淺議板坯連鑄輕壓下對拉坯阻力的影響

張禹群　李正勇

摘要：在南鋼2#板坯連鑄機扇形段輕壓下控制實踐的基礎上，分析了輕壓下技術(shù)參數(shù)的改變對扇形段拉坯阻力的影響。

關(guān)鍵詞：板坯連鑄輕壓下；扇形段拉坯阻力；壓下量；壓下速率

中圖分類號：TG233文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0037-02

扇形段拉坯阻力受到很多方面影響，如設備上：結(jié)晶器振動不正常；扇形段輥子軸承潤滑不好，轉(zhuǎn)動不靈活；輥子變形，彎曲段、扇形段輥縫差；彎曲段與結(jié)晶器、扇形段一段接口尺寸超差；火切機行走受阻；扇形段拉矯電機負載不平衡。工藝上：拉速變化；二冷水配水模式不對；坯子冷卻不均勻；中間包溫度測量不準，輕壓下位置不準確等方面原因。下面我們主要討論輕壓下參數(shù)的變化對扇形段拉坯阻力的影響。

南鋼中厚板卷廠2號連鑄的鑄機是直弧、連續(xù)彎曲矯直型，鑄坯厚度為180mm、220mm、260mm，板坯寬度為1600～2250mm，鑄機的基本半徑為10米，扇形段數(shù)為13個，具有全線輕壓下功能，采用的是多輥拉坯方式。輕壓下扇形段的特點：全部為分節(jié)輥密排，弧型段輥徑為230mm，驅(qū)動輥輥徑250mm，矯直段、水平段輥徑300mm，輥間距小。每個扇形段有7對夾棍，該區(qū)域所有非驅(qū)動輥都為三分節(jié)輥，驅(qū)動輥為兩分節(jié)輥，7#、8#段為矯直段?？蛇M行輕壓下的區(qū)域約為30米，但每次使用的扇形段是2～3個。相對連鑄機的其他工藝參數(shù)而言，輕壓下的工藝參數(shù)都是比較小的值，如每個扇形段的最大輕壓下率約毫米級，因此必須采用精度高的調(diào)節(jié)方法，才能達到工藝參數(shù)的要求，目前大多采用液壓驅(qū)動以及調(diào)節(jié)輥縫來解決。

一、實驗結(jié)果與討論

（一）輕壓下技術(shù)

輕壓下技術(shù)是在收縮輥縫技術(shù)的基礎上發(fā)展而來，它是通過在連鑄坯液芯末端附近施加適當壓力，產(chǎn)生一定的壓下量來補償鑄坯的凝固收縮量。輕壓下技術(shù)出現(xiàn)之初并沒有靜態(tài)和動態(tài)之分。直到20世紀90年代中后期，隨著遠程控制技術(shù)的進步，才提出了動態(tài)輕壓下的概念。靜態(tài)輕壓下是澆鑄前預先設定好輥縫，按照設定的拉速和工藝條件進行澆注，而動態(tài)輕壓下則是在澆鑄過程中能夠跟蹤凝固終點，并隨凝固終點的變化動態(tài)調(diào)整輥縫的一種方法。由于動態(tài)輕壓下比靜態(tài)輕壓下能更好地改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，因此現(xiàn)階段關(guān)于輕壓下技術(shù)的研究多集中于動態(tài)輕壓下。輕壓下的主要工藝參數(shù)有：壓下位置、壓下量、壓下速率和壓下率。在不同鋼種以及澆鑄工藝條件（如拉速）發(fā)生變化的情況下，通過改變輕壓下的參數(shù)，達到改善板坯的內(nèi)部質(zhì)量。

（二）拉坯阻力組成

鑄坯通過導向輥裝置沿鑄流軌跡運動時，要承受拉坯阻力和拉坯輥強制拉力產(chǎn)生的拉伸應力，但采用分散多輥傳動則可把“拉坯過程”變?yōu)閵A送鑄坯向前運動的“推坯過程”。這時鑄坯將只受壓縮應力，而不承受或可減輕拉伸應力，故這種拉坯方式稱為壓縮矯直。多輥傳動時每個驅(qū)動輥付出的拉力相對較小，因此，其傳動裝置也較小，可以通用化和標準化。鑄坯從結(jié)晶器中經(jīng)過導輥裝置沿鑄流軌跡以一定的拉坯速度被拉出，將要受到5種拉坯阻力（包括幫助拉坯的下滑力），即結(jié)晶器內(nèi)的摩擦阻力Rm（N），鼓肚變形的阻力Rb（N），輥子軸承的摩擦阻力Ri（N），鑄坯自重下滑力Rw（N），輥子矯直阻力Rs（N）。連鑄機的總拉坯阻力R=Rm+Rb+Ri-Rw+Rs。拉坯的目的就是要克服這些阻力并保持連鑄機的正常拉坯速度。

（三）壓下位置對拉坯阻力的影響

壓下位置是凝固的固相分率決定的，固相分率太低或者太高，采用輕壓下都達不到理想的結(jié)果。最理想的位置是在鑄坯剛好出輕壓下區(qū)間之前完全凝固，即鑄坯的最后凝固點必須落在輕壓下區(qū)間。本次實驗坯子斷面都是2280*220，拉速穩(wěn)定在1.15米/分，在每組澆次的中間爐次中進行測試。從表1中可知不同的壓下位置對拉坯阻力有一定的影響，在矯直段7#、8#段壓下時，拉坯阻力明顯增大。

（四）壓下速率與壓下率對拉坯阻力的影響

壓下速率與壓下率是輕壓下技術(shù)的核心參數(shù)之一，是改善鑄坯質(zhì)量的重要參數(shù)。壓下速率是指單位時間的壓下量，壓下率是指拉坯方向單位長度的厚度變化，而壓下速率與速度的乘積就是壓下率。在本次實驗中，我們將拉速控制在1.2米/分，即壓下速率與壓下率可作為一種參數(shù)。表2為鋼種D斷面2080mm×220mm，由下表中測的數(shù)據(jù)可知，壓下速率的變化，對拉坯阻力影響較小。

（五）壓下量對拉坯阻力的影響

壓下量是由鋼液在凝固過程中的收縮量決定的。壓下量的大小必須滿足三個要求：減少中心偏析和中心疏松；避免鑄坯產(chǎn)生內(nèi)裂；輕壓下區(qū)壓下量產(chǎn)生的作用力不能影響鑄機扇形段機架結(jié)構(gòu)的完整性，不能對支撐輥的疲勞壽命產(chǎn)生不利影響。一般情況下液芯厚度減少，最佳壓下的量就越小。由下表測得數(shù)據(jù)可知，壓下量越大，拉坯阻力也變大，壓下量與拉坯阻力呈正相關(guān)。

二、結(jié)論

拉坯阻力的大小與兩相區(qū)的壓下位置有一定關(guān)系：隨著固相率的增大，拉坯阻力也增大；但同樣的壓下量，在矯直段之前壓下，拉坯阻力變化較小，在矯直段壓下，拉坯阻力要大200KN～300KN。

拉坯阻力的大小與壓下速率、壓下率的關(guān)系不明顯，受之影響較小。

拉坯阻力大小與兩相區(qū)壓下量呈正相關(guān)：在壓下位置為0～0.2下，壓下量每增加1mm，拉坯阻力上升50KN～100KN，固相率越高，拉坯阻力變化越大。

作者簡介：張禹群（1971－），男，江蘇南京人，南鋼中厚板卷廠工程師。