連鑄小方坯結晶器裝配優(yōu)化與實踐

郭成峰 杜玉蘭

(安陽鋼鐵股份有限公司)

連鑄小方坯結晶器裝配優(yōu)化與實踐

郭成峰 杜玉蘭

(安陽鋼鐵股份有限公司)

針對安鋼第二煉鋼廠2#連鑄機小方坯結晶器裝配存在銅管安裝后下口倒錐度增大的問題，立足于生產實際，采取裝配過程同時測量監(jiān)控錐度變化的措施，提升了維修安裝結晶器設備的精準度，減少了粘結漏鋼事故，保障了連鑄生產的順行。

結晶器 裝配 優(yōu)化 實踐

0 前言

安陽鋼鐵公司第二煉鋼廠現有兩臺R 5.25 m和一臺R 6 m全弧形的四機四流120 mm×120 mm小方坯連鑄機，年生產能力240萬t。2#連鑄機機可進行120 mm×120 mm與150 mm×150 mm斷面互換。長期以來2#連鑄機新結晶器上機后，鑄坯在進入拉矯機前出現抖動，運行不平穩(wěn)，經常發(fā)生冒鋼甚至拉斷漏鋼事故。造成停流，影響生產作業(yè)時間，并增加了鋼水消耗，使鑄坯生產成本升高。澆鋼工不得不手動操作，降低結晶器液面和拉坯速度。

1 小方坯連鑄機設備組成及參數

第二煉鋼廠2#連鑄機主要設備有100 t雙包位大包支撐移動小車、18 t熔池深度800 mm梯形干式料快換中間包、2臺30 t中間包小車、8臺120 mm×120 mm結晶器和6臺150 mm×150 mm結晶器、結晶器振動裝置、三段式二冷和支撐裝置、拉坯矯直裝置、引錠及存放裝置、4臺同步式自動火焰切割小車、7.5 m移鋼車、6.3 m冷床等。2#連鑄機主要參數見表1。

2 問題原因分析

2.1 存在問題

新結晶器生產拉坯阻力大、不易控制，運行很不穩(wěn)定，冒鋼擺槽和拉斷漏鋼事故多發(fā)，溢漏率達到0.10%，拉坯速度需要控制在3.2 m/min以下，此問

表1 連鑄機主要參數

題已經成為制約鑄機生產的瓶頸。直到結晶器使用中后期，不脫殼、冒鋼等現象消失，鑄坯才運行正常。分析認為結晶器使用前期頻繁出現鑄坯抖動、結晶器冒鋼，而中后期結晶器過鋼量達到1500 t～2000 t后則正常，結晶器、二冷托輥和拉矯輥?；蚀_，證明設備固定及對中符合工藝要求，無偏差，由此判斷拉坯阻力過大是由于結晶器銅管內腔彎月面處受鋼水熱應力產生形變造成的。

2.2 鑄坯坯殼生長特征

鋼水從中間包進入結晶器，與銅板接觸就會因為鋼水的表面張力和密度在鋼液上部形成一個較小半徑的彎月面。在彎月面的根部由于冷卻速度很快(可達100 ℃/s)，初生坯殼迅速形成，而隨著鋼水不斷流入結晶器及坯殼不斷向下運動，新的初生坯殼就連續(xù)不斷地生成，已生成的坯殼則不斷增加厚度。已凝固的坯殼，因發(fā)生δ-γ的相變，使坯殼向內收縮而脫離結晶器銅板，直至與鋼水靜壓力平衡。此時，在初生坯殼與銅板之間產生了氣隙，這樣坯殼因得不到足夠冷卻而開始回熱，強度降低，鋼水靜壓力又將坯殼貼向銅板。上述過程反復進行，直至坯殼出結晶器。

2.3 結晶器銅管倒錐度的影響

鋼水在結晶器內的凝固過程中，隨著坯殼厚度的不斷增長，坯殼斷面逐漸收縮，造成坯殼與銅板之間產生氣隙。為了消除氣隙，結晶器的斷面必須隨鑄坯斷面不斷收縮而變化，因此可以通過將結晶器做成一定倒錐度的方法來實現。小方坯結晶器銅管倒錐度過小，鑄坯的坯殼會過早地脫離結晶器銅壁，使坯殼與結晶器之間的緊密程度下降，熱阻增加，嚴重影響鑄坯的冷卻效果，坯殼變薄，強度降低，容易使鑄坯出結晶器時產生鼓肚、裂紋，甚至漏鋼；倒錐度過大，又會增加拉坯阻力，加速結晶器磨損，也可能產生裂紋或拉斷拉漏事故，因此結晶器倒錐度必須控制在(0.6～0.8)%/m之間。

觀察發(fā)現，一個澆次下來，結晶器過鋼量1000 t左右，4個流結晶器銅管下口均有不同程度的磨損和鍍層脫落現象。這些現象表明結晶器倒錐度偏大，但是通過對進廠的新銅管倒錐度測量，都在(0.68～0.75)%/m之間，并不超標且曲線圖平穩(wěn)。

2.4 銅管倒錐度突變

經過對一臺安裝維修后的新結晶器上機前重新進行測量，做出了曲線圖與該銅管安裝前的曲線圖對比，安裝后銅管下口倒錐度突然增大0.07%/m，曲線發(fā)生突變。又對所有維修安裝后的新銅管進行錐度測量，下口倒錐度都增大了0.06%/m以上。銅管裝配前倒錐度曲線如圖1所示，銅管裝配后倒錐度曲線如圖2所示。

結晶器銅管下口倒錐度突然增大，是結晶器使用一個澆次銅管下口就磨損和鍍層脫落、阻力增大，鑄坯抖動及結晶器冒鋼的主要原因，必須消除倒錐度的突變，才能使銅管保持符合工藝設計要求的弧度和倒錐度。

3 優(yōu)化改進措施

安鋼第二煉鋼廠使用的是管式結晶器，其內管為冷拔異形無縫銅管，外面套有鋼質外殼，銅管長850 mm，銅管與鋼套之間有約4 mm水縫通以冷卻水。銅管的上口通過法蘭螺釘固定在鋼質的外殼上，銅管的下口為自由端，允許熱脹冷縮；但上下口

圖1 銅管裝配前倒錐度曲線

圖2 銅管裝配后倒錐度情況

必須密封，不能漏水。觀察發(fā)現，維修人員為了防止上下口漏水，把上下法蘭都用螺栓緊固，使銅管下口由自由端變成了固定端，失去了熱脹冷縮空間，同時銅管下口受到下法蘭通過密封圈向內擠壓變形，倒錐度突然增大。經過多次試驗，改進了結晶器銅管裝配方法。在最后一道工序，未安裝銅管下法蘭，銅管下口還是自由端時，把錐度儀放入結晶器銅管下口，必須對稱緊固下法蘭螺栓，同時觀察錐度儀數據，在錐度儀數據變化的臨界點，停止緊固下法蘭螺栓。這樣銅管下口既保證了自由端的狀態(tài)，又由于橡膠密封圈固有的彈性使其有了熱脹冷縮的空間，還不至于漏水。經多次試驗確定改進后裝配的結晶器上機后不漏水，運行也很穩(wěn)定。

4 改進效果

改進結晶器裝配后，現在該小方坯連鑄機新結晶器上線后運行平穩(wěn)，拉坯阻力明顯減小，鑄坯無明顯抖動，新結晶器拉坯速度就可以提高到3.6 m/min以上。而且都能使用自動液面控制操作，全月溢鋼、拉斷事故率由原來的0.10%降到了現在的0.02%。

5 結束語

該小方坯連鑄機新結晶器生產拉坯阻力大，運行很不穩(wěn)定的主要原因是安裝銅管方法有缺陷，從而導致銅管下口倒錐度突然增大。經過改進裝配方法，對整個維修過程進行實時監(jiān)控調整，保證裝配后的銅管下口為自由端，銅管下口錐度變化不得大于0.01 %/ m，凡是超出此范圍的都要重新裝配，制訂了新的結晶器維修裝配制度。維修裝配必須嚴格執(zhí)行規(guī)范要求，保證銅管安裝后倒錐度符合工藝要求。改進結晶器裝配方法，在第二煉鋼廠3臺小方坯推廣應用，取得了良好的效果。

[1] 王雅貞，張巖，劉術國，等．新編連續(xù)鑄鋼工藝及設備[M]．北京：冶金業(yè)出版社，1999：44-45.

[2] 馮捷 史書紅．連續(xù)鑄鋼生產[M]． 北京：冶金工業(yè)出版社，2007：141-147.

[3] 連鑄800問編委會．煉鋼-連鑄新技術800問[M]． 北京:冶金工業(yè)出版社，2003：245-256.

OPTIMIZATION AND APPLICATION OF CONTINUOUS CASTING BILLET MOLD ASSEMBLY

Guo Chengfeng Du Yulan

(Anyang Iron and steel Stock Co. Ltd)

In view of No.2 continuous caster small billet mold assembly problems in No.2 steel making plant of Anyang Steel, based on the actual production, measuring and monitoring taper change during assembly process is adopted to enhance the precision of maintenance and installation of the mould, thus reduces the bonding steel leakage accident, ensures continuous casting production smoothly.

mould assembly optimize practice

郭成峰，煉鋼助理工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限公司第二煉鋼廠；

2015-8-20