河鋼宣鋼1段噴嘴改造提高拉速生產(chǎn)試驗(yàn)

徐 亮

（河鋼河鋼宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司二鋼軋廠，河北 宣化 075100）

1 宣鋼二鋼軋廠連鑄主要設(shè)備情況

河鋼宣化鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司（全文簡稱宣鋼）150 t爐區(qū)1號連鑄機(jī)為12機(jī)12流小方坯弧形連鑄機(jī)，弧長10 m，斷面150 mm×150 mm、165 mm×165 mm兩種斷面，主要鋼種低合金系列。設(shè)計(jì)年產(chǎn)量200萬t，該機(jī)采用全弧形連續(xù)矯直工藝，配置蝶式液壓升降鋼包回轉(zhuǎn)臺，全程無氧保護(hù)澆注，鋼包下渣檢測，結(jié)晶器液壓面控制技術(shù)，結(jié)晶器電磁攪拌，連鑄矯直技術(shù)，紅外線自動(dòng)定尺切割，裝配水平是目前世界上流數(shù)最多，產(chǎn)量最高的小方坯連鑄機(jī)之一。150 t爐區(qū)連鑄機(jī)主要參數(shù)(見表1)。

表1 連鑄機(jī)主要參數(shù)

2 拉鋼條件

宣鋼二鋼軋廠1號連鑄機(jī)在改造之前，二冷噴嘴參數(shù)如表3，0段噴嘴采用不銹鋼噴咀-1/4PZ9490QZ5，12個(gè)，1段噴嘴采用不銹鋼噴咀-1/4PZ2665QZ5，52個(gè)，2段噴嘴采用噴嘴-1/4PZ2065QZ5，28個(gè)，比水量在0.80L/KG。在拉低合金HRB400EZT2（SY）拉速165斷面達(dá)到2.4 m/min時(shí)，150斷面達(dá)到2.6 m/min時(shí)有輕微脫方現(xiàn)象，并且中包連澆次數(shù)2次1段、2段噴嘴堵塞嚴(yán)重（見圖1）。拉速在2.2～2.4 m/min時(shí)液面波動(dòng)較大，漏鋼拉斷頻率明顯增加。

表3 改造前二冷噴嘴參數(shù)

圖1 連澆2次后的1段噴嘴

1號機(jī)日產(chǎn)要達(dá)到7500 t，減去每月定修兩次24 h，小修及日常工藝停機(jī)累計(jì)24 h，平均日產(chǎn)需達(dá)到8035 t才能完成目標(biāo)任務(wù)。表2為對應(yīng)斷面及拉速（出鋼量205 t）。

表2 斷面及拉速對照表

由于開澆及連澆前兩爐溫度高，拉速慢，周期在45～50 min左右，正常澆注過程需165斷面平均拉速達(dá)到2.4 m/min，150斷面平均拉速達(dá)到2.8 m/min，才能完成生產(chǎn)目標(biāo)。所以提高拉速是急需解決日產(chǎn)7500 t問題所在。提高拉速首先滿足鋼坯出結(jié)晶器時(shí)有足夠的坯殼厚度，坯殼厚度在10～15 mm為安全拉鋼范圍。

3 出結(jié)晶器坯殼厚度

根據(jù)公式：

式中：e為坯殼厚度；K為凝固系數(shù)；h為結(jié)晶器有效高度；v為拉坯速度。

計(jì)算出拉速v分別為2.4 m/min和3 m/min，K=22 mm/min1/2，h=0.8 m時(shí)，坯殼厚度e：

坯殼厚度在2.4～3.0 m/min都滿足安全坯殼厚度要求。所以在現(xiàn)有的工藝下只要改善鑄機(jī)鑄坯的脫方和噴嘴的堵塞問題，就能滿足日產(chǎn)7500 t的要求。

4 生產(chǎn)工藝優(yōu)化與實(shí)踐

4.1 噴嘴優(yōu)化布置

二次冷卻區(qū)內(nèi)部的傳熱方式以噴嘴噴淋水、鑄坯表面?zhèn)鳠釣橹?，具有可控性。二冷區(qū)應(yīng)當(dāng)具備較寬的流量調(diào)節(jié)范圍、水量分布受流量變化的影響較小、較高的噴射速度，且易于蒸發(fā)、覆蓋面大等。噴嘴冷卻水與鑄坯接觸面積一般為噴嘴面積的3～5倍。相關(guān)研究表明，連鑄二冷區(qū)的冷卻對內(nèi)部質(zhì)量有一定的影響。冷卻凝固不均勻，裂紋就會越來越多，對于高溫區(qū)域會發(fā)生嚴(yán)重的偏析，通過根據(jù)噴嘴水量分布特性進(jìn)行設(shè)定，控制噴嘴組合體的水量分布均勻，就能夠避免對鑄坯質(zhì)量的影響。原先的1段噴嘴為不銹鋼噴嘴-1/4PZ2665QZ5，2段噴嘴為噴嘴-1/4PZ2065QZ5，保持0段足輥不銹鋼噴咀-1/4PZ9490QZ5不變，改1段噴嘴為不銹鋼噴嘴-1/4PZ4065QZ5,2段噴嘴為噴嘴-1/4PZ4065QZ5，改善后的二冷比水量達(dá)到1.0 L/kG，二冷水增加量為129 m3/h。優(yōu)化之后的噴嘴，堵塞情況明顯改善，連澆次數(shù)可以增加到5次以上，經(jīng)過生產(chǎn)試驗(yàn)165 mm×165 mm斷面連鑄機(jī)拉速達(dá)到2.7 m/min，沒有明顯脫方現(xiàn)象。

4.2 結(jié)晶器振動(dòng)改造

原先設(shè)計(jì)的結(jié)晶器振動(dòng)為全板簧振動(dòng)機(jī)構(gòu),通過減速機(jī)上的偏心套和連桿使置于振動(dòng)架上的結(jié)晶器上下振動(dòng),運(yùn)行軌跡呈正弦波.振幅在線不可調(diào)，通過更換偏心套可以調(diào)整振幅。改變電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速，可使振動(dòng)頻率在40～300次/min范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)整。在改進(jìn)之前振頻超過180～190次/min時(shí)振動(dòng)精度明顯降低，偏擺量較大，液面波動(dòng)不穩(wěn)定，不能滿足高拉速的需要。改造后電動(dòng)缸控制，可實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)，可在線調(diào)節(jié)結(jié)晶器振動(dòng)的波形、頻率和振幅，選擇最佳的振動(dòng)特性參數(shù)，從而在不同拉速下均可獲得最佳的鑄坯表面質(zhì)量，滿足鑄坯高拉速需求。

4.3 降低中包過熱度提高中包壽命

拉速穩(wěn)定在2.4 m/min，從表3可以看出拉鋼周期在33.11 min，由于鋼包周轉(zhuǎn)加快，放鋼溫度可以降低20℃，由于中包溫度降低，中包耐材使用時(shí)間增加，中包過鋼爐數(shù)也明顯增加。據(jù)統(tǒng)計(jì)增加拉速后中包壽命提高到37.21爐/23.8 h，比原先增加3.41爐/1.8 h，月減少2對中包。

5 經(jīng)濟(jì)效益

5.1 降低放鋼溫度節(jié)約成本

轉(zhuǎn)爐每降低1℃，噸鋼節(jié)約成本0.325元，按照日產(chǎn)7500 t計(jì)算，則全年節(jié)約成本：0.325×20×7500×365=17793750元。

5.2 耐材節(jié)約成本

按照每月節(jié)省2對中包計(jì)算，沒對中包成本10萬元，則可節(jié)約成本：2×12×100000=2400000元。

5.3 投入成本

振動(dòng)電缸改造投入費(fèi)用單價(jià)5萬元，12個(gè)在線使用，3個(gè)備用。則投入：15×50000=750000元。噴嘴單價(jià)與原類別噴嘴單價(jià)相同，不做計(jì)算。

則總效益為：17793750+2400000-750000=19443750元。

6 結(jié)語

宣鋼經(jīng)過生產(chǎn)過程中不斷對連鑄工藝的調(diào)整優(yōu)化，1號機(jī)滿足日產(chǎn)7500 t的同時(shí)，連鑄澆注順利，鑄坯質(zhì)量控制良好，并且節(jié)約成本19443750元。