宝钢1450连铸生产技术的进步

1、宝钢1450连铸生产技术的进步虞哲彪(宝钢股份公司炼钢厂，上海200941)摘要：宝钢1450连铸投产4年多来生产持续稳定，缺陷率低，并创造了 27 00()炉无漏钢的优异成绩。文章从装备水平和工艺控制方而阐述了低缺陷无事故生产的技术，并介绍了改善 表而裂纹、防止开浇漏钢以及开发宝钢独有的开浇管工艺等方而的经验。关键词:无漏钢;表面裂纹;开浇管中图分类号:tf777文献标识码:b文章编号：1008-0716(2003)03-0015- 04technical progress in 1450 continuous casting at baosteelyu zhe2biao(baosteel

2、sreelmaking plant, shanghai china ,200941)abstract :since iis startup operation ,baosteef s 1450mm continuous casting has had a stable pro2duction and low defect rate. it has made 27 000 heats without breakout,which is the best record in the world. the technology of cc slab with fewer defects and ze

3、ro accident is introduced in this paper. the ex2 perience in preventing breakout in cast starting ,improving surface cracks，and developing the unique pro2 cess of casting tubes is also introduced.key words :breakout2free ;surface crack ;casting tube1刖言宝钢的1450连铸主机共二台，4个浇铸流， 设爷主要是国内制造，部分采用“点菜式”方式引 进。总

4、体装备水平、工艺控制和产品质量都是以 当时国际先进水平为目标。1450连铸设计产量为288万t/年，投产于 1998年4月，同年10月达产。4年多來，1450连 铸保持了持续稳定发展的良好态势，至2002年底 累汁生产板坯1504.03万t,综合收得率达到 97. 03 %，品种全而完成合同，主要经济技术指标 处于国际先进行列，创造了连续浇铸27 000炉无 漏钢的优异成绩。2连铸机的装备水平良好的装备是高质量低事故的基础。1450电哲彪3:程师1947年生1983年毕业于北京钢铁学院现从 事连铸工艺研究工作电话26647955铸机的技术装备具有20世纪9()年代中期的水 平，表现在提高连铸坯

5、的质量和适应浇铸钢种广 泛性方面的育“1)直弧形板坯连铸机，采用多点 弯曲和多点矫直，以减少铸坯的机械应力；(2)采 川大容量的巾间包并设有挡墙，振动为高频率小 振幅，二冷区导辊为小辊径多点支撑密辊排列；(3) 喷嘴采用气雾喷水。一些措施还兼有提高生 产率和节能增效的现实意义，具体见表1、表2。3 1450连铸生产技术的进步3.1冷却控制3. 1. 1 一次冷却结晶器是连铸的心脏，一次冷却技术是连铸 冷却技术的核心所在。由于纯水水质稳定，传热 效果可控性强，故1450连铸采用纯水冷却。结品器的铜板厚度为55 mm。采用大厚度铜 板不仅使铜板使用的周期次数得到提高，也力实 现结晶器的缓冷控制提供

6、了更人的物理空间。表1连铸机基本参数table 1 basic parameters of cc machine项参数铸机类壁杀亩齊曲唾过商度2 575 mm浇zi:尺十厚度230 mm 宽度 900-1 450 mmk度81丨m、45 m流数2嘯点7析直点8似形段个数18治公.m37. 39结曲器长度mm9(m结品器液面控制液而计:涡流式 流量控制:三滑板控制结品器振动振幅7 inm 振频 50400 c/min浇fl观工作 0.81.6 nv min最大 1.8 m/ min表2采用的先逬技术措施table 2advanced technology adopted内容提高生产率提高产品质虽

7、节能增效人容fivh问包v岛袖小振幅振动v结晶器液面自动控钊v白劝开浇77制糾顶报777铱坏机械沾珲v多功能辊缝测似vv钢tl f液检測7等离子加热v7屮pj包钢水连续测温7小铌抒密作锟列v多点娇“巧曲方式v铕坧衣面温度测记v密封浇铸7二次冷却拧制投咽77质社判记模负7快述砘印v锏fe格f本镀b:±±锏板采用cr2zr铜，表而镀ni、ch cr与铜的 亲和力不良，故用ni来作中介。cr的耐磨性好， 衣tflf光泔.町减轻与钢水的某些粘结，在避免漏钢 上有其独到的作用。现代连铸理论认为，所有的铸坯纵裂均起源 于沽品器，经二次冷却扩大成可见的大小裂纹。 裂纹的起因在千初生坯壳的

8、结晶力小于铸坯的横 向热应力。w此把握住结晶器的冷却强度，使之与对应浇铸钢种的裂纹敏感性相冈配是控制裂纹 的关键。(1) 结晶器冷却的计算1450连铸的结晶器冷却强度计算采用了一 次热传导计算铜板表面温度的方法。t = 7s - ( 7s - tw) / (l/ccs + zi/ 义1 + /2/;>2 +/3从+ l/«wx式中：nm分别为铜板表而、钢水和冷 却水温度;0;为钢水与铜板间传热系数；n、z2 u3 分别为铬层、锿层和铜板厚度m 4 4分别为铬、 镍和铜热传导率,认为冷&<av=0. q2u、j?c.cre vd/l v - q/ a人为水的热传导率

9、，加为雷诺数，a为水力 直径，i为水的动力粘度，/v为普兰特常数，v为 水速.c?为水流量为水槽截面积。水量的计算，要求在不同铜板厚度的条件下， 保持铜板表而温度的相对恒定。表而温度目标值 从缓冷规范出发加以确定，并根据浇铸钢种区分 为k1模式和k2模式，制订出不同的水量标准。 其中对拉坯速度、保护濟、铜板与坯壳的气隙诸方 面在传热过程屮的影响必须有准确的估量。关键 的传热系数应依据生产实践加以修正。(2) 水温由于水的粘度、导热率和普兰特常数随水温 不同而变化，因此结晶器供水温度也应服从铜板 表面温度目标值的要求，控制在3540 °c的范围 内。(3) 铜板传热系数的监视鉴于结晶器

10、铜板的热流在垂直方向呈鼻形分布，在线检测局部的传热系数较困难。过程控制 计算机中设置了铜板整体传热系数的在线计算， 记录并监视/时刻的铜板总传热系数。由于保护渣的熔化速度不均匀、融熔层厚度 变化等原因，在正常拉速条件下传热系数也有一 个较宽的范围。其绝对量的上下限随拉速变化， 工艺人员必须作出正确的界定，超出时应视为保 护渣中断或传热不良。传热系数的监视还着重于 四个铜板面上的比较，提供给操作人员进行预防 作业。3.1.2二次冷却(1) 辊列铸机辊列设计已为夹杂物的上浮率、铸励变形率、铸坯的鼓肚量等工艺指标奠定了基础。 例如采用7点弯曲8点矫直后，鼓肚变形率、矫直 变形率、错位变形率比5点弯曲

11、4点矫直合计下 降了约1/3。(2) 冷却区和冷却回路的划分本机划分成8个冷却区，14个冷却回路。1 3区位于结晶器下的弯曲段(bu)，47区为气 雾冷却，8区管辖水平段的前半部分。后半部分 的4个扇形段呈板坯自然冷却。(3) 幅切所谓幅切是指水平方向的喷嘴随浇铸宽度的不同可自动地进行调节，其fi的是为了防止板坯 边缘部的过冷却，并可节约用水。本机37区的 二冷喷嘴可作一次幅切，并且在67区预留了二 次幅切控制装置。(4) 气水平衡冷却区内的喷嘴因水平高度的不同产生水压力不同，结果就是各排喷嘴水流量的严重失衡。 这种情况多发生在气水喷雾区，因此nj以借助于 各排喷嘴的供气压力的调整取得平衡。气

12、水平衡 调整是铸机开工前必做的调试项0，日常生产巾 气路的堵塞都可能破坏这种平衡。(5) 二冷控制二冷控制的方式可分为预设定和模型控制二个类型。预设定是经过离线的二维热传导计算板坯凝 固壳厚度和表而温度而得出的水量，再回归成与 拉坯速度有关的二次三项式，储存于仪表及计算 机屮(也称水表)，随用随取，即水量q = a + b-tv+ ci(v为拉速，j,、昃、g为系数？。而模型 控制方式则是计算机在线的动态一维计算f最近 己实现动态二维计算)。沿铸机忪度方14每隔一 个微小的时间间隔计算铸坯凝固壳厚度和表而温 度分布，反s修正偏差，求出瞬时的ai、b：、c.再 输给仪表,代入公式得出水量。毫无疑

13、问，模型控 制方式比预设定方式具有优势，特别是在拉速变 动、钢水温度变动多的情况下表现更为明显。但是不论采用何种类型的控制，计算机计算 的温度必须与0标温度相对照，不断地逼近求得 水量。1450连铸机沿铸机长度方向共有18个h 标温度点，由于和1930连铸的辊列不同，冷却区 数量、冷却回路数量不一，目标温度的位置也不 同，故不能照搬原先由口本提供的数据。这就要 求工艺人员用创造性的思路为145()连铸制定相 应的目标温度系列。根据1450连铸浇铸的钢种踱锡钢系列、热轧海洋结构钢、石油铛钱钢、化工用容器钢以及 电工钢、f钢等超低碳钢，二冷储存了超强冷、强 冷、上缓下强、缓冷和超缓冷等8个冷却模式

14、。这 些冷却模式的目标温度制定原则是：a) 铸机前部分先予强制冷却，然后返温，平 移，缓降，出铸机的温度控制在85()9(x) °c左右；b) 矫直区域避开第三脆性区；c) 相临冷却区的温度差不大于200 °c;d) 对热轧系列裂纹敏感品种的冷却模式贯彻 缓冷方针；e) 对铸机iai的自然冷却区坯温有足够的估 计，除模型计算外，另设罝辊子冷却水加以调节。事实上，仪表控制功能在二冷控制中起着不 可替代的作用。例如过冷却补偿、间隙喷水控制、 气水比控制等。充分重视二冷仪表参数的计算， 检查仪表设置和执行实绩是二冷控制的又一关 键。日常技术工作中还必须关注喷嘴特性的稳定 性、喷淋

15、架的位置偏差、二冷水质状况、喷嘴堵塞 状况，只有这些方面与计算机、仪表的良好配合才 能取得满意的效果。3.1.3漏钢预报和裂纹漏钢预报仅能对粘结性 漏钢作出预报。1450连铸采用的是高等级逻辑判断的预报软件，对粘 结性漏钢的报出率儿乎达到100%。目前世界上 还没有开发出对裂纹漏钢作出反应的预报系统， 因此对裂纹漏钢的防范措施就是控制表而裂纹的 发生和发展。铸坯的裂纹涉及到钢水成分、浇铸温度、结晶 器液面控制精度、胃)、保护渣技术等方方面面， 但是一冷、二冷的控制是现场工程师特别要关注 的。1450连铸的裂纹发生率0. 50kg/t，裂纹报 废率0. 18 kg/t，见图1。3.2开浇控制 3

16、. 2. 1开浇漏钢图1裂纹指数fig. 1 cracking index1450连铸汄投产至2000年10月共发生37 次漏钢，其中?浇漏钢31次，占84 %，这是一个极 不上常的比例.难以从操作的失误去解释。开浇 漏钢的机理主要应从结晶器的阻力和头部坯壳的 强度对比进行分析。经长吋间观察研究，终于发 现问题的症结在于引锭头的几何結构不合理。本 机采用自动脱锭方式，引锭头由外方设计，自动脱 锭效果良好。但是钢水在引锭头上凝同成型后， 其抗拉强度略显不足，当初生坏壳的摩擦阻力因 某种原因增大时，很可能将燕尾槽部分拉裂而产 生漏钢。通过计算论证，凋整了引锭头儿何尺、r， 使得在同等阻力情况下，坯

17、壳的应力水平下降了 约10%。与此同时还改进了冷却材料。从此开 浇漏钢得以有效地遏止，见图2，3.2.2开浇管的开发和改进图2开浇漏钢统计 2 breakout in cast startingfh于连铸屮间包钢流的控制方式力无塞棒单 纯沿板控制人式，中间包开浇常川的方法是在中 间包水口上方放置幵浇管。炼钢厂1996年起 着手开浇管的汁发，并成功地运用于1450连铸。 初期的汗浇竹用涂料埋设同足，此方法能对付生 产，但是当开浇管上浮时，难以避免埋设涂料卷入 水口，很可能形成水口堵塞，较小的则冲进结晶 器，造成铸坏内严重的夹杂。1999年的大部分断 流事故都是涂料堵塞水口引起的。针对以上的缺陷,

18、2000年又开发了新的开浇 管阀定方法。由于新方法取消了涂料，保证了固 定强度，使股來的缺点不复存在。力沏底根除开浇时中间包的浮游杂物卷入开 浇呼.2001年再次对开浇管进行改进。新的开浇 工艺形态匕经接近塞棒的开浇过程。宝钢独特的 开浞竹凼定力*弍和开浇工艺，使得无塞棒中间包 开浇技术有r质的飞跃，它最大程度地切断了中 间包初期钢水的污染源，也避免了因钢流不畅造成的开浇事故。3.3提高钢水纯净度为满足市场的要求，薄板材州于汽车和家电 外板的比例逐步增加，对其表面质量也提出了更 高的要求。如di罐是用0. 25 mm以下的薄板加 工成型的，其深冲加工时的边缘裂纹会显著降低 制罐工序的作业率:又

19、如抗硫化m气体管线用钢， 在降低有害元素的同时，还要采収减少屮心偏析、 夹杂物变性处理等技术措施。所以从源头上抓 起，进一步降低在苛刻条件下成为裂纹起因的 a12o3夹杂物含量。为了减轻这种缺陷,1450连铸在密封浇铸、 促进夹杂物上浮、提高液画稳定性等方时持续做 了改进和改善工作，妇改变长水口的连接形态，进 一步抑制了增氮和二次氧化;中间包的扩容，使液 而商度提了 100 mm,钢水停留时间延长了 15.8 个百分点；水口系统的吹氩控制上推行了定量化（下转第41页）0. 0040 %水平。(2)采用fesial脱氧时处理10 min后，夹杂 物的总而积和个数均不再出现下降的趋势。采用sialbaca和sialbacasr合金脱氧，在 整个实验过程中，两组实验屮夹杂物数:w:呈降低 的趋势发展，且降低的程度较大。(4) 在实验过程中,sialbaca合金脱氧夹杂物 的聚集长大现象较突出，脱氧产物力复合夹杂物， 夹杂物形态多为球状。实验终点时，含有夹杂物 的个数和总面积大小均为最低。(5) 采用sialbaca合金脱氧可以起到喂sica 或sicaba丝处理的效果。参考文献1陈襄成.炼钢过程的脱夠mj.北京:冶金工业出版社，1991 2韩其與，堂历，王庆奎.含钡合金在钢生产屮的应川.钢铁研究学报，1992:4(3) :98105编辑刘宏娟(改稿日期：2003