高效高質(zhì)量板坯連鑄技術(shù)改造實(shí)踐

張玉才

（吉林建龍鋼鐵有限責(zé)任公司 吉林吉林132014）

1 前言

隨著國(guó)家近年來對(duì)冶金企業(yè)的整體宏觀調(diào)控，低質(zhì)耗能的落后生產(chǎn)工藝不斷淘汰，如何在激烈的市場(chǎng)環(huán)境下求得長(zhǎng)期可持續(xù)性的發(fā)展一直是吉林建龍追求的方向。

本文重點(diǎn)介紹了吉林建龍?jiān)跓掍搹S連鑄機(jī)技術(shù)升級(jí)改造的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，意在通過本文將經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行分享和推廣，同時(shí)也希望借助該平臺(tái)與同行業(yè)領(lǐng)先企業(yè)進(jìn)行深入交流和探索。

高效高質(zhì)量連鑄技術(shù)方案的編制主要從工藝質(zhì)量、過程控制、設(shè)備精度、溫度、產(chǎn)能、輔料六個(gè)方面考慮，共涉及8項(xiàng)技術(shù)改造，具體如下：

2 連鑄機(jī)主體設(shè)備改造

2.1 結(jié)晶器改造

整體改造結(jié)晶器，結(jié)晶器錐度精度控制在≤±0.2mm，具備電動(dòng)在線熱調(diào)寬功能，如圖1。

圖1 結(jié)晶器改造

2.2 扇形段改造

整體改造成無間隙柔性連桿式扇形段，具有更高的輥縫精度；上下框架、對(duì)中、安裝、拆卸方便，使扇形段的結(jié)構(gòu)更加合理，具有可靠的強(qiáng)度、剛度和上框架偏移量，如圖2。

圖2 扇形段改造

通過對(duì)連鑄機(jī)主體設(shè)備改造，使設(shè)備精度符合工藝要求，是高拉速下鑄坯質(zhì)量的保障。

3 中間包流場(chǎng)優(yōu)化

原型方案的死區(qū)比例為23.63%，滯止時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)差是25.10s，峰值時(shí)間的標(biāo)準(zhǔn)差是13.44s，在同一時(shí)刻兩流的對(duì)稱性較差，1＃水口響應(yīng)時(shí)間短，墨汁完全混勻的時(shí)間為150s［1］，如圖3。

圖3 優(yōu)化前流場(chǎng)變化

優(yōu)化后中間包死區(qū)比例為16.94%，平均停留時(shí)間，滯止時(shí)間、峰值時(shí)間標(biāo)準(zhǔn)差較小，改善效果明顯。1＃水口與2＃水口響應(yīng)時(shí)間基本同步，墨汁完全混勻的時(shí)間為90s，如圖4。

圖4 優(yōu)化后流場(chǎng)變化

4 結(jié)晶器在線調(diào)寬

合理設(shè)計(jì)結(jié)晶器在線熱調(diào)寬過程中的參數(shù)，是保證結(jié)晶器在線熱調(diào)寬過程中生產(chǎn)安全的關(guān)鍵。

圖5 在線調(diào)寬調(diào)窄曲線

通過工藝計(jì)算、對(duì)標(biāo)本鋼等先進(jìn)企業(yè)，合理的制定了結(jié)晶器在線熱調(diào)寬過程中的拉速控制、單次調(diào)寬量等工藝參數(shù)，控制楔形坯的楔形量，進(jìn)行多次小范圍調(diào)整到目標(biāo)寬度、記錄楔形長(zhǎng)度、位置、標(biāo)識(shí)，針對(duì)性軋制工藝調(diào)整，保證楔形板坯軋制后的寬度控制符合標(biāo)準(zhǔn)。

5 非正弦振動(dòng)工藝優(yōu)化

結(jié)晶器非正弦振動(dòng)技術(shù)廣泛應(yīng)用，旨在改善鑄坯表面質(zhì)量問題。

新振動(dòng)工藝采用正弦反向振動(dòng)和非正弦反向振動(dòng)，負(fù)滑脫時(shí)間低且穩(wěn)定，結(jié)晶器振動(dòng)速度與拉速之差增大，作用于坯殼壓力增大，有利于鑄坯脫模，鑄坯表面振痕較淺［2］。

圖6 鑄坯表面質(zhì)量缺陷

6 高拉速鑄坯窄邊鼓肚攻關(guān)

優(yōu)化結(jié)晶器冷卻工藝和結(jié)晶器錐度控制，在高拉速下熱流結(jié)晶器熱流密度穩(wěn)定。

圖7 不同拉速下熱流密度趨勢(shì)

表1 低碳鋼結(jié)晶器冷卻工藝優(yōu)化

對(duì)標(biāo)本鋼、南鋼收縮輥縫設(shè)計(jì)，輥縫收縮量由0.33mm／m降低到0.17mm／m，優(yōu)化結(jié)晶器窄邊足輥對(duì)弧標(biāo)準(zhǔn)，使使窄邊鼓肚量由≥6mm（標(biāo)準(zhǔn)＜5mm），穩(wěn)定在≤4mm以內(nèi)，如圖8。

圖8 輥縫優(yōu)化調(diào)整

7 二冷工藝布置和工藝參數(shù)優(yōu)化

針對(duì)板坯表面冷卻問題，合理延長(zhǎng)冷卻區(qū)，利用動(dòng)態(tài)二冷水配水模型實(shí)現(xiàn)均勻冷卻，如圖9。

圖9 二冷水控制優(yōu)化方案

8 板坯動(dòng)態(tài)輕壓下工藝優(yōu)化

利用JMatPro軟件進(jìn)行鋼種物性參數(shù)計(jì)算，通過Marc和北科大凝固傳熱模型（經(jīng)射釘驗(yàn)證）［3］計(jì)算板坯凝固歷程和溫度分布，合理設(shè)計(jì)輕壓下位置和壓下工藝參數(shù)，進(jìn)行受力應(yīng)變分析，解決輕壓下使用初期壓下位置不準(zhǔn)確，中心偏析無改善，中間裂紋惡化等問題，如圖10。

圖10 輕壓下技術(shù)優(yōu)化前后對(duì)比

通過優(yōu)化，板坯低倍中心偏析明顯改善，中間裂紋由改善前最高的3.0級(jí)提升至符合≤1.5級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)。

9 過程工藝質(zhì)量數(shù)據(jù)監(jiān)控

通過對(duì)連鑄二級(jí)系統(tǒng)的更新，將中間包頭、尾坯、澆注速度、溫度高低、氬氣流量及備壓、無鋼包長(zhǎng)水口、二次澆注板坯、結(jié)晶器液面、水溫差等過程參數(shù)進(jìn)行監(jiān)控分析，合理優(yōu)化生產(chǎn)工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響。例如：氬氣流量控制不合理，導(dǎo)致板坯軋制后鋼卷起皮缺陷增多，如圖11。

圖11 控制參數(shù)分析

10 結(jié)論

以上為吉林建龍高效高質(zhì)量板坯連鑄技術(shù)改造方案簡(jiǎn)介，通過該方案的實(shí)施，連鑄機(jī)拉速有明顯提高，單月產(chǎn)量提升近2萬噸，品種鋼生產(chǎn)角裂率由改造前1.5%降低到0.23%，輕壓下鑄坯中心偏析≤0.5級(jí)的比列達(dá)到100%，鑄坯碳偏析指數(shù)由1.33降低到1.08，同時(shí)對(duì)板坯軋制后伸長(zhǎng)率和低溫沖擊韌性均有明顯改善。實(shí)踐證明，該研究成果各項(xiàng)改造均達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，整體實(shí)施效果良好，具有非常高的參考價(jià)值。

未來，吉林建龍將持續(xù)以質(zhì)量為核心，不斷優(yōu)化和完善生產(chǎn)工藝，精細(xì)化管理，向高效高質(zhì)量生產(chǎn)努力奮斗！