提升連鑄工藝改進(jìn)鑄坯質(zhì)量

夏華  孫青

（河北鋼鐵集團(tuán)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(zhuǎn)爐兩座、120噸轉(zhuǎn)爐一座，三臺連鑄機(jī)。三臺連鑄機(jī)生產(chǎn)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(chǎn)生切割斷面切斜，劃傷；結(jié)疤和彎曲，致使連鑄消耗增加，一旦進(jìn)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(chǎn)量比例達(dá)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(chǎn)量，對一鋼軋廠成本和效益造成極大影響。因此系統(tǒng)工藝優(yōu)化，提高鑄坯質(zhì)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(jié)疤缺陷產(chǎn)生的主要原因

鑄坯結(jié)疤陷形狀各異，形成原因復(fù)雜，可以認(rèn)為表面缺陷絕大部分是在結(jié)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(hù)渣性能及操作是否得當(dāng)有關(guān)。輕微結(jié)疤缺陷對鋼材質(zhì)量基本無影響，嚴(yán)重的則會造成鋼材廢品增加，其形成主要原因有：

（1）結(jié)晶器振動故障造成結(jié)晶器鋼水液面不穩(wěn)定。

（2）塞棒和啟閉器故障造成結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動大。

（3）拉矯機(jī)故障造成鑄坯行走不穩(wěn)，引起結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面波動大。

（4）浸入式水口插入深度不規(guī)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(hù)渣不規(guī)范使用，習(xí)慣性用撈渣棒攪動鋼水液面。

2.2 彎曲缺陷產(chǎn)生的主要原因

連鑄坯長度或斷面形狀發(fā)生變化稱為形狀缺陷，我廠主要以彎曲為主，產(chǎn)生原因比較簡單，但外圍因素較多，控制起來較難。其產(chǎn)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(zhì)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(cè)C彎或S形彎曲。弧段導(dǎo)向托輥、運(yùn)輸輥道由于受鑄坯熱應(yīng)力作用產(chǎn)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(dāng)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(yùn)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(guī)范，鑄坯堆放不整齊，也會造成鑄坯在鋼坯運(yùn)輸車上彎曲。

（4）碼放在鋼坯運(yùn)輸車和垛位的鑄坯，由于最上層和兩側(cè)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(yán)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(yuǎn)紅外線切割系統(tǒng)故障。

（2）切割車故障。

（3）燃?xì)狻⒀鯕鈮毫Φ驮斐设T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(jìn)行工藝改進(jìn)

3.1 針對鑄坯結(jié)疤、重接缺陷采取的措施

主要是提高結(jié)晶器液面自動控制的使用率，保證結(jié)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(jié)疤、重接缺陷保證鑄坯良好的表面質(zhì)量，具體措施有：

3.1.1調(diào)整結(jié)晶器振動

調(diào)整結(jié)晶器振動是影響結(jié)晶器液面自動使用的一個重要因素，利用每包次停機(jī)的時間進(jìn)行振動參數(shù)的測定，結(jié)晶器發(fā)生偏擺前后左右不得超過0.2mm，如果發(fā)現(xiàn)結(jié)晶器發(fā)生偏擺，及時通知維修人員進(jìn)行修理，清理振動框架周圍的冷鋼及雜物，保證其振動平穩(wěn)，保證結(jié)晶器振動頻率100～280次/分，振幅0～4mm；如果澆注過程中發(fā)生晃動，必須停止?jié)沧⒃摿鳌?/p>

3.1.2調(diào)整好塞棒和啟閉器

作為控制結(jié)晶器液面的執(zhí)行機(jī)構(gòu)——塞棒和啟閉器影響結(jié)晶器液面自動使用的一個關(guān)鍵因素，是啟閉器在使用前必須認(rèn)真檢查，確認(rèn)操作靈活，壓收平穩(wěn)，不得有空行程、犯卡等現(xiàn)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(zhǔn)確控流。在中包烘烤后開澆前，必須再對塞棒加以校驗，出現(xiàn)松動及走位時要加以緊固調(diào)整，以防止開澆或過程拉鋼中影響結(jié)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(jī)進(jìn)行檢查。

拉矯機(jī)是影響結(jié)晶器液面自動使用的一個重要因素，拉矯機(jī)長時間在高溫環(huán)境下工作，損壞程度很大，利用每包次停機(jī)時間要做好冷卻及潤滑，保證液壓缸、減速機(jī)、電機(jī)正常工作。并及時清理拉矯機(jī)處的冷鋼、氧化鐵皮等異物，保證拉矯機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)。如果發(fā)生拉矯機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)異常，坯子走得不穩(wěn)，晶器液面自動的無法正常使用，會造成結(jié)疤、重接缺陷，必須停止?jié)沧ⅲ�更換后再拉鋼。

3.1.4保證浸入式水口與結(jié)晶器對中和結(jié)晶器內(nèi)插入深度

浸入式水口與結(jié)晶器對中和結(jié)晶器內(nèi)插入深度是影響結(jié)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(jié)晶器上方進(jìn)行中包對中，以保證開澆后浸入式水口準(zhǔn)確地位于結(jié)晶器中間，誤差不超過±2mm；澆注過程中 發(fā)現(xiàn)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(jìn)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(jīng)過現(xiàn)場實踐證明，水口插入太淺，結(jié)晶器鋼液面翻卷易造成夾渣，而插入太深，結(jié)晶器鋼水熱中心下移，結(jié)晶器液面溫度低，液面不活躍，不利于化渣，也易造成結(jié)疤或夾渣，通過實踐證明，插入深度在90～130mm之間時，結(jié)晶器內(nèi)鋼水覆蓋良好，能穩(wěn)定地形成三成結(jié)構(gòu)，滿足潤滑和傳熱，經(jīng)現(xiàn)場查看鑄坯表面，結(jié)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(jié)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(wěn)定性保證結(jié)晶器液面自動控制系統(tǒng)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(jié)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(chǎn)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(zhì)點存在，當(dāng)鋼水流經(jīng)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(nèi)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(jié)疤

為此擴(kuò)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(zhèn)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(hù)澆注；保證了鋼水的流動性，大大降低了絮流的發(fā)生，保證中間包塞棒控流的穩(wěn)定性，從而保證了結(jié)晶器鋼水液面自動控制穩(wěn)定。

3.1.7規(guī)范保護(hù)渣使用

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

3.2 針對彎曲缺陷產(chǎn)生所采取的工藝改進(jìn)

3.2.1每包次進(jìn)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(qū)的均勻冷卻。減少鑄坯出拉矯機(jī)后受設(shè)備噴淋水冷卻造成的彎曲。檢查鑄坯輸送輥道上的設(shè)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(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)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(yùn)輸輥道的水平度進(jìn)行檢查，及時對移位的輥子進(jìn)行調(diào)整。發(fā)現(xiàn)輥子變形嚴(yán)重，或抱死的輥子及時更換。

3.2.2加強(qiáng)對垛位地腳進(jìn)行整理，保證垛位地腳的平整；熱送熱裝的運(yùn)輸車枕軌保證要平整。

3.2.3鑄坯運(yùn)輸最好先碼垛冷卻，然后再運(yùn)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(yùn)輸時間保證及時卸車。

3.2.4規(guī)范出坯，天車出坯時，要有專人指車，每吊出坯支數(shù)為5-6支，嚴(yán)禁超額吸坯子，要確認(rèn)電磁吸盤吸到鑄坯中心上才讓起吊，往運(yùn)輸車上裝坯時確認(rèn)在車?yán)飼r才落吸盤。

3.3針對鑄坯定尺超差采取的工藝改進(jìn)

3.3.1提高遠(yuǎn)紅外線切割系統(tǒng)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(jìn)行定位，這樣使用單一厚度板坯進(jìn)行標(biāo)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(xiàn)場紅外攝像頭一般安放在出坯輥道一側(cè)，在調(diào)運(yùn)鋼坯時會產(chǎn)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(jī)正對方向的圖像最為穩(wěn)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(xiàn)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(diào)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(fā)的熱量造成的光線虛影最小，既方便調(diào)整又可減少鑄坯短尺幾率。

通過修改軟件，使系統(tǒng)具有亮度，對比度自動調(diào)整功能。在線生產(chǎn)時，當(dāng)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(wěn)定、更容易產(chǎn)生，提高定尺檢測精度。非在線生產(chǎn)時，周邊圖像可以顯示明亮，圖像具有監(jiān)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(biāo)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(yuǎn)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(chǎn)生許多霧氣，我們通過在輥道旁邊添加鼓風(fēng)機(jī)將多余霧氣吹散，來提高定尺的精確度。

3.3.2加強(qiáng)切割車設(shè)備維護(hù)。

加強(qiáng)切割設(shè)備維護(hù)，減少人工切割的次數(shù)，保證切割精度。連鑄作業(yè)區(qū)設(shè)立專人修理下線切割車，隨時具備更換條件；連鑄機(jī)每次停機(jī)后要對切割車進(jìn)行維檢和加油，提高作業(yè)率；生產(chǎn)過程切割系統(tǒng)進(jìn)行專人點檢，減少故障發(fā)生；每次停機(jī)要求氣體承包人員檢查更換切割槍和切割嘴；設(shè)備科有專人負(fù)責(zé)協(xié)調(diào)承包廠家切割系統(tǒng)材料和備件情況，保證有可以隨時更換。

3.3.3加強(qiáng)對動力作業(yè)區(qū)的管理，實行氧壓動態(tài)管理，保證切割氧壓≥1.2Mpa。并且設(shè)立切割氧壓＜1.2Mpa時的緊急預(yù)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(qiáng)鑄坯檢查，對超長、短鑄坯頭進(jìn)行精整后再發(fā)。

3.3.5優(yōu)化定尺，根據(jù)現(xiàn)場測量統(tǒng)計，更換浸入式水口準(zhǔn)確找準(zhǔn)優(yōu)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(jī)優(yōu)化水口的具體位置。1#連鑄機(jī)也找準(zhǔn)了優(yōu)化點，大大減少了定尺超長或超短的鑄坯。

4 提高鑄坯質(zhì)量的技術(shù)的應(yīng)用效果

項目正式實施后，鑄坯質(zhì)量穩(wěn)步提高，鑄坯結(jié)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(jié)疤、彎曲、鑄坯定尺超鑄坯占總產(chǎn)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(chǎn)量比例也降到了0.31%。

5 結(jié)論

只有根據(jù)連鑄實際情況，不斷優(yōu)化連鑄中間包過熱度，水口插入深度等工藝參數(shù)才能進(jìn)一步降低各種缺陷坯的產(chǎn)生，最終達(dá)到生產(chǎn)無缺陷坯的目標(biāo)。

參考文獻(xiàn)

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