提升结晶器铜管过钢量的实践探讨
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提升结晶器铜管过钢量的实践探讨李罡赵峰(方大集团萍安钢铁公司炼钢厂,江西萍乡337019)摘要:本文针对萍安钢炼钢厂结晶器安装进行工艺改进,以及优化浇铸条件,结晶器铜管单支过钢量提升至…
李罡 赵峰
(方大集团萍安钢铁公司炼钢厂,江西 萍乡337019)
摘 要:本文针对萍安钢炼钢厂结晶器安装进行工艺改进,以及优化浇铸条件,结晶器铜管单支过钢量提升至13000t/支,降低了备品备件单耗,确保了生产的稳定高效运行。
关键词:结晶器铜管,过钢量,实践探讨
1 前言
结晶器铜管作为结晶器核心装备,其关系到铸坯质量,其使用寿命一般以过钢量来衡量,萍安钢炼钢厂结晶器铜管过钢量一直在8300吨/支左右,而特钢及九钢均超过了10000t/支,萍安钢炼钢厂萍钢片最好历史水平为12452吨/支,而安钢片最好历史水平为9207吨/支,存在较大差距,本文就结晶器铜管下线原因入手,从铜管装配、维护和合理使用的管理力度方面进行了论证,实践表明,单支铜管能突破13000吨/根,结合生产经营的需要,目前控制在10500吨/根,对生产顺行及降本增效都提供了有力支撑。
2 铸坯生产工艺概况
连铸机机型:全弧型连铸机
连铸机流数:5机5流*2台;6机6流*1台
浇注断面:170×170mm2
弧型半径:8m
冶金长度:25.5m
浇注模式:中间包快换水口+浸入式水口
中间包容积:25t;30t
工作拉速:0~4.0m/min
结晶器振动驱动和结构:电机驱动、短臂曲柄四连杆机构
结晶器电磁搅拌型式:内置式
3 铜管下线返修原因分析
通过对下线结晶器解体后发现,结晶器非正常下线的原因主要集中在外因和内因两大块:内因:结晶器铜管凹坑、镀层剥落、镀层网状裂纹、划痕深、磨损严重等;外因主要是:①装配质量不过关,密封圈、水套的质量;②使用过程中,划伤、烧伤、撬伤等人为因素导致的意外受伤等。
4 改进措施
4.1 配件把关
4.1.1 配件检查环节最重要:
对每一批新到货的铜管都要进行锥度、壁厚、长度等各个指标的检验,发现不符合标准的禁止上线使用,尤其是结晶器法兰板的质量不容忽视,自2014年3月至2015年7月这段时间,结晶器法兰板的供货情况一直不稳定,车间带电搅的结晶器总共有14台,当两个机子同时更换品种时(拉普C钢),必须同时上线新铜管装配的结晶器10台才能开浇,且必须保证4台完整的结晶器随时可以上线使用(但往往有结晶器正在处于电搅线圈修理状态),此时最易导致结晶器周转紧张。
4.1.2 主要配件存在的缺陷及后果:
(1)法兰板的特点:
①上、下法兰板不通用,上法兰板有16孔和12孔两种;下法兰板依据孔位可分梅花状及正方形两种。
②当法兰板“上子口边”裂纹较为严重时,难以修补,就是修补好了,也很难杜绝使用过程突然炸裂并大面积漏水的现象,进而迫使结晶器铜管缩短使用寿命,而且存在工艺安全隐患。
(2)法兰板缺陷现象:
①上法兰板密封槽“子口边”R角不标准:R角不圆(角部偏大,槽子不均匀),槽内深浅不一,结晶器密封圈上口部分向外移,密封圈中心位置压不到铜管壁的上口(只压到一点点边缘),导致密封不严实而漏水;坡口尺寸不标准:坡度不均匀、坡度偏小,导致中间部位漏水或四周漏水;
②下法兰板(含下支承法兰板)密封槽“子口边”R角参数不符:情况与“上法兰板”的相同;
(3)导致后果:
①遇密封槽位置参数不符:装配时是以铜管定板,先把铜管装进去,因为密封槽(左右槽子还可以)内外弧的原点不在同一圆心上(未吻合),导致铜管四周形成的密封槽子不均而漏水;
②两板孔径对不到:一般情况,相差2mm就对不到螺丝孔(装不上),出现过8个孔5个孔对不到的情况),通过设备部门的努力,目前情况正常。
4.2 加强对铜管维护和合理使用的管理力度
4.2.1 装配精度
首先对结晶器的维修装配进行严格把关,加强了密封圈、水套的质量检查,有效杜绝了由于水套密封不严造成结晶器进回水短路,导致结晶器铜管过烧的问题,改善了铸坯在结晶器内的冷却效果;其次要求维修班组在每个下线的结晶器进行维护时对水缝进行测量,确保结晶器铜管四面与内水套之间的水缝均为4.0±0.1mm,车间不定时地对结晶器安装、工艺操作进行抽查(一周内不少于5个),保证了结晶器四面、角部水缝的均匀,避免了铸坯在出结晶器后由于零件质量、操作等原因造成的事故,提高了冷却能力和冷却的均匀性,降低了漏钢率,从而避免了结晶器提前下线现象。
4.2.2 铜管检查
提高结晶器装配过程的责任心,重视铜管内腔面任何细小凹陷、镀层脱落镀层网状裂纹等情况,仔细检查每一个环节,确保装配质量,防止为保“铜管过钢量抱侥幸心理”而上线使用的倾向,杜绝漏水等工艺事故的出现(缩短结晶器寿命)。
4.2.3 钢种搭配
实践证明,结晶器锥度是结晶器的一个重要参数,对连铸操作和铸坯质量的影响很大。为适应钢液在结晶器内凝固时产生的热收缩,结晶器内腔应呈倒锥度,以减小气隙,改善冷却条件,增加坯壳厚度,以利提高拉速和改善铸坯表面质量,同时还能消除或减小坯壳回温现象,有利于防止铸坯产生裂纹及变形。锥度过小,气隙大,影响铸坯对结晶器的传热,制约拉速的提高;锥度过大,会增加拉坯阻力和结晶器壁的磨损,易引起铸坯抖动,甚至拉裂坯壳造成漏钢,因此,合适的锥度至关重要,生产过程中必须关注钢种搭配,根据铜管新旧程度及磨损情况,也即铜管锥度的变化情况,结合钢种浇注的工艺要求,合理匹配“铜管炉龄数”,锥度情况如表1。
表1 炼钢厂结晶器新铜管参数
产品规格(mm) |
厂家 |
内腔尺寸(mm) |
倒锥度(%) |
||||||
弧面 |
直面 |
弧面 |
直面 |
||||||
上口 |
下口 |
上口 |
下口 |
||||||
170×170×850×R8000 |
天河 |
154.45 |
153.2 |
152.39 |
151.24 |
1.25 |
1.35 |
||
170×170×850×R8000 |
长白山 |
174.4 |
173.15 |
174.55 |
173.25 |
1.25 |
1.35 |
注:①新铜管的锥度在1.3~1.4之间;②新铜管上线一般用于普碳钢拉坯(大概在2500吨左右),即锥度磨损到0.9~1.0以下时,下线修整用于20MnSi系列拉坯,正常情况下,至锥度磨损到0.3~0.4左右报废。
4.3 加强连铸机操作规范的执行力度
结晶器是连铸机的心脏,其健康运行还取决于操作规范的执行力度,车间以“对中精度”为主,做好二冷管架对中与引锭杆校弧、托辊更换工作,防止引锭头顶坏结晶器端口及内腔;杜绝内腔意外受损的责任事故(划伤、烧伤、撬伤等);同步跟踪水温差,及时调整结晶器水量,解决了结晶器进出水温差偏高的难题,有效地提高了初生坯壳的厚度,拉漏率显著降低。
4.3.1 对中精度
做好二冷管架对中与引锭杆校弧、托辊更换工作,标准是二冷管架对中误差≤5mm,试机时引锭杆不跑偏,防止引锭头顶坏结晶器端口及内腔。
4.3.2 杜绝内腔意外受损的责任心事故(划伤、烧伤、撬伤等)
中心思想就是要减少开浇次数,因为每次开浇,均涉及装引锭、放连接、挂(熔)冷钢等,最容易发生划伤、烧伤、撬伤等现象,所以生产的连续性管理最重要,要在减少因为“炉钢节奏、高温钢、负镇时”等导致的低液面堵流、意外事故堵流,进而重新开浇的事件上下功夫,尽可能提升单个结晶器的连浇率,提高铜管寿命,具体为:
①因顶坯盖帽未清理干净的胡须导致划伤内腔;
②因钢质连接件未放正而划伤铜管;
③中浇保护管突然穿孔且“结死”不能及时取出时,钢流如果直接冲击在法兰板上(烧坏密封圈,漏水),容易导致结晶器受损;
④遇到事故需用撬棒处理结晶器内的冷钢时,要小心,以免损坏铜管内腔;
⑤氧管需取火种时(引流或吹滑道残钢),必须防止射伤铜管内腔的事件(氧气流量及时间控制)。
4.3.3 水温差
夏季环境温度上升,及时跟踪调整结晶器水量,由95t/h调整到97~99t/h,尤其是结晶器进水水温超过35度,水温差超出7~9度均须预警,督促动力厂散热或补水,使结晶器水温差在可控范围,有效提高了初生坯壳的厚度,降低事故率。
4.3.4 开机检查
每次开机前,结晶器事故水试水操作属必备程序;停机班组对结晶器更换、安装进行检查确认;停机班组检查结晶器铜管的磨损和划痕情况,有异常及时更换;班组更换结晶器时,采用定位销进行定位安装;车间不定时地对结晶器安装、工艺操作进行抽查及考核。
5 改善水质
5.1 水质的重要性
结晶器是连铸机的心脏,冷却水就是连铸机的血液,为确保铸坯均匀冷却,防范喷嘴堵塞现象,水质的改善列为冷却效果基础管理的头等大事。水质成份大概为以下几类:水藻、泥沙、油污、钢坯表面氧化物、悬浮杂物等污染物。因为二冷水多半处在露天路径循环,生产过程中完成冷却任务后初步汇总在溢沉池中(1#、2#机为一个系统,3#机另为一个系统),从外观上看,水面有大量的机油、矿泉水瓶、塑料袋、槟榔壳、烟盒等杂物堆积,不断发酵、腐烂,或被高速水泵碾碎,最后随水流再次进入管道循环系统,根据对多次漏钢等工艺事故的分析,结合对喷嘴堵塞情况的拆解,可以认定:杂物堵塞喷嘴已经威胁到连铸机的正常运转。
5.2 捞油机功不可没
基于上述判断,着手对二冷水的水质进行全天候布控,并采取了多项措施对水质进行维护:①协助动力厂在高速澄清池的出口加装滤网,尽可能拦截悬浮杂物;往二冷水池内加入絮凝剂和沉浆剂,使二冷水中水藻、水中浮生物、水中悬浮物得到絮凝上浮,水中小微粒污染物得到沉淀;②首台捞油机在3#机的二冷溢沉池运转成功,第二台捞油机将在近期内制作安装到1#、2#机的二冷溢沉池,用于打捞机油,减少其对杂物的粘结作用,减少喷嘴堵塞几率;③对溢沉池中的杂物组织专项打捞,对水质进行第三方检验并纳入常态化工作日程,严厉“禁止抛撒杂物到二冷循环系统”,倾力维护水质,确保铸机顺行。
6 控制钢水过热度
结晶器铜管寿命与再结晶温度强相关,见表2
表2
结晶器铜管材质 |
电导率(us) |
管壁厚度(mm) |
热导率(us) |
再结晶温度(℃) |
热面温度(℃) |
冷面温度(℃) |
角部温度(℃) |
磷脱氧铜 |
49.3 |
22.5 |
322 |
300 |
263.88 |
63.81 |
46.13 |
银铜 |
54.4 |
22.5 |
370 |
370 |
241.29 |
64.43 |
46.58 |
铬铜 |
46.4 |
22.5 |
355 |
450 |
247.99 |
64.25 |
46.45 |
铜管的热面温度越接近再结晶温度,铜管寿命越短,因此控制好钢水过热度有利于铜管寿命的提高。四个月来,钢水过热度由30~40度降低至20~30度,为铜管寿命的提高提供了有力的支撑。
7 效果评价
经过以上措施的落实,结晶器铜管过钢量得到大幅度提升,具体如下表3所示:
表3 萍安钢炼钢厂结晶器铜管过钢量统计表
年度 |
月份 |
报废(根) |
平均拉坯炉数(炉) |
最高炉数(炉) |
平均过钢量(吨) |
最高过钢量(吨) |
报废铜管具体信息 |
||||
达标数(根) |
未达标数(根) |
未达标原因 |
|||||||||
总数 |
天河 |
长白山 |
|||||||||
2015 |
4 |
27 |
15 |
12 |
738 |
887 |
8273 |
9934.4 |
21 |
6 |
凹洞脱落、划痕深、磨损严重等。 |
5 |
23 |
5 |
18 |
928 |
1222 |
10390 |
13686.4 |
20 |
3 |
凹洞脱落、划痕深、磨损严重等。 |
|
6 |
21 |
9 |
11 |
896 |
1159 |
10032 |
12981 |
20 |
1 |
长时间未使用而报废(江河管) |
|
7 |
17 |
15 |
2 |
967 |
1211 |
10836 |
13563.2 |
11 |
6 |
脱落1支;划痕5支。 |
|
8 |
33 |
26 |
7 |
845 |
1132 |
9459 |
12678.4 |
21 |
12 |
脱落9支;划痕3支。 |
8 结语
经过系列改造和优化,铜管过钢量得到大幅提高,由原来的平均8300吨/支提高到目前的10836吨/支,单支铜管最高过钢量达到13563t,平均及单支铜管过钢量都达到了历史最好水平,提高了钢水收得率,从而带动备件消耗大幅降低,结合生产经营的需要,目前控制在10500吨/根。
参考文献
[1] 陈家祥.连铸铸钢手册.北京.冶金工业出版社,1991
[2] 冯