炼轧厂罗可普连铸机的技术改造和工艺优化

内容提要：韶钢炼轧厂四机四流罗可普连铸机从意大利德兴公司引进，是目前国内较高拉速小方坯连铸机，最大拉速可达3．60m／min，平均拉速达3．3m／min。该连铸机自2000年1 2月投产，由于该连铸设计主要生产螺纹，在品种钢开发过程中，铸坯质量难以达到要求。为了满足品种钢开发的要求，2005年7月对该连铸机进行技术改造和工艺优化。

关键词：连铸机，技术改造，工艺优化

1 前言

韶钢炼轧厂四机四流高效罗可普连铸机从意大利德兴公司引进，该连铸机于2000年12月投产，设计生产坯型为160×160mm²和200×200mm²，弧形半径R=9000mm，年生产合格坯63万t／年。2000年12月投产，由于该连铸机设计以生产螺纹钢主要，许多设备和工艺条件满足不了品种钢开发的要求，在品种钢开发过程中，铸坯质量出现许多问题。为了满足品种钢开发的要求，2005年7月对该连铸机进行技术改造和工艺优化。

2 连铸机改造原则

(1)连铸机生产能力与电炉生产能力相匹配，实现多炉连浇。

(2)满足合金钢、优质碳素钢等多钢种高拉速、高质量、高连浇炉数要求，保证“多品种、小批量”生产要求。

(3)综合国内外先进技术，结合本厂的实际情况，尽可能保留原有设备，以减少投资。

3 连铸改造前主要参数和工艺特点

3．1连铸机基本参数

(1)连铸机机型：罗可普型

(2)连铸机弧形半径：9米

(3)铸坯断面：180×180mm²

(4)机数、流数：四机、四流

(5)结器长度：1000mm

3．2生产钢种及定尺长度

(1)生产钢种：HRB335、HRB400、BS460、G60

(2)铸坯定尺长度：10米

3．3连铸机原工艺特点

大包至中间包采用敞开浇注；

中间包至结晶器采用双定径水口敞开浇注；

中间包下水口可在线快速更换；

结晶器液面自动控制，液面控制系统采用放射源Csl37；

二冷段分三区冷却，冷却段长，大水量、高水压、冷却水量随拉速自动调节；

结晶器冷却水采用大水量、高水压、高流速冷却水量随拉速自动调节；

采用铸坯直接热送工艺。

4 改造要求

(1)适用钢种：20MnSi、Q21 5——Q235、30#——80＃、SWRH52A、SWRH72A、SWRH77B—82B、60SiMn、65Mn、H08A、30MnSi、MLl0～ML40、60Si2Mn。

(2)断面要求：l 70×1 70 mm²预留180×180 mm²且两种断面通用同种电磁搅拌线圈。

(3)不改变现有振动系统、拉矫系统及结晶器与振动台的装配尺寸。

(4)气一雾冷却系统在同一断面时更换喷咀可适用不同钢种；更换断面时，只需更换喷淋管和喷咀。

5 设备技术技术改造及工艺优化

5．1增加回转台称量装置

由于连铸机采用无氧化浇注，给钢包浇注工判断钢包是否下渣带来了困难。为了准确了解钢包钢水情况，回转台增加钢包称量装置，确保钢包渣不下到中间包，防止中间包出现卷渣。同时减少钢包钢水浪费的情况，提高钢水的收得率。

5．2加设回转钢包吹氩系统

炼轧厂有一台LF精炼炉且属于单工位，钢水的吊运过程影响精炼炉作业。为了保证精炉精炼时间，将钢包的软吹氩从精炼炉转移至钢包回转台，利用等待时间或钢水浇钢前期进行软吹氩，确保钢水的纯净度。为此，回转台增设钢包吹氩系统。

5．3采用无氧化浇注系统

原工艺采用全敞开浇注，钢水的二次氧化严重，为防止钢水的二次氧化，采用无氧化浇注系统。钢包加设保温盖；钢包加覆盖剂；钢包至中间包吹氩长水口保护浇注；中间包加新型吸渣剂、加盖：巾问包至结晶器采用浸入式水口保护浇注；结晶器采用新型保护渣浇注，新型保护渣的要求：结晶器与士不壳间渣膜厚度适宜，且分布均匀，有良好的溶解、吸收夹杂物的能力。

5．4采用塞棒自动控制系统

(1)结晶器液面自动控制，采用Cs—l 37液面自动控制系统，该系统响应速度快，控制精度高，可实现自动开浇。

(2)塞棒自动控制系统具有j控制状态

1)手动控制状态：此时由现场操作人员控制浇钢速度与拉钢速度，本系统不参与控制。

2)点动控制状态：此时可通过操作箱或人机界面上的塞棒点动按钮点动升降。

3)自动控制状态：当实际液位在设定液位±D范围内时，自动允许灯亮，将转换开关转至自动档，系统处于自动控制状态，此时系统可将结晶器内钢水控制在设定液位±3mm范围内。

(3)塞棒自动控制系统具有的功能：检测功能、设定液拉、自动控制过程、塞棒关闭功能、

报警功能、水口保护功能、溢钢预防功能、塞棒输出缓冲功能、延迟关塞棒功能。

5．5结晶器采用电磁搅拌技术

5．5．1结晶器的的改造

(1)结晶器采用内置式电磁搅拌结构形式。

(2)改造后的结晶器有如下特点：结晶器金属材料均采用适用于电磁搅拌的不锈钢材质；结晶器水套采用整体挤压水套，保证水缝均匀；铜管由带导水槽的上部板固定，端面密封(冷却水直冲上密封法兰，端面密封圈不易损坏)；结晶器增加一排足辊，使引锭杆能顺利进入结晶器，不会擦伤铜管，并对出结晶器的铸坯产生很好的支撑作用，提高结晶器的使用寿命；为了使结晶器电磁搅拌有最佳的安装位置，液面检测射源由侧推入的安装形式改为顶插入的安装形式。

(3)结晶器的主要参数

铜管长度： 1000mm

水缝： 4mm

水速： ～11m／s

铜管内腔形状： 钻石抛物线型

5．5．2电磁搅拌装置

(1)采用内置式电磁搅拌器。作为内置式电磁搅拌器具有以下特点：搅拌器线圈采用的是大电流、低电压、粗铜排、以及特殊绝缘保护技术；采用独立的净纯循水路系统，确保搅拌器的使用寿命。

(2)电磁搅拌器技术参数

磁场形态： 旋转磁场

运行方式： 连续或交替

中心磁场强度： ≥860GS

额定电流： 350A

电压MAX： 400V

视在功率： 250KVA

有功功率： 69Kw

频 率： 2—8HZ

(3)结晶器电磁搅拌器功能

1)改善钢坯的表面质量及皮下夹杂。机理如下：

i钢水的旋转运动使夹杂物产生一个向心力，使夹杂物离开结晶生长前沿。大的夹杂将上浮到弯月面，从而避免了夹杂物留在结晶坯壳上。

ii由于弯月面上的钢液是由外向内流动的，因此使夹杂物离开结晶器壁，向结晶器中心聚集，避免了卷渣。

iii由于钢水的的旋转运动，使气泡离开结晶前沿，极大减少皮下气泡及针孔。

2)改善钢坯的内部质量。机理如下；

i钢水的旋转运动改善了钢坯壳与钢液之间的换热，使钢液的中心过热度快速消散，温度梯度消失，从而使柱状晶停止生长，在铸坯中心形成一个大的等轴晶区。

ii柱状晶在钢坯中心部位的消失，消除了中心搭桥，因此有效地减少了中心疏松。

iii中心区域等轴晶的形成，极大地减少了中心碳偏析及合金偏析。

5．6二次却系统改造

5．6．1二次冷却装置

(1)二次冷却由原来的全水冷却改为气一雾冷却，分为四段。

(2)足辊(0段)仍然采用全水冷却。足辊进水从振动台下进水，足辊段喷管安装在结晶器

底法兰上。

(3)其它全水冷却部分全改为气一雾冷却，由四段喷淋管组成，按三段分别独立控制。

(4)各段冷却喷淋管由气管、水管组成，均为各面独立，能快速定位安装。

(5)各段分设集水环由气环、水环组成，与各面喷淋管采用法兰联接，便于更换喷淋管。

(6)喷咀与喷淋管采用螺牙联接，便于换钢种时更换喷咀。

(7)更换断面时只需更换各面上的喷淋管而不更换集水环，不同钢种集水环公用。

5．6．2二次冷却控制

(1)原全水冷却采用三段控制，改造后采用四段控制，除0段采用全水冷却方式外，其它三段为气一雾冷却方式。

(2)气雾冷却段段的水路系统每流采用三段分别控制，每段进行单独控制；气路系统分四流控制，，同流各段不单独控制；可以在线监控水总管、气总管、各流各段水、气的压力、流量等生产相关参数。

(3)改造计算机的控制程序，实现全自动配水，根据配水模型，结合不同钢种设计相应的水量、气量一拉速曲线，使水量气量根据拉速及时自动跟踪、快速响应。

(4)改造后的二冷配水模式分为普碳钢、中碳钢、高碳钢、结构合金钢四种配水模式，操作时按实际需要在上机画面上选择相应的模式，同一类别的不同钢种的配水只需在上机画选择相应的钢种系数或修改各段分配参数即可。

5．7优化各种工艺参数

5．7．1强化钢水软吹Ar，提高钢纯净度

合理软吹Ar搅拌是提高钢水纯净的有效手段，而且可均匀钢水成份和温度，大大提高钢水的质量；浇次第一炉钢要求软吹Ar搅拌时间大于12分钟，其它炉钢要求软吹Ar搅拌时间大于8分钟。

5．7．2严格控制中间包过热度

中间包过热度控制是连铸温度控制核心是影响连铸生产稳定的重要因素，也是影响连铸坯质量的重要环节，为了连铸生产顺行和提高产品质量，制定严格中间包控制标准；浇次第一炉，过热度控制在35～40℃：浇次其他炉，过热度控制在25～30℃。

5．7．3合理匹配过热度与拉速的关系

本铸机工作拉速在1．8～2．8m／min范围之内，为确保品种钢铸坯的质量对连铸机工作拉速与过热度作了如下工艺规定：

中间包温度与拉速度匹配关系

6 结束语

通过对连铸机工艺优化和控制，韶钢炼轧厂四机四流高效罗可普连铸机操作工艺完全成熟，控制手段大大提高，为稳定整个生产工序创造有利条件。