內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換解決方案

李克勤

摘 要：內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換技術(shù)是重慶鋼鐵集團(tuán)公司的一項(xiàng)發(fā)明專利（專利號(hào)：200620111638）。簡要介紹了實(shí)現(xiàn)內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換的技術(shù)難點(diǎn)和解決方案。該技術(shù)在重慶鋼鐵股份有限公司煉鋼廠1#、5#連鑄機(jī)上已成功運(yùn)用多年，為企業(yè)創(chuàng)造了顯著的經(jīng)濟(jì)效益，在鋼鐵冶金企業(yè)方坯或圓坯連鑄機(jī)上具有一定的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：電磁攪拌系統(tǒng)；結(jié)晶器；連鑄機(jī)；配套設(shè)施

中圖分類號(hào)：TF777.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.02.089

在連鑄生產(chǎn)過程中，電磁攪拌的主要作用是使鋼液中的非金屬夾雜物上浮，去除鋼水中的夾雜物，減少中心偏析和中心疏松，消除皮下氣泡，提高連鑄坯的等軸晶率，從而改善鋼坯內(nèi)部組織機(jī)構(gòu)，提高連鑄坯的質(zhì)量。

按照攪拌位置的不同，連鑄電磁攪拌可分為結(jié)晶器電磁攪拌（M-EMS）、二冷區(qū)電磁攪拌（S-EMS）和凝固末端電磁攪拌（F-EMS）。目前，方坯連鑄一般采用結(jié)晶器電磁攪拌。結(jié)晶器電磁攪拌按線圈安裝位置的不同可分為內(nèi)置式和外置式結(jié)晶器電磁攪拌。內(nèi)置式電磁攪拌器安裝于結(jié)晶器的水箱內(nèi)，與外置式相比，具有攪拌效果好、運(yùn)行成本低的優(yōu)點(diǎn)。

重慶鋼鐵股份公司煉鋼廠1#、5#連鑄機(jī)為5機(jī)5流方坯鑄機(jī)，在生產(chǎn)過程中，有時(shí)會(huì)因溢、漏鋼等原因造成某一流澆鑄中斷，從而影響了生產(chǎn)節(jié)奏，造成整臺(tái)鑄機(jī)停產(chǎn)，鋼水回爐、改判，降低了鋼水收得率和鋼坯產(chǎn)量，給企業(yè)造成了一定的經(jīng)濟(jì)損失。

重鋼煉鋼廠普通結(jié)晶器在線快速更換早已實(shí)現(xiàn)，而內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器由于由電纜和結(jié)晶器線圈通過螺栓相連接，所以只能在停產(chǎn)狀態(tài)下更換，這是制約電攪鋼種生產(chǎn)的瓶頸問題，亟待解決。

1 技術(shù)現(xiàn)狀

內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器由于由電纜和結(jié)晶器線圈相連接，流過的電流大，在線快速更換被普遍認(rèn)為不可能實(shí)現(xiàn)。

目前在國內(nèi)，外置式電磁攪拌結(jié)晶器（電磁攪拌線圈在結(jié)晶器外，固定在座套上）在線快速更換已經(jīng)實(shí)現(xiàn)（同普通結(jié)晶器），而內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換還沒有任何一家鋼廠能夠?qū)崿F(xiàn)。

2 技術(shù)難點(diǎn)

生產(chǎn)時(shí)，結(jié)晶器處于振動(dòng)、高溫、高濕的環(huán)境中，快速更換裝置必須滿足環(huán)境要求，不能因結(jié)晶器振動(dòng)而使電纜與結(jié)晶器連接處出現(xiàn)松動(dòng)、接觸不良，產(chǎn)生拉弧現(xiàn)象，確保系統(tǒng)工作的可靠性。

由于電磁攪拌線圈通入的是低頻三相交流電（重鋼1#、5#連鑄機(jī)電磁攪拌相電流≤380 A），所以快速更換裝置必須滿足電氣性能的要求。

結(jié)晶器在線快速更換要求在7 min內(nèi)完成，電磁攪拌線圈的拆除與接通操作必須做到方便、快捷。

3 設(shè)計(jì)要求

設(shè)計(jì)要求主要有：①滿足工藝要求，主要有體積大小、電氣性能、環(huán)境要求和操作時(shí)間要求；②取材方便、易于加工；③操作簡單、方便、快捷；④有利于減少設(shè)備故障，降低維護(hù)量；⑤低成本（配件、材料價(jià)格低）。

4 設(shè)計(jì)方案的比選、確定

大電流情況下的接觸形式主要有單面接觸、雙面接觸和圓柱行面接觸三種，如圖1所示。

單面接觸形式的體積較大，由于現(xiàn)場位置狹小，因此不適合采用該形式；圓柱行面接觸形式在大電流情況下接觸面間隙會(huì)產(chǎn)生電弧焊，使插頭無法拔出，因此也不合適采用該形式；而雙面接觸形式體積小，最為適合。

經(jīng)過現(xiàn)場認(rèn)真勘查和分析，確定了電磁攪拌結(jié)晶器快速更換裝置設(shè)計(jì)方案，即刀開關(guān)式快換裝置。

刀開關(guān)的動(dòng)刀片和靜刀片通常由底部的膠木板連成一個(gè)整體，而該方案巧妙地把刀開關(guān)分成上下兩部分。上半部固定在結(jié)晶器上；下半部為活動(dòng)部分，用來連接電纜。刀開關(guān)為常用電氣元件，滿足電氣性能要求，工作方式為無負(fù)荷分?jǐn)?，可同時(shí)接通或分?jǐn)嗳嚯娐?，開關(guān)容量可根據(jù)最大電磁攪拌電流放大1～2級(jí)選取，如圖2所示。

該裝置于2005-09分別在重鋼煉鋼廠1#、5#連鑄機(jī)上得到了成功應(yīng)用。

5 配套設(shè)施改造

為將該技術(shù)投入生產(chǎn)使用，考慮到與液面控制的接收器一同實(shí)現(xiàn)快速更換，我們還設(shè)計(jì)、加工了1#、5#連鑄機(jī)新型結(jié)晶器保護(hù)罩各1套。在保護(hù)罩的外側(cè)，對(duì)應(yīng)每一流開了個(gè)小門，拉開小門，即可拆裝結(jié)晶器液面控制系統(tǒng)的接收器和電磁攪拌快換裝置，如圖3所示。

6 電磁攪拌系統(tǒng)中的主要故障表現(xiàn)

在電磁攪拌系統(tǒng)故障中，線路故障占有較大比例，主要表現(xiàn)為：①接觸不良造成接線柱和銅螺母連接處出現(xiàn)燒蝕；②接線頭下的電纜易發(fā)生斷股和折斷。

根據(jù)發(fā)熱功率計(jì)算公式P=I2R可知，在電流I一定的情況下（根據(jù)工藝要求而定），降低發(fā)熱功率的關(guān)鍵是降低接觸電阻R，而降低接觸電阻的方法主要有加大接觸面積、防止導(dǎo)體接觸面氧化。

7 電氣性能改進(jìn)措施

電氣性能改進(jìn)措施主要有：①加大銅螺母尺寸，擴(kuò)大接觸面；②在加工電磁攪拌線圈接線柱和銅螺母時(shí)，采用緊配合方式加工，改善接線柱與銅螺母之間的接觸；③快換裝置與電磁攪拌電纜之間采用軟電纜過渡連接，使電纜與快換裝置的連接處不易折斷，降低振動(dòng)電纜的質(zhì)量，使其不易脫落；④對(duì)電纜接線頭進(jìn)行處理，挫平接觸面，擴(kuò)大接觸面積，并用導(dǎo)電膏涂覆，防止表面氧化，降低接觸電阻；⑤改進(jìn)快換裝置底板材質(zhì)，用憎水性的玻璃纖維樹脂板替代親水性的酚醛樹脂板（膠木板），并涂刷絕緣漆，提高開關(guān)底板的耐水性，從而提高絕緣性能，延長快換裝置的使用壽命。

8 改造效果

重鋼煉鋼廠1#、5#連鑄機(jī)于2005-10實(shí)現(xiàn)了電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換，大幅度降低了電磁攪拌鋼水回爐、改判等損失，提高了鑄機(jī)作業(yè)率和鋼坯產(chǎn)量，減少了電磁攪拌系統(tǒng)設(shè)備故障。

9 結(jié)束語

內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換技術(shù)的成功研發(fā)是連鑄電磁攪拌技術(shù)發(fā)展的一項(xiàng)創(chuàng)舉。該技術(shù)適用于方坯（圓坯）連鑄機(jī)的內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器。應(yīng)用電磁攪拌結(jié)晶器在線快速更換技術(shù)，可在不中斷生產(chǎn)的情況下，通過更換內(nèi)置式電磁攪拌結(jié)晶器進(jìn)行補(bǔ)澆，大幅度減少方坯（圓坯）連鑄機(jī)在生產(chǎn)過程中因某一流發(fā)生漏鋼事故而造成的鋼水回爐、改判等事故，對(duì)提高連鑄機(jī)的作業(yè)效率和產(chǎn)量，降低事故損失，提高企業(yè)效益具有重要意義。

〔編輯：王霞〕