炼钢厂H型连铸生产实践

首钢长钢炼钢厂H型连铸生产实践 周剑波 崔忠林首钢长治钢铁公司炼钢厂摘 要：本文主要介绍了长钢H型连铸机工艺技术特点，生产技术条件，以及生产情况。关键词：H型连铸机 工艺技术 生产 实践Production practice of H section contionuous castat Changzhi SteelZhou Jian-Bo Cui Zhong-LinShougang Changzhi Iron & Steel Co.,Ltd., Changzhi Abstract：The technical characters，process condion and production practice in the Steelmaking Plant of Changzhi Steel are introduced。Key Word：H-section process technique production practice1前言上世纪60年代，英国钢铁协会炼钢部开发的近终型异型坯连铸技术，首先在加拿大阿尔戈马公司进行工业性生产，随后在世界各大钢厂相继投产了H型连铸机，我国也先后在4家钢厂上马了H型连铸机，其中3家全部为进口机型，唯独只有长钢属国内第一台国产化机型。异型坯连铸技术的发展主要得益于工字形结晶器的开发应用，其浇铸形式和铸坯二次冷却方式及铸坯的支撑等形成了异型坯连铸机独有的特点。由于异型坯连铸技术将炼钢、精炼、异型坯连铸机和轧机紧凑式布置，形成紧凑式钢梁生产新工艺（CBP）。该工艺将异型坯直接热装入加热炉，和传统方坯冷装入炉相比，投资减少约30%，能耗降低5060%，从废钢到成品生产总时间减少90%，生产率提高15%，金属收得率提高1.5%，且节约人工、操作和维修费用。因此，将成为连铸发展的方向。2长钢H型坯连铸技术特点2.1异型坯连铸工艺流程80t顶吹转炉 吹Ar站喂线（或LF精炼） 30t中间包 H型连铸机 火焰切割机 移钢机 冷床 热送辊道至H型轧钢厂2.2H型连铸主要技术参数表1项目参数设计年产量/万吨80铸坯尺寸BB1 43030085mm定尺/m5.812平均出钢量/t/炉70浇钢时间/min/炉35钢包回转台双臂中间罐车全悬挂式中包车中间包容量/t23吨铸机流数4流流间距/mm1800冶金长度/mBB1：6.9 铸机半径/mR10/15/30连续矫直铸机拉速/m/minBB1 0.80.9 结晶器形式：组合式 长度：700mm液面控制：Se137液面自动控制振动装置形式：正弦振动 振幅：36振频：240次分二冷段组成：三段 二冷方式：零段：水雾冷却，其余：气雾冷却引锭杆下装链式切割方式火焰切割2.3长钢H型连铸工艺特点由于H型坯断面形状复杂，断面各点的散热条件差别很大，因此对H型坯连铸有其独特的工艺要求，特别是浇铸和二次冷却。（如图1）图1 异型坯断面形状1.浇铸特点结晶器液面控制采用铯137进行自动控制，中包至结晶器的浇铸形式如下：BB1断面双水口+半敞开式浇铸（如图2）图2 结晶器浇铸形式2.H型坯冷却特点（1）结晶器冷却结晶器腹板铜板开有圆形水孔，结晶器翼缘铜板的水缝为紧贴安装板的槽式水缝，要求进水总水量为800m3/h，压力1.0Mpa，各个宽面和窄面水量通过手动分流阀单独给水。（2）二次冷却在二冷区，H型坯的凝固顺序为：A、 翼缘两端先完成凝固；B、 最终凝固位置是园角部，在离翼缘表面中央约100mm靠近中心的位置；C、 随着腹板部的凝固，未凝固液相穴的形状由锐角三角形变为椭圆形。从H型坯的凝固特点来看，与小方坯的凝固有很大的差别，且内弧侧易积水，造成冷却不均匀或过冷，影响铸坯质量，因此，H型连铸二冷系统具有如下工艺优点：采用气水雾化冷却，使铸坯表面冷却均匀，且内弧侧不易积水，要求N2工作压力0.4Mpa；采用三段五回路自动调节（即；足辊区为一个调节回路，二冷一段、二冷二段各有两个调节回路），由PLC进行计算机调节；采用“弱冷控制”（根据不同断面和拉速），比水量为0.40.65L/kg。3 H型连铸生产技术条件3.1转炉工艺冶炼钢种：Q235B和Q345B成分设计：避开裂纹敏感区，提Mn，降C、Si，提高Mn/S、Mn/Si比，降低夹杂和硫化物致裂因素，避开最大体积收缩含C区域。1）严格工艺规定，执行“出钢强吹5分钟吹氩站喂丝、弱吹必保5分钟”保证精炼效果。2）严格脱氧工艺，根据钢水过氧化程度（参考终点碳含量），按要求定量加入硅钙钡脱氧材料。喂线使用硅钙线。3）加强终点控制，提高碳、终点温度命中率，终点碳低碳（0.06%）比例不大于20%；出钢温度16701710，合格率大于80%，强吹后进站温度16201640，开机终点温度不大于1750。4）做好合金、钢包烘烤工作和保温措施，稳定和减少过程温降，保证钢包温度达标率。5）不允许钢包喷补、修补后第一炉及大小修包上异型坯。6）转炉补炉后前三炉，更换出钢口套管第一炉不得冶炼异型坯。7）非正常浇铸炉次或操作未达要求炉次，采取补救措施确保脱氧效果。8）严禁带水作业，包括氧枪、下枪口、下料管、烟罩。9）出现异常情况时，在吹氩站进行定氧操作。3.2连铸工艺1）中包温度控制在15301555。大、中包不得进行调温。2）连铸操作每浇次必须进行中包和大包加盖、大包套管浇钢。3）大包座好后必须加盖，开机时中包液面达到300mm。大包开浇后立即安装大包套管（可能时应先装套管后开浇），并加入80100kg中包覆盖剂，保证钢水不得裸露。4）生产过程中包液面高度保证在500700mm（上下炉次衔接时不低于400mm），生产过程中至少每5炉排一次中包渣，保中包渣厚小于100mm。5）实行“低温快铸”原则，拉速保持在0.800.95M/min。6）中间包采用半保护浇注技术。3.3连铸耐火材料的要求为了防止非金属夹杂对钢的污染，耐火材料必须达到以下质量标准：高的耐火度（大于1700），高的高温强度，良好的抗侵蚀和抗磨损强度，高的抗热震性能，具有抗渣磨蚀的能力，具有抗剥落、抗裂能力。因此，我厂采用快换机构和镁质涂抹料工作层，这样可以保证较高的中间包预热温度，高连浇条件，减少连铸环节带入的夹杂物，并有利于夹杂物的上浮。3.4连铸结晶器保护渣结晶器保护渣具有防止钢液的氧化和温降，保持铸坯与结晶器壁间的润滑、吸收和溶解浮渣等功能，它与铸坯的质量有密切关系。对于我厂生产的普碳钢来说，要求增大结晶器热流，保证液渣润滑，采用低凝固温度，低粘度的保护渣。保持渣熔融层的一定厚度才能保证坯壳与结晶器壁的渣膜厚度均匀，润滑充分，熔渣层厚度至少5mm以上。4 H型连铸生产情况H型坯在化学成分、表面质量和内部质量上基本满足H型钢生产的需要。产品的化学成分、表面质量达到了公司制定的技术标准的要求。4.1化学成分表2 化学成分钢种成分Q235BCSiMnSPMn/SiMn/S0.170.180.550.0200.0203.127.54.2 H型坯低倍检验表3 H型坯低倍检验结果中心疏松中心偏析缩孔角部裂纹边部裂纹中间裂纹中心裂纹皮下气泡非金属夹杂物第一次2.51.52.0无2.00.52.01.52.01.01.52.5无1.00.50.50.51.01.01.00.5无1.00.50.50.51.00.51.50.5无1.00.50.50.51.0第二次1.01.00.5无2.0无无0.51.01.01.00.5无2.0无1.00.51.02.01.00.5无1.0无1.02.53.00.50.50.5无1.0无0.54.02.0第三次1.51.01.01.01.0无无1.02.02.00.50.5无0.5无0.50.51.00.51.51.01.5无无无0.50.52.52.00.5无无无无3.01.5低倍照片如图所示：图3：腹板处有大量疏松，同时上下两缩孔不一样大小图4：等轴晶分布较大，中心疏松分布小，部分内部有皮下气泡图5：总体良好，但部分有内部气泡4.3铸坯质量存在的问题由于目前H型坯在表面质量和内部质量上还存在一些缺陷。1.表面缺陷 表面夹渣：主要表现在内弧面，是因为在拉钢过程中，结晶器内渣子未捞净所致。 重叠：产生的主要原因是结晶器润滑不良，坯壳与铜壁粘结等。 皮下气泡：可能的原因是钢水脱氧不良等。 凹陷：产生的主要原因是铸坯冷却不均匀造成的，严重时在凹陷处伴随有纵向裂纹。2.内部缺陷H型坯内部缺陷主要是中心缩孔，产生的原因是过热度过高，二冷过强等。4.4轧制缺陷（1）翼缘烂钢：主要是铸坯内部存在有夹杂物。金相检验从夹杂物检测分析来看，D类夹杂物含量控制高，需加强软吹的控制。微观组织分析，几个批号组织均为铁素体+珠光体，晶粒度7.58.5级，属于正常范围。批号5115905有带状组织，可能会引起钢材性能方面的各向异性，对产品表面质量不构成影响。5115905 51159065115911 5115912（2）腹板裂纹：主要与铸坯存在有皮下气泡或夹杂物有关，与轧制工艺也有一定的关系。（3）表面凹坑：主要与铸坯存在有皮下气泡和铸坯加热时氧化烧损有关。（4）腹板洞：主要是铸坯腹板部位存在有大型异类夹杂物造成的。5 H型坯热送需具备的条件连铸坯热送热装及直接轧制技术推动了炼钢连铸轧钢生产的一体化，加速了钢铁生产向连续化、低成本和高质量方向发展。长钢H型连铸机与H型轧钢厂之间已设计并安装热送辊道，已具备了热送热装的物质基础。因此，要提高H型坯的热送热装率，必须具备以下条件：5.1物流控制技术1.炼钢与H型轧钢厂生产状况要求正常稳定。2.有条件的话，可以建立炼钢轧钢生产一体化的计算机生产管理系统。5.2无缺陷铸坯生产技术连铸坯热送热装工艺实施的前提是炼钢厂必须能持续不断地提供质量稳定和良好的连铸坯，要求无清理率90%以上，否则，不得不将连铸坯冷却后，经检查，处理再送至下道工序。5.3高温连铸坯的生产技术为了获得尽可能高的装炉温度，就必须严格控制好连铸生产过程中铸坯冷却，保证高的铸坯温度和温度的均匀性。6结论1、长钢国产H型连铸机的成功试产，并生产出合格的H型坯，标志着国产设备已达到国际先进水平。2、长钢H型连铸机生产的铸坯表面质量良好，可以满足