电炉炼钢电气运行与电炉技术的关系

1、电炉炼钢电气运行与电炉技术的关系超高功率电弧炉作为电弧炉发展的基本方向，为实现其高产、低耗、优质的目标，就必须具备快速而准确的生产控制，全面而优化的综合管理。单凭经验或依据普通电弧炉的控制和管理方法，已不能适应生产需要，而在生产过程控制中，电气运行是极为关键的技术。电弧炉电气运行是电炉冶炼生产最基本的保障，它关系到冶炼工艺、原料、电气、设备等诸多方面的问题，直接影响电炉炼钢生产的各项技术经济指标，因此对其进行最佳化的研究意义重大，不但可保障冶炼工艺的顺行、充分有利于设备资源，还能提高生产率、节能降耗。1电气运行与电炉技术发展50年代，为了提高电弧炉生产率，当时采用加大电炉变压器提高电压的方法来

2、增加输入功率，即采用“高电压、大功率”的运行制度。到60年代，当时炉子容量还不很大，功率级别也不很高，约为400 kVA/t，变压器总容量在30 MVA左右。这一时期，电炉主要生产特殊钢、合金钢，流程为电炉出钢后模铸。随着炉子供电功率的增大，电弧对炉衬的辐射侵蚀大大增强。在70年代中后期，一度推崇高功率、大电流、短电弧操作方式。因而，功率因数值较低，特别是在最大电弧功率处工作，功率因数仅为0.72左右。因为短而粗的电弧，对炉衬热辐射减少，减轻了因提高功率对炉衬耐火材料的强烈侵蚀，也提高了热效率；同时由于电弧电流加大，对钢渣的搅拌加强，强化了熔池的传热；此外，大电流短电弧稳定性高，对电网的冲击小

3、。这一时期，典型的炉子变压器容量大约在50 MVA左右，功率级别约为500 kVA/t，典型的流程为电炉、钢包炉、连铸、棒线材轧机。所谓“低电压”和“短电弧”都只是相对于相同的变压器容量而言。实际上，如果把1台普通功率电弧炉改造成为超高功率电弧炉，由于功率大大增加，变压器的二次电压和电弧长度都比原来普通功率电弧炉的大。这种短弧操作法，在美国又称为“滑动功率因数法”。其要点是整个熔炼过程自始至终只采用一档相当低的电压而连续改变电流工作点。若用平衡的回路特性理论来描述工作点的“滑动”，那就是功率因数先由电弧功率最大点(0.720.75)逐渐平缓地过渡到有功功率最大点(0.707)，再减少到0.68

4、。这种情况适应于美国的条件：废钢行业发达，可保证入炉废钢块度小且均匀。这种方法的难点是判断何时由相对长弧改为短弧。上述低功率因数的运行方式不利于变压器能力的充分利用，且电极消耗很大。随着水冷炉壁、水冷炉盖尤其是泡沫渣技术的出现和成功，使“高电压、低电流、长电弧、泡沫渣”操作有了可能，这类超高功率电弧炉是80年代中期的先进技术。在这个时期，炉子容量进一步大型化，功率级别又有所提高，炉子变压器容量达到了70 MVA以上，电炉钢进入扁平材、管材市场。其运行特点是高功率因数操作，使变压器的能力较充分地发挥。到了90年代，电炉的容量进一步加大，炉子变压器容量达到了100 MVA左右，功率级别已超过800

5、 kVA/t。上海宝山钢铁公司新建4号板坯连铸机宝钢新建4号板坯连铸机将成为先进的机械设备与动态自动控制系统完美结合的典范，将使设备性能和生产操作灵活性达到一个新的水平。新建铸机将能够浇铸包括超低碳钢、低、中、高碳钢、包晶钢和微合金钢在内的各种钢种，不论在产品质量，还是在生产能力方面，都将达到可能达到的最好水平。新建双流板坯连铸机将于2007年年初投入生产运行，这将使宝钢的板坯生产能力增加280万吨。在设计这种装备先进的板坯连铸机的过程中，达涅利戴维迪斯汀顿将采用在长达55年的传统板坯连铸机设计过程中研制开发的所有先进技术。新建铸机将生产厚度为230mm，宽度为900至1750mm的连铸板坯。

6、新建4号板坯连铸机将采用各种最新推出的机械设备方案和工艺特点，将装备先进的自动控制系统，使铸机能够在最严格的生产操作条件下保持正常运行。关键的机械设备和工艺特点由于考虑到铸机具有很宽的钢种生产范围，因此在设计阶段就集中精力寻找最佳设备和技术方案，以确保在浇铸每一钢种时，都能使铸机保持最佳性能，达到最好的铸坯产品质量，并尽可能提高生产能力，减少设备维修量。利用钢包倾动技术，提高金属收得率在铸机顶部，达涅利戴维迪斯汀顿设计的钢包回转台将采用钢包倾动技术，当检测到下渣时，可倾动容量为300 t钢水的钢包，在确保不带渣的情况下，可使每炉钢水的金属收得率提高0.5%，相当于每年多浇铸46炉钢水。这使得在

7、钢包已采用锥形包型设计而增加收得率的基础上，又进一步提高了金属收得率。中间罐的合理设计可改善钢水洁净度由于浇铸超低碳钢要求铸坯满足严格的内部洁净度标准，这就要求对中间罐进行精确的设计。设计的重点是确保获得理想的钢水流动模式和合理的钢水滞留时间，以使钢水在进入结晶器之前能够最大限度地满足钢水洁净度要求。通过对中间罐流场进行计算机模拟计算，可使容量高达72 t钢水的大容量中间罐实现优化设计，其目的是向结晶器注入最洁净的钢水。中间罐容量和包型是在经过对各种不同的稳态和非稳态浇铸条件进行多次模拟计算后才最终确定的。无间隙原子钢（IF）要求夹杂物含量达到极低的水平，以增加材料在冲压过程中的拉伸性能。宝钢

8、连铸机中间罐设计所具有的促进夹杂物上浮的特点，将有助于实现这一目标。通过双重控制系统和内置式电磁涡流液位检测系统控制钢流利用塞棒和滑动水口系统控制钢流，既便于开浇，又能够实现高精度控制。将这两种控制系统与设在结晶器内的电磁涡流液位检测系统结合起来，不仅能够实现全自动开浇，而且可确保实现高精度结晶器液位控制。通过在结晶器设计中采用的结晶器电磁制动系统，可进一步确保结晶器液面平稳、液位稳定。垂直布置的INMO结晶器铸机的心脏为使所有的浇铸钢种都能达到最佳表面质量，就必须采用最先进的结晶器技术。900mm长INMO（INtegral MOtion）结晶器就拥有这样的技术。它构成长达2,700mm的垂

9、直段的一部分，可确保已经到达弯月面的任何细小夹杂物和气泡，能够浮出结晶器钢水液面，进入保护渣内。因此，对洁净度要求严格的钢种来说，皮下缺陷将不再成为质量问题。INMO结晶器将采用达涅利戴维迪斯汀顿的专利技术，装有独特的零误差导向系统，可在液压振动装置的配合下，在任何浇铸条件下，都能确保获得卓越的铸坯表面质量。该系统所固有的稳定性，还可以减少出现漏钢的危险，从而确保铸机达到很高的生产能力。此外，通过集成在结晶器内的漏钢预报系统，还可以进一步减小漏钢危险。结晶器液压振动系统可实现振动频率和振幅的最佳组合，再加上最合适的振动波形和偏斜率，可用于所有的浇铸条件和生产钢种。结晶器动态宽度控制系统不仅可实

10、现离线和浇铸过程中在线宽度调节，而且可以连续监视拉坯速度和冷却系统，以确保稳定的板坯宽度控制。该系统可在浇铸过程中动态调节结晶器宽度和锥度，以补偿拉速变化造成的影响，避免因拉速变化而引起冷态板坯宽度波动。结晶器铜板设计和结晶器锥度动态调节可在这一最为关键的区域，对初生坯壳提供最佳支撑，创造良好的凝固条件，确保获得最好的铸坯质量。此外，INMO结晶器还可将铜板和冷却水箱作为一个独立的盒式结构，实现整体更换。因此，该系统可以仅对易磨损部分进行快速更换，而保留结晶器框架不动，从而缩短设备停机时间。如上所述，结晶器设计将采用结晶器电磁制动和流场控制技术，可在高速浇铸条件下，稳定结晶器内的钢水流场。连续

11、弯曲连续矫直、最佳扇形段设计和动态轻压下对于裂纹最敏感的包晶钢和微合金钢，设法减小凝固坯壳应力是至关重要的。为此，要求在具有很高刚度的支撑导向辊和扇形段设计中，采用连续弯曲和连续矫直技术，并实现二冷水动态控制。通过选择9,500mm基本弧半径，并采用建立的连续变形基础上的连续弯曲、连续矫直技术，既可以尽可能减小铸坯内应力，又可使铸机高度保持在合理范围内。通过将连续弯曲区分布在8个支撑导向辊上，将连续矫直区分布在10个导向辊上，而且将载荷均匀地分布在支撑导向辊、辊轴承和辊座上，可为凝固前沿区域有效控制位于固液两相界面处的铸坯变形率和变形速率创造有利条件。通过上述措施，处于凝固过程中的铸坯在通过连

12、铸机时，所承受的应力将达到最小，从而可为获得最佳内部和表面质量创造最为有利的条件。同时，作用在连铸机上的应力也将保持在最小范围内，以保护所有的机械设备不受损坏，确保全部设备都达到很长的使用寿命。在辊列布置和支撑导向辊结构设计中，采用不同的辊径和辊距，以尽可能减小铸坯在整个支撑区域内的鼓肚变形量和变形率。导辊弯曲变形量也是造成铸坯鼓肚变形的一个因素。因此在导辊结构设计，确定分节辊分节数时，对这一参数也做过仔细斟酌。在弯曲、矫直区域内，支撑辊将产生较大的应力，因此将采用较短的辊身长度，以减小导辊挠曲变形量，从而减小铸坯鼓肚变形。在整个铸坯支撑区域内，扇形段机架、导辊和所有的机械设备设计，都将从铸机

13、生产、铸坯质量和减小设备维修量等方面，确保设备能够发挥最佳性能。扇形段将能够实现动态轻压下控制，以便利用已经成熟的达涅利动态轻压下技术，进一步改善铸坯内部质量。先进的二冷水动态控制和PDR外围钻孔“通水冷却”辊技术最后，为确保铸坯获得最佳表面和内部质量，连铸机将采用气水雾化多喷咀二冷系统。该系统可实现冷却水流量和喷射宽度的动态控制。二次冷却系统分布在长达41.355m的整个铸机冶金长度范围内，分为冷却水环、足辊冷却区（水冷）和10个气水雾化冷却区。冷却范围覆盖铸机的各个区域。二冷系统可分别控制喷射到铸坯内弧侧和外弧侧的二冷水量。这样，就可以根据各种不同的浇铸条件，优化冷却水量，以确保各种不同的

14、钢种，在稳定和非稳定浇铸条件下，均可获得合适的铸坯温度变化曲线。通过专门设计的行之有效的导辊内部冷却系统，可确保支撑导向辊和辊轴承使用寿命。所有的导辊，从弯曲段直到最后一个扇形段，全部采用内部通水冷却。此外，铸机设计中还采用了最新推出的PDR（外围钻孔）“通水冷却”辊，可使导辊使用寿命延长50。这种高效通水冷却设计，可确保导辊获得更好的冷却条件，不仅有利于提高导辊使用寿命，而且由于能够有效减少氧化铁皮粘结倾向，由于导辊设计所决定的导辊固有的稳定性，以及能够改善铸坯冷却效果等原因，还有利于改善铸坯表面质量。由于达涅利戴维迪斯汀顿研制开发的PDR外围钻孔通水冷却辊具有较低的工作温度，因此导辊不仅能

15、够保持良好的机械性能，而且在铸机较长时间的停机过程中，如在异钢种连浇时，仍能能保持最小的导辊挠曲变形量。这样，由于最大限度地延长了导辊使用寿命，因此可减少设备维修量，减少备件数量。自动控制系统为满足铸机生产能力和铸坯质量要求，达涅利自动化公司将采用一系列先进的自动控制技术，以实现下列功能：l 中间罐自动快速更换； 中间罐液位自动控制；l 自动开浇控制；l 结晶器液位模糊逻辑控制；l l INMO结晶器液压振动； 建立在ELTM单元坯龄模型基础上的二冷水动态控制；l 漏钢和粘钢预报；l l 结晶器宽度自动调节； “浇铸准备就绪”支持，通过跟踪故障信号和可以忽略的开浇限制条件，以避免错误开浇；l

16、l 用于模拟浇铸顺序和过程控制的“模拟浇铸”； l 出现故障时的应急控制系统自动切入控制。上述功能可确保在浇铸的每一阶段，都能实现连续监视和自动控制，使浇铸过程具有可重复性，从而确保整个生产过程的作业质量和最终产品质量。自动控制系统使操作人员能够通过操作人员工作站，对自动设定的参数进行手动修改，并将这些操作过程记录下来，用于离线分析和性能监视。通过与能够实现全厂范围内物料跟踪和根据浇铸钢种设定工艺参数的宝钢2级计算机系统的交互作用，在钢水到达连铸机时，即可对各种不同钢种的所有浇铸参数进行自动选择和设定。利用现代硬件设备、软件工具和一体化解决方案，可形成一个达到顶级水平的自动控制系统，具有极高的

17、系统性能和良好的鲁棒性。所选用的自动控制设备将具有下列主要特点：l Siemens S7 H-型（冗余）PLC，带有Ethernet以太网和Profibus接口设备； l 建立在PC机基础上的操作人员工作站，可运行客户机服务器上配置的Siemens WinCC管理控制和数据采集（SCADA）软件； l 达涅利自动化公司将开发所有的内部应用软件。通过下列解决方案，可确保自动控制系统获得极高的可靠性： l 可实现SCADA功能的冗余服务器； 冗余操作人员工作站；l 光导纤维以太网中的独立局域网；l l PLC至PC机和PC机至PC机通讯（TCPIP）网络，采用冗余配置； l 用于PLC至PLC和P

18、LC至驱动器通讯的独立的光导纤维Profibus网。除此以外，达涅利还提供下列辅助功能，用于系统维护和调试： l 广泛使用远程输入输出装置（RIO）； 专用软件维护和工程工作站；l l 预留能够通过外部电话线远程访问达涅利自动化公司，寻求远程帮助（远程服务）的专用工作站。自动化系统的成套工艺软件新建达涅利戴维迪斯汀顿板坯连铸机具有各种先进的过程控制功能，可通过各种成套软件和预置创新技术来实现，其中包括：MLC-FL：建立在模糊逻辑基础上的结晶器液位控制系统；INMO-HOC：INMO结晶器液压振动控制器；INMO-WAM：INMO结晶器宽度自动调节系统；ELTM：二冷水动态控制用“单元坯龄”模

19、型。板坯连铸机主要技术参数：机型 直弧形铸机，连续弯曲连续矫直钢包容量 300 t钢包支撑装置 钢包回转台，单臂升降，带钢包称重和倾动系统流数 2流流间距 6,600 mm铸坯宽度 900 1,750 mm 铸坯厚度 230 mm结晶器长度 900 mm垂直段长度 2,700 mm; 基本弧半径 9,500 mm冶金长度 41,355 mm扇形段数量 18最大拉坯速度 2.20 m/min滚动元件导向系统 无磨擦无需润滑可减小设备维修量； 无弹性或弹簧元件； 可实现高精度运动。液压振动系统 工作参数可灵活调节（频率、行程、波形、偏斜率）； 直接作用在振动质量上精确的液压驱动； 布置在二冷室外面

20、的液压油缸便于维护； 可在浇铸过程中动态调节工作参数。盒式结晶器 可就地实现结晶器铜板冷却水箱快速更换； 可减少结晶器框架备件数量。结晶器框架 采用整体式结晶器框架设计，内设电磁制动装置； 通过装有高效丝杠的快速更换端驱动装置，可实现结晶器远程自动调宽； 驱动电机安装在二冷室外； 设有软夹紧机构。扇形段机架 采用结构坚固的刚性设计，便于操作和检修人员接近，驱动油缸布置在二冷室外；可快速改变浇铸厚度；扇形段设计预留将来采用动态轻压下控制的可能性。支撑导向辊 导辊表面镀有较厚的镀层，可最大限度地延长导辊使用寿命；外围钻孔通水冷却辊可实现支撑辊冷却最优化。辊轴承 硬表面轴承座可提高轴承使用寿命；轴承

21、设计可确保99.9%的轴承达到预期使用寿命。液压介质和冷却水连接 当扇形段坐在铸机香蕉座上的时候，即可实现液压介质和冷却水系统的自动快速连接。（董成茂译，2005年7月23日）康力斯集团Aldwarke新建5流大方坯连铸机Fabio Costanzo，2005年7月12日1. 前言位于罗瑟勒姆的Aldwarke钢厂一台新建5流FastCast特殊钢高速大方坯连铸机于2005年2月20日浇铸了第一炉钢水。截止到3月12日，热试全部结束，并投入每天24小时正常生产。从设备刚一投产，不仅能够达到很高的产品质量水平，而且产量增长很快。这台基本弧半径为10m的大方坯连铸机，在浇铸断面为180180mm的

22、低碳易切削钢（含铅和无铅）和断面为210210mm的中高碳钢、铬钢、CrMo钢方坯时，小时产量可达到140 t/h。在浇铸上述两种断面的大方坯时，拉坯速度可分别达到1.9 m/min和1.4 m/min。2. 生产情况Aldwarke钢厂新建5流大方坯连铸机（图1），是为专门生产特殊钢而设计的，由一座165吨电弧炉提供钢水。所有的钢水均由现有2套钢包精炼炉中的一套设备进行精炼，而且大约35的产品要经过真空脱气装置进行真空处理。新建铸机生产（2005年6月30日）的各钢种比例见图2。l 180180mm断面铸坯用于专门浇铸低碳钢和低碳易切削钢（含铅和无铅），约占总产量的42； l 210210m

23、m断面铸坯用于合金含量更高的钢种，如中、高碳钢、中碳易切削钢（含铅和无铅）、铬钢、CrMo钢、CrMoV钢，约占总产量的58。经过2月份的热试后，铸机产量迅速增长：与3月份相比，6月份的月产量已增长130。 图1：用广角镜头拍摄的康力斯Aldwarke钢厂新建大方坯连铸机1 图2：新建铸机生产（2005年6月30日）的各钢种比例与3月份相比，各月产量增长趋势 2月 3月 4月 5月 6月 月产量 图3：Aldwarke钢厂新建大方坯连铸机自2月20投产后，各月产量增长趋势 23. 设备康力斯Aldwarke的产品大纲要求设计一台能够采用多项先进技术的连铸机，以满足最佳产品质量要求（表1）。铸坯

24、表面和内部质量，内部夹杂物含量，以及严格的内部公差要求，都是必需满足的。为此，对下列设计要点给予了特别关注：l 全保护浇注； 中间罐设计；l 结晶器保护渣检测装置和保护渣自动喂入装置；l l 1000mm长结晶器和最新设计的铸坯支撑段； 外置式结晶器电磁搅拌器；l 气水雾化二次冷却；l l 最终冷却方式自动控制。表1：大方坯连铸机主要技术参数机型 3BLC1005铸机流数 5基本弧半径 10m小时生产能力 140 t/h流间距 1300 mm钢水罐容量 145 t钢水罐支撑装置 钢包回转台中间罐容量 25.5 t中间罐车 悬挂式可升降中间罐车中间罐钢流控制 电控塞棒机构结晶器长度 1000 m

25、m结晶器润滑 保护渣自动喂入系统结晶器液面控制 放射性同位素电磁涡流电磁搅拌 外置式，带独立的冷却水回路二次冷却 二冷1区： 水冷 二冷2区和3区： 气水雾化冷却矫直半径 19m引锭杆 刚性铸坯切割装置 火焰切割机定尺长度 8m至13.5 m铸坯冷却 步进式冷床（常规冷却）横移辊道（缓冷）全保护浇注通过采用钢包保护套管（带氩封）和结晶器浸入式水口（图4），可实现从钢水罐到结晶器的全保护浇注。这些钢流保护装置可减少空气吸入量，从而减少钢水的二次氧化和在凝固过程中形成的夹杂物数量。惰性气体保护（氩气）钢水罐中间罐保护套管中间罐保护渣中间罐结晶器浸入式水口结晶器润滑用保护渣 图4：注流全保护浇注示意

26、图中间罐设计中间罐是影响铸坯内部质量的一个重要因素。因此，必须根据拉坯速度，认真考虑中间罐容量和包型，以满足下列条件：钢水在中间罐内的滞留时间应保持在10min左右；各流均应保持恒定的钢水滞留时间；主流股应靠近钢水液面。通过利用FEM有限元分析程序进行模拟计算，可确保钢水内固体夹杂物的去除效率，最终提高钢水清洁度（图5）。在康力斯Aldwarke钢厂，新建连铸中间罐采用三角形包型，中间罐钢水工作容量可达25.5 t。各流钢水平均滞留时间 S602.0 724.0 704.0中心流 中间流 边流钢水流迹线按不同的流股流速（m/s）给出不同的颜色 2004年5月06日图5：钢水在中间罐内滞留过程中

27、质点行为的有限元模拟分析结晶器保护渣检测装置（MPMD）和保护渣自动喂入装置结晶器保护渣检测装置是一种创新系统，可通过一个安装在结晶器本体内的电磁传感器，控制结晶器保护渣层厚度。该系统通过与来自放射性同位素式结晶器液位控制装置的液位检测结果进行比较，可按给定的间隔时间，定时检测位于弯月面处的保护渣层厚度：在需要的时候，可启动保护渣喂入控制气动阀，以便向结晶器内补充新渣。这样，可以更好地对结晶器保护渣喂入系统进行控制，优化结晶器保护渣消耗量，并使结晶器得到最佳润滑，从而提高对方坯表面质量的控制能力。目前，达涅利已经开发了三种不同的保护渣控制系统：MANUAL（手动控制）系统：通过浇注工按动设在流

28、盘上的按钮，直接控制保护渣喂入量；AUTO1：根据拉坯速度，预设定保护渣喂入量；AUTO2：通过可将目标喂入量与MPMD检测得到的实际喂入量进行比较的闭环回路控制器，控制保护渣喂入量（见图6）。图6：相应铸流的结晶器保护渣控制HMI人机接口画面。右面的红线为保护渣层位置实时变化趋势；左面列出的白色数值为保护渣喂入量。图7：结晶器保护渣控制总画面。1000mm长结晶器和最新设计的铸坯支撑段带有3排足辊的1000mm长高速结晶器可对铸坯提供良好的支撑，从而减小铸坯表面鼓肚变形，提高铸坯几何精度。此外，铸机上还装有一个“防扭曲”装置（ATR）。该装置在二冷活动段和固定段之间，设有两个侧导向辊，以确保

29、铸坯满足严格的侧边和对角线几何公差要求（图8）。该装置是根据对方坯在凝固过程中出现的扭曲变形所作的理论研究得出的结果而开发的，并在实际应用中获得良好的使用效果。有限元模拟计算结果表明，因方坯坯壳生长的不均匀性而导致铸坯几何变形，在二冷冷却过程中将进一步加剧（图9）。ATR防扭装置在二冷活动段和固定段之间可对铸坯实施强有力的几何精度控制。图8：ATR防扭装置示意图二冷一段支撑辊二冷二段 平衡辊ATR防扭装置图9：对二次冷却过程中方坯出现几何变形问题的FEM有限元模拟计算外置式结晶器电磁搅拌器新建铸机上装有结晶器电磁搅拌器，用于提高钢坯洁净度，改善铸坯内部凝固组织。选用外置式电磁搅拌器是一种节省投

30、资的设备配置方案，因为180mm和210mm两个铸坯断面可共用一个电磁搅拌线圈。气水雾化二次冷却位于结晶器下面的二次冷却系统，用于尽可能减小在凝固过程中的铸坯表面温度回升。新建Aldwarke连铸机上采用的二次冷却系统的特点是，在二冷一段采用喷水冷却（一段长度为480mm，对应于结晶器足辊区），其余二段采用气水雾化冷却（两段冷却区总长度为4400mm）。气雾冷却具有十分灵活的冷却能力，在浇铸裂纹敏感性很高的钢种时，可将比水量降至0.3 l/kg。所有的主要参数（如水量、压力、阀门位置），均可在计算机人机接口上的“铸流总体画面”进行控制（参见图10）。图10：计算机人机接口上的“铸流总体画面”。

31、整个画面被分为几个主块，上面给出所有的浇铸参数：位于左面的是一次和二次冷却系统；位于右面的是结晶器液位、结晶器振动和电磁搅拌器参数。最终冷却方式自动控制新建连铸机设有两个最终出口，可根据生产钢种的裂纹敏感性，选择合适的最终冷却方式：用于实现常规冷却的步进梁式冷床和用于实现缓冷的横移辊道。人机接口设备（图11）可自动从2级计算机系统接收有关信息，用于根据浇铸钢种的化学成份（当量碳含量CECMn/6（Cr+Mo+V）/5+（Cu+Ni）/15）选择铸坯出坯方向。当CE大于0.5时，铸坯将输出至缓冷出坯系统，否则将铸坯送上冷床。图11：HMI人机接口出坯区域控制画面。位于中间位置的是AUTO（自动）

32、模式中的产品出坯方向。为使铸坯在缓冷区出口位置的温度保持在700以上，在确定连铸系统出坯区面积时，经过一番仔细斟酌。热坯出缓冷出口区后，将被输送到保温箱内。铸坯将存放在保温箱内，直到冷却过程结束。缓冷的目的是减小铸坯内应力，从而尽可能减小铸坯产生裂纹的危险，以提高铸坯内部和表面质量。在设计连铸机之前，曾进行过计算，以确定在缓冷区出口位置的铸坯温度。出口温度受下列参数的影响：弯月面至始切位置的距离、切割区长度、辊道长度、辊道输送速度、从辊道到收集台经历的时间。表3和图12给出计算结果实例。位 置 经历时间（min） 铸坯表面温度（）切割终点 23.4 803挡板位置 24.0 800等待 31.

33、1 762棘爪收集台 33.5 755表2：铸坯冷却模拟计算结果。表中给出的温度指的是大方坯头部温度（冷却点）：180180mm，含硼钢，拉坯速度1.9 m/min，切割长度13.5mm。挡板位置切割终点铸坯表面温度（） 180180mm，含硼钢，拉坯速度1.9 m/min，切割长度13.5mm时间（min） 等待棘爪收集台图12：铸坯冷却过程模拟计算结果。图中所示温度为铸坯表面温度（位于上面的曲线）和铸坯芯部温度（位于下面的曲线）。计算条件：180180mm，含硼钢，拉坯速度1.9 m/min，切割长度13.5mm4. 产品质量新建铸机设有实时QCS（质量控制系统）：当浇铸参数超出预设定有效

34、范围时，所浇铸的钢坯将在2级计算机系统上（同时直接在HMI人机接口上显示）标有“INSPECT”（检查）字样；否则，所显示的铸坯上将标有“PRIME”（质量合格）字样。图13：2级系统工艺参数控制画面。该系统装有一个实时质量控制系统，可形象化显示浇铸钢坯的缺陷等级。目前所达到的产品质量可归纳如下：铸坯几何精度由于铸机上装有强有力的铸坯支撑系统（1000mm长结晶器，3排足辊和ATR防扭装置），因此涉及铸坯几何精度方面的铸机性能考核试验顺利通过。从表2中可以看到，铸机拥有很强的铸坯截面几何精度控制能力：铸坯对角线偏差平均值仅有0.56%，铸坯鼓肚变形量平均值只有0.92mm。图14和图15分别给出有关铸坯截面尺寸精度和统计数据。表2：铸坯几何精度检测结果铸坯断面：210210mm 样本数量：190个浇铸次数：41次 对角线偏差 鼓肚变形量平均值 0.56% 0.92 mm2 ST DEV（标准差） 1.15 mm铸坯断面：1