寶鋼1450連鑄生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步

1、寶鋼1450連鑄生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步虞哲彪(寶鋼股份公司煉鋼廠，上海200941)摘要：寶鋼1450連鑄投產(chǎn)4年多來生產(chǎn)持續(xù)穩(wěn)定，缺陷率低，并創(chuàng)造了 27 00()爐無漏鋼的優(yōu)異成績。文章從裝備水平和工藝控制方而闡述了低缺陷無事故生產(chǎn)的技術(shù)，并介紹了改善 表而裂紋、防止開澆漏鋼以及開發(fā)寶鋼獨有的開澆管工藝等方而的經(jīng)驗。關(guān)鍵詞:無漏鋼;表面裂紋;開澆管中圖分類號:tf777文獻(xiàn)標(biāo)識碼:b文章編號：1008-0716(2003)03-0015- 04technical progress in 1450 continuous casting at baosteelyu zhe2biao(baosteel

2、sreelmaking plant, shanghai china ,200941)abstract :since iis startup operation ,baosteef s 1450mm continuous casting has had a stable pro2duction and low defect rate. it has made 27 000 heats without breakout,which is the best record in the world. the technology of cc slab with fewer defects and ze

3、ro accident is introduced in this paper. the ex2 perience in preventing breakout in cast starting ,improving surface cracks，and developing the unique pro2 cess of casting tubes is also introduced.key words :breakout2free ;surface crack ;casting tube1刖言寶鋼的1450連鑄主機共二臺，4個澆鑄流， 設(shè)爺主要是國內(nèi)制造，部分采用“點菜式”方式引 進(jìn)?？?/p>

4、體裝備水平、工藝控制和產(chǎn)品質(zhì)量都是以 當(dāng)時國際先進(jìn)水平為目標(biāo)。1450連鑄設(shè)計產(chǎn)量為288萬t/年，投產(chǎn)于 1998年4月，同年10月達(dá)產(chǎn)。4年多來，1450連 鑄保持了持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展的良好態(tài)勢，至2002年底 累汁生產(chǎn)板坯1504.03萬t,綜合收得率達(dá)到 97. 03 %，品種全而完成合同，主要經(jīng)濟技術(shù)指標(biāo) 處于國際先進(jìn)行列，創(chuàng)造了連續(xù)澆鑄27 000爐無 漏鋼的優(yōu)異成績。2連鑄機的裝備水平良好的裝備是高質(zhì)量低事故的基礎(chǔ)。1450電哲彪3:程師1947年生1983年畢業(yè)于北京鋼鐵學(xué)院現(xiàn)從 事連鑄工藝研究工作電話26647955鑄機的技術(shù)裝備具有20世紀(jì)9()年代中期的水 平，表現(xiàn)在提高連鑄坯

5、的質(zhì)量和適應(yīng)澆鑄鋼種廣 泛性方面的育“1)直弧形板坯連鑄機，采用多點 彎曲和多點矯直，以減少鑄坯的機械應(yīng)力；(2)采 川大容量的巾間包并設(shè)有擋墻，振動為高頻率小 振幅，二冷區(qū)導(dǎo)輥為小輥徑多點支撐密輥排列；(3) 噴嘴采用氣霧噴水。一些措施還兼有提高生 產(chǎn)率和節(jié)能增效的現(xiàn)實意義，具體見表1、表2。3 1450連鑄生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步3.1冷卻控制3. 1. 1 一次冷卻結(jié)晶器是連鑄的心臟，一次冷卻技術(shù)是連鑄 冷卻技術(shù)的核心所在。由于純水水質(zhì)穩(wěn)定，傳熱 效果可控性強，故1450連鑄采用純水冷卻。結(jié)品器的銅板厚度為55 mm。采用大厚度銅 板不僅使銅板使用的周期次數(shù)得到提高，也力實 現(xiàn)結(jié)晶器的緩冷控制提供

6、了更人的物理空間。表1連鑄機基本參數(shù)table 1 basic parameters of cc machine項參數(shù)鑄機類壁殺畝齊曲唾過商度2 575 mm澆zi:尺十厚度230 mm 寬度 900-1 450 mmk度81丨m、45 m流數(shù)2嘯點7析直點8似形段個數(shù)18治公.m37. 39結(jié)曲器長度mm9(m結(jié)品器液面控制液而計:渦流式 流量控制:三滑板控制結(jié)品器振動振幅7 inm 振頻 50400 c/min澆fl觀工作 0.81.6 nv min最大 1.8 m/ min表2采用的先逬技術(shù)措施table 2advanced technology adopted內(nèi)容提高生產(chǎn)率提高產(chǎn)品質(zhì)雖

7、節(jié)能增效人容fivh問包v島袖小振幅振動v結(jié)晶器液面自動控釗v白勸開澆77制糾頂報777銥壞機械沾琿v多功能輥縫測似vv鋼tl f液檢測7等離子加熱v7屮pj包鋼水連續(xù)測溫7小鈮抒密作錕列v多點嬌“巧曲方式v銪坧衣面溫度測記v密封澆鑄7二次冷卻擰制投咽77質(zhì)社判記模負(fù)7快述砘印v锏fe格f本鍍b:±±锏板采用cr2zr銅，表而鍍ni、ch cr與銅的 親和力不良，故用ni來作中介。cr的耐磨性好， 衣tflf光泔.町減輕與鋼水的某些粘結(jié)，在避免漏鋼 上有其獨到的作用?，F(xiàn)代連鑄理論認(rèn)為，所有的鑄坯縱裂均起源 于沽品器，經(jīng)二次冷卻擴大成可見的大小裂紋。 裂紋的起因在千初生坯殼的

8、結(jié)晶力小于鑄坯的橫 向熱應(yīng)力。w此把握住結(jié)晶器的冷卻強度，使之與對應(yīng)澆鑄鋼種的裂紋敏感性相岡配是控制裂紋 的關(guān)鍵。(1) 結(jié)晶器冷卻的計算1450連鑄的結(jié)晶器冷卻強度計算采用了一 次熱傳導(dǎo)計算銅板表面溫度的方法。t = 7s - ( 7s - tw) / (l/ccs + zi/ 義1 + /2/;>2 +/3從+ l/«wx式中：nm分別為銅板表而、鋼水和冷 卻水溫度;0;為鋼水與銅板間傳熱系數(shù)；n、z2 u3 分別為鉻層、锿層和銅板厚度m 4 4分別為鉻、 鎳和銅熱傳導(dǎo)率,認(rèn)為冷&<av=0. q2u、j?c.cre vd/l v - q/ a人為水的熱傳導(dǎo)率

9、，加為雷諾數(shù)，a為水力 直徑，i為水的動力粘度，/v為普蘭特常數(shù)，v為 水速.c?為水流量為水槽截面積。水量的計算，要求在不同銅板厚度的條件下， 保持銅板表而溫度的相對恒定。表而溫度目標(biāo)值 從緩冷規(guī)范出發(fā)加以確定，并根據(jù)澆鑄鋼種區(qū)分 為k1模式和k2模式，制訂出不同的水量標(biāo)準(zhǔn)。 其中對拉坯速度、保護濟、銅板與坯殼的氣隙諸方 面在傳熱過程屮的影響必須有準(zhǔn)確的估量。關(guān)鍵 的傳熱系數(shù)應(yīng)依據(jù)生產(chǎn)實踐加以修正。(2) 水溫由于水的粘度、導(dǎo)熱率和普蘭特常數(shù)隨水溫 不同而變化，因此結(jié)晶器供水溫度也應(yīng)服從銅板 表面溫度目標(biāo)值的要求，控制在3540 °c的范圍 內(nèi)。(3) 銅板傳熱系數(shù)的監(jiān)視鑒于結(jié)晶器

10、銅板的熱流在垂直方向呈鼻形分布，在線檢測局部的傳熱系數(shù)較困難。過程控制 計算機中設(shè)置了銅板整體傳熱系數(shù)的在線計算， 記錄并監(jiān)視/時刻的銅板總傳熱系數(shù)。由于保護渣的熔化速度不均勻、融熔層厚度 變化等原因，在正常拉速條件下傳熱系數(shù)也有一 個較寬的范圍。其絕對量的上下限隨拉速變化， 工藝人員必須作出正確的界定，超出時應(yīng)視為保 護渣中斷或傳熱不良。傳熱系數(shù)的監(jiān)視還著重于 四個銅板面上的比較，提供給操作人員進(jìn)行預(yù)防 作業(yè)。3.1.2二次冷卻(1) 輥列鑄機輥列設(shè)計已為夾雜物的上浮率、鑄勵變形率、鑄坯的鼓肚量等工藝指標(biāo)奠定了基礎(chǔ)。 例如采用7點彎曲8點矯直后，鼓肚變形率、矯直 變形率、錯位變形率比5點彎曲

11、4點矯直合計下 降了約1/3。(2) 冷卻區(qū)和冷卻回路的劃分本機劃分成8個冷卻區(qū)，14個冷卻回路。1 3區(qū)位于結(jié)晶器下的彎曲段(bu)，47區(qū)為氣 霧冷卻，8區(qū)管轄水平段的前半部分。后半部分 的4個扇形段呈板坯自然冷卻。(3) 幅切所謂幅切是指水平方向的噴嘴隨澆鑄寬度的不同可自動地進(jìn)行調(diào)節(jié)，其fi的是為了防止板坯 邊緣部的過冷卻，并可節(jié)約用水。本機37區(qū)的 二冷噴嘴可作一次幅切，并且在67區(qū)預(yù)留了二 次幅切控制裝置。(4) 氣水平衡冷卻區(qū)內(nèi)的噴嘴因水平高度的不同產(chǎn)生水壓力不同，結(jié)果就是各排噴嘴水流量的嚴(yán)重失衡。 這種情況多發(fā)生在氣水噴霧區(qū)，因此nj以借助于 各排噴嘴的供氣壓力的調(diào)整取得平衡。氣

12、水平衡 調(diào)整是鑄機開工前必做的調(diào)試項0，日常生產(chǎn)巾 氣路的堵塞都可能破壞這種平衡。(5) 二冷控制二冷控制的方式可分為預(yù)設(shè)定和模型控制二個類型。預(yù)設(shè)定是經(jīng)過離線的二維熱傳導(dǎo)計算板坯凝 固殼厚度和表而溫度而得出的水量，再回歸成與 拉坯速度有關(guān)的二次三項式，儲存于儀表及計算 機屮(也稱水表)，隨用隨取，即水量q = a + b-tv+ ci(v為拉速，j,、昃、g為系數(shù)？。而模型 控制方式則是計算機在線的動態(tài)一維計算f最近 己實現(xiàn)動態(tài)二維計算)。沿鑄機忪度方14每隔一 個微小的時間間隔計算鑄坯凝固殼厚度和表而溫 度分布，反s修正偏差，求出瞬時的ai、b：、c.再 輸給儀表,代入公式得出水量。毫無疑

13、問，模型控 制方式比預(yù)設(shè)定方式具有優(yōu)勢，特別是在拉速變 動、鋼水溫度變動多的情況下表現(xiàn)更為明顯。但是不論采用何種類型的控制，計算機計算 的溫度必須與0標(biāo)溫度相對照，不斷地逼近求得 水量。1450連鑄機沿鑄機長度方向共有18個h 標(biāo)溫度點，由于和1930連鑄的輥列不同，冷卻區(qū) 數(shù)量、冷卻回路數(shù)量不一，目標(biāo)溫度的位置也不 同，故不能照搬原先由口本提供的數(shù)據(jù)。這就要 求工藝人員用創(chuàng)造性的思路為145()連鑄制定相 應(yīng)的目標(biāo)溫度系列。根據(jù)1450連鑄澆鑄的鋼種踱錫鋼系列、熱軋海洋結(jié)構(gòu)鋼、石油鐺錢鋼、化工用容器鋼以及 電工鋼、f鋼等超低碳鋼，二冷儲存了超強冷、強 冷、上緩下強、緩冷和超緩冷等8個冷卻模式

14、。這 些冷卻模式的目標(biāo)溫度制定原則是：a) 鑄機前部分先予強制冷卻，然后返溫，平 移，緩降，出鑄機的溫度控制在85()9(x) °c左右；b) 矯直區(qū)域避開第三脆性區(qū)；c) 相臨冷卻區(qū)的溫度差不大于200 °c;d) 對熱軋系列裂紋敏感品種的冷卻模式貫徹 緩冷方針；e) 對鑄機iai的自然冷卻區(qū)坯溫有足夠的估 計，除模型計算外，另設(shè)罝輥子冷卻水加以調(diào)節(jié)。事實上，儀表控制功能在二冷控制中起著不 可替代的作用。例如過冷卻補償、間隙噴水控制、 氣水比控制等。充分重視二冷儀表參數(shù)的計算， 檢查儀表設(shè)置和執(zhí)行實績是二冷控制的又一關(guān) 鍵。日常技術(shù)工作中還必須關(guān)注噴嘴特性的穩(wěn)定 性、噴淋

15、架的位置偏差、二冷水質(zhì)狀況、噴嘴堵塞 狀況，只有這些方面與計算機、儀表的良好配合才 能取得滿意的效果。3.1.3漏鋼預(yù)報和裂紋漏鋼預(yù)報僅能對粘結(jié)性 漏鋼作出預(yù)報。1450連鑄采用的是高等級邏輯判斷的預(yù)報軟件，對粘 結(jié)性漏鋼的報出率兒乎達(dá)到100%。目前世界上 還沒有開發(fā)出對裂紋漏鋼作出反應(yīng)的預(yù)報系統(tǒng)， 因此對裂紋漏鋼的防范措施就是控制表而裂紋的 發(fā)生和發(fā)展。鑄坯的裂紋涉及到鋼水成分、澆鑄溫度、結(jié)晶 器液面控制精度、胃)、保護渣技術(shù)等方方面面， 但是一冷、二冷的控制是現(xiàn)場工程師特別要關(guān)注 的。1450連鑄的裂紋發(fā)生率0. 50kg/t，裂紋報 廢率0. 18 kg/t，見圖1。3.2開澆控制 3

16、. 2. 1開澆漏鋼圖1裂紋指數(shù)fig. 1 cracking index1450連鑄汄投產(chǎn)至2000年10月共發(fā)生37 次漏鋼，其中?澆漏鋼31次，占84 %，這是一個極 不上常的比例.難以從操作的失誤去解釋。開澆 漏鋼的機理主要應(yīng)從結(jié)晶器的阻力和頭部坯殼的 強度對比進(jìn)行分析。經(jīng)長吋間觀察研究，終于發(fā) 現(xiàn)問題的癥結(jié)在于引錠頭的幾何結(jié)構(gòu)不合理。本 機采用自動脫錠方式，引錠頭由外方設(shè)計，自動脫 錠效果良好。但是鋼水在引錠頭上凝同成型后， 其抗拉強度略顯不足，當(dāng)初生壞殼的摩擦阻力因 某種原因增大時，很可能將燕尾槽部分拉裂而產(chǎn) 生漏鋼。通過計算論證，凋整了引錠頭兒何尺、r， 使得在同等阻力情況下，坯

17、殼的應(yīng)力水平下降了 約10%。與此同時還改進(jìn)了冷卻材料。從此開 澆漏鋼得以有效地遏止，見圖2，3.2.2開澆管的開發(fā)和改進(jìn)圖2開澆漏鋼統(tǒng)計 2 breakout in cast startingfh于連鑄屮間包鋼流的控制方式力無塞棒單 純沿板控制人式，中間包開澆常川的方法是在中 間包水口上方放置幵澆管。煉鋼廠1996年起 著手開澆管的汁發(fā)，并成功地運用于1450連鑄。 初期的汗?jié)仓裼猛苛下裨O(shè)同足，此方法能對付生 產(chǎn)，但是當(dāng)開澆管上浮時，難以避免埋設(shè)涂料卷入 水口，很可能形成水口堵塞，較小的則沖進(jìn)結(jié)晶 器，造成鑄壞內(nèi)嚴(yán)重的夾雜。1999年的大部分?jǐn)?流事故都是涂料堵塞水口引起的。針對以上的缺陷,

18、2000年又開發(fā)了新的開澆 管閥定方法。由于新方法取消了涂料，保證了固 定強度，使股來的缺點不復(fù)存在。力沏底根除開澆時中間包的浮游雜物卷入開 澆呼.2001年再次對開澆管進(jìn)行改進(jìn)。新的開澆 工藝形態(tài)匕經(jīng)接近塞棒的開澆過程。寶鋼獨特的 開浞竹凼定力*弍和開澆工藝，使得無塞棒中間包 開澆技術(shù)有r質(zhì)的飛躍，它最大程度地切斷了中 間包初期鋼水的污染源，也避免了因鋼流不暢造成的開澆事故。3.3提高鋼水純凈度為滿足市場的要求，薄板材州于汽車和家電 外板的比例逐步增加，對其表面質(zhì)量也提出了更 高的要求。如di罐是用0. 25 mm以下的薄板加 工成型的，其深沖加工時的邊緣裂紋會顯著降低 制罐工序的作業(yè)率:又

19、如抗硫化m氣體管線用鋼， 在降低有害元素的同時，還要采収減少屮心偏析、 夾雜物變性處理等技術(shù)措施。所以從源頭上抓 起，進(jìn)一步降低在苛刻條件下成為裂紋起因的 a12o3夾雜物含量。為了減輕這種缺陷,1450連鑄在密封澆鑄、 促進(jìn)夾雜物上浮、提高液畫穩(wěn)定性等方時持續(xù)做 了改進(jìn)和改善工作，婦改變長水口的連接形態(tài)，進(jìn) 一步抑制了增氮和二次氧化;中間包的擴容，使液 而商度提了 100 mm,鋼水停留時間延長了 15.8 個百分點；水口系統(tǒng)的吹氬控制上推行了定量化（下轉(zhuǎn)第41頁）0. 0040 %水平。(2)采用fesial脫氧時處理10 min后，夾雜 物的總而積和個數(shù)均不再出現(xiàn)下降的趨勢。采用sialbaca和sialbacasr合金脫氧，在 整個實驗過程中，兩組實驗屮夾雜物數(shù):w:呈降低 的趨勢發(fā)展，且降低的程度較大。(4) 在實驗過程中,sialbaca合金脫氧夾雜物 的聚集長大現(xiàn)象較突出，脫氧產(chǎn)物力復(fù)合夾雜物， 夾雜物形態(tài)多為球狀。實驗終點時，含有夾雜物 的個數(shù)和總面積大小均為最低。(5) 采用sialbaca合金脫氧可以起到喂sica 或sicaba絲處理的效果。參考文獻(xiàn)1陳襄成.煉鋼過程的脫夠mj.北京:冶金工業(yè)出版社，1991 2韓其與，堂歷，王慶奎.含鋇合金在鋼生產(chǎn)屮的應(yīng)川.鋼鐵研究學(xué)報，1992:4(3) :98105編輯劉宏娟(改稿日期：2003