熱送棒材無缺陷鑄坯的工藝控制

馬夢迪  張波

（河鋼宣鋼一鋼軋廠）

摘  要：本文簡述了宣鋼一鋼軋廠針對生產實際，通過在工藝與技術方面所做的一系列工作，實現(xiàn)了無缺陷鑄坯的生產，滿足了棒材熱送熱軋的質量要求。

關鍵詞：無缺陷鑄坯  熱送熱軋  連鑄

連鑄坯熱送熱裝技術不僅可以大幅降低能源消耗、縮短產品的生產周期，而且能改善產品質量，提高產品收得率，同時還能減少廠房占地面積及節(jié)約投資等優(yōu)點。然而高效率的軋制節(jié)奏必需以無缺陷鑄坯為基礎，任何的鑄坯質量缺陷如結疤、縮孔、脫方等都有可能造成軋機的堆鋼甚至停機事故。不但影響了產品的質量、產量，還會影響全廠的生產節(jié)奏，造成極壞的影響。那么作為連鑄坯熱送熱裝技術的先決條件，能否生產無缺陷的連鑄坯便成了重中之重。

宣鋼一鋼軋廠連鑄機自投產以來出現(xiàn)了很多的鑄坯表面缺陷、內部缺陷和外形缺陷。經過大量的分析和總結發(fā)現(xiàn)，鑄坯的外形缺陷主要為脫方，內部缺陷主要為中心疏松和夾雜物，表面缺陷主要為結疤、重疊、裂紋等。因為涉及的連鑄坯質量缺陷的種類比較多，所以必須從連鑄全流程入手，多方面落實干預措施，杜絕連鑄坯質量缺陷，確保鑄坯質量。

2 鑄坯質量缺陷及改進方向

根據(jù)生產現(xiàn)狀分析，通過實地監(jiān)測了解到影響我廠鑄坯脫方缺陷的因素有鋼種、溫度、拉速、銅管尺寸及結晶器裝配質量、二冷對弧、水口對中。內部缺陷中心疏松的原因在于鋼水過熱度高、拉速快造成柱狀晶過度發(fā)展，形成凝固搭橋而成；表面裂紋、結疤產生的原因則多是因為鋼水成分、拉速與保護渣性能、結晶器液面變動，結晶器變形等。因此，我們必須通過采用恒速拉鋼、控制好過熱度、規(guī)范使用結晶器和使用專用保護渣等技術操作才能實現(xiàn)鑄坯零缺陷。

另外，設備改造方面保證結晶器鋼水液面自動控制系統(tǒng)穩(wěn)定運行對于保持恒拉速、恒液面澆鑄，提高鑄坯質量、水口保護有重大意義，一旦結晶器鋼水液面自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將被迫改用人工控制塞棒，不僅勞動強度大，也難以保證鑄坯質量；拉矯機系統(tǒng)及切割車系統(tǒng)的穩(wěn)定運行對于生產穩(wěn)定運行起著至關重要的作用，如果拉矯機系統(tǒng)、切割車系統(tǒng)及翻鋼系統(tǒng)不能正常穩(wěn)定運行，將造成生產秩序一片混亂，不能保證正常的切割，不能保證定尺率，出現(xiàn)大量鑄坯缺陷，嚴重影響產品質量。翻鋼油缸由于原設計缺陷經常不能正常工作，勢必造成單流頂坯事故，大量出現(xiàn)單流事故，嚴重影響正常的產量和作業(yè)率。此外在供棒材正常熱送生產中，連鑄坯成分波動超出范圍，就要落地進行復驗，勢必造成棒材吃冷坯進行提溫，影響生產節(jié)奏，必須有效控制鑄坯成分在規(guī)定范圍內，減少復驗爐次。

3 無缺陷鑄坯的各項改進措施

3.1制定和完善典型拉速規(guī)范，落實恒速拉鋼

拉速波動會改變結晶器內原先持續(xù)穩(wěn)定的傳熱狀況，增加縱裂發(fā)生機會，而拉速突然變化引起的結晶器液面波動則會使鑄坯表層卷渣趨于嚴重，同時還會造成中心偏析和降低鋼水潔凈度。因此我們要根據(jù)鋼種的化學成分，鑄坯的斷面尺寸、工序間的節(jié)奏平衡狀況以及多年來鑄坯質量信息的反饋，制定和完善典型拉速規(guī)范，落實恒速拉鋼。恒速拉鋼的典型拉速和溫度是密不可分的。因此想要保持恒速拉鋼，就要準確控制各過程溫降。

從轉爐終點開始到連鑄中間包，鋼水溫降主要有5個階段，即：

ΔT1――出鋼降溫

ΔT2――出完鋼運輸和靜置到精煉開始時的溫降

ΔT3――精煉過程溫降

ΔT4――精煉結束到開澆等待過程溫降

ΔT5――鋼水從鋼包注入中間包內的溫降

因此，過程總溫降ΔT=ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5。

在經過實際溫降調查后按鋼種分類制定標準過程溫降。能否準確控制各過程溫降值是實現(xiàn)標準澆鑄溫度的關鍵，因此我們最終采用了鋼包加蓋、改善鋼包覆蓋劑的鋪展性提高保溫效果、改進中間包烘烤效果等措施對影響溫降的主要因素進行控制，達到降低溫降和穩(wěn)定溫降的目的

3.2建立科學規(guī)范的結晶器使用制度

結晶器是鋼水凝固的第一道工序，對鑄坯的外形和表面質量有極大的影響。結晶器水縫不均勻、銅管變形都會引起鑄坯脫方，因此我們要進一步建立完善的結晶器使用制度，規(guī)范使用和維護結晶器。

首先對結晶器進行編號，真實記錄每一臺結晶器的上線時間和通鋼量，達到報廢標準的及時下線。新的結晶器上線使用前必須經過銅管以及水縫的全面檢測。同時結晶器內高要求選擇合適的保護渣，加入量及加入方法，保護渣粘度與拉速、鋼種相匹配，達到專渣專用的要求。

3.3老化設備的升級改造

由于原有的鋼水液面自動控制系統(tǒng)及拉矯機系統(tǒng)老化嚴重，且備件缺乏且市場無供應，經常再現(xiàn)故障，將鋼水液面自動控制系統(tǒng)進行全面改造，將拉矯機進行改造，將切割車主電源及控制線路走向按照現(xiàn)場實際情況進行改造。

3.3.1鋼水液面控制系統(tǒng)改造

鋼水液面自動控制系統(tǒng)1-8流改造采用鐳目公司生產的成套設備，采用了模糊控制理論，使控制更加快速穩(wěn)定、精度更高�？刂瓶驁D如下：

圖1

3.3.2拉矯機變頻器升級改造

將部分變頻器在原有的舊變頻器控制柜基礎上，對柜內進行改造：主要甩掉了原有的通訊適配器，改為在變頻內安裝通訊卡；編制新變頻器的控制參數(shù)表；改變PLC中原有的控制及狀態(tài)字，達到現(xiàn)場控制要求；利用變頻器內部自帶的制動單元，外接新增加的制動電阻，使拉矯機運行更加穩(wěn)定。

3.3.3切割車主電源及控制回路改造

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，原設計的路由一方面由于和切割車氣動硬管及軟管管路交疊，另一方面由于天車在吊裝渣盤時由于空間限制在線路路由上經常碰撞，兩方面原因造成線路經常損壞，切割車不能正常運行，嚴重影響產品質量和生產秩序。現(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場情況重新制作電纜橋架，并在切割車上制作線路專用的支架，徹底使線路與管路分開，并避開了天車作業(yè)空間，保障了切割車的正常運行。

3.4翻鋼系統(tǒng)液壓缸關鍵部件改造

原翻鋼系統(tǒng)液壓缸（φ80/56－580），在使用過程中經常發(fā)生缸桿彎曲、斷裂及銷軸斷裂等設備事故，通過多次對事故液壓缸的拆檢論證發(fā)現(xiàn)：原液壓缸設計偏小、銷軸偏細，針對以上問題，作業(yè)區(qū)決定對翻鋼液壓缸進行升級改造，同步對液壓缸底座及翻鋼轉臂更換。為了不改變其它相關構件的技術參數(shù)，升級液壓缸不改變長度只加粗缸筒及缸桿；連接缸頭和液壓缸底座及翻鋼轉臂銷軸孔加粗為φ50。該套工裝如圖所示。

1、翻轉軌道 2、翻鋼軸   3、翻轉軌道底座  4、撥爪  5、液壓缸 6、液壓缸底座 7、翻鋼轉臂 8、銷軸

圖2

3.5減少鑄坯輥道輸送過程溫降

在長期的生產實際中我們發(fā)現(xiàn)，在原工藝涉及流程下連鑄坯在輥道傳送過程中溫降較為嚴重，熱損失可達50℃以上。造成棒材最高熱送溫度只能達到750℃，月煤氣單耗為158.26 m3/t。不僅造成了能源的浪費，還大大提高了熱軋成材的生產周期，降低了生產率。鑒于此，我廠技術人員通過現(xiàn)場測量，最終在矯直后切割前加裝了保溫護罩裝置，不但減少了鑄坯溫降還提供了導向和矯直的作用，使用方便、效果明顯, 優(yōu)化整個熱送熱裝工藝。

3.6優(yōu)化轉爐終點控制

根據(jù)產品需求優(yōu)化生產工藝，規(guī)范出鋼時合金的加入順序，碳內控執(zhí)行0.22-0.25%標準，加大對倒爐爐次的考核，降低鋼水的氧化性，穩(wěn)定合金收得率等措施。優(yōu)化HRB400(E)系列鋼種碳、錳、釩成分的終點控制，減少復驗爐次，進一步穩(wěn)定鑄坯成分。

4無缺陷鑄坯工藝控制的效益分析

4.1成果效益

在我廠整個熱送棒材無缺陷鑄坯工藝控制措施的研討中，所涉及到的“翻鋼液壓缸的改造” “鑄坯保溫罩加裝方法創(chuàng)新”獲得了宣鋼公司崗位創(chuàng)新二等獎和三等”，“3#拉矯機升級改造”獲得了廠級科技成果二等獎，為無缺陷鑄坯生產技術理論研究提供了充足的生產實際基礎和經濟效益基礎。

4.2經濟效益

經濟效益部分主要體現(xiàn)在減少鑄坯質量缺陷甩廢、減少事故停機、節(jié)約能源三方面，據(jù)統(tǒng)計每年可創(chuàng)效220余萬元。

4.3社會效益

減少了質量缺陷鑄坯甩廢和事故停機率，降低了人工挑選缺陷連鑄坯和處理事故的工作強度以及安全風險。

參考文獻

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[3] 李鳳喜武鋼三煉鋼廠鑄坯熱送熱裝技術應用  中國會議  2006.6