小方坯連鑄機(jī)方圓結(jié)合改造*

楊奕兵， 周 劍， 吳建永

(南京鋼鐵聯(lián)合有限公司第三煉鋼廠， 江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵有限公司(以下簡(jiǎn)稱“南鋼”)第三煉鋼廠現(xiàn)有1座100噸電弧爐，1臺(tái)4機(jī)4流大方坯連鑄機(jī)和1臺(tái)5機(jī)5流小方坯連鑄機(jī)。其中5機(jī)5流小方坯連鑄機(jī)于1996年建成投產(chǎn)至今，經(jīng)歷多次、局部的改造，目前以方圓兼容、方坯為主的模式在組織生產(chǎn)；目前主要生產(chǎn)斷面為150 mm×150 mm，150 mm ×220 mm和Φ150，160，180，200，210 mm；主要生產(chǎn)鋼種為彈簧鋼、軸承鋼、合金管坯鋼、球磨鋼等，年生產(chǎn)能力約70萬(wàn)噸。

1 項(xiàng)目現(xiàn)狀

2013年以來(lái)，南鋼第三煉鋼廠陸續(xù)開(kāi)發(fā)了Φ150，160，180，200，210 mm等尺寸的圓坯，圓坯產(chǎn)量在3-5萬(wàn)噸/年左右。在連鑄生產(chǎn)過(guò)程中，由于方圓坯兼容，以方坯為主，拉矯輥為平輥，始終存在著扁平區(qū)，圓坯的橢圓度合格率一直處于90%左右，與專業(yè)圓坯廠家相比，外形質(zhì)量存在較大差距；連鑄坯表面振痕不規(guī)則(局部偏深，連鑄坯橫向及縱向凹陷時(shí)有發(fā)生)；合金鋼圓坯低倍質(zhì)量還不能保證完全過(guò)關(guān)(偶發(fā)的皮下裂紋，中心疏松不在中心等)；圓坯表面劃傷、撞傷時(shí)有發(fā)生；不能滿足中高檔圓坯用戶質(zhì)量要求。

為提高圓坯橢圓度合格率，一直采用低拉速生產(chǎn)，每爐鋼的澆注時(shí)間70-75 min，與電弧爐冶煉33-38 min的生產(chǎn)節(jié)奏存在嚴(yán)重的爐機(jī)不匹配情況，造成工序成本增加，削弱了圓坯的成本競(jìng)爭(zhēng)力。

2 改造原因

2.1 坯料平衡

根據(jù)南鋼特鋼事業(yè)部坯料平衡計(jì)劃，預(yù)計(jì)外銷鋼坯82.7萬(wàn)噸，其中第三煉鋼廠小方坯連鑄機(jī)計(jì)劃生產(chǎn)、外銷鋼坯33.5萬(wàn)噸(其中圓坯約20萬(wàn)噸)。目前市場(chǎng)上利用連鑄坯穿管正在逐步成為主流方式，主要競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手均用連鑄坯直接穿管，圓坯市場(chǎng)在未來(lái)行情看好。針對(duì)這種情況，需對(duì)第三煉鋼廠小方坯連鑄機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造，生產(chǎn)方坯及圓坯(Φ200，180，150 mm)，滿足圓坯市場(chǎng)用戶需求。

2.2 主要生產(chǎn)廠家分析和結(jié)論

1)南鋼 主要裝備有100噸超高功率交流電弧爐1座，2座LF爐、2座VD爐，1臺(tái)5機(jī)5流8米弧的方圓坯連鑄機(jī)(達(dá)涅利設(shè)計(jì))，主要生產(chǎn)Φ150，160，180，200，210 mm斷面共5個(gè)規(guī)格圓坯及150 mm×150 mm，150 mm×220 mm，175 mm×220 mm方矩坯，目前方矩坯約占產(chǎn)能的90%，年產(chǎn)量50萬(wàn)噸；1臺(tái)4機(jī)4流12米弧的大方坯連鑄機(jī)(奧鋼聯(lián)設(shè)計(jì))，年產(chǎn)60萬(wàn)噸。公司總年產(chǎn)量在110萬(wàn)噸。

2) 寶鋼 寶山鋼鐵股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“寶鋼”)主要裝備有150噸超高功率雙爐體直流電弧爐1座，150噸超高功率交流電弧爐1座；2座LF爐、2座VD爐，1臺(tái)6機(jī)6流10米弧的圓方坯連鑄機(jī)(達(dá)涅利設(shè)計(jì))，主要生產(chǎn)Φ150，178，195 mm共3個(gè)規(guī)格圓坯及160 mm方坯；由于生產(chǎn)Φ150 mm坯料事故率高，生產(chǎn)一次后基本已淘汰此斷面，160 mm方坯約占產(chǎn)能的10%，年產(chǎn)量在120萬(wàn)噸；1臺(tái)4機(jī)4流14米弧方坯連鑄機(jī)，生產(chǎn)320 mm×425 mm矩形坯目前年產(chǎn)量100萬(wàn)噸。公司總年產(chǎn)量在220萬(wàn)噸。

3)承德建龍 承德建龍?zhí)厥怃撚邢薰?以下簡(jiǎn)稱“承德建龍”)共3座80噸轉(zhuǎn)爐，由于產(chǎn)能置換的原因有1座80噸轉(zhuǎn)爐目前處于停產(chǎn)狀態(tài)，1座140噸提釩轉(zhuǎn)爐，3座LF精煉爐，2座VD真空爐，1臺(tái)5機(jī)5流10米弧國(guó)產(chǎn)方圓坯連鑄機(jī)有200 mm方、240 mm方、160 mm×250 mm矩形坯、Φ210 mm及Φ250 mm圓坯斷面，年產(chǎn)量100萬(wàn)噸，其中40萬(wàn)噸圓坯外賣，60萬(wàn)噸方坯本部軋制棒材銷售； 1臺(tái)5機(jī)5流14米弧達(dá)涅利進(jìn)口圓坯連鑄機(jī)，生產(chǎn)Φ280-600 mm斷面共11個(gè)規(guī)格圓坯，目前年產(chǎn)量100萬(wàn)噸。公司總年產(chǎn)量在200萬(wàn)噸。

4) 分析結(jié)論 寶鋼與承德建龍圓坯的橢圓度、表面質(zhì)量?jī)?yōu)于南鋼，承德建龍5機(jī)5流10米弧的圓方坯連鑄機(jī)與80T轉(zhuǎn)爐實(shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配；寶鋼6機(jī)6流10米弧的圓方坯連鑄機(jī)(達(dá)涅利設(shè)計(jì))與 150T超高功率雙爐體直流電弧爐實(shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配，生產(chǎn)效率高于南鋼；但南鋼通過(guò)學(xué)習(xí)先進(jìn)廠家的經(jīng)驗(yàn)，圓方坯連鑄機(jī)經(jīng)過(guò)設(shè)備優(yōu)質(zhì)高效改進(jìn)、中包快換操作等技術(shù)的運(yùn)用，需要對(duì)小方坯連鑄機(jī)設(shè)備進(jìn)行適應(yīng)性改造，以提高圓坯拉速，降低圓坯成本，保證橢圓度100%達(dá)標(biāo)，消除扁平區(qū)，提升圓坯實(shí)物質(zhì)量，能夠滿足市場(chǎng)需求，達(dá)到質(zhì)量和成本最優(yōu)。

3 改造方案

在連鑄機(jī)設(shè)備基礎(chǔ)不做大修改的情況下，主要對(duì)以下設(shè)備進(jìn)行相關(guān)改造：振動(dòng)裝置、導(dǎo)向段和噴淋集管、拉矯機(jī)、移鋼機(jī)、出坯輥道、翻轉(zhuǎn)冷床。設(shè)備控制部分盡量利舊現(xiàn)有系統(tǒng)，不能利舊部分按新增考慮。

3.1 振動(dòng)臺(tái)

第三煉鋼廠小方坯連鑄機(jī)振動(dòng)臺(tái)目前為老式的四連桿電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)，平穩(wěn)性差，連鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)脫模效果不好，帶來(lái)坯料表面振痕不規(guī)則，表面質(zhì)量不能滿足中高檔圓坯用戶需求；振動(dòng)臺(tái)電動(dòng)缸抗拉坯阻力的能力弱，無(wú)法對(duì)接生產(chǎn)，連鑄機(jī)作業(yè)率低。為保證圓坯表面質(zhì)量，提高設(shè)備功能精度，需進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)中包快換對(duì)接操作，提高生產(chǎn)效率和鑄坯實(shí)物質(zhì)量，考慮優(yōu)化設(shè)計(jì)為全板簧液壓振動(dòng)，導(dǎo)向性好。采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，提高驅(qū)動(dòng)力，可實(shí)現(xiàn)振幅及振頻的在線實(shí)時(shí)調(diào)整。

3.2 導(dǎo)向段和噴淋集管

現(xiàn)有設(shè)備對(duì)中性能不佳，噴淋條更換不方便。重新設(shè)計(jì)二冷導(dǎo)向段，托輥底部設(shè)鋼結(jié)構(gòu)支撐架(沿鑄流方向，類似板坯鑄機(jī)的香蕉座)，托輥、噴淋條固定架、電攪裝置直接安裝在支撐架上，維修、維護(hù)方便，提高設(shè)備安裝精度。保證各斷面的鑄坯導(dǎo)向?qū)χ小?/p>

重新設(shè)計(jì)二冷噴淋集管裝置，優(yōu)化設(shè)計(jì)。盡量統(tǒng)一噴淋條規(guī)格，減少噴淋條數(shù)量，不同斷面的鑄坯只需移動(dòng)噴淋條位置即可，減少更換斷面時(shí)設(shè)備準(zhǔn)備時(shí)間。不銹鋼噴淋管壁厚3.5 mm或以上。

3.3 拉矯機(jī)

現(xiàn)有結(jié)構(gòu)型式拉矯機(jī)精度偏低，剛性差，工作時(shí)或?qū)е乱好娌▌?dòng)。重新設(shè)計(jì)制作拉矯機(jī)，采用單機(jī)架型式，全水冷防護(hù)結(jié)構(gòu)。共設(shè)置4個(gè)機(jī)架(油缸壓力單獨(dú)遠(yuǎn)程可調(diào))，以減少鑄機(jī)生產(chǎn)時(shí)的熱坯壓力，從而減少方坯在開(kāi)槽的拉矯輥上壓出凸起的可能，提高方坯鑄坯質(zhì)量。

3.4 移鋼機(jī)

現(xiàn)有移鋼機(jī)是1996年投產(chǎn)上線使用的，當(dāng)時(shí)為提鋼機(jī)，2000年“雙加改造”時(shí)自主在線改為移鋼機(jī)，新增翻鋼機(jī)，冷床和翻鋼機(jī)設(shè)備存在約500 mm的高度差，傾翻力矩大，錯(cuò)齒等故障率偏高，不能完全滿足圓坯表面質(zhì)量和生產(chǎn)順行要求。移鋼機(jī)、翻鋼機(jī)優(yōu)化設(shè)計(jì)更新：取消冷床斜滑軌，改為直接取坯，以徹底消除圓坯沿斜滑軌加速下滑造成的劃傷、撞傷缺陷；目前缺陷比例不高，可通過(guò)修磨予以挽救。

3.5 出坯輥道

出坯輥道設(shè)備，原設(shè)計(jì)是針對(duì)130，150 mm方坯，對(duì)矩形坯和圓坯適應(yīng)性差，今后若圓坯產(chǎn)量大幅提高，需提質(zhì)、提速，原設(shè)計(jì)輥道強(qiáng)度和線速度不能滿足要求，為保證圓坯出坯順行，輸送輥道、導(dǎo)向均須優(yōu)化改進(jìn)，以適應(yīng)方圓結(jié)合生產(chǎn)要求。

3.6 翻轉(zhuǎn)冷床

取消現(xiàn)有連鑄坯在冷床頭部下滑斜坡和冷床尾部的上坡，改造翻轉(zhuǎn)冷床齒條設(shè)計(jì)(驅(qū)動(dòng)裝置及支架不做改動(dòng))，既滿足動(dòng)齒條自動(dòng)取坯和分坯功能，同時(shí)消除原有取坯位置與改造后取坯位置約400 mm的高度差。

4 結(jié)束語(yǔ)

本項(xiàng)目實(shí)施后，能夠滿足特鋼生產(chǎn)工藝質(zhì)量要求，主要有以下兩個(gè)方面的益處：一是提高連鑄坯表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，保證橢圓度100%達(dá)標(biāo)；二是滿足方圓結(jié)合、優(yōu)質(zhì)高效生產(chǎn)的要求，提高連鑄機(jī)作業(yè)率，達(dá)到爐機(jī)生產(chǎn)節(jié)奏接近匹配。