板坯連鑄中間包快換控制分析與實(shí)踐

袁世堂 王中岐 劉海強(qiáng) 王新志

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

板坯連鑄中間包快換控制分析與實(shí)踐

袁世堂 王中岐 劉海強(qiáng) 王新志

(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)

結(jié)合生產(chǎn)實(shí)踐，針對(duì)板坯鑄機(jī)中間包快換技術(shù)的應(yīng)用進(jìn)行了分析，分析認(rèn)為其關(guān)鍵影響因素主要有：生產(chǎn)節(jié)奏、鋼水溫度、快換時(shí)機(jī)與時(shí)間的控制、操作控制以及關(guān)鍵工具的準(zhǔn)備；通過(guò)實(shí)踐表明，采用中間包快換技術(shù)可以有效提高連鑄的作業(yè)率、臺(tái)時(shí)產(chǎn)能、鋼水收得率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，同時(shí)可進(jìn)一步降低連鑄開澆用輔助材料的消耗成本。

板坯連鑄 中間包 快換分析 實(shí)踐

AbstractThe present paper analyzes the application of the rapid change technology of the tundish in slab continuous casting. The key factors are as follows: production rhythm, temperature of molten steel, control of timing and time, operation control and preparation of key tools. The practice shows that the technology of the tundish quick change can effectively improve the economic index such as the casting rate, the production capacity of the continuous casting, the rate of steel recovery and so on, and can further reduce the consumption cost of casting auxiliary material for continuous casting.

KEYWORDSslab continuous casting tundish rapid change analysis practice

0 前言

中間包快換技術(shù)能夠有效地提高連鑄機(jī)作業(yè)率和產(chǎn)能、降低生產(chǎn)成本，因而在連鑄生產(chǎn)中得到推廣應(yīng)用[1-3]。但該技術(shù)在生產(chǎn)應(yīng)用過(guò)程存在一定的事故風(fēng)險(xiǎn)，常常因快換操作控制不當(dāng)而造成漏鋼、臥坯等惡性生產(chǎn)事故.針對(duì)某廠雙流板坯連鑄機(jī)中間包快換技術(shù)生產(chǎn)應(yīng)用實(shí)踐中存在的問(wèn)題，從裝備特點(diǎn)、節(jié)奏匹配、工藝適應(yīng)性、操作控制等方面進(jìn)行了分析，提出了應(yīng)對(duì)措施，保證了連鑄中間包快換順利實(shí)施。

1 鑄機(jī)主要工藝參數(shù)及裝備特點(diǎn)

現(xiàn)有2臺(tái)常規(guī)雙流板坯連鑄機(jī)，主要向1 780 mm熱連軋機(jī)組提供坯料。鑄機(jī)主要工藝參數(shù)及裝備特點(diǎn)見表1。

2 關(guān)鍵影響因素分析

關(guān)鍵影響因素主要有生產(chǎn)節(jié)奏的匹配性、鋼水溫度的合理性、快換時(shí)機(jī)的精準(zhǔn)性、快換時(shí)間的可控性[4]、快換操作的熟練性、耐材烘烤以及各類工器具的準(zhǔn)備等。

2.1 中包快換原理

隨著生產(chǎn)裝備及自動(dòng)化技術(shù)的不斷進(jìn)步，中間包快換目前國(guó)內(nèi)技術(shù)發(fā)展比較迅速。各廠根據(jù)自身不同的裝備技術(shù)條件設(shè)計(jì)適合本廠的快換技術(shù)操作參數(shù)；其基本原理即：利用中間包鋼水容量及優(yōu)化澆注速度來(lái)緩沖中間包準(zhǔn)備和更換時(shí)間，在保證連續(xù)生產(chǎn)的基本條件和限制下，進(jìn)行中間包的快速更換，以實(shí)現(xiàn)澆注的連續(xù)性，保證中間包的澆注安全，提高整體的生產(chǎn)效率，降低綜合生產(chǎn)成本。

表1 連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)及裝備特點(diǎn)

2.2 生產(chǎn)節(jié)奏

中間包快換首先需要考慮合理的生產(chǎn)節(jié)奏，避免第一包鋼水出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間等待現(xiàn)象，鋼包自坐入鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)后至鋼包開澆應(yīng)控制在15 min以內(nèi)，盡力控制鋼水因長(zhǎng)時(shí)間等待造成的溫降幅度大和不自開的風(fēng)險(xiǎn)。分析主要影響因素及應(yīng)對(duì)措施見表2。

表2 生產(chǎn)節(jié)奏主要影響因素及應(yīng)對(duì)措施

2.3 鋼水溫度

鋼水溫度控制主要指中間包快換時(shí)舊的中間包內(nèi)的鋼水溫度和新?lián)Q上的中間包內(nèi)的鋼水溫度，這主要取決于新舊兩個(gè)中間包所對(duì)應(yīng)的鋼包內(nèi)的鋼水溫度、快換中間包耐材的烘烤質(zhì)量。溫度控制偏低在快換時(shí)易出現(xiàn)"墊棒"、結(jié)冷鋼，影響中間包開澆；溫度過(guò)高，不利于中間包開澆后的起步操作?？鞊Q第一包中間包溫度可按鋼種過(guò)熱度中上限控制，按20 ℃～30 ℃控制為宜，但需要充分考慮快換中間包第一包耐材蓄熱所造成的鋼水溫降；同時(shí)舊的中間包過(guò)熱度控制也應(yīng)按中上限控制，避免舊的中間包澆余過(guò)多。

分析主要影響因素及應(yīng)對(duì)措施見表3。

表3 鋼水溫度主要影響因素及應(yīng)對(duì)措施

2.4 快換時(shí)機(jī)與快換時(shí)間

中間包快換時(shí)機(jī)把握和快換時(shí)間的合理控制是保證中間包快換成功的關(guān)鍵。主要關(guān)注重點(diǎn)應(yīng)為舊的中間包的停澆時(shí)機(jī)、新舊中間包的更換時(shí)間、新中間包的合理的開澆時(shí)機(jī)以及舊的中間包停澆至新的中間包開澆時(shí)間區(qū)間的科學(xué)控制。涉及到的兩組關(guān)鍵影響因素為新舊兩個(gè)中間包內(nèi)的鋼水重量(中間包液位)和過(guò)熱度ΔT，針對(duì)不同的鑄機(jī)斷面、中間包容量及類型，各廠的界面管理有所區(qū)別，但基本控制原理是一致的。常規(guī)雙流板坯鑄機(jī)某澆次快換過(guò)程兩組參數(shù)的變化曲線如圖1所示。

圖1 中間包快換時(shí)機(jī)及時(shí)間控制圖

(1)中間包液位控制：正常情況下，舊的中間包停澆和新的中間包開澆時(shí)都應(yīng)保證一個(gè)合理中間包液位區(qū)間，以避免中間包鋼水卷渣進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)。實(shí)踐認(rèn)為中間包液位低于200 mm后，在拉速大于0.8 m/min時(shí)存在較大的卷渣風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)應(yīng)安鋼的板坯鑄機(jī)而言也就是中間包內(nèi)的鋼水重量低于10 t時(shí)應(yīng)采取降速措施，做好隨即停澆準(zhǔn)備；同時(shí)新?lián)Q上的中間包中間包液位最好不低于300 mm(對(duì)應(yīng)鋼水量15 t左右)，避開中間包卷渣液位，保證中間包的蓄熱和鋼中夾雜物的上浮，避免開澆時(shí)出現(xiàn)結(jié)冷鋼和 "鎖棒"現(xiàn)象。需要說(shuō)明的是不同鋼廠的中間包容量、形狀、水口直徑等存在差別，具體的控制參數(shù)可能略有不同，但考慮的因素應(yīng)是一致的。

(2)中間包溫度控制：舊的中間包鋼水過(guò)熱度低于10 ℃時(shí)，應(yīng)做好隨時(shí)換包準(zhǔn)備；同時(shí)新?lián)Q中間包鋼水過(guò)熱度大于15 ℃時(shí)開澆為宜。

(3)中間包更換時(shí)間控制：中間包快換前5 min，各項(xiàng)準(zhǔn)備工作、人員應(yīng)全部就緒，快換時(shí)要求：快、準(zhǔn)、穩(wěn)，時(shí)間應(yīng)盡可能的快，中間包更換時(shí)間區(qū)間控制在3 min以內(nèi)為宜。

(4)舊的中間包停澆至新的中間包開澆時(shí)間區(qū)間：在各項(xiàng)技術(shù)條件都滿足的前提下，該時(shí)間區(qū)間控制非常重要，實(shí)踐證明該時(shí)間區(qū)間控制在5 min以內(nèi)為宜，最大不宜超過(guò)7 min，主要原因在于鑄機(jī)停機(jī)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，出現(xiàn)“凍坯”現(xiàn)象，易損壞扇形段等關(guān)鍵設(shè)備。

2.5 快換操作

中間包快換應(yīng)建立操作流程圖，確保操作過(guò)程快速、準(zhǔn)確、穩(wěn)定，中間包快換操作流程如圖2所示。

快換操作應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

圖2中間包快換操作流程示意圖

(1)連接插件的準(zhǔn)備與使用：連接插件可有效提高快換交接坯連接可靠性，防止接頭拉斷、拉漏事故。連接插件形狀應(yīng)規(guī)則，過(guò)大過(guò)小均不好，方便安放和固定；使用前應(yīng)充分烘烤，避免因潮濕發(fā)生結(jié)晶器鋼水迸濺事故，同時(shí)保證鋼水流動(dòng)順暢，防止窄面鋼水補(bǔ)充不足掛鋼；放置時(shí)應(yīng)保證對(duì)中，避免連鑄起步時(shí)劃傷結(jié)晶器和刮碰水口。

(2)拉速與冷卻控制：在中間包快換前，拉速降幅不宜太大，避免結(jié)晶器內(nèi)鋼水溫度下降過(guò)快，增加拉坯阻力；同時(shí)需要注意降速帶來(lái)的鑄坯表面回溫，一般先慢后快，無(wú)自動(dòng)配水時(shí)需要視情況手動(dòng)調(diào)整水量，避免局部回溫不均勻造成板坯輥間鼓肚；同時(shí)要確保扇形段不能漏水，防止鑄坯局部過(guò)冷后強(qiáng)度過(guò)高，導(dǎo)致拉不動(dòng)?？鞊Q后提速過(guò)程，一般需要視中間包鋼水溫度而定，中間包溫度高采用慢速提升，中間包溫度低可適度快速提升，但前提是快換連接接頭焊合牢固，保證澆鋼安全。

(3)結(jié)晶器開澆液位及開澆鋼流控制：開澆液位有兩種控制方式，高液位插入式開澆，適合單機(jī)單流，目前安鋼雙流板坯采用低液位開澆。開澆前結(jié)晶器液位不宜太高，防止噴濺嚴(yán)重掛鋼，一般距結(jié)晶器上口400 mm～450 mm的位置，保證連接件上沿距浸入式水口下端有100 mm～150 mm的間隙；同時(shí)開澆鋼流控制非常重要，其主要任務(wù)是保證連接接頭的焊接質(zhì)量，可選擇大流開澆，先快速熔化前期的凝固坯殼，保證焊合連接接頭，防止接頭漏鋼。

(4)其他細(xì)節(jié)：如結(jié)晶器內(nèi)渣條的去除、各專業(yè)生產(chǎn)、介質(zhì)、設(shè)備條件的確認(rèn)，每個(gè)細(xì)節(jié)控制管理都非常重要。

3 應(yīng)用效果

目前該生產(chǎn)實(shí)踐主要在Q235B和Q345低合金等普通鋼種上進(jìn)行了連續(xù)嘗試和試驗(yàn)，取得了較好的應(yīng)用效果。截至目前已連續(xù)試驗(yàn)了60多個(gè)澆次，每個(gè)澆次可實(shí)現(xiàn)2次～4次中包快換，成功率達(dá)到98.33%，只有一次因設(shè)備突發(fā)故障出現(xiàn)快換后鑄坯"拉不動(dòng)"現(xiàn)象。連澆爐次由最初的12爐～20爐，提高到38爐～61爐，整體生產(chǎn)效率大幅提高。

連澆率、鑄機(jī)平均臺(tái)時(shí)產(chǎn)量、鑄坯綜合合格率、質(zhì)量損失、材料消耗等各項(xiàng)指標(biāo)得到了明顯改善，具體情況見表4。

表4 中間包快換實(shí)施效果對(duì)比

4 結(jié)語(yǔ)

⑴板坯鑄機(jī)中間包快換關(guān)鍵影響因素有生產(chǎn)節(jié)奏、鋼水溫度、快換時(shí)機(jī)與時(shí)間的控制、操作控制以及各類工器具的準(zhǔn)備。

⑵采用中間包快換技術(shù)可以有效提高連鑄的作業(yè)率、臺(tái)時(shí)產(chǎn)能量、鋼水收得率等經(jīng)濟(jì)指標(biāo)，利于企業(yè)節(jié)能降耗。

[1] 劉建偉，李殿明，薛燕，等. 實(shí)現(xiàn)中間包快換的生產(chǎn)實(shí)踐[J].山東冶金，2005，(27) 6：60-61.

[2] 張俊偉.連鑄中間包快換技術(shù)[J].山西冶金，2007(5)：39-40.

[3] 周文奎.板坯連鑄中間包快換工藝實(shí)踐[J].天津冶金，2009(3)：9-11.

[4] 趙登報(bào)，孫風(fēng)曉，王玉民，等.提高中間包快換成功率的生產(chǎn)實(shí)踐[J].連鑄，2007(1)：17-18.

ANALYSISANDPRACTICEONTUNDISHRAPIDCHANGECONTROLINSLABCONTINUOUSCASTING

Yuan Shitang Wang Zhongqi Liu Haiqiang Wang Xinzhi

(Anyang Iron and Steel Stock Co., Ltd)

2017—4—20