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河鋼承鋼方坯連鑄機提速及提溫生產(chǎn)實踐
來源：2019全國高效連鑄應(yīng)用技術(shù)及鑄坯質(zhì)量控制研討會論文集|瀏覽：次|評論：0條 [收藏] [評論]
河鋼承鋼方坯連鑄機提速及提溫生產(chǎn)實踐尹英波，李劍華，溫日春，楊建永，潘愛龍，陳英奇（河鋼集團 承鋼分公司 線材事業(yè)部 河北 承德）摘要：本文介紹了通過對河鋼承鋼股份有限公司線材事…
河鋼承鋼方坯連鑄機提速及提溫生產(chǎn)實踐
尹英波，李劍華，溫日春，楊建永，潘愛龍，陳英奇
（河鋼集團 承鋼分公司 線材事業(yè)部 河北 承德）
摘要：本文介紹了通過對河鋼承鋼股份有限公司線材事業(yè)部1#方坯連鑄機結(jié)晶器足輥區(qū)冷卻及支撐裝置改造、振動機構(gòu)調(diào)試優(yōu)化、二冷段噴淋系統(tǒng)改造、 矯直區(qū)不必要的二次冷卻優(yōu)化、工藝過程控制優(yōu)化，實現(xiàn)鑄機提速2.4-2.6m/min的生產(chǎn)及鑄坯溫度提升10-22℃，方坯提速及提溫達產(chǎn)達效節(jié)能生產(chǎn)的目的。
關(guān)鍵詞：鑄機;改造;優(yōu)化；提速;提溫
Abstract: This paper introduces the secondary cooling optimization and process control of the second cooling and straightening zone through the cooling and supporting device transformation of the roller zone of mould, the adjustment and optimization of vibration mechanism, the modification of the spray system in the second cooling section and the straightening area of the continuous casting machine of the wire division of Hesteel Chengsteel. The purpose of achieving the speed increase of the casting machine 2.4-2 .6 m/min and the temperature increase of the casting billet by 10-22 °C, the speed increase of the billet and the effective energy saving production of the production.
Production practice of speed-up and temperature -up of billet caster in chengde iron and steel Co.,Ltd
Yin Yingbo,Li Jianhua,Wen Richun,Yang Jianyong,pan Ailong，Chen Yingqi
(Hbis Group Chenggang Branch Wire rod Business Division Hebei Chengde)
Key words: Casting;Transform;Speed Up;Optimize;Tiwin
1 前言
2 重點改造項目及特點
1 前言
在我國，高效連鑄技術(shù)的研究很早就已起步，在固定式結(jié)晶器及一般鋼種條件下, 連鑄機的澆鑄速度還有很大潛力, 可大幅提高。連鑄生產(chǎn)中的設(shè)備維護管理、工藝操作制度的嚴格執(zhí)行、科學的生產(chǎn)調(diào)度是高效連鑄技術(shù)的基礎(chǔ)。鋼廠在實現(xiàn)鑄機高效化過程中的作用是最大的和最關(guān)鍵的。河鋼承鋼線材事業(yè)部，R7m 六機六流直軋小方坯連鑄機（165×165mm）自2017年10月投產(chǎn)后3個月即達到了設(shè)計的各項指標，2018年年產(chǎn)量達到了106萬噸。單機全連鑄生產(chǎn)要求鋼產(chǎn)量穩(wěn)定，要求鑄機提高拉坯速度，保證充足的設(shè)備檢修優(yōu)化時間。隨著煉鋼能力的不斷增加，鑄機基礎(chǔ)作業(yè)率達到了85％以上，鑄機原設(shè)計已不能滿足生產(chǎn)的特定要求，因此河鋼承鋼進行了高效化整改改造，經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實踐證明，效果顯著。
2 重點改造項目及特點
此次鑄機改造的主要目的是提高鑄坯拉速和提高鑄坯表面溫度。制約鑄坯拉速和鑄坯表面溫度因素很多，但對于鑄機本體講，關(guān)鍵在于結(jié)晶器足輥區(qū)良好的穩(wěn)定冷卻及支撐、振動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行、二冷段均勻分布冷卻及避免矯直區(qū)不必要的二次冷卻干擾，以及工藝過程控制是重要因素。
2.1 結(jié)晶器足輥區(qū)冷卻及支撐裝置改造
結(jié)晶器是連鑄機的關(guān)鍵部件，也是制約鑄機高效生產(chǎn)的最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。高效方坯連鑄對結(jié)晶器的要求就是要在高拉速的條件下，鋼水能夠在結(jié)晶器內(nèi)均勻形殼，并在結(jié)晶器出口位置達到一定的坯殼厚度。采用了“新型單體環(huán)形雙排水環(huán)”如圖1 進行鑄坯出結(jié)晶器下口的冷卻支撐，避免了因冷卻不均造成的角裂漏鋼及形變。新增加四個足輥 如圖2，足輥本體采用銅套石墨軸心組裝，確保銅管倒錐度與鋼種及拉速相匹配，在線結(jié)晶器銅管鍍層完好，銅管內(nèi)腔倒錐度光滑過渡且正方度保持較好。有效克服了因支撐不足，冷卻強度不到位，制約拉坯速度的提升。
2.2 振動機構(gòu)調(diào)試優(yōu)化
鑄機原振動為兩偏心單連桿式振動系統(tǒng)，此振動裝置的缺點是振動過程中仿弧精度差，高拉速狀態(tài)下，結(jié)晶器穩(wěn)定性不好出現(xiàn)偏擺，很難適應(yīng)高拉速的要求。為此采用了四二式單板簧振動系統(tǒng)，有效克服了高拉速狀態(tài)下結(jié)晶器偏擺現(xiàn)象。結(jié)晶器偏擺由原0.32-0.40mm/m控制降低在0.20-0.26mm/m,結(jié)晶器縱向偏擺穩(wěn)定降低了0.2mm/m,控制在0.22-0.28mm/m。通過對振動機構(gòu)調(diào)試優(yōu)化，有效地提高了兩偏心單連桿式振動系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。為鑄坯提速奠定了堅實基礎(chǔ)。
2.3 二冷段噴淋系統(tǒng)改造
優(yōu)化噴淋集管布置，改進二冷制度，采用“新型單流單體獨立水條內(nèi)懸掛技術(shù)”見圖1 ，均勻分布冷卻區(qū)間，六機六流12個冷卻小區(qū)間冷卻由強到弱，階梯式遞減，鑄坯冷卻噴距精度差控制到了0.3-0.5mm之間。同時在保證切割時鑄坯芯部全凝固條件下，盡可能減小冷卻強度，更好地利用凝固潛熱，提高鑄坯溫度，見圖2。 通過實測的方法得到目前各冷卻回路的最大水量，重新進行噴嘴選型如表1，改造增加一段水條，將水條全部改造成統(tǒng)一標準，分三個區(qū)域控制，采用全水冷卻防止。優(yōu)化配水二次方程，比水量控制1.15l/g，滿足高拉速的水量要求，保證鑄坯質(zhì)量。通過二冷段噴淋系統(tǒng)改造解決了噴距精度不夠問題，解決了冷卻不均及冷卻臨界點控制問題。
表1.水嘴選型
| 型號 | 個數(shù) | 壓力 | |
| 一區(qū) | 3/8”PZ11167QZ5 | 5 | 0.7Mpa |
| 二區(qū) | 1/4”PZ7065QZ5 | 10 | 0.7Mpa |
| 三區(qū) | 1/4”PZ7065QZ5 | 9 | 0.7Mpa |
2.4 矯直區(qū)不必要的二次冷卻優(yōu)化
拉矯裝置維持現(xiàn)有結(jié)構(gòu)形式不變，對拉矯機1號輥區(qū)、2號輥區(qū)、分離輥區(qū)設(shè)備冷卻水進行管路改造，將外冷卻水管改為內(nèi)循環(huán)冷卻管路，對各流單體拉矯裝置安裝“新型卡嵌式水冷罩”，保證冷卻設(shè)備運行的同時，防止設(shè)備冷卻水噴濺到鑄坯表面，造成鑄坯溫度降低。通過對矯直區(qū)優(yōu)化解決了跑水漏水對鑄坯進行二次冷卻溫降。
2.5 工藝過程控制優(yōu)化
隨著過熱度的升高，鑄坯中心疏松、縮孔和偏析級別都會大幅度提高，即中包溫度對鑄坯質(zhì)量有重要影響，甚至導致鑄坯不合格。因此連鑄機提高拉速必須確保出鋼周期、鋼水溫度和成份相對穩(wěn)定。鋼水精煉、調(diào)溫：采用精煉、調(diào)溫，均勻化學成份，均勻鋼水溫度，穩(wěn)定過熱度，降低非金屬夾雜物。
2.5.1 鋼水質(zhì)量條件控制
雜質(zhì)元素的控制，為降低鑄坯裂紋敏感性、減少夾雜物富集，從而提高連鑄生產(chǎn)的可操作性、改善鑄坯質(zhì)量，各鋼廠對鋼水中有害雜質(zhì)元素含量要求均比國家有關(guān)標準嚴格，主要成分指標：[P] ≤0.035%，[S] ≤0.025% ，Mn/S ≥25。
2.5.2溫度制度優(yōu)化
鋼水過熱度是影響連鑄操作的重要因素，控制不好將直接導致鑄坯質(zhì)量問題，甚至造成拉漏事故，通常中間罐內(nèi)鋼水過熱度控制為15－40℃。每包鋼水的澆注初期和末期應(yīng)根據(jù)中間罐內(nèi)鋼水過熱度的變化來調(diào)整拉坯速度，確保鑄機生產(chǎn)中的熱態(tài)平衡，最高/最低溫度差應(yīng)嚴格控制到35℃，避免中包內(nèi)鋼水溫度的過度波動。除提供溫度均勻的鋼水、控制鋼水澆注時間以外，需對鋼包及中間罐內(nèi)的鋼水進行保溫，減少溫度損失，主要措施有：
(1)對中間罐內(nèi)襯進行充分預(yù)熱，預(yù)熱溫度大于1000℃，時間大于60min。采用新式“熱值區(qū)間烘烤技術(shù)，保證預(yù)熱烘烤溫度的同時，強化了中間罐內(nèi)襯二次凝固強度及內(nèi)腔環(huán)境溫度。
(2)采用鋼包液壓加蓋裝置及中間罐二次密封技術(shù)，穩(wěn)定鋼溫狀態(tài)的同時避免鋼液二次氧化，凈化鋼液夾雜，從而提高鋼液可澆注質(zhì)量。
(3)鋼包、中間罐鋼水液面采用保溫隔熱覆蓋劑，這是一項最直接有效的鋼液隔熱保溫防氧化去除雜質(zhì)環(huán)節(jié)。
2.5.3 爐機匹配制度控制
正常生產(chǎn)開始澆注，采取“頭爐小二爐大”的銜接式澆注提速匹配方式，達到轉(zhuǎn)爐與連鑄工序之間時間節(jié)奏協(xié)調(diào)，兩者生產(chǎn)節(jié)奏穩(wěn)定提升的同時，為鑄坯溫度提升控制提供了量化空間，實現(xiàn)雙得即：拉坯速度提升及鑄坯溫度提升。
方坯鑄機的拉速控制由1.8-2.0m/min提高到了2.4-2.6m/min在此分別制定了HRB500E,HRB400E溫度、拉速細節(jié)控制制度，生產(chǎn)流數(shù)由八流減為六流，實現(xiàn)軋機、連鑄、轉(zhuǎn)爐整體生產(chǎn)節(jié)奏匹配。
通過對工藝過程控制優(yōu)化解決了制約鑄機提速、提溫等因素，為后期達產(chǎn)達效創(chuàng)造有利條件。
3 改造效果
提速鑄機改造于2017年10月完成，進行“提高拉速”生產(chǎn)工藝改進并組織生產(chǎn)試驗，2018年產(chǎn)鋼達到了106萬噸。鑄機使用∮16.5mm快換短滑塊開澆。開澆頭坯過拉矯機在鑄機設(shè)備及各工藝參數(shù)運行穩(wěn)定，中間包溫度符合要求的情況下組織換水口之前手動提高冷卻水流量：足輥10-11m3/h，一區(qū)15-18m3/h，二區(qū)10-11m3/h，二冷水穩(wěn)定后組織6個流全部更換∮18.5-19mm快換滑塊，轉(zhuǎn)為自動配水強冷。使用∮18-19 mm快換滑塊滿包敞開澆注，拉速2.4-2.6m/min之間，及時調(diào)整中間包液面，確保拉速控制在了2.5m/min，澆注周期40分鐘。試驗控制工藝參數(shù)情況如表2。
①改造后，提速前正常拉速控制在1.8-2.0m/min，提速后正常拉速穩(wěn)定在2.4-2.6m/min，可比原來鑄坯拉速提高0.6m/min，鑄坯質(zhì)量符合軋制要求，提速后保證了連澆爐數(shù)提高到現(xiàn)在的50爐/澆次。鑄機作業(yè)率顯著提高，真正實現(xiàn)了達產(chǎn)達效。
表2.鑄生產(chǎn)工藝參數(shù)
| 爐次號 | 18***01 | 18***02 | 18***03 | 18***04 | 18***05 | 均值 | |
| 中包溫度 | ℃ | 1543 | 1546 | 1547 | 1540 | 1528 | 1544.4 |
| 拉速 | m/min | 2.53 | 2.45 | 2.43 | 2.47 | 2.7 | 2.5 |
| 足輥水 | m3/h | 9.52 | 10.48 | 10.09 | 10.33 | 11.40 | 10.36 |
| 一區(qū)水 | m3/h | 13.14 | 13.47 | 13.40 | 14.24 | 15.20 | 13.89 |
| 一區(qū)水 | m3/h | 9.23 | 9.44 | 9.44 | 9.88 | 10.80 | 9.76 |
| 比水量 | l/g | 0.99 | 1.15 | 1.08 | 1.11 | 1.23 | 1.11 |
| 測量矯直溫度 | 1073 | 1112 | 1124 | 1163 | 1145 | 1123 | |
| 切割點表面溫度 | 980 | 1007 | 1032 | 1055 | 1040 | 1023 | |
| 鑄坯切 后溫度 |
頭部 | 938.8 | 969.7 | 943.2 | 997.6 | 1007 | 971 |
| 尾部 | 995 | 1025 | 991 | 1019 | 1000 | 1006 | |
| 頭尾溫差 | 56.9 | 55.3 | 47.8 | 21.4 | 40 | 44 | |
②改造后，通過對現(xiàn)場實驗數(shù)據(jù)跟蹤，測量鑄坯溫度平均值：頭部938.8-1007℃之間，切割點溫度995-1019℃之間，頭尾溫差平均控制在44.2℃。同比改造前提高了10-22℃，鑄坯溫度的提升對直軋產(chǎn)線順產(chǎn)軋制起到了關(guān)鍵性的作用。通過2018-2019年中旬生產(chǎn)證明各項技術(shù)指標較改造前都有較大提高。
4 結(jié)語
河鋼承鋼1#方坯連鑄機改造后，可比原來鑄坯拉速提高0.6m/min左右，鑄坯質(zhì)量符合軋制要求，拉速的提高使連澆爐數(shù)提高到現(xiàn)在的50爐/澆次，鑄機作業(yè)率顯著提高。鑄坯表面溫度同比改造前提高了10-22℃，為直軋產(chǎn)線達產(chǎn)達效奠定了堅實基礎(chǔ)。
參考文獻：
[1]孫永棟，高龍永.連鑄板坯凝固殼厚度的研究和應(yīng)用.連鑄.2011，（5）：5
[2]史宸興主編.實用連鑄冶金技術(shù).冶金工業(yè)出版社.2003:29-49
