莱钢炼钢厂5号连铸机优钢生产实践

莱钢炼钢厂5号连铸机优钢生产实践

吕铭 王键 刘平 肖强 范斌

莱芜钢铁股分有限公司炼钢厂，山东，莱芜2711D4

莱钢炼钢厂于2005年7月份投产了80t转炉—80tLF——6流方坯连铸机生产线，以生产普钢为主。2005年底公司进行品种结构调整，将该生产线的5号连铸机转为生产优钢。针对优钢生产的需要，炼钢厂组织力量对5号连铸机的设备进行了改造优化，满足了优钢质量要求。目前该生产线优钢月产量在5万吨以上，优钢的热顶锻合格率、低倍合格率达到99%以上，轧材退废大幅度降低。本为对5号连铸机的优钢适应性改造、及优钢生产工艺优化做一简介。

1 工艺流程及主要装备参数

莱钢炼钢厂转炉优钢生产工艺流程为：600t混铁炉→80tLD转炉→80tLF精炼炉→6流方坯连铸机。连铸机主要装备技术参数如表1所示。

表 1 5号连铸机主要装备技术参数

2 铸机设备改造

2．1设备存在缺陷

（1）结晶器系统

1）结晶器水套水缝的设计为不可调且制作精度差，设计要求水缝尺寸4±0.2mm，现实际偏差大于0.5mm，导致铸坯在结晶器内部坯壳厚度形成不均匀，容易产生角部凹陷和角部裂纹。从日常的铸坯低倍分析看，普遍存在角部凹陷和角部裂纹缺陷。

2）结晶器足辊设计采用偏心销轴与足辊滑动连接的方式，此设计无法调整足辊与铸坯的倾斜度，且足辊转动不灵活，生产时足辊处易积渣，使铸坯表面冷却不均。

3）足辊喷淋集管设计为单根安装，固定方式为2个螺栓固定，分别对应于铸坯四个弧面，无法保证单根喷淋集管的对中精度。

（2）二冷系统

1）连铸二冷系统管路、压缩空气管路及阀门全部为普通碳钢管路，因管路锈蚀造成喷嘴堵塞，影响二冷效果。

2）因同时生产优钢和普钢，二冷水量调节范围大，最小水量为6L/min,最大水量为85 L/min，造成二冷调节阀调节不稳定，控制精度低，造成二冷水量波动大，铸坯冷却不均，影响铸坯内部质量。

3）二冷水反冲洗过滤器过滤精度低（60目），部分杂质无法过滤造成喷嘴堵塞。

4）二冷系统为全水冷却冷却强度大，不适应优钢弱冷要求。

5）二冷喷淋集管及支架变形,无法调整对中,冷却效果差。

（3）浇注系统

1）铸机流控制为定径水口控制，结晶器液面容易出现波动，铸坯容易夹渣，影响铸坯内部质量。尤其是更换滑块水口时，更易造成液面波动。

2）中间包设计刚度低，造成包底变形，铸流对中偏差大。

2.2铸机设备适应性改造

（1）结晶器改造

1）对结晶器水套进行改造，满足结晶器水缝的精度要求，确保铸坯在结晶器内的均匀冷却。

2）足辊转动部件用滚动轴承，采用连铸机专用耐高温润滑脂润滑，转动灵活；足辊弧度的调整通过旋转足辊架上的定位和调整螺栓来实现，调整范围大，并且调整起来更加方便快捷。

3）足辊配淋集管采用环管式结构，将各喷淋集管联为整体，刚性好、不易变形，一般不用调整，能够有效保证应有的强冷却效果。

（2）二冷改造

1）二冷系统、压缩空气管路及阀门全部采用不锈钢的，消除因普通管路锈蚀杂物造成的喷嘴堵塞。

2）采用双回路控制系统，优钢、普钢各采用一套控制系统，解决了优钢、普钢共存水量控制偏差大的难题。

3）将全水冷却改造为气雾冷却，满足优钢生产要求。

4）将喷淋集管改为下水盘式，便于对中与更换。各段喷淋管长度进行优化，提高了配水的均匀性。

5）在原二冷水反冲洗过滤器处并联一套变间隙过滤器。此过滤器过滤精度高可达300目，过滤精度提高5倍，能有效的过滤杂质避免喷嘴堵塞。

（3）浇注系统改造

1）将目前的定径水口控制为改塞棒控制，并实现塞棒自动控制。

2）将变形的中间包包底更换，增加拉筋，提高刚度，减少中间包得变形。

（4）增设质量在线检验设备

新上一台锯床用于锯取坯样，新增了低倍酸洗设备。

3 优钢生产工艺优化

3. 1 低过热度浇注

合理控制中间包钢液的过热度是减轻铸坯中心偏析和缩孔缺陷的基础，过热度对铸坯中心偏析有明显的影响，。由于连铸钢水的过热度直接影响铸坯柱状晶的生长，而柱状晶发达是产生疏松，缩孔，偏析的主要原因。

通过加强钢包周转管理，强化烘烤措施，大包加盖等措施，减少并稳定了钢包温降。钢水过热度达到了5±℃控制水平，中间包钢水过热度控制在20—30℃。

3. 2 全程保护浇注

为了减少钢水温降和钢水二次氧化，铸机采用全程保护浇注措施，大包至中包采用保护套管吹氩密封，并增加氩气流量计。大包长水口、浸入水口增加纤维密封垫，减少水口接缝吸气。中间包采用碱性覆盖剂，有利于减少温降和促进夹杂物的上浮吸收。

3．3优化保护渣

针对钢种成分及特点开发专用结晶器保护渣，改善结晶器润滑和传热，，改善铸坯表面质量。保护渣液渣层达到10mm以上，有较强的吸附夹杂能力，可有效提高表面质量，减少钢中夹杂。

增加保护渣在线烘烤设施，将水分控制在0.4%以下，避免因保护渣造成的钢种气体含量高的问题。

3.4 恒拉速、低拉速浇注

铸机拉速不稳定，造成二冷水水量的忽大忽下，影响铸坯的内部质量的均质化，易造成缩孔、疏松等缺陷；拉速变化大，钢水液面现波动，易造成卷渣，影响铸坯内部质量。通过采用塞棒自动控制系统，实现了拉速的恒定，提高了铸坯内部质量。

控制拉速对铸坯内裂有较大影响，实践表明，适当降低拉速可减轻机械应力，增加坯壳厚度，缩短液芯长度和减少铸坯内裂纹。5号连铸机弧形半径小，且为单点矫直，生产优钢存在先天缺陷，针对优钢生产较多的180×220断面，铸坯易出现矫直裂纹，采用低拉速浇注是必需的。

3.5采用弱冷工艺

连铸的冷却包括结晶器一次冷却和二冷段二次冷却，结晶器内的一次冷却目的是形成足够厚度的坯壳，以支持由钢水内部产生的静压力；二冷段的二次冷却目的是使带液芯的铸坯完全凝固，而不使铸坯产生质量缺陷。采用弱冷工艺能有效减少由于热应力引起的表面裂纹和内部裂纹等缺陷，弱冷工艺首先要从结晶器冷却抓起，然后与二冷弱冷配合才能取得事半功倍的效果。

（1）首先采用结晶器弱冷，优钢的一冷水水量比普钢降低10%，适当提高进出水温差，增强结晶器内初生坯壳的均匀性。

（2）降低二冷比水量，目前比水量在0.3L/Kg左右。

3.6中间包浸入式水口

浸入式水口对中不好、水口插入深度太浅或过深都易引起钢水冲刷初生坯壳而增加不均匀性，造成卷渣，必须严格控制。目前中包水口插入深度稳定控制在80-110mm，对中偏差小于5mm。

由于中包无升降功能、中间包高度无法调整，通过增减中间包两侧横梁垫板来调整中间包高度，杜绝了由于包壳变形等原因造成的浸入深度不足或过深，利于结晶器内钢水流场的稳定和钢中夹杂物的上浮与铸坯质量的提高。

采用高寿命铝锆碳质浸入式水口，水口寿命已由原来的4小时提高到现在的8～12小时，减少水口更换次数，每个流由原来每班更换3～4支水口减少为1支，甚至不换，大大降低了铸坯卷渣几率。

3.7提高设备维护质量

针对连铸机二冷系统管路锈蚀严重，喷嘴堵塞较多、、二冷支撑辊磨损变形、零段足辊转动不灵活、中包水口不对中、插入深度较低等问题，专门成立连铸机设备整治攻关组，确定改进方案，利用定修及停机时间有计划地进行逐一整改。目前，通过持续改造，零段供水管路已全部采用了不锈钢管路，消除了零段喷嘴堵塞现象；定期更换二冷辊，确保使对弧精度控制在0.5mm以内，二冷系统设备精度得到根本提高。

3.8完善质量控制体系

(1)制定质量提升计划，实施差错管理制度，对连铸工序中间包温度、喷嘴堵塞、中包水口对中、浸入水口插入深度、保护浇铸等多个参数进行差错考核，实现过程控制参数群的稳定，以次保证铸坯质量稳定。

（2）建立铸坯低倍档案、低倍内部标准。优钢每炉每流都有坯样，及时掌握铸坯内部质量情况。

（3）建立轧材质量日反馈制度，每天两次了解轧材质量信息，对出现的质量缺陷及时分析整改，实现了铸坯质量的动态控制。

（4）推行岗位标准化操作，规范员工的操作细节。

4　结 语

5号铸机经过工艺设备技术改造后，由原来的普钢连铸机转变为优钢铸机，大大改善了铸坯低倍组织，杜绝了中间裂纹、角裂等缺陷，大大降低了铸坯脱方、疏松、缩孔等缺陷的几率；通过不断工艺优化，轧材热顶锻合格率、低倍合格率大幅度降低。2007年2月份，热顶锻合格率99.8%，低倍合格率99.6%，质量异议不足2.0元/吨钢，达到了同类铸机的先进水平。

参 考 文 献

1 蔡开科．连续铸钢．北京：科学出版社，1990

2 陈家祥．连续铸钢手册．北京：冶金工业出版社，1991