試論連鑄機扇形段二冷區(qū)工藝技術(shù)的發(fā)展

吳金鐘 吳志會 宋衛(wèi)東

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量是評價一個國家的工業(yè)化程度的主要影響因素之一。而連鑄機是煉鋼過程中會影響到鋼鐵性能的一種重要設(shè)備，因此連鑄機扇形段的制造質(zhì)量直接決定了整個設(shè)備運行是否可以順利進行。由于不同的連鑄工藝對應(yīng)不同的連鑄機設(shè)備運行狀況和相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，所以要得到較好質(zhì)量的連鑄坯，應(yīng)該對連鑄機扇形段二冷區(qū)工藝，例如二次冷卻、動態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計等進行精準把控，合理科學的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：連鑄機，扇形段，二冷區(qū)

引言：通常在連鑄機的制造加工過程中，連鑄機扇形段特殊的結(jié)構(gòu)和性能要求加上各種生產(chǎn)技術(shù)手段的限制，這就導致在連鑄機扇形段頻發(fā)故障，例如連鑄機組在運行過程中突然停機的問題，而這一問題又會進一步導致煉鋼生產(chǎn)效果和產(chǎn)品質(zhì)量不佳。因此，在煉鋼行業(yè)未來的發(fā)展中，通過制造工藝改進來優(yōu)化連鑄機的扇形段將是勢在必行，只有對連鑄機扇形段的優(yōu)化設(shè)計才能確保其質(zhì)量達到目前行業(yè)內(nèi)提出的高標準要求。大量工程實踐和理論研究表面，連鑄工藝技術(shù)的發(fā)展和連鑄坯凝固過程息息相關(guān)。連鑄坯凝固過程是分階的， 包括結(jié)晶 器形成初生坯殼 ， 二冷區(qū)接受噴水冷卻坯殼穩(wěn)定生長 ， 液相穴末端凝固結(jié)束這三個階段，針對不同階段采用相應(yīng)的工藝技術(shù)對鑄坯質(zhì)量進行控制，本文將針對二冷區(qū)工藝技術(shù)進行研究和探討 。

1連鑄機扇形段

連鑄機工作狀態(tài)十分復雜，當工作情況十分惡劣時，大概率會對連鑄機扇形段結(jié)構(gòu)造成毀滅性打擊，這就意味著連鑄機扇形段的制造質(zhì)量直接決定了整個設(shè)備運行是否可以順利進行。在該行業(yè)內(nèi)，連鑄機的扇形段制造方面仍舊處于技術(shù)匱乏階段，急需根據(jù)復雜多樣得到工況，進行有針對性的加工工藝改進，提高扇形段的產(chǎn)品質(zhì)量和工作的效果。目前根據(jù)大量工程實踐和理論研究可以發(fā)現(xiàn)，連鑄機扇形段特殊的結(jié)構(gòu)和性能要求加上各種生產(chǎn)技術(shù)手段的限制導致在連鑄機扇形段頻發(fā)故障，進一步導致煉鋼生產(chǎn)效果差，基于上述原因通過二冷區(qū)工藝技術(shù)的研究與改進對扇形段結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化這一舉措具有現(xiàn)實意義和經(jīng)濟價值。

2二冷區(qū)工藝技術(shù)

連鑄機扇形段二冷區(qū)工藝技術(shù)包括二次冷卻、動態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計等工藝，通過對這些工藝技術(shù)的精準把控便可以要得到較好質(zhì)量的連鑄坯.

2.1二次冷卻工藝的選擇

連鑄過程的本質(zhì)是傳熱過程和凝固過程結(jié)合。在結(jié)晶器中鋼水凝固帶走整個過程凝固熱量的20%左右 ， 剩下的80%熱量在二冷區(qū)中被帶走。這就意味著二冷區(qū)的配水策略與生產(chǎn)率的高低和鑄坯質(zhì)量的好壞直接相關(guān)。目前，預(yù)防和控制鑄坯產(chǎn)生表面和內(nèi)部裂紋的主要措施是通過控制凝固過程中的溫度場實現(xiàn)的。雖然合理選擇二冷工藝是提高生產(chǎn)率和鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)， 但是保證鑄機噴嘴狀態(tài)也至關(guān)重要，只有保證鑄機噴嘴狀態(tài)才能確保冷卻均勻。總的分析可以發(fā)現(xiàn)輕壓下工藝會影響凝固末端， 結(jié)晶器電磁攪拌工藝只影響鑄坯的表層質(zhì)量 ， 而二冷工藝影響范圍最大，程度最深，直接影響到整個二冷區(qū)鑄坯的質(zhì)量。

因為鋼的傳熱系數(shù)有限，所以隨著拓殼厚度的增加 ， 熱阻會迅速變大，此時如果增加水的強度也只能是使鑄坯的表面溫度迅速下降，但與此同時也造成坯殼承受的熱應(yīng)力增加 ，易產(chǎn)生表面裂紋。所以以能夠控制鑄坯鼓肚為前提， 較弱的二次冷卻工藝會減少柱狀區(qū)寬度增加等軸晶區(qū)寬度 ，這樣可以盡量減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，進一步減少鑄坯裂紋。除此之外鑄機設(shè)備冷卻性能是否優(yōu)異也格外重要，不然高溫導致設(shè)備狀態(tài)差 ，造成設(shè)備功能精度低，鑄坯積渣，劃傷等缺陷。

2.2動態(tài)輕壓下工藝的選擇

輕壓下技術(shù)是目前減少或消除中心偏析和中心疏松所采取的最經(jīng)濟有效的方法。壓下區(qū)間、總壓下量、以及指定區(qū)域的壓下率和壓下速率是輕壓下技術(shù)的關(guān)鍵性工藝參數(shù)。通過對這些工藝參數(shù)值的合理確定和應(yīng)用，才能實現(xiàn)輕壓下技術(shù)消除或減少鑄坯中心偏析與疏松的特點和優(yōu)勢。

目前壓下區(qū)間的確定沒有定值 ，因為壓下區(qū)間的確定取決于鋼的成分，鑄坯斷面的大小和形狀，生產(chǎn)設(shè)備等因素。一般情況下是結(jié)合理論與實踐，通過實驗和鋼種質(zhì)量的不斷探索和對比分析，尋找出一個最佳值;總壓下量指輕壓下工藝中輥縫的收縮總量，包括鑄坯凝固 自由線收縮量和實際作用在鑄坯上的機械壓下量兩部分。確定總壓下量除了以上兩部分的完美結(jié)合，還應(yīng)該考慮到高溫下設(shè)備的變形量。不同種類的鋼總壓下量也不同，通常含碳量較高的鋼種總壓下量大。壓下率和壓下速率概念不同，前者是澆鑄方向單位長度的壓下量，后者是單位時間的壓下量。

2.3連鑄機輥距的合理設(shè)計

連鑄機輥距的大小直接影響鑄坯鼓肚的變形，輥距越小，鑄坯鼓肚變形越小，反之輥距越大，鑄坯鼓肚變形越大。與此同時，由于輥子在連鑄機弧線上的安裝無法實現(xiàn)絕對準確 ， 總會產(chǎn)生對弧誤差，在同一對弧誤差之下，輥距越小引起的坯殼所受彎曲變形就越大，所以因輥距也不是越小越好。存在最佳輥距。通常會采用細輥密排技術(shù)，也就是小輥距通過小輥徑來實現(xiàn)，但并不是越細越好，越密越好，需要有合理度來控制。輥子過細導致扇形段整體的剛度和強度都降低，使用壽命降低;輥子過密導致扇形段連鑄坯的冷卻和積渣排除受影響 。

3.發(fā)展歷程

為提高連鑄機扇形段的質(zhì)量，二冷工藝也在不斷進行改革發(fā)展和創(chuàng)新。其中就包括日本學者為控制板坯角裂和橫裂紋，開發(fā)了SSC控冷工藝，原理是通過控制鑄坯的表層微觀組織結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)生橫裂。國內(nèi)相關(guān)企業(yè)在這方面雖然存在一些問題，但也有所嘗試，并且有一定成果。例如SSC強冷最好在彎曲段彎曲點以上實施，在設(shè)備上實現(xiàn)要求的冷卻強度這一目標的實現(xiàn)難度較大;如果強冷時加大表層應(yīng)力，會導致表面裂紋加劇。最新嘗試的板坯連鑄機上部弱冷，下部強冷這一針對二冷工藝的改進對控制板坯角裂和橫裂紋的效果良好。

結(jié)語

連鑄機扇形段的質(zhì)量好壞直接決定了整個設(shè)備運行是否可以順利進行，通過對連鑄機扇形段二冷區(qū)工藝，例如二次冷卻、動態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計等工藝進行精準把控，控制了鑄坯質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品合格率，減少殘次品的產(chǎn)生。在連鑄技術(shù)的不斷發(fā)展和改進過程中，提高產(chǎn)品高質(zhì)量，減少產(chǎn)品缺陷始終是我們的發(fā)展目標，提高對連鑄機扇形段二冷區(qū)工藝技術(shù)的深入研究日益深化可以提高鑄坯質(zhì)量和鑄機生產(chǎn)效率。

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