В зоне вторичного охлаждения некоторое количество тепла от слитка отводится охлаждающей водой и паром, образовавшимися при частичном испарении воды в условиях соприкосновения ее с нагретой поверхностью слитка.

        Конструкция и режим работы системы вторичного охлаждения определяются маркой разливаемой стали, профилем и размерами слитка и скоростью разливки. Одни стали обладают значительной прочностью при температурах, близких к температуре затвердевания и не претерпевают фазовых превращений; их можно охлаждать достаточно интенсивно. Другие стали, наоборот, охлаждают медленнее.

        Вторичное охлаждение протекает в условиях отдачи тепла затвердевшей корочкой охлаждающей воде и конструкциям вторичного охлаждения (роликам, брусьям).

        Коэффициент теплоотдачи при этом колеблется в пределах а=1000—1500 ккал/м2град (при интенсивном форсуночном охлаждении) и а=300—500 ккал/м2град и ниже (при мягком форсуночном и бесфорсуночном охлаждении).

        В начальной стадии разливки некоторое количество тепла расходуется на нагрев валков или брусков и всей поддерживающей конструкции вторичного охлаждения. Это обстоятельство имеет особое значение, когда паузы между плавками значительны, а продолжительность разливки невелика.

        Как показали проведенные исследования, основными факторами, влияющими на качество охлаждаемого слитка, явля¬ются способ и интенсивность охлаждения, скорость вытягивания слитка, начальная и конечная температура поверхности, давление охлаждающей воды.

        Было установлено, что в зоне вторичного охлаждения увеличе¬ние температуры воды мало влияет на теплоотдачу, если ее удель¬ные расходы составляют 10 м3/м2ч и ниже. Однако при больших удельных расходах это влияние велико. Для большинства крупных установок удельные расходы воды лежат в пределах 5—10 м3/м2ч. Основными дефектами при производстве слябов являются трещины в осевой и промежуточной зоне, угловые трещи¬ны и осевая пористость.

        Осевые трещины образуются в период, следующий непосредственно за переходом металла из жидкого состояния в твердое. К этому времени периферийное кольцо слитка образует как бы жесткий каркас, препятствующий усадке, которая образуется при охлаждении осевой зоны. Вследствие этого в цент¬ре слитка развиваются радиальные растягивающие напряжения приводящие к нарушению сплошности слитка. При разливке угле¬родистых сталей (0,25—0,7% С) с марганцем, хромом и кремнием, обладающих значительным интервалом охлаждения, такие трещи¬ны наблюдаются редко и имеют малую напряженность.

        Исследования, проведенные ЦНИИЧМ и Ново-Тульским метал¬лургическим заводом, показали, что эффектным методом, предупреждающим появление осевых трещин, является замедление охлаждения. Увеличение интенсивности вторичного охлаждения выше а=850—1000 ккал/м2ч град незначительно уменьшает продолжи¬тельность затвердевания глубины жидкой фазы слитка; если интенсивность охлаждения ниже а=500—800 ккал/м2ч град, про¬должительность затвердевания значительно увеличивается.

        При большой интенсивности вторичного охлаждения (а> >800 ккал/м2ч град) температура поверхности слитка при выходе из зоны сильно снижается (до 250—500°С), что приводит к боль¬шому перепаду температур по толщине затвердевшей корочки и может вызвать развитие в ней значительных температурных напряжений. Поэтому на действующих установках интенсивность вторичного охлаждения стремятся поддерживать обычно на уровне а=250—500 ккал/м2ч град, хотя это приводит к увеличению глубины жидкой фазы, а также к некоторому увеличению зоны внутренней усадочной рыхлости.

        В существующих системах автоматизации вторичного охлажде¬ния основными регулирующими параметрами являются удельный расход воды на охлаждение слитка и скорость его вытягивания. Так, английский патент «Aittiengesellschaft mannesmann» предусматривает для предотвращения образования раковин и последующего захвата металла, находящегося еще в расплавленном состоянии, поддерживать степень охлаждения слитка вдоль всей его длины постоянной или увеличивать ее. Увеличение должно быть меньше пропорционального увеличения скорости опускания слитка. Иными словами, при снижении скорости вытягивания сляба степень охлаждения вдоль всего слитка одновременно снижается на величину, большую, чем пропорциональное уменьшение скорости слитка.

        Австрийский патент «Bohler Co Aktiengesellschaft in Wien» рассматривает систему регулирования вторичного охлаждения как регулирование соотношения интенсивности охлаждения и скорости вытягивания слитка. Существовавшие ранее системы вторичного охлаждения предусматривали подачу охлаждающей воды при ее постоянном удельном расходе. Скорость же вытягивания слитка изменялась в зависимости от различных факторов. Вследствие этого при повышенной скорости вытягивания теплоотвод был недостаточен, а при низких скоростях слиток охлаждался слишком быстро и структура его нарушалась. В данном случае система регулирования вторичного охлаждения предусматривает охлаждение слитка, которое происходит постоянно в заранее предусматриваемом соотношении со скоростью опускания слитка.

        Акционерное общество «Aкtiengesselschaft mannesmann Dtissel-dorf» применяет систему регулирования удельного расхода воды в соответствии с изменением скорости вытягивания слитка. При увеличении скорости вытягивания интенсивность охлаждения повышается за счет увеличения удельного расхода воды, при 1 уменьшении скорости интенсивность охлаждения понижается. Однако изменение расхода воды происходит не пропорционально изменению скорости, а в определенных соотношениях, которые устанавливаются в конкретных случаях эмпирическим путем.

        Были проведены работы по выбору оптимального режима вторичного охлаждения для зоны с рельсофорсуночным охлаждением малой протяженности (около 6 м), автоматическим регулированием расхода воды в зависимости от температуры разливаемого металла и скорости вытягивания слитка для слябов среднеуглеродистой стали сечением 175Х1020 мм.

        Возможность корректировки расхода воды была предусмотрена с учетом предполагаемых колебаний температуры металла, подаваемого для непрерывной разливки, в пределах 20°С от средних значений. Режимы расхода воды были отобраны и заложены в виде программы для регулятора, при этом учитывались скорость вытягивания слитка и температура разливаемого металла. Так, для оптимальной скорости вытягивания 0,45 м/мин (7,6 мм/сек) средний удельный расход воды принят равным 0,63—0,67 дм3 на 1 кг стали, что соответствует 4,3 м3/мч, или 1,2 дм3 /м сек.