板坯连铸中间包快换控制分析与实践

2017-10-10袁世堂王中岐刘海强王新志

河南冶金 2017年4期

关键词：板坯结晶器连铸

袁世堂王中岐刘海强王新志

(安阳钢铁股份有限公司)

板坯连铸中间包快换控制分析与实践

袁世堂王中岐刘海强王新志

(安阳钢铁股份有限公司)

结合生产实践，针对板坯铸机中间包快换技术的应用进行了分析，分析认为其关键影响因素主要有：生产节奏、钢水温度、快换时机与时间的控制、操作控制以及关键工具的准备；通过实践表明，采用中间包快换技术可以有效提高连铸的作业率、台时产能、钢水收得率等经济指标，同时可进一步降低连铸开浇用辅助材料的消耗成本。

板坯连铸中间包快换分析实践

AbstractThe present paper analyzes the application of the rapid change technology of the tundish in slab continuous casting. The key factors are as follows: production rhythm, temperature of molten steel, control of timing and time, operation control and preparation of key tools. The practice shows that the technology of the tundish quick change can effectively improve the economic index such as the casting rate, the production capacity of the continuous casting, the rate of steel recovery and so on, and can further reduce the consumption cost of casting auxiliary material for continuous casting.

KEYWORDSslab continuous casting tundish rapid change analysis practice

0 前言

中间包快换技术能够有效地提高连铸机作业率和产能、降低生产成本，因而在连铸生产中得到推广应用[1-3]。但该技术在生产应用过程存在一定的事故风险，常常因快换操作控制不当而造成漏钢、卧坯等恶性生产事故.针对某厂双流板坯连铸机中间包快换技术生产应用实践中存在的问题，从装备特点、节奏匹配、工艺适应性、操作控制等方面进行了分析，提出了应对措施，保证了连铸中间包快换顺利实施。

1 铸机主要工艺参数及装备特点

现有2台常规双流板坯连铸机，主要向1 780 mm热连轧机组提供坯料。铸机主要工艺参数及装备特点见表1。

2 关键影响因素分析

关键影响因素主要有生产节奏的匹配性、钢水温度的合理性、快换时机的精准性、快换时间的可控性[4]、快换操作的熟练性、耐材烘烤以及各类工器具的准备等。

2.1 中包快换原理

随着生产装备及自动化技术的不断进步，中间包快换目前国内技术发展比较迅速。各厂根据自身不同的装备技术条件设计适合本厂的快换技术操作参数；其基本原理即：利用中间包钢水容量及优化浇注速度来缓冲中间包准备和更换时间，在保证连续生产的基本条件和限制下，进行中间包的快速更换，以实现浇注的连续性，保证中间包的浇注安全，提高整体的生产效率，降低综合生产成本。

表1 连铸机的主要工艺参数及装备特点

2.2 生产节奏

中间包快换首先需要考虑合理的生产节奏，避免第一包钢水出现长时间等待现象，钢包自坐入钢包回转台后至钢包开浇应控制在15 min以内，尽力控制钢水因长时间等待造成的温降幅度大和不自开的风险。分析主要影响因素及应对措施见表2。

表2 生产节奏主要影响因素及应对措施

2.3 钢水温度

钢水温度控制主要指中间包快换时旧的中间包内的钢水温度和新换上的中间包内的钢水温度，这主要取决于新旧两个中间包所对应的钢包内的钢水温度、快换中间包耐材的烘烤质量。温度控制偏低在快换时易出现"垫棒"、结冷钢，影响中间包开浇；温度过高，不利于中间包开浇后的起步操作。快换第一包中间包温度可按钢种过热度中上限控制，按20 ℃～30 ℃控制为宜，但需要充分考虑快换中间包第一包耐材蓄热所造成的钢水温降；同时旧的中间包过热度控制也应按中上限控制，避免旧的中间包浇余过多。

分析主要影响因素及应对措施见表3。

表3 钢水温度主要影响因素及应对措施

2.4 快换时机与快换时间

中间包快换时机把握和快换时间的合理控制是保证中间包快换成功的关键。主要关注重点应为旧的中间包的停浇时机、新旧中间包的更换时间、新中间包的合理的开浇时机以及旧的中间包停浇至新的中间包开浇时间区间的科学控制。涉及到的两组关键影响因素为新旧两个中间包内的钢水重量(中间包液位)和过热度ΔT，针对不同的铸机断面、中间包容量及类型，各厂的界面管理有所区别，但基本控制原理是一致的。常规双流板坯铸机某浇次快换过程两组参数的变化曲线如图1所示。

图1 中间包快换时机及时间控制图

(1)中间包液位控制：正常情况下，旧的中间包停浇和新的中间包开浇时都应保证一个合理中间包液位区间，以避免中间包钢水卷渣进入结晶器内。实践认为中间包液位低于200 mm后，在拉速大于0.8 m/min时存在较大的卷渣风险，对应安钢的板坯铸机而言也就是中间包内的钢水重量低于10 t时应采取降速措施，做好随即停浇准备；同时新换上的中间包中间包液位最好不低于300 mm(对应钢水量15 t左右)，避开中间包卷渣液位，保证中间包的蓄热和钢中夹杂物的上浮，避免开浇时出现结冷钢和 "锁棒"现象。需要说明的是不同钢厂的中间包容量、形状、水口直径等存在差别，具体的控制参数可能略有不同，但考虑的因素应是一致的。

(2)中间包温度控制：旧的中间包钢水过热度低于10 ℃时，应做好随时换包准备；同时新换中间包钢水过热度大于15 ℃时开浇为宜。

(3)中间包更换时间控制：中间包快换前5 min，各项准备工作、人员应全部就绪，快换时要求：快、准、稳，时间应尽可能的快，中间包更换时间区间控制在3 min以内为宜。

(4)旧的中间包停浇至新的中间包开浇时间区间：在各项技术条件都满足的前提下，该时间区间控制非常重要，实践证明该时间区间控制在5 min以内为宜，最大不宜超过7 min，主要原因在于铸机停机时间过长，出现“冻坯”现象，易损坏扇形段等关键设备。

2.5 快换操作

中间包快换应建立操作流程图，确保操作过程快速、准确、稳定，中间包快换操作流程如图2所示。

快换操作应注意以下几点：

图2中间包快换操作流程示意图

(1)连接插件的准备与使用：连接插件可有效提高快换交接坯连接可靠性，防止接头拉断、拉漏事故。连接插件形状应规则，过大过小均不好，方便安放和固定；使用前应充分烘烤，避免因潮湿发生结晶器钢水迸溅事故，同时保证钢水流动顺畅，防止窄面钢水补充不足挂钢；放置时应保证对中，避免连铸起步时划伤结晶器和刮碰水口。

(2)拉速与冷却控制：在中间包快换前，拉速降幅不宜太大，避免结晶器内钢水温度下降过快，增加拉坯阻力；同时需要注意降速带来的铸坯表面回温，一般先慢后快，无自动配水时需要视情况手动调整水量，避免局部回温不均匀造成板坯辊间鼓肚；同时要确保扇形段不能漏水，防止铸坯局部过冷后强度过高，导致拉不动。快换后提速过程，一般需要视中间包钢水温度而定，中间包温度高采用慢速提升，中间包温度低可适度快速提升，但前提是快换连接接头焊合牢固，保证浇钢安全。

(3)结晶器开浇液位及开浇钢流控制：开浇液位有两种控制方式，高液位插入式开浇，适合单机单流，目前安钢双流板坯采用低液位开浇。开浇前结晶器液位不宜太高，防止喷溅严重挂钢，一般距结晶器上口400 mm～450 mm的位置，保证连接件上沿距浸入式水口下端有100 mm～150 mm的间隙；同时开浇钢流控制非常重要，其主要任务是保证连接接头的焊接质量，可选择大流开浇，先快速熔化前期的凝固坯壳，保证焊合连接接头，防止接头漏钢。

(4)其他细节：如结晶器内渣条的去除、各专业生产、介质、设备条件的确认，每个细节控制管理都非常重要。

3 应用效果

目前该生产实践主要在Q235B和Q345低合金等普通钢种上进行了连续尝试和试验，取得了较好的应用效果。截至目前已连续试验了60多个浇次，每个浇次可实现2次～4次中包快换，成功率达到98.33%，只有一次因设备突发故障出现快换后铸坯"拉不动"现象。连浇炉次由最初的12炉～20炉，提高到38炉～61炉，整体生产效率大幅提高。

连浇率、铸机平均台时产量、铸坯综合合格率、质量损失、材料消耗等各项指标得到了明显改善，具体情况见表4。