提升連鑄工藝改進鑄坯質量

夏華  孫青

（河北鋼鐵集團宣鋼公司一鋼軋廠，河北宣化 075100）

1 前言

宣鋼一鋼軋廠共有110噸轉爐兩座、120噸轉爐一座，三臺連鑄機。三臺連鑄機生產的斷面有150*150、165*165、165*225，200*285，其中150*150、165*165主要軋制螺紋和圓鋼；165*225主要軋制帶鋼，165*165、200*285斷面供型材主要軋制角鋼；但是由于連鑄工序的異常情況，常常會使鑄坯產生切割斷面切斜，劃傷；結疤和彎曲，致使連鑄消耗增加，一旦進入軋鋼工序就會造成鋼材軋廢，甚至造成堆鋼，加大地影響了煉鋼成本的完成。2016年11月以前，一鋼軋廠的鑄坯剔廢量一直較大，1至11月累計剔廢量為16640噸，占鑄坯產量比例達0.64%，居高的缺陷坯比例增加了一鋼軋廠各種物料消耗，降低了一鋼軋廠有效產量，對一鋼軋廠成本和效益造成極大影響。因此系統工藝優化，提高鑄坯質量，減少缺陷坯量已刻不容緩。

2 造成鑄坯缺陷的原因

2.1鑄坯結疤缺陷產生的主要原因

鑄坯結疤陷形狀各異，形成原因復雜，可以認為表面缺陷絕大部分是在結晶器凝固過程形成的。它與凝固過程坯殼的形成、液面的波動、浸入式水口的對中和插入深度、保護渣性能及操作是否得當有關。輕微結疤缺陷對鋼材質量基本無影響，嚴重的則會造成鋼材廢品增加，其形成主要原因有：

（1）結晶器振動故障造成結晶器鋼水液面不穩定。

（2）塞棒和啟閉器故障造成結晶器內鋼水液面波動大。

（3）拉矯機故障造成鑄坯行走不穩，引起結晶器內鋼水液面波動大。

（4）浸入式水口插入深度不規范，太深或太淺，水口不對中。

（5）鋼水溫度低。

（6）鋼水流動性差。

（7）保護渣不規范使用，習慣性用撈渣棒攪動鋼水液面。

2.2 彎曲缺陷產生的主要原因

連鑄坯長度或斷面形狀發生變化稱為形狀缺陷，我廠主要以彎曲為主，產生原因比較簡單，但外圍因素較多，控制起來較難。其產生的主要原因：

（1）鑄坯彎曲主要是由于熱鑄坯四個面冷卻速度不一致造成的。澆鑄過程中，由于冷卻水水質差，部分噴嘴堵塞，熱鑄坯四個面冷卻速度不一致造成的，鑄坯表面冷卻受力不均勻，造成鑄坯側C彎或S形彎曲。弧段導向托輥、運輸輥道由于受鑄坯熱應力作用產生變形，或者由于輥道裝配不在同一個水平面上，使得鑄坯在輥面上左右偏移，造成鑄坯彎曲。冷卻水外排。在二冷弧段中，由于大量的外排冷卻水噴淋到鑄坯表面，此時鑄坯當面受力過大，造成鑄坯彎曲。

（2）坯庫垛位底板不平整，由于熱鑄坯存在良好的塑性，底層鑄坯在上層鑄坯的重力作用下壓彎。

（3）鋼坯運輸車上的軌枕不平，不完整，熱裝鑄坯在重力作用下變形彎曲。裝車不規范，鑄坯堆放不整齊，也會造成鑄坯在鋼坯運輸車上彎曲。

（4）碼放在鋼坯運輸車和垛位的鑄坯，由于最上層和兩側面的鑄坯靠近空氣面的冷卻速度快，鑄坯在空冷的作用下，自然彎曲，特別是冬季，塑性好、硬度低的鑄坯彎曲尤為嚴重。

（5）天車出坯時，由于沒有吊到鑄坯中心位置造成鑄坯掉落摔彎。

2.3 鑄坯定尺超差主要原因

（1）遠紅外線切割系統故障。

（2）切割車故障。

（3）燃氣、氧氣壓力低造成鑄坯切不斷，改用手動切割，使鑄坯定尺超差。

3 針對鑄坯缺陷進行工藝改進

3.1 針對鑄坯結疤、重接缺陷采取的措施

主要是提高結晶器液面自動控制的使用率，保證結晶器液面波動控制在±3mm，減少人工控制液面的干擾，從而減少鑄坯結疤、重接缺陷保證鑄坯良好的表面質量，具體措施有：

3.1.1調整結晶器振動

調整結晶器振動是影響結晶器液面自動使用的一個重要因素，利用每包次停機的時間進行振動參數的測定，結晶器發生偏擺前后左右不得超過0.2mm，如果發現結晶器發生偏擺，及時通知維修人員進行修理，清理振動框架周圍的冷鋼及雜物，保證其振動平穩，保證結晶器振動頻率100～280次/分，振幅0～4mm；如果澆注過程中發生晃動，必須停止澆注該流。

3.1.2調整好塞棒和啟閉器

作為控制結晶器液面的執行機構——塞棒和啟閉器影響結晶器液面自動使用的一個關鍵因素，是啟閉器在使用前必須認真檢查，確認操作靈活，壓收平穩，不得有空行程、犯卡等現象。上塞棒要操作靈活，不得有擺動，上塞棒必須留好3-5mm的啃頭，啟閉器行程留到50mm,使塞棒在整個中包使用過程中能夠準確控流。在中包烘烤后開澆前，必須再對塞棒加以校驗，出現松動及走位時要加以緊固調整，以防止開澆或過程拉鋼中影響結晶器液面自動的正常使用。同時控制中間包壽命≤22h，以防止塞棒走位、斷棒，保證晶器液面自動的正常使用。

3.1.3每包次對拉矯機進行檢查。

拉矯機是影響結晶器液面自動使用的一個重要因素，拉矯機長時間在高溫環境下工作，損壞程度很大，利用每包次停機時間要做好冷卻及潤滑，保證液壓缸、減速機、電機正常工作。并及時清理拉矯機處的冷鋼、氧化鐵皮等異物，保證拉矯機正常運轉。如果發生拉矯機運轉異常，坯子走得不穩，晶器液面自動的無法正常使用，會造成結疤、重接缺陷，必須停止澆注，更換后再拉鋼。

3.1.4保證浸入式水口與結晶器對中和結晶器內插入深度

浸入式水口與結晶器對中和結晶器內插入深度是影響結晶器液面自動使用的一個因素。每次中包烘烤前，都要把中包車開到結晶器上方進行中包對中，以保證開澆后浸入式水口準確地位于結晶器中間，誤差不超過±2mm；澆注過程中 發現水口偏斜要及時糾正。如果中間包變形不能滿足工藝要求，及時進行中間包維修，保證了浸入式水口的對中，防止了水口偏斜。經過現場實踐證明，水口插入太淺，結晶器鋼液面翻卷易造成夾渣，而插入太深，結晶器鋼水熱中心下移，結晶器液面溫度低，液面不活躍，不利于化渣，也易造成結疤或夾渣，通過實踐證明，插入深度在90～130mm之間時，結晶器內鋼水覆蓋良好，能穩定地形成三成結構，滿足潤滑和傳熱，經現場查看鑄坯表面，結疤明顯減少。

3.1.5保證鋼包鋼水溫度。

鋼包鋼水溫度是影響結晶器液面自動使用的一個因素。保證鋼包鋼水出鋼溫度，使得中間包澆注過熱度在20～40℃[1]，做好大、中包保溫，保證中包黑液面操作。做好中間包每5分鐘測溫工作，保證鋼的過熱度，以保證鋼水流動性，才能保證塞棒控流的穩定性保證結晶器液面自動控制系統正常工作。

3.1.6保證鋼水的流動性：

鋼水的流動性也會影響結晶器液面自動使用。對于H08、Q345E等含Al鋼，由于用鋁脫氧后的脫氧產物Al2O3或鋼水溫度低而生成的Al2O3，由于Al2O3熔點高2050℃，在鋼水中以固體質點存在，當鋼水流經水口時，Al2O3微粒在氧化鋁和鋼液表面張力等作用下在浸入式水口內壁接觸、附著長大致使水口堵塞，造成鋼水流動性變差，變粘，一旦被鋼水沖走便在鑄坯表面上形成結疤

為此擴大中間包水口直徑，將中間包上水口直徑由19.5㎜改為24㎜；提高了鋁鎮靜鋼鋼水鈣鋁比，由原來的0.09提高到0.15以上；氬站保證軟吹時間在15min以上；大包長水口使用帶氬封的長水口，防止鋼水二次氧化；大包掛長水口后開澆，大包澆完后再摘水口；中間包使用碳化稻殼加覆蓋劑的雙重保護澆注；保證了鋼水的流動性，大大降低了絮流的發生，保證中間包塞棒控流的穩定性，從而保證了結晶器鋼水液面自動控制穩定。

3.1.7規范保護渣使用

保護渣的使用也會影響結晶器液面自動使用。保護渣人工加入不規范，或太多或太少，都會產生渣條，影響保護渣的潤滑和傳熱，同時有渣條就會增加撈渣次數，這樣就會有撈渣棒攪動結晶器鋼水液面，影響結晶器鋼水液面的控制。2#連鑄機上了自動加渣系統，更理想地實現了保護渣的三層理想結構，很好的解決了以上不足，結疤坯大大減少。

3.2 針對彎曲缺陷產生所采取的工藝改進

3.2.1每包次進行二冷水檢查，清理堵塞的噴嘴，保證二冷豎管的對弧，保證鑄坯四個面在二冷區的均勻冷卻。減少鑄坯出拉矯機后受設備噴淋水冷卻造成的彎曲。檢查鑄坯輸送輥道上的設備冷卻水，防止滴漏澆淋鑄坯。每包次對二冷水控制閥和冷卻水管路進行檢查，發現異常及時處理。通過對冷卻水的管理，減少鑄坯在輸送輥道上彎曲。每包次對二冷托輥和運輸輥道的水平度進行檢查，及時對移位的輥子進行調整。發現輥子變形嚴重，或抱死的輥子及時更換。

3.2.2加強對垛位地腳進行整理，保證垛位地腳的平整；熱送熱裝的運輸車枕軌保證要平整。

3.2.3鑄坯運輸最好先碼垛冷卻，然后再運輸。如鑄坯需要熱送時，要加保溫罩，并且裝車時保證兩邊鑄坯和擋柱之間空隙最小，減少鑄坯運輸時間保證及時卸車。

3.2.4規范出坯，天車出坯時，要有專人指車，每吊出坯支數為5-6支，嚴禁超額吸坯子，要確認電磁吸盤吸到鑄坯中心上才讓起吊，往運輸車上裝坯時確認在車里時才落吸盤。

3.3針對鑄坯定尺超差采取的工藝改進

3.3.1提高遠紅外線切割系統工作效率

采用新的檢測方法，將定尺鏡頭與坯頭拉開一定角度，使鏡頭能夠照射到坯頭下邊沿，通過檢測下邊沿進行定位，這樣使用單一厚度板坯進行標定后，由于下邊沿位置的相對固定，因此可避免厚度對定尺精度的影響。

保證攝像頭安裝支架的抗震動性。現場紅外攝像頭一般安放在出坯輥道一側，在調運鋼坯時會產生，為此重新焊做固定框架，保證攝像頭安裝支架的抗震動性，有效地防止紅外攝像頭的震動，提高了切割精度。

保證攝像頭位置及距離。由于在攝像機正對方向的圖像最為穩定清晰，所以為消除光線、大氣顆粒等干擾，攝像頭最佳安裝位置為正對鑄坯切割點。現場使用時鑄坯定尺較多，可選取平均值安裝支架位置，前后不可超過1m，如一般定尺在9～12m 范圍，可將攝像頭支架安裝在10.5m 位置。在成像距離方面，建議攝像頭圖像調整時盡量距離鑄坯較近，這樣可保證在紅外成相時，鑄坯自身散發的熱量造成的光線虛影最小，既方便調整又可減少鑄坯短尺幾率。

通過修改軟件，使系統具有亮度，對比度自動調整功能。在線生產時，當檢測到熱坯時，鑄坯周邊亮度瞬間暗下來，只讓熱坯明亮度提高，從而使坯頭檢測線更穩定、更容易產生，提高定尺檢測精度。非在線生產時，周邊圖像可以顯示明亮，圖像具有監控功能，用戶可以清晰看到輥道及冷坯的狀況，以便于觀察及標定操作。

盡量避免外界光線的干擾。比如夏天出坯跨廠房頂斜射下來的太陽光會影響遠紅外線的跟蹤，我們采取了用彩鋼板遮擋陽光的方法予以消除；比如冬天，熱坯周圍會產生許多霧氣，我們通過在輥道旁邊添加鼓風機將多余霧氣吹散，來提高定尺的精確度。

3.3.2加強切割車設備維護。

加強切割設備維護，減少人工切割的次數，保證切割精度。連鑄作業區設立專人修理下線切割車，隨時具備更換條件；連鑄機每次停機后要對切割車進行維檢和加油，提高作業率；生產過程切割系統進行專人點檢，減少故障發生；每次停機要求氣體承包人員檢查更換切割槍和切割嘴；設備科有專人負責協調承包廠家切割系統材料和備件情況，保證有可以隨時更換。

3.3.3加強對動力作業區的管理，實行氧壓動態管理，保證切割氧壓≥1.2Mpa。并且設立切割氧壓＜1.2Mpa時的緊急預案，保證非正常情況下能夠保證鑄坯定尺精度要求。

3.3.4加強鑄坯檢查，對超長、短鑄坯頭進行精整后再發。

3.3.5優化定尺，根據現場測量統計，更換浸入式水口準確找準優化點，可以有效降低切超長坯子或短坯子，以下就是2#、3#連鑄機優化水口的具體位置。1#連鑄機也找準了優化點，大大減少了定尺超長或超短的鑄坯。

4 提高鑄坯質量的技術的應用效果

項目正式實施后，鑄坯質量穩步提高，鑄坯結疤、彎曲、鑄坯定尺超差大幅降低，缺陷坯量從項目實施前每月1230噸，從2016年12月-2017年6月份降至月369.5噸，鑄坯結疤、彎曲、鑄坯定尺超鑄坯占總產量比例也降到了0.18%；缺陷坯總量也由項目實施前每月1512.7噸，，從2016年12月-2017年6月份降至,635.2噸，缺陷坯占總產量比例也降到了0.31%。

5 結論

只有根據連鑄實際情況，不斷優化連鑄中間包過熱度，水口插入深度等工藝參數才能進一步降低各種缺陷坯的產生，最終達到生產無缺陷坯的目標。

參考文獻

[1] 蔡開科,潘毓淳,趙家貴.連續鑄鋼500問.北京:冶金工業出版社,2002:69