鋼錠同盤異錠型澆注工藝技術(shù)研究與應(yīng)用

甄光楠  何德志  蘭瑞金

（舞陽鋼鐵有限責(zé)任公司第一煉鋼廠  河南  462500）

摘  要：舞鋼公司第一煉鋼廠通過對煉鋼、模鑄澆注設(shè)備產(chǎn)能綜合分析，對廠內(nèi)現(xiàn)有鋼錠模高度進(jìn)行重新梳理，利用目前大型扁鋼錠內(nèi)置絕熱板成熟技術(shù)；同時開發(fā)設(shè)計了厚度200mm、400mm兩種規(guī)格底墊，調(diào)節(jié)鋼錠模高度差異，以及對鋼錠澆注系統(tǒng)湯道磚進(jìn)行優(yōu)化調(diào)節(jié)，通過調(diào)節(jié)湯道耐火磚孔徑的大小及塊數(shù)，達(dá)到模內(nèi)鋼液上升平穩(wěn)、一致。同盤異錠型澆注技術(shù)，解決了雙盤澆注成本增加問題并保證了內(nèi)部質(zhì)量，成功兌現(xiàn)小批量、單散合同，保證了交貨期，經(jīng)濟(jì)、社會效益明顯。

關(guān)鍵詞：底墊、同盤異錠型、湯道系統(tǒng)、耐火磚孔徑

1 前言

隨著鋼鐵市場形勢的變化，小批量合同結(jié)構(gòu)逐漸增多，造成單散合同的生產(chǎn)嚴(yán)重制約著交貨期限，尤其是一、二十噸到幾十噸這類單散小批量合同兌現(xiàn)問題比較突出，要解決這一難題，就必須做到一爐鋼澆鑄出重量大小不同的錠型，在解決這些單散合同組織鋼錠生產(chǎn)方面鑄錠車間推出了同盤異錠型澆注、雙盤澆注、減錠澆注等多種生產(chǎn)模式，雙盤澆注不僅生產(chǎn)成本會增加，也會由于鋼錠支數(shù)較少時注速上難以控制，澆注第二盤時注溫上難以控制，過程不可控因素增加，對鋼錠探傷質(zhì)量帶來不利因素。由于各個錠型高度各不相同，如何保證異錠型高度一直是能否同爐生產(chǎn)的關(guān)鍵；由于鋼錠一盤澆注兩種以上錠型工藝技術(shù)理論上可行，由于錠重差異較大（最大的差異達(dá)到20t）澆注過程卻極難控制，如何實行不同錠型澆注時上升平穩(wěn)一直是保證內(nèi)部質(zhì)量的關(guān)鍵。為此舞鋼公司一煉鋼廠對同盤異錠型澆注工藝研究，且同一底盤澆多種錠型工藝技術(shù)，對兌現(xiàn)單散合同，并保證產(chǎn)品內(nèi)部質(zhì)量，避免因兌現(xiàn)小批量合同而同爐生產(chǎn)出的大量計劃外庫存量，直接降低了庫存資金占用，對降本增效起到了積極作用。

2 同盤異錠型澆注技術(shù)難點(diǎn)

（1）如何保證同一底盤不同規(guī)格的錠型的帽口高度一致，并完成不同錠型錠帽補(bǔ)縮，確保同同盤異鋼錠達(dá)到高質(zhì)量要求。

（2）同盤不同規(guī)格錠型澆注，錠重差異（最大的達(dá)到20t）較大，如何解決不同錠型在澆注過程中存在的鋼液面上升不齊問題。

3 同盤異錠型澆注技術(shù)工藝方案

通過對異錠型在高度較低的鋼錠模下部加鋼錠模墊調(diào)節(jié)，根據(jù)流體力學(xué)計算不同錠型湯道系統(tǒng)的阻力損失、湯道流速，根據(jù)錠型重量差異大小來選擇孔徑不同的湯道調(diào)節(jié)磚，實現(xiàn)了不同錠型與湯道系統(tǒng)阻力損失的匹配，確保使組合在一起澆鑄的各個鋼錠模內(nèi)的鋼水能在工藝要求的時間內(nèi)同時達(dá)到要求的高度，打破了模鑄扁鋼錠只能澆注同盤同樣大小鋼錠的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式，實現(xiàn)了重量差異高達(dá)20t、高度差異800mm的不同扁鋼錠能在一個底盤上同時澆鑄，使模鑄扁鋼錠的生產(chǎn)模式極具靈活性，具體實施方案見圖1。

圖中標(biāo)記如下： 1、小重量鋼錠模2、小重量鋼錠模模腔3、小重量鋼錠模模底孔4、鋼錠模墊5、鋼錠模墊孔6、底盤7、通用湯道磚8、湯道調(diào)節(jié)磚9、大重量鋼錠模帽口10、大重量鋼錠模11、大重量鋼錠模模腔12、大重量鋼錠模模底孔13、底盤湯道上升孔14、中注管磚15、尾磚上升孔。

3.1 異錠型高度差通過底墊調(diào)節(jié)

舞鋼公司第一煉鋼廠根據(jù)現(xiàn)有鋼錠模的尺寸情況和不能組爐的錠型高度差距綜合考慮設(shè)計出200mm、400mm底墊（底座俯視圖見圖2），調(diào)節(jié)錠模高度差異，解決了錠模高度差大無法搭配的問題；根據(jù)現(xiàn)場中鑄管的種類及形狀，底墊的兩個大邊部分別設(shè)計成如圖一所示的倒角圓型和直角方形兩種形式，當(dāng)使用缺角鑄管時倒角圓形一邊可以與鑄管嚴(yán)密的組合在一起；當(dāng)使用直角方鑄管時，直角方形一邊和直角方鑄管嚴(yán)密的組合在一起；中間設(shè)計三個模底反射水口眼，根據(jù)錠型不同下磚湯道長度變化及所裝配中鑄管的不同，隨時靈活調(diào)節(jié)墊底水口眼與模底水口眼對正。

3.2 異錠型高度差通過帽口調(diào)節(jié)

舞鋼公司第一煉鋼廠通過對現(xiàn)有20種不同規(guī)格的鋼錠模尺寸進(jìn)行逐一篩選組合，選出高度差異不大的鋼錠模，確定能夠滿足優(yōu)化錠型組合的配盤模式，然后根據(jù)各錠型鋼錠模高度的差別，結(jié)合帽容比等工藝參數(shù)對原來的老帽口進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計創(chuàng)新性的提出設(shè)計不同高度的新帽口，新設(shè)計的帽口簡稱新帽口，原來的帽口簡稱老帽口，利用新老帽口的高度差別平衡鋼錠模的高度差異，滿足不平錠型的高度差異不大（小于90mm），從而滿足不同錠型組合后均滿足錠澆注成錠工藝要求。

3.3 鋼錠本體帽口變量澆注技術(shù)

創(chuàng)新性的在鋼錠模內(nèi)壁安裝內(nèi)置絕熱板（見圖3），利用鋼錠本體的鋼液來充當(dāng)帽口進(jìn)行鋼液內(nèi)部收縮，由此可以實現(xiàn)自由調(diào)節(jié)絕熱板高度，相當(dāng)于可以自由調(diào)節(jié)鋼錠模帽口的高度，以此來滿足錠型重量和所要搭配錠型高度的要求。

3.4 不同錠型澆注高度的確定及標(biāo)準(zhǔn)

優(yōu)化錠型組合同盤異錠型的澆注模式后根據(jù)搭配后的錠型高度差別，測算總高度相對低的錠型澆滿后，錠型高度高的產(chǎn)生帽口欠澆后，成錠是否能夠滿足成材要求。優(yōu)化錠型組合后高低鋼錠模的最大高度差別為90mm，有的進(jìn)行異錠型配盤搭配時甚至沒有差別。針對高度差別大的異錠型配盤模式，為力求保證減少高度大的錠型的欠澆高度，在澆注過程中，力求把低錠型澆注到接近溢渣，最大限度地提高高錠型的澆注高度，從而地實現(xiàn)了同盤異錠型澆注模式澆注澆高的兼顧。

3.5 湯道磚砌筑系統(tǒng)優(yōu)化

同盤異錠型澆注過程中，大錠上升慢，小錠上升快的問題，鑄錠車間技術(shù)人員采用流鋼磚湯道的孔徑大小來調(diào)節(jié)，保證鋼液上升平穩(wěn)一致。同盤異錠型優(yōu)化組合高度搭配也合適后，由于錠型大小重量各不相同，澆注時液面上升差距很大，比如13t錠型通過加200mm墊與與33t錠型組合在一起后，鋼錠重量差異達(dá)到20t。在澆注過程中勢必造成13t上升較快，如果不采取措施，會出現(xiàn)13t錠型澆到本體位置，33t錠型才澆注到本體的一半位置。針對錠型重量相差較大導(dǎo)致的鋼液上升不齊問題，鑄錠車間技術(shù)組人員通過澆注現(xiàn)場跟蹤和計算，對上升較快錠型的湯道磚就行優(yōu)化，通過使用孔徑不同的湯道磚就行試驗調(diào)節(jié)（見表1，由于加墊后異錠型組合33種之多篇幅較大，現(xiàn)只列出加400mm底墊組合），達(dá)到不同錠型的鋼液面平穩(wěn)、一致上升。

表1 加400mm底墊組合

3.6 工藝上注溫、注速及動車的調(diào)整

同盤異錠型的澆注模式實施后，由于同一爐鋼水所澆注的錠型重量大小不一，打破了原有工藝的澆注注速時間，從而直接影響了鋼液的吊包溫度。大錠型（大錠型數(shù)量多于小錠型）搭配小錠型時澆注時間減少，吊包溫度在大錠型的工藝基礎(chǔ)上略降；小錠型（小錠型數(shù)量多于小錠型）搭配大錠型澆注時間增加，吊包溫度在大錠型的工藝基礎(chǔ)上略加；在鋼錠的澆注后期減小注速，使各錠型的鋼液能有盡量充足的時間進(jìn)行平衡澆高。在卸錠時間的工藝方面，一律以錠型相對較重的動車卸錠時間為準(zhǔn)。

經(jīng)過以上結(jié)合現(xiàn)場生產(chǎn)經(jīng)驗的分析論證及各項措施的保證，舞陽鋼鐵公司最終確定了優(yōu)化錠型組合的生產(chǎn)工藝方案，也就是同盤異錠型澆注工藝。

4 實際應(yīng)用結(jié)果與分析

模鑄異錠型同盤澆注經(jīng)實施推廣后，所生產(chǎn)出的錠型重量符合要求，效果良好，主要應(yīng)用在Q235系列普通碳素鋼、16Mn系列低合金鋼和一些品種鋼上，現(xiàn)已呈常態(tài)化生產(chǎn)模式。內(nèi)置絕熱板調(diào)節(jié)錠身高度滿足錠型大小要求，優(yōu)化了錠型結(jié)構(gòu)，減少了鋼錠模品種，降低鋼錠模資金占用庫存，是錠型優(yōu)化上技術(shù)性跨越。避免了因兌現(xiàn)小批量合同而同爐生產(chǎn)出的大量計劃外庫存量，在及時兌現(xiàn)合同的同時，也直接降低了庫存資金占用，對降本增效起到了積極作用。

取得效果：1、節(jié)約新錠型開發(fā)及閑置庫存資金占用余1160.8萬元。新鋼錠模價格（設(shè)計開發(fā)等費(fèi)用） 為8061元/噸（公司年標(biāo)價格），四種錠型匹配生產(chǎn)各配備三套及輔具共需12套。

節(jié)約資金占用=每套平均單重120噸*12套*8061元/噸=1160.8（萬元）

2、探傷合格率提高方面，計劃外與合格鋼板差價按1361.59元/t(計劃外噸鋼綜合平均差 價數(shù)據(jù)來源為煉鋼財務(wù)科提供)計算，年可增效：增效=鋼錠產(chǎn)量*成材率*提高探傷合格率點(diǎn)數(shù)*計劃外差價：

165000t*0.73*1.7%×1361.59元/t=278.8萬元。

按年效益測算：2017年加墊組合783 爐，僅雙盤澆注節(jié)約成本就可增效：

      783爐*1721元/爐=134.7萬元。

累計2017年創(chuàng)效：

     1160.8萬元+278.8萬元+134.7萬元=1574.3萬元

5 結(jié)語

同盤異錠型澆注工藝的實施，減少了現(xiàn)場鋼錠模錠型規(guī)格，節(jié)約新錠型開發(fā)費(fèi)用及鋼錠模設(shè)計周期，保證合同的及時的兌現(xiàn)；極大增加了異錠型組合的方式和范圍，增加了模鑄組爐生產(chǎn)的靈活性，為模鑄鋼錠合同的兌現(xiàn)提供有力保證，一定程度上增加了模鑄鋼錠合同的承接量；通過鋼錠模底部加墊組合的應(yīng)用減少了模鑄雙盤澆注工藝生產(chǎn)模式，優(yōu)化了模鑄澆注工藝，降低了成本，減少了人力、能源浪費(fèi)，經(jīng)濟(jì)效益明顯。

參考文獻(xiàn)

[1] 張文，鐘云波，等.模底磚孔徑影響大鋼錠澆注及凝固過程的數(shù)值模擬.特種鑄造及有色合金.2010.30.9

[2] 陳建東，朱偉偉等.整體式下注鋼錠模的設(shè)計.上海電氣技術(shù).2013-*09.06(3)