小方坯连铸机的高效改造

1、小方坯连铸机的高效改造 盛建美，王玉民 （济南钢铁集团总公司 第二炼钢厂，山东 济南 250100） 摘要：济钢第二炼钢厂对小方坯连铸机进行高效技术改造，将振动系统由原短臂四连杆式改造为半板簧连杆式；结晶器铜管长度由780mm加长到850mm，并对结晶器倒锥度、铜管壁厚进行优化，减小冷却水缝；建立二冷配水数学模型，确定二冷各段的配水比例，重新设计喷嘴数目和型号，实现了均匀强化冷却。改造后最高拉速由2.8m/min提高到3.5m/min，铸坯质量及铸机产量均有明显提高。关键词：小方坯连铸机；高效连铸；振动装置；结晶器；二次冷却系统中图分类号：TF777.3 文献标识码：B 文章编号：1004-4

2、620(2003)02-0006-02 High Efficient Reforming of Billet Caster SHENG Jian-mei, WANG Yu-min (No.2 Steel-making Plant of Jinan Iron and Steel Group,Jinan 250100,China) Abstract：During the high efficient reforming of the billet caster at No.2 Steel-making Plant of Jigang,the vibration system was modifie

3、d from the short arm four link rod type to semi-plate-spring link rod type,length of mould copper pipe was increased from 780mm to 850mm,the taper in mould walls and thickness of copper pipe were optimized,the water slot was reduced,the water-distributing mathematic model of secondary cooling system

4、 was founded, distributing rate was confirmed,quantities and type of nozzles were redesigned,then uniform and strengthening cooling was realized.After the reformation,the highest casting speed had been increased from 2.8m/min to 3.5m/min,quality of the billets and production of the caster had also b

5、een improved obviously.Key words：billet caster;high efficient continuous casting;vibration system; mould;secondary cooling system 1 前  言济南钢铁集团总公司第二炼钢厂(简称济钢第二炼钢厂)R6m四机四流小方坯连铸机于1995年10月建成投产，投产后3个月即达到了设计的各项指标，半年内实现了双炉对单机的全连铸生产，2000年产量达到了50.6万t。单机全连铸生产要求钢产量稳定,要求铸机提高拉坯速度、保证充足的设备检修时间。随着炼钢能力的不断增加,铸机日历

6、作业率已达到86%以上,铸机的各项原设计指标已不能满足生产的特定要求。为此,济钢第二炼钢厂对铸机进行了高效化改造,经过近两年的生产实践证明,效果良好。2 主要改造项目及特点本次铸机改造的主要目的是提高拉速和改善铸坯质量。影响连铸机拉坯速度和铸坯质量的因素很多，但对铸机本身来讲，振动装置的工作稳定性，结晶器的良好均匀冷却，二次冷却配水参数的合理调整是最重要的因素。2.1 振动装置的改造铸机原振动装置为短臂四连杆式振动系统，这种振动装置的缺点是振动过程中的仿弧精度差，特别是高拉速时结晶器偏摆严重，很难适应高拉速的要求。采用了半板弹簧连杆式振动系统，有效克服了因轴承间隙产生的偏摆，结晶器横向偏摆由原

7、装置的0.400.48mm/m降低为0.100.16mm/m，纵向偏摆由0.320.42mm/m降低为0.120.18mm/m。振动系统的改造同时优化了结晶器的振动参数，优化后的振动参数为 ：    (1)负滑脱率为30%35%，振幅h为810mm。振频f 和拉速V 的关系为：    f =(6570)V (h =10mm时)    (2)负滑脱时间为0.100.14s。    (3)负滑脱时间率为60%70%。通过对振动装置的改造和振动参数的优化，有效地提高了振动系统的工作

8、稳定性，保证了良好的工艺效果，铸坯表面质量提高。铸坯合格率从2000年的99.80%提高到2002年的99.85%。2.2 结晶器的改造原使用长780mm单一锥度管式结晶器，这种常规结晶器很难满足高拉速条件下铸坯出结晶器时有足够坯壳厚度的要求。2.2.1 铜管长度优化  结晶器铜管长度从原780mm加长到850mm，以增加铸坯在结晶器内的停留时间，保证铸坯在出结晶器时有足够的初生坯壳厚度。2.2.2 倒锥度优化  铜管内腔形状由单一倒锥度改为抛物线型锥度。铜管加长后增加了拉坯阻力(摩擦力)，而摩擦力的压力峰值出现在角部，为减少摩擦力避免拉坯时颤动和结晶器内坯壳粘连，在结晶器

9、长度方向上从300mm处开始在角部消除倒锥度。因为角部为二维传热，消除倒锥度后可减慢该处坯壳生长速度，使其生长速度同边部保持一致，保证了坯壳生长的均匀性。在结晶器0300mm的角部和整个长度的边部采用更大锥度的抛物线型锥度，使铜管内腔形状更接近铸坯实际形状，以充分消除气隙对传热的影响，保证坯壳的快速均匀生长。2.2.3 铜管壁厚优化  铜管壁厚由8.5mm增加到10.5mm。壁厚增加降低了浇注时铜管冷面温度，提高了铜管机械性能，减少了弯月面处形成间歇沸腾的次数。弯月面处永久变形发生时间由原来的平均过钢量1000t提高到平均1500t，减少了因铜管变形引起的漏钢和裂纹等生产和质量事故，

10、大幅度提高了铜管寿命。2.2.4 冷却水缝改造  冷却水缝由5mm减少到4mm，提高了冷却水流速，结晶器平均热流密度提高了12%15%，铸坯在结晶器内的冷却强度得到提高。通过对结晶器的改造，拉速提高后铸机漏钢率下降了50%，工艺效果十分显著。2.3 二次冷却系统的改造原系统的缺点是：(1)冷却长度短，喷咀数目少，提高拉速时无法提供足够的冷却强度。(2)配水方式为手动按经验配水，难以适应拉坯速度和温度的变化，配水量与拉钢量、铸坯表面温度的匹配难以掌握。(3)二次冷却水水质差，喷咀经常堵塞。针对这些问题对二次冷却系统做了以下改造：(1)原段喷架由2排喷咀增加至3排，以适应高拉速时铸坯出结

11、晶器需要高强度冷却的要求；增加了段喷架，总冷却长度达到3.5m；重新设计二冷各段喷咀数目和型号，确定二冷各段的配水比例。(2)主管道安装自冲洗过滤器，解决了喷咀堵塞问题。为实现二冷配水的科学合理控制，建立了二次冷却配水离线稳态数学模型。设定二冷配水量与拉坯速度、中间包钢水温度、铸坯进拉矫机前表面温度的关系为线性函数，拉坯速度为V(m/min),配水量为Q(L/min)，中间包钢水温度为T1(),铸坯进拉矫机时表面温度为T2()，此数学模型可简述为：(1)浇注120mm×120mm断面普碳钢    V 为02.5m/min时：  

12、60; Q =164V +13(T1-1540)+4(T2-950);    V 大于2.5m/min时：    Q =219V +13(T1-1540)+4(T2-950);    (2)浇注120mm×120mm断面低合金钢;    V 为02.5m/min时：    Q =131V +13(T1-1535)+4(T2-1000);    V 大于2.5m/min时：   

13、 Q =197V +13(T1-1535)+4(T2-1000);    (3)浇注140mm×140mm断面普碳钢;    V 为02.5m/min时：    Q =209V +11(T1-1540)+4(T2-950);    V 大于1.8m/min时：    Q =268V +11(T1-1540)+4(T2-950);    二次冷却系统改造后实现了均匀强化冷却,对提高铸坯质量和拉速起到了重要作用

14、。3 改造效果改造前后铸机主要参数及技术指标见表1。表1 改造前后铸机主要参数与技术指标指 标改造前改造后年产量/万t50.6(2000年)60.4(2002年)产品规格/mm120×120、140×140120×120、14 0×140振动方式短臂四连杆式半板簧连杆式结晶器长780mm单一锥度结晶器长850mm抛物线锥度结晶器二次冷却二段式冷却三段式冷却日历作业率/%868589最大拉速/m.min-12.8(120×120)3.5(120×120)    通过1999年6月至2002年12月的生产证明，各项技术指标较改造前都有较大提高，最大拉速达到3.5m/min，最高日产达到1550t,单流年产钢能力达到15万t，日历作业