[科普中国]-比水量

比水量是连铸机二冷区单位时间内消耗的总水量与单位时间内通过二冷区铸坯质量的比值，以L/kg为单位。它是连铸二次冷却喷水强度的指标。1

研究背景连铸机正常生产的要求是得到高的生产率和合格的铸坯质量。这两个要求往往是相互矛盾的。在生产上，铸机产量和铸坯质量是受铸坯凝固冷却过程的传热状态和所承受的应力状态控制的。就传热状态而言，它决定了铸坯凝固过程的“冶金标准”，如出结晶器坯壳厚度、液相穴深度、铸坯表面温度等。因此，应该确定合理的连铸工艺参数，以满足达到良好铸坯质量的“冶金标准”。

因此，研究操作参数如拉速、比水量、二冷区水量分布、钢水过热度、液相穴内钢水对流运动和二冷水温度等对连铸坯凝固“冶金标准”的影响具有重要意义。2

比水量的确定比水量是连铸轧钢二次冷却喷水强度的指标。比水量大小会影响铸坯在二冷区表面温度分布、铸坯裂纹和偏析。此值主要决定于钢种，一般为0.5～1.5L/kg。低碳钢或裂纹不敏感的钢种取高值；高碳钢、高锰钢、合金钢或对裂纹敏感的钢取低值。1

在生产中，根据钢种特性确定比水量，对常规低碳钢常采用强冷却，增大冷却凝固系数，缩短凝固时间，因此在同样的冶金长度下，可提高拉速，也就提高了连铸机生产率。强冷却的比水量为1.0～1.2L//kg 钢。

如果钢的裂纹敏感性增大，对连铸坯的质量要求较高，往往采用中等强度的冷却。如中碳钢、部分合金结构钢等，其水量为0.7～1.0L/kg钢。

如果钢的裂纹敏感性很强，如Cr系不锈钢等，则要用弱冷却。有时为抑制柱状晶生长，增大截面上等轴晶面积比亦要降低冷却强度。采用弱冷却比，水量小于0.7L/kg钢时，铸坯的表面温度较高，结晶结构上柱状晶被抑制，等轴晶面积比相对提高。

因此对不同钢种比水量是不同的，特别是合金钢厂，由于钢种多，比水量变化相当大，从0.4～0.6L/kg变化到1.5～2.0L/kg。如按过去的配水方法，按浇铸特性，把钢种分成数类，每类一种配水方案，就要编制数个系列的配水表。每次根据钢种调用和调整，人为输入调整系数，调整后重新核算比水量，工作烦杂，使用不便 。

比水量确定时，要考虑断面的影响。断面大，比表面小，比水量相对要大一些。拉速对比水量亦有影响，拉速高时铸坯通过喷嘴的时间短，对一单元铸坯在某一个位置来说，相对铸坯的凝固层薄，表面散热量大，因此喷水量就应适当加大。所以拉速高相对比水量大。可以根据凝固理论计算和按实际经验建立拉速-比水量的函数关系。原则上拉速提高比水量也相应增大，但不是比例函数关系。3

计算关系及举例关系比水量又称为冷却比、冷却强度，用W表示，是二冷区每千克铸坯消耗冷却水量，单位是L/kg。若二冷水流量为Q，浇注速度为G，则：

就是比水量=二冷区水流量/浇注速度。

举例已知四流铸机，铸坯断面175mm×225mm，vc=3m/min，若铸坯比水量为1.0L/kg，求四流铸坯二冷总水量（铸坯密度ρ=7.6t/m3）。4

解：由

有

对生产的影响比水量对液相穴深度和铸坯表面温度影响如图所示：

液相穴深度随比水量增加而减少，当比水量增加0.1L/kg时，液相穴深度减少约0.12-0.35m；铸坯表面温度随比水量增加而下降，当比水量增加0.1L/kg时，铸坯表面温度平均下降15-20℃。在一定拉速下。二冷区应有合适的比水量。如坯厚170mm，拉速1.6m/min，比水量1.2-1.4L/kg；坯厚210mm，拉速1.1m/min，比水量0.9-1.0L/kg；坯厚250mm，拉速0.8m/min，比水量0.8-09L/kg。

在拉速相同时，比水量越大，坯壳表面温度越低。而比水量相同时，拉速越大，坯壳温度下降区越小。也就是说，提高比水量或拉速，都可增加凝固壳内温度梯度(△T/△x)。但前者是增加△T，而后者是减小△x，是从两个不同角度来提高温度梯度。因此，调整比水量，对铸坯表面温度影响较大，而对凝固壳厚度影响较小；而调整拉速，对凝固壳厚度影响较大，但对铸坯表面温度影响较小。2

本词条内容贡献者为:

张磊 - 副教授 - 西南大学