（冶金工程专业论文）连铸坯质量追溯分析系统构建及关键技术研究.pdf

l ad i s s e r t a t i o ni nm e t a l l u r g ye n g i n e e r i n g r e t r o s p e c t i v ea n a l y s i ss y s t e m o fq u a l i t y a n ds e a r c ho fk e yt e c h n o l o g i e so f c o n t i n u o u sc a s t i n gs l a b b yl i u h u a n s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r l iy m g v i c es u p e r v i s o r ：s e n i o re n g i n e e rc h e n gn a i l i a n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c e m b e r2 0 0 7 i一 产 l 独创声明 本人声明所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人已经发表或 撰写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。 与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明 确的说明并表示诚挚的谢意。 学位论文作者签名：主t 1 娘 签字日期：沙噍，卅卅日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学 位论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的 复印件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学 位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师同意网上交流，请在下方签名；否则视为不同意) 学位论文作者签名：壶q 欢 签- 7 - 日期： 沙压f 硝”i j i 导师签名：万茭 签字日期：刃吵，爱衫 q 丘一 l 东北大学硕士学位论文摘要 连铸坯质量追溯分析系统构建及关键技术研究 摘要 进入二十一世纪以来，连铸技术的发展程度己成为衡量一个国家钢铁工业水 平的重要标志，自2 0 0 3 年以来，我国的钢产量已连续位居世界第一，中国作为 一个钢铁生产和使用大国，发展连铸技术对改变钢铁工业传统工艺，促进生产结 构优化有着举足轻重的作用。 目前我国虽然已成为一个钢铁生产大国，但还不是一个钢铁强国，我国连铸 坯在品种和质量方面与国外先进国家相比尚有一定差距。连铸坯的质量控制水平 是连铸技术在设备、自动化、工艺、管理等多方面技术水平的综合体现。 本文以提高上海梅山钢铁公司炼钢厂连铸坯的质量控制和管理水平为研究 的出发点，以1 “连铸机为研究对象，取得了如下成果： ( 1 ) 构建了连铸坯质量追溯分析系统 依据连铸坯出现的缺陷，追溯生产该铸坯时的工艺数据，查找出现铸坯缺陷 的原因，提出解决方案。这一系统对于解决铸坯管理及缺陷分析的实际问题方便 而有效。提高了连铸坯质量管理和缺陷分析的科学性和系统性。 ( 2 ) 结晶器凝固传热分析 为了控制铸坯表面质量，提出结晶器传热分析算法，开发出分析软件，通过 与现场工艺数据的综合分析，对结晶器热状态实施跟踪，分析铸坯表面质量与工 艺参数的关系，在应用中提出合理的一冷水量设定，配合其他工艺措施，使铸坯 表面纵裂发生率降低2 0 。 ( 3 ) 二冷配水系统的设计 铸坯内部质量控制，提出二冷水分配量新算法；利用修正后的二冷配水量计 算公式进行1 4 连铸机二冷配水量计算，提出新的控制水表，与其他工艺因素相配 合，减少了板坯中心裂纹不合格量，提高了板坯合格率。实施前全年共发生中心 裂纹不合格板坯2 2 5 8 8 9 吨，实施后全年共发生中心裂纹不合格板坯1 11 6 2 0 吨， 比实施前少发生11 4 2 6 9 吨，连铸坯等轴晶率平均由9 提高至1 4 。 i i 东北大学硕士学位论文摘要 ( 4 ) 连铸机辊列辊缝的控制 优化连铸机辊列辊缝，改进连铸机连铸辊支撑单元结构与材质，延长了连铸 机开口度稳定周期，减少板坯中一1 1 , 裂纹发生率，提高产品一次合格率( 热送率) 0 8 ，另外，此项技术实施后对减少连铸机检修成本、减少停机次数、增加生产 连续性、增加产量及减少板坯缺陷清理工作量等方面可创造更大的经济效益。 关键词：连铸；质量控制；结晶器；二冷；辊列辊缝 i i i f 一 f ：f 畔一 以t ， _ - r e t r o s p e c t i v ea n a l y s i ss y s t e m o fq u a l i t y a nds e a r c ho fk e yt e c h n o l o g i e so f c o n t i n u o u sc a s t i n gs l a b a bs t r a c t s i n c e e n t e r i n g t h e21s tc e n t u r y ，t h ed e v e l o p m e n to fc o n t i n u o u sc a s t i n g t e c h n o l o g yh a sb e e nam e a s u r eo fan a t i o n a li n d u s t r ys t e e l s i n c e2 0 0 3 ，t h e s t e e l o u t p u t so fc h i n ah a sb e e nt h ef i r s tr a n ka l lo f t h ew o r l d a sal a r g ec o u n t r yo fs t e e l ，i t i sas u c hi m p o r t a n tf u n c t i o nt h a tc h i n ad e v e l o p sc o n t i n u o u sc a s t i n gt oi n n o v a t et h e t r a d i t i o n a lp r o c e s s e sa n dp r o m o t eo p t i m i z a t i o no fp r o d u c t s n o wc h i n ai sl a r g ec o u n t r yo fs t e e lo u t p u t s ，b u tn o tap o w e r t h eq u a l i t ya n d t y p e so fs t e e la r es t i l lb e l o wt h ed e v e l o p e dc o u n t r i e s t h el e v e lo fs l a bq u a l i t yc o n t r o l m a n i f e s tt h el e v e lo fc o n t i n u o u sc a s t i n g i n e q u i p m e n t ，a u t o m a t i o n ，a r t a n d m a n a g e m e n t t h i sa r t i c l ef o c u s e so np r o m o t i n gc o n t i n u o u sc a s t i n g s l a b q u a l i t y a n d m a n a g e m e n to fm e i s h a ns t e e lc o m p a n y , e s p e c i a l l yt a k i n gt h e1 4 c o n t i n u o u sc a s t i n g m a c h i n ea st h er e s e a r c h f u lo b j e c t sa n dg e t sa c h i e v e m e n t a sf o l l o w s ： ( 1 ) c o m p l e t e ds l a bq u a l i t yr e t r o s p e c ta n da n a l y s i ss y s t e m a c c o r d i n gt ot h ed e f e c t so c c u r r e di ns l a b s ，w ec a nc a s tb a c kt h ep r o c e s sd a t a r e la t e dt ot h ed e f e c t sa n df i n dt h er e a s o n si no r d e rt op r o p o s et h es o l u t i o n 。t h es y s t e m i se f f i c i e n ta n dc o n v e n i e n tt or e s o l v et h ep r a c t i c a lp r o b l e m si ns l i bm a n a g e m e n ta n d d e f e c ta n a l y s i s s oi tb e n e f i t st ob e c o m i n gm o r es c i e n t i f i c a n ds y s t e m i ci ns l a b m a n a g e m e n ta n dd e f e c ta n a l y s i s ( 2 ) a n a l y z i n gt h es o l i d i f i c a t i o na n dh e a tt r a n s f e ri nm o u l d i no r d e rt oc o n t r o lt h es u r f a c eq u a l i t yo ft h es l a b ，p u tf o r w a r dt h ea n a l y s i s a l g o r i t h m o fh e a tt r a n s f e r i nm o u l d ，d e v e l o p e da n a l y s i ss o f t w a r e ，b a s e do n s y n t h e t i c a l l ya n a l y z i n gt h es p o tp r o c e s sd a t a , t r a c k i n gt h eh e a tc o n d i t i o n i nt h em o u l d , a n a l y z e dt h er e l a t i o n sb e t w e e n s u r f a c eq u a l i t ya n dp r o c e s sp a r a m e t e r s ，p r o p o s e d r a t i o n a lc o o l i n gw a t e rs e w i n gi np r a c t i c e ，c o m b i n e do t h e rm e a s u r e s ，m a d es u r f a c e i v 东j 匕大学硕士学位论丈 a b s t r a c t l o n g i t u d i n a lc r a c kr e d u c e2 0 ( 3 ) d e s i g n e ds e c o n d a r yc o o l i n gw a t e rc o l l o c a t i n gs y s t e m c o n t r o l l e dt h eq u a l i t yi n s i d ea n db r o u g h tf o r w a r dn e wa l g o r i t h mo fs e c o n d a r y c o o l i n gw a t e rc o l l o c a t i n g m a d eu s eo ft h ec o m p u t i n gf o r m u l aa m e n d e d t oc a l c u l a t e t h es e c o n d a r yc o o l i n gw a t e rf l u x ，a d v i s e dn e wc o n t r o l l i n gw a t e rt a b l e ，c o m b i n i n gt h e o t h e rp r o c e s sf a c t o r s ，r e d u c e dt h eu n q u a l i f i e dr a t eo fc e n t e r l i n ec r a c k ，p r o m o t e dt h e q u a l i f i e dr a t eo fs l a b 。o u rf a c t o r yp r o d u c e dt h e2 2 5 8 ，8 9 tu n q u a l i f i e ds l a b sw i t h c e n t e r l i n ec r a c ka l l y e a r , b u ta f t e ru s i n gt h i si d e a ，j u s tp r o d u c e d1116 2 0 ta n d r e d u c e d11 4 2 6 9 t t h ee q u i a x e dr a t ew a sp r o m o t e dt o1 4 f r o m9 ( 4 ) c o n t r o l l i n gt h el i n e sa n dg a p so fp i n c h r o l l e ro ft h ec o n t i n u o u sc a s t i n g o p t i m i z e d t h el i n e sa n d g a p s o fp i n c h r o l l e r , i n n o v a t e dm a t e r i a l sa n d s u p p o r t i n gs t r u c t u r eo ft h ep i n c h r o l l e r , p r o l o n g e dt h es t e a d yp e r i o d so fc a s t e re x i t ， r e d u c e dt h ep r o p o r t i o no ft h ec e n t e r l i n ec r a c k , p r o m o t e dt h ep a s sr a t eo n c eo 8 o t h e r w i s e ，a f t e ri m p l e m e n t e dt h e s em e a s u r e s ，i tw o u l dm a k eg r e a t e rb e n e f i t si n r e d u c i n gt h em a i n t e n a n c ec o s to ft h ec a s t e ra n dt i m e so ft h ep a r k i n gm a c h i n e ， i n c r e a s i n gc o n t i n u i t ya n ds t e e lo u t p u t sa n dl e s s e n i n gw o r k so fc l e a n i n gt h e s l a b d e f e c t se t c 。 k e yw o r d s - c o n t i n u o u sc a s t i n g ；q u a l i t yc o n t r o l l ；m o u l d ；s e c o n d a r yc o o l i n g ；r o l l e rl i n e a n dr o l l e rg a p s ； v i 心 、蠡 j 目录 1 3 ：； 2 i ! ； ( ； ：7 1 3 2 板坯质量分析7 1 3 3 板坯精整缺陷分析9 1 4 课题的提出1 1 第2 章连铸坯质量追溯分析系统构建14 2 1 数据分析概述1 4 2 2 数据库系统结构、功能及设计1 5 2 2 1 设计目标15 2 2 2 开发工具的选择15 2 2 3 视图设计l6 2 3 系统应用1 7 2 3 1 梅钢表面纵裂分析预测系统简介。1 7 2 3 2 结晶器和缺陷分析系统总体设计1 9 2 3 3 结晶器和缺陷分析系统详细设计2 0 2 4 连铸坯缺陷分析系统设计2 1 2 4 1 系统的总体功能2 2 东北大学硕士学位论文目录 2 4 2 连铸坯缺陷分析系统设计2 4 2 5 分析结论2 7 2 5 1 典型缺陷汇总分析2 7 2 5 2 总体缺陷数据分析3 1 2 5 3 单一数据缺陷分析3 4 2 5 4 缺陷数据追溯分析3 5 2 6 结论3 5 第3 章结晶器凝固传热分析。3 8 3 1 概j 态3 8 3 2 结晶器凝固传热计算与分析软件概要3 8 3 3 结晶器传热计算模块的实现3 9 3 3 1 结晶器传热计算及分析模块3 9 3 - 3 2 坯壳厚度计算模块4 6 3 4 梅钢结晶器传热计算与分析5 1 3 4 1 结晶器铜板热阻计算5 1 3 4 2 结晶器综合传热系数分析5 2 3 4 3 坯壳厚度的计算与分析5 7 3 5 分析结论及优化方案5 7 3 5 1 结果分析5 7 3 5 2 改进建议5 9 第4 章二冷配水系统的设计一6 1 4 1 概述6 1 4 2 二冷区控制原则6 3 4 3 二冷区各段喷水量的计算6 4 4 3 1 依长度分配和铸坯凝固相适应计算6 5 4 3 2 依据水量密度的计算6 7 4 4 结 念7 1 第5 章连铸机辊列辊缝控制的研究7 3 2 曲 - 东北大学硕士学位论文目录 5 1 概j 苤7 3 5 20 2 3 5 钢的凝固特性分析7 5 5 3 连铸坯的凝固收缩7 7 5 4 总应变7 8 5 4 1 总应变计算公式7 8 5 4 2 临界应变计算公式7 9 5 4 3 梅山炼钢厂项目应用8 1 5 4 4 结果分析8 2 5 4 5 结论8 3 5 5 铸机辊列辊缝的设计8 4 5 6 连铸机连铸辊支撑单元的改进8 7 5 6 1 连铸辊轴承和垫片间隙的控制8 7 5 6 2 连铸辊支架保险片材质的改进8 8 5 7 结论8 8 第6 章结论9 0 参考文献9 1 致谢9 5 攻读硕士学位期间成果和论文9 6 作者简介9 7 一 ， i l l ， f 、 l 东北大学硕士学位论文第1 章引言 1 1 研究背景 第1 章引言 由连铸机铸出的铸坯质量决定了最终产品质量，根据产品用途的要求，提供 合格质量铸坯，这是生产中所考虑的主要目标之一。从广义来说，连铸坯质量包 括： ( 1 ) 铸坯的洁净度( 如钢中总氧含量，夹杂物数量、尺寸和形态) ； 钢水的洁净度主要决定于钢水进入结晶器之前的处理过程，为此必须在钢水 进入结晶器之前的各工序下功夫 ( 2 ) 铸坯表面缺陷( 如表面纵裂纹、横裂纹、星状裂纹、夹渣等) ； 铸坯表面质量主要决定于钢水在结晶器内的凝固过程。铸坯表面缺陷一般可 分为：表面夹渣、表面纵裂纹、横裂纹、角裂、星状裂纹等。 ( 3 ) 铸坯内部缺陷( 如内部裂纹、中心疏松、缩孔、偏析等) ； 连铸坯的内部质量在很大程度上取决于它的凝固组织，即连铸坯的低倍组 织。 ( 4 ) 铸坯的形状缺陷( 如鼓肚变形、脱方等) ； ： 铸坯的形状缺陷与结晶器内腔尺寸、表面形态及冷却的均匀性有关。 这几方面的质量要求与连铸过程有着密切的关系，连铸过程与质量控制的关 系如图1 1 【。 铸坯内部质量( 如低倍结构、疏松、裂纹等) 主要决定于二次冷却区喷水冷 却系统和铸坯支撑导向系统的合理性。为了获得良好的铸坯质量，可以根据钢种 和产品不同的要求，在连铸的不同阶段( 如钢包、中间包、结晶器、二冷区) ， 从铸机的设备和连铸工艺两方面，采用不同的技术对策对连铸机的生产率和铸坯 质量进行有效控制。 铸坯内部裂纹有中间裂纹、矫直裂纹、皮下裂纹、中心线裂纹和角部裂纹等， 碳是影响钢性能的主要因素，生产中钢水的含碳量由钢种决定，含碳量高的钢内 裂纹敏感性强 3 】【4 】【5 】【6 】如图1 3 所示。 阚包 ：钢承进入结晶器葡一纯冷度一液体 墨叠一袭蕊麓量一豳滚再蕊 跨区一内部质量一囤蹶弄蘑 图1 1 连铸过程与质量控制示意图 f i g 1 1s k e t c hm a p o fc o n t i n o u sc a s t i n gp r o c e s sa n dq u a l i t yc o n t r o l l i n g 铸坯表面缺陷一般可分为：表面夹渣、表面纵裂纹、横裂纹、角裂、星状裂 纹等，如图1 2 所示【2 】。 图1 2 铸坯表面缺陷示意图 f i g 1 2s k e t c hm a p o fs u r f a c ed e f e c t si ns l a b s 卜表面纵裂纹2 一表面横裂纹3 一网状裂纹4 一角部横裂纹5 一边部纵裂纹 6 一表面夹渣7 一皮下针孔8 一深振痕 2 口- 7 -r，f，_ 、一、 l 0 i 东北大学硕士学位论文笫1 章引言 图1 3 铸坯内部裂纹示意图 f i g 1 3s k e t c hm a po fi n t e r n a lc r a c k si ns l a b s 卜角裂2 一中间裂纹3 一矫直裂纹4 一皮下裂纹5 一中心线裂纹6 一星状裂纹 1 2 计算机在连铸中的应用 计算机的快速发展大大扩展了其应用范围，目前已经广泛应用于钢铁生产的 各个环节【7 1 。计算机应用主要有数据采集、过程控制、计算机模拟、计算机辅 助设计及辅助分析等方面，这些方法的应用日趋普遍和成熟。 1 2 1 数值模拟技术及其在连铸中的应用 对物理过程或现象进行研究，就其研究方法而言，有四种方法：模型实验、 现场测试、理论分析和数学模拟。其中，最可靠的数据往往要由实验测量得到。 采用全比例设备进行研究，可以预测由它完全复制的同类设备在相同条件下的运 行情况。但大多数情况下，这种全比例实验极其昂贵，特别是冶金过程，原料条 件复杂、装置庞大，整个过程在高温条件下进行，往往是不可能的。因此，人们 通常采用模拟方法进行研究。 以导热偏微分方程为基础的连铸凝固传热过程数值模拟研究始于6 0 年代， 并逐渐在两个方面不断取得进展。一方面是在专业技术领域内，初期的数值模拟 限于传热过程，且常常需要做一系列的假设以简化模型条件。即使如此，许多不 同条件下的温度场模拟计算，结果还是与实际测定基本一致，为数值模拟的不断 发展展示了良好的前景。另一方面在数值计算方法上也得到不断的扩展与改进。 初期的数值模拟主要使用有限差分法，以后陆续在有限差分法的基础上发展了交 替方向隐式法及直接差分法，后者直接从单元体能量守恒的物理概念出发来建立 1；l 东北大学硕士学位论文 第1 章引言 计算格式，在网格剖分上还兼有有限元法的优点，能较好地处理复杂的几何形状。 接着，又陆续引入了边界元法和有限元法用于连铸过程的数值模拟。各种数值计 算方法具有共同的特点，即它们均能用于求解支配连铸过程的基本导热方程，揭 示凝固过程中温度分布的基本规律。同时它们又围绕求解域的离散及求不同类型 基本方程显示出各自的不同特点。因而，需针对连铸过程中的不同侧面，要求的 精度以及计算时间与计算机容量等不同因素选用合适的数值计算方法。 致力于用数学模型研究钢水凝固传热过程方面较早的是前苏联学者列边宗， 他用解析法分析了有过热度的钢水凝固传热过程i g 】。1 9 6 7 年，m i z i l z a r 在数值法 求解数学模型方面进行了开拓性的工作，他通过数学上的简单处理，用计算机模 拟钢水凝固过程，得到了符合实际的结果，此方法迅速地被推广和使用1 9 。随后 l i a t ，l a l l y 和c h o u d h a r y 分别建立了结晶器内钢水凝固的一维非稳态、二维非稳 态和三维非稳态模型，研究了钢水凝固现象 1 0 1 【l l 】【1 2 1 ；1 9 9 0 年，f l i n t 考虑了凝固 潜热的影响，利用有限差分法解决了结晶器内钢水湍流流动和能量传递三维耦合 问题【1 3 】；1 9 9 2 年，h u a n g 等人在采用珏s 方程模拟结晶器内钢水流动基础上，又 建立了温度场模型，研究了过热条件下结晶器内的钢水凝固传热过程【1 4 1 。 在国内，东北大学、北京科技大学、上海大学和钢铁研究总院等科研单位以 及很多钢铁公司也致力于连铸过程中的数值模拟 1 5 】【1 6 】【1 7 】【1 8 】【1 9 1 。如连铸电磁制 动、温度场以及三维流动的数值模拟，并在实践中进行了检验。 1 2 2 数据分析技术及其在连铸中的应用 经过日积月累，一个企业在生产活动中所采集的数据越来越多，企业数据实 际上是与企业活动有关信息的集合，当积累到一定程度时，必然会反映出有规律 的东西。从这个意义上讲，企业的数据蕴含着可以为其利用的规律。因此，人们 迫切希望使用各种技术，从中挖掘出具有价值的规律来，形成企业的技术秘密， 指导企业的技术决策和经营决策。 数据挖掘( d a t am i n i n g ) 技术是用来挖掘这些规律的一种有效工具，是使用 数据库技术、统计技术、人工智能技术、神经计算技术和模式识别技术对数据进 行组织、处理、分析、综合和解析，以期从这些数据中挖掘出规律的一个综合学 科【2 0 】 2 h 2 2 】 2 3 1 2 4 1 。 ，k ， 刽 ，一 0 东北大学硕士学位论文 第1 章引言 数据挖掘技术已经在多个领域取得令人满意的应用，如金融投资领域，人们 使用预报模型( 如统计回归模型和神经网络模型) 技术对一些感兴趣的量进行预 报；在信用评估领域，使用神经网络辨识欺诈模式；在网络管理领域，使用预报 技术对警报问题的研究；在销售领域，使用交互式询问技术，分类技术和预报技 术，更精确地挑选潜在的顾客等等。 一般说来，不存在一个普遍适用的数据挖掘算法。一个算法在某个领域非常 有效，但在另一个领域却可能不太适合。 随着连铸技术的发展，连铸自动化水平越来越高。目前一般都实现了基础自 动化和过程机控制。通过基础自动化和过程机可以采集和显示大量连铸生产中的 工艺参数，这些参数对分析铸坯质量和设备运行状况有重大意义。宝钢开发的实 用数据挖掘系统是一个基于s a s 平台的软件，该系统主要由数据收集、数据采 样、数据预处理、可视化探索、聚类分析、模型建立、数据预报、优化设计、趋 势分析以及规范管理等功能组成，用于解决预报、质量改进及新钢种设计等问题。 但数据挖掘系统在国内的钢铁企业使用并不广泛，如何充分的使用企业数据，使 其发挥更大的作用，是一个值得研究的课题。 1 2 3 板坯质量预报专家系统 在连铸生产中，及时在线预报和检测铸坯质量对确保生产的连续性、提高产 品质量及降低生产成本具有重要意义。连铸坯质量判定专家系统就是为解决连铸 生产过程中连铸坯质量问题而专门设计的计算机判定系统。连铸生产过程中需要 在线判定连铸坯质量情况，以便解决不同铸坯的不同处理走向，即：对质量合格 的连铸坯直接热送以有效节能，对表面有缺陷的连铸坯离线修磨清理后再加热轧 制以减少钢材废品率，提高成材率；对内部缺陷严重的连铸坯直接判废坯以减少 进一步再加工成本。 国内外在连铸坯质量预报方面的进展近十多年，在连铸坯质量预报系统的研 究上取得了长足的进步。许多公司开发了较完善的专家系统，并实际应用于连铸 生产，取得了显著的效益。比较成功的系统有：宝钢的板坯品质异常把握模型和 漏钢预报系统，英国钢铁公司的结晶器热监控系统( m t m ) ，奥钢联的计算机辅 助质量控制系统( c a q c ) 和曼内斯曼德马格公司的质量评估专家系统( x q e ) ；l - 东北大学硕士学位论文 第1 章引言 等。国外典型的连铸坯质量判定专家系统各自的特点见表1 1 t 2 5 1 。 表1 1国外典型连铸坯质量判定系统特点 t a b l e1 1t r a i to fq u a l i t ye v a l u a t i n ge x p e r ts y s t e mo fc o n t i n u o u sc a s t i n g 1 3 上海梅山钢铁公司炼钢厂板坯连铸质量分析 梅山炼钢厂现有两台板坯连铸机，1 8 连铸机系意大利b a g n o l i 厂引进的 全弧形1 机2 流二手设备，总体装备水平偏低，相当于7 0 年代初期水平。铸 机辊列依次为s e g 0 零段、s e g l - s e g l l 扇形段、s e g l 2 s e g 2 5 拉矫水平 段，1 8 连铸机设备的基本参数见表1 2 。 t ， 一 学硕士学位论文 第1 章引言 表1 21 8 连铸机设备的基本参数 t a b l e l 2b a s i cp a r a m e t e ro f1 4c o n t i n u o u sc a s t i n ge q u i p m e n t 设备名称型号 铸机机型 铸机半径 铸机流数 铸坯断面尺寸 铸坯定尺 钢水罐支承方式 中间罐车型式 引锭杆装入方式 结晶器型式 结晶器振动方式 全弧形 1 0 5 0 0 m m 2 机2 流 2 1 0x ( 6 5 0 1 3 2 0 ) m i l l 8 0 0 0 9 5 0 0 咖 可升降的回转台 电动自行式 上装式 固定组合式 偏心轴导轮式 2 4 连铸机是由奥钢联引进高拉速的单流板坯连铸机，产品规格为厚度2 1 0 m m 和2 3 0 m m ，宽度为7 0 0 m m - - 1 3 2 0 m m ，最大浇铸速度为2 4 r n m i n ，钢种为包晶 钢，低碳钢，中碳钢和合金钢。 1 3 1 钢水质量分析 钢水全氧分析，以0 7 年4 月份取钢水样分析氧氮情况为例，分析结果见表 1 3 。 从表1 3 可见，与0 7 年2 月相比，中包氧氮水平减少，这与采取的一系列 连铸保护浇铸措施有关，如：( 1 ) 改善长水口氩封状况，增加了一路氩气管路， 形成致密性高的氩封气体。( 2 ) 提高操作人员技能，学会判断长水口保护浇铸的 好坏。( 3 ) 规范并建立了非稳态浇铸时的操作标准。( 4 ) 2 号机大包下渣检测系 统稳定并保持好的效果。 1 3 2 板坯质量分析 以0 7 年4 月份为例，生产了i f 、s p h c 、s t 5 2 、抗h i c 和j 5 5 等钢种，毛 东北大学硕士学位论文 第1 章引言 坯检验量2 1 2 8 6 8 7 4 7 吨，合格坯报出量2 1 2 4 0 6 6 3 1 吨，合格率9 9 7 8 ，其中1 号机板坯合格率9 9 8 6 ，2 号机板坯合格率为9 9 6 7 。 0 6 年板坯合格率累积9 9 7 5 ，指标是9 9 7 0 。今年指标是9 9 7 8 ，板坯 合格率走势如下图1 4 所示。 表1 3 钢水氧氮情况( 钢种：s p h c ) t a b l e l 3c i r u so fo x y g e na l ln i t r o g e ni nm o l t e ns t e e l 板坯合格率走势图 n0 1 v 苫u l 为 9 9 8 0 9 9 8 0 、1 9 7 9 9 9 7 9 一 9 9 7 9 9 9 7 9 二二 。9 9 7 8 9 9 7 8 霆9 9 7 7 盖9 9 7 6 p9 9 7 5 f 9 9 7 5 9 9 7 4 9 9 7 3 v 苫，j b 0 6 年累计 月份 图1 4 板坯合格翠走势图 与0 6 年相比，本月板坯合格率上升0 ，与上月相比，板坯合格率略下 降，其中1 号机板坯合格率上升，主要原因是1 号连铸机生产的板 坯精整量和不合格坯量比上月减少6 6 吨。2 号机板坯合格率比上月下降 ， 主要原因是板坯精整废比上月增加3 0 吨，而产量比上月减少 吨，因 j ， 一 、 东北大学硕士学位论文 第1 章引言 此合格率下降。今年板坯合格率指标为9 9 7 8 ，要实现这个指标，则必须减少 板坯精整量，其中重接精整量占到6 7 1 6 ，是限制板坯合格率迸一步提高的主 要因素。 1 3 3 板坯精整缺陷分析 1 3 3 1 板坯精整缺陷分析 4 月板坯精整缺陷如下表1 4 所示。 表1 44 月精整缺陷分类 t a b l e l 4f i n i s h i n gc l a s so fd e f e c t se v e r ym o n t h - _ _ _ _ _ l i _ _ _ _ - - _ _ - - _ _ _ _ - _ - - _ _ _ _ - l _ _ l _ - _ _ _ _ _ _ - l _ _ 一_ 项目重接缩孔 超长短尺划痕切斜表裂弯曲 取样其它总计 重量( 吨)2 7 9 5 13 0 8 61 8 6 9 1 56 6 72 6 8 67 4 4 3 6 7 50 6 9 3 9 9 7 7 比例( ) 6 9 9 2 7 7 2 2 2 9 1 6 76 7 21 8 6 9 1 9 1 0 0 1 4 ( 吨) 2 4 ( 吨) 1 4 2 0 61 2 8 6 1 3 7 4 51 8 1 8 60 3 1 03 6 00 3 17 5 9 01 7 1 3 7 0 9 1 53 5 72 3 2 6 7 1 32 9 1 6 0 6 92 2 8 3 9 - - l - _ _ - _ l _ _ _ - l - _ _ _ _ - _ _ _ _ - _ - _ - _ _ - _ _ _ _ _ _ _ - _ - _ _ 一一l 从表中统计数字可知，2 号机精整量增加3 0 1 2 吨，主要原因是重接精整量 增加2 9 5 5 吨( 具体是节奏原因引起的重接增加2 3 9 9 吨) 。l 号机板坯的精整量 比上月减少2 2 1 1 吨。 1 3 3 2 缺陷坯和不合格坯分析 4 月板坯主要缺陷如下表1 5 所示。 表1 5 板坯缺陷块数 t a b l e1 5q u a n t i t yo fs l a bd e f e c t s 缺陷 一流( 块) 二流( 块)三流( 块) 总计( 块) 上月本月 上月本月上月 本月上月本月 中裂 侧裂 纵裂 结疤 2 0 2 1 0 1 2 3 1 5 1 7 4 2 3 4 1 1 3 1 3 1 6 0 0 1 5o 1 5 03 2 4 32 6 2 12 8 1 7 16 5 1 7 1 0 21 21 3 ( 1 ) 4 月板坯中裂发生量较3 月减少1 7 块，主要原因是1 号机使用辊缝仪， 检测了开口度偏差并作了调整。 9 东北大学硕士学住论文 第1 章引言 ( 2 ) 4 月板坯侧裂发生量较上月增加7 块，但在控制较好的范围内，主要原 因是l 号机生产0 9 c u p 产生的侧裂较多，达到2 4 块，原因分析初步认为是1 号 机结晶器侧边冷却水流量4 1 0 l r a i n ，冷却强度过大有关。 ( 3 ) 4 月板坯纵裂发生量较上月减少1 0 6 块，3 月主要是抗h i c x 5 2 钢种表 面纵裂多，采取措施后( 换保护渣和控制好过热度) ，该钢种表面纵裂发生量大 幅度减少，4 月发生量由上月1 6 9 块减少到3 2 块，但就这3 2 块而言，主要问题 是过热度过高( 达到3 0 度以上) 。 ( 4 ) 4 月不合格板坯1 块1 1 8 吨，是1 号机s p h c 钢种气孔，产生原因是转 炉下渣量大，引起氧进入钢水，产生气泡。 板坯硫印检测情况，本月板坯硫印情况见下表1 6 。 表1 6 板坯内部质量情况( 钢种：s p h c ) t a b l e l 6c i t e so fi n n e rq u a l i t yo fs l a b ( s t e e lc l a s s ：s p h c ) 1 3 3 3 非稳态浇铸对铸坯质量的影响及采取的控制措施 针对非稳态浇铸下板坯夹杂问题，与技术中心联合取样分析夹杂数量，见下 表1 7 。 表1 7 非稳态浇铸板坯质量情况( 2 号机板坯) t a b l e l 7q u a l i t ys i t u a t i o no fu n s t e a d yc a s t i n gs l a b ( 2 。s l a b ) 取样条件夹杂数量 浇铸末期尾坯 开浇头坯 换大包开浇 急降拉速过程 急升拉速过程 正常浇铸坯( 三块) 1 个夹杂。三个气孔 氧化铝1 个，气孔1 个 氧化铝2 个，均大于5 0 l a1 1 1 氧化铝夹杂和气孔各1 个，尺寸5 0 | l m 2 个气孔，尺寸2 5 0 p m ，1 个氧化铝夹杂，尺寸5 0 um 无夹杂和气孔 _ 一 一 东北大学硕士学位论文第1 章引言 由上表可见，在非稳态浇铸下，板坯夹杂和气孔数量增多，而在正常浇铸下 的板坯，没出现夹杂和气孔等缺陷，说明非稳态浇铸易引起板坯夹杂缺陷，对非 稳态浇铸的规范化要重视，尤其是生产节奏( 升降速) 引起的非稳态浇铸的质量 问题要重视，生产调度的规范化问题已暴露出质量问题。 综上所述，在非稳态浇铸下，我厂存在的主要问题是：长水口氩气流量不足， 中包注流区钢液面过于平静，而宝钢炼钢厂中包注流区液面波动明显并有钢花溅 出；在塞棒周围加覆盖剂；中包液面降离长水口才引流浇铸，导致换大包时间长。 为此，在连铸生产操作过程中，应加强质量意识，每一步的操作都考虑防止 增氮和防止结晶器卷渣，考虑过程质量的细节性和对工艺操作参数的控制。解决 非稳态浇铸控制措施如下： ( 1 ) 长水口氩气流量由目前的3 0 l r a i n 增加到8 0 l m i n 左右，或根据现场情 况而定，但以中包长水口注流区液面微动为准。 ( 2 ) 改进覆盖剂加入方式，在预热孔加覆盖剂，可以漂流到塞棒处。如果在 塞棒周围加，会引起一定的冲击深度和液面的波动，在中包换包和换大包的情况 下，中包液面不