数做出真实的压力流量图表。当采用多嘴喷射时，应对喷水水量分配进行检测。检测时，改变水流量大小（从最小至最大）、喷嘴位置、喷射高度，然后进行水分布量检测。当每对轧辊之间的四个喷嘴中心距过大时，会造成水流量分配不均，从而影响生产效果。

老式连铸机每对轧辊之间安装一个喷嘴，因此，在使用老式的连铸机生产微合金钢时，往往会出现表面横裂及角裂。老式连铸机的喷嘴喷射宽度固定，没有考虑生产板坯宽度的变化。用这样布置的喷嘴进行喷水冷却，要么使铸流边角过冷，要么使铸流中心过冷。当铸流表面温度达到临界轧制温度700～950℃时，不论板坯是弯曲还是在矫直，都将产生裂纹。在老式连铸机上生产窄带钢坯时，主要发生角裂现象。

有时为了解决喷嘴堵塞问题，在每对轧辊之间设置一个喷嘴取代每对辊设置两个或多个喷嘴的布置方式。增大单一喷嘴尺寸，使水流通畅。水流要覆盖铸流整个宽度，必须增加喷射高度，喷射高度增加，喷射面就加宽，但同时水流会冲击支撑辊。因为冷却铸流表面的水流量减小、喷射高度增加减少了喷射冲击、喷射角增加减少了喷射冲击，使冷却效率明显降低。

一般多喷嘴喷射布置时，喷射角小，在喷射区形成一个稳定的喷射范围。若喷嘴设计不佳，则冷却水散热不均匀，特别是搭接部位的散热更加不匀。这样的一排喷嘴将在铸流表面形成温度条纹，产生严重的质量问题。

喷水散热的能力还受到供水温度的影响。供水温度高，则散热效果降低，从而发生产品质量问题。补偿供水温过高的方法是增加喷水流量，其次是优化喷嘴设计，达到设计喷水流量，由此降低水温高的影响。

二次冷却系统改进详细的连铸机数据检测的作用很大，它能判断产品质量问题的原因，并排除其印迹因素；便于维修，降低成本；增加铸速，提高产量；改变铸流结构，增加钢的种类。

以数据检测分折和基准化为基础，对冷却系统进行改进，提出一个经济上可行、技术合理的方案。在二次冷却系统改进过程中，必须使用计算机验证其改进方案的完整性。如果有必要，二次冷却系统的改进还必须与控制装置和连铸机内外管路一起进行。

二次冷却系统的改进计划包括：对现有连铸机状况进行分析评价；对以下内容提出改进计划和要求：二次冷却布置、喷嘴布置及能力、最大和最小流量、二次冷却控制、管路系统、控制装置、二次冷却控制和控制数据。对生产和维护过程分析判断，并提出改进意见；对二次冷却系统所有重要设备进行改进。

提出二次冷却系统改进方案，使连铸机达到最优工作参数后，要重点解决的问题便是冷却区的布置和喷嘴的位置选择。冷却区和喷嘴布置必须根据钢种、铸速、支撑辊的分布情况而定。在一定条件下，因为受到实际连铸机结构的影响，喷嘴位置不能布置在最佳位置，位置选择可根据两个方面情况确定，即喷嘴布置和连铸机结构特性。

冷却区布置不合理将严重影响连铸生产过程，产量及产品质量。连铸机上面的冷却区沿长度方向应设计得短些，以便使整个冷却区水压压差小。若水头压差大，将在整个冷却区长度方向产生非均匀冷却，这种现象在低速连铸中表现得很明显，此时的喷水压力和喷水量最低。如果冷却区短，则铸流表面温度就容易控制，如果冷却区长，则铸流表面温度就不理想。

喷水宽度控制得好有利于微合金钢生产。微合金钢生产时，实际喷水宽度是根据铸造宽度自动调节的，这样避免了铸流过喷、边角过冷的情况发生。铸流在温度较高的条件下进行弯曲和矫直时，发生角部和表面横向裂纹的风险就小。

最佳的喷嘴布置要满足实际操作需要。在设计喷嘴布置时，不仅要考虑钢种凝固及冶金要求，还要考虑实际生产条件下喷嘴的特性、扇形段结构设计及轧辊支承结构。喷嘴的布置最终要实现喷水稳定，铸流散热均匀。

结论数据检测可为二次冷却系统和维修改进提供基础资料。对检测得到的数据进行分析整理，就可以最终确定改进的方案。二次冷却系统的改进需要时间、人力和成本，但是，这些付出非常有价值。改进后的二次冷却系统将显著改善经济效益。