天铁炼钢厂3#连铸机改造

安志勇，蔡福祥，侯志慧（天铁冶金集团技术中心，河北涉县056404）

天铁炼钢厂3#连铸机改造

安志勇，蔡福祥，侯志慧
（天铁冶金集团技术中心，河北涉县056404）

[摘要]介绍了天津天铁冶金集团炼钢厂生产150×150小方坯的3#机连铸机9 m弧的改造情况。针对改造后生产前期出现的大包水口更换费时，结晶器频繁漏钢及短定尺等问题，通过将升降油缸的空心旋转轴更换为托杆导轨架，增加挡渣墙的高度，优化结晶器铜管倒锥度曲线，利用拉矫机编码器输入的速度信号与时间控制火切机切割速度，完成12 m定尺切割等措施，使3#连铸机顺利生产出150×150方坯，平均连浇炉数达到17.8炉，铸坯合格率完成99.98%，收得率达到99.65%。

[关键词]连铸机；改造；结晶器

1　引言

随着高线产能的不断扩大和客户对盘条品种、质量要求的不断更新提高，天铁集团炼钢厂6 m弧3#连铸机已不能满足坯料的供给，由于设备落后，中间包容量小、拉速低，造成浇钢周期长、钢包周转困难、转炉与连铸生产不匹配等问题日益突出。设备产能低、能耗高、噪音大，无除尘设施与集团公司建设“绿色新天铁”的理念严重不符，故于2014年8月拆除进行了设备改造，现已建成投产。

2　设备主要技术参数和改造内容

2.1设备主要技术参数

机型：全弧型方坯连铸机；

基本半径：R 9 m；

流间距：1 300 mm；

流数：四机四流；

断面：150×150定尺长度6～12 m；浇注方式：定径/塞棒保护浇注；结晶器类型：管式结晶器，安装液面检测装置外置式电磁搅拌；

结晶器振动：无干扰复式全板簧振动。

2.2改造内容

（1）原大包回转台不动，增加大包长水口机械手，使长水口具有升降、移动、倾翻功能，以密封大包滑动水口，并在密封的同时向大包滑动水口和大包保护套管的间隙输送氩气，隔绝空气。

（2）中包车增加了液压升降机构、横向微调及称量装置。中包由原来单一的定径水口浇注改为定径与塞棒自动控制浇注互换。因为保留了定径浇注，不同于单纯塞棒浇注，3#连铸机在中包区域设置了2个事故渣盆，1个溢流罐，中包车上留有摆槽。

（3）将结晶器铜管长度由800 mm加长至900mm，结晶器为全不锈钢结构带，增加了一层足辊三层喷嘴，并安装了外置式电磁搅拌。

（4）二次冷却由全水冷改为气雾冷却。利用大半径弧形连铸机的结晶器和二冷段，尤其是立弯型或直弧型连铸机的直结晶器和直二冷段，有利于杂质上浮，避免内弧富集夹杂的功能[1]，延长了冷却弧段至7 700 mm。各段分设集水环与各面喷管采用法兰连接，独立回路自动调节，更换断面时只更换各面上的喷淋管而不更换集水环，各段的冷却喷管均为各面独立，可快速定位安装，保证方坯断面各面水量分配均等，铸坯均匀冷却，不产生裂纹。

3　存在的问题及解决措施

3.1大包水口机械手操作费时费力影响生产

大包回转台未改造时不具备升降功能，操作工要在4 m外操作机械手将大包保护套管对中大包滑动水口，因大包水口机械手自重近1 t，3个铰接点转动过于灵活，动作非常难控制，水口对中费时费力。原机械手大包保护套管托架是通过法兰用螺栓固定在空心旋转轴上的，在对中过程中滑动水口窜钢导致托架粘钢严重，经过两次浇注后大包保护套管就被废钢粘在托架上，不能够移除，要更换新的保护水口就得先清理沾钢，保护浇注不到位。机械手油管离溢渣口太近，油管长时间受高温炙烤，极易使油管漏油，造成生产事故。

利用原机械手的旋转底座，固定下旋转臂的旋转角度，不让其旋转。将升降油缸控制的空心旋转轴拆除，更换为大包保护套管托杆导轨架，见图1。

图1　大包保护套管托杆

由大包保护套管托杆来代替空心旋转轴，起到承托大包保护套管的作用，大包保护套管托架直接插在大包保护套管托杆头部。这对中大包水口保护套管操作简单，一人可轻松操作，托架更换简单，也消除了液压油管漏油的隐患，使用现有设备进行改进，成本费用低。在提高操作效率的同时，保证每炉大包保护到位，使钢中氧增加量至少减少了80%。

3.2中包溢渣操作

伴随着浇注方式的改变、连浇炉数的增加以及品种钢生产对高洁净度钢水的要求，中包的溢渣操作问题日显突出。3#连铸机的弧度由6 m改为9 m，铸机整体标高下移向东偏移430 mm，原大包钢水下落的区间位置也随之偏移。从大包到中包的落差加大，中包冲击区内注流冲击强度和流动模式改变，原有中包溢渣操作已经不能满足生产需要。

首先，为防止冲击区渣子进入到浇注区，挡渣墙的高度增加至中包包盖下约30 mm处，使其高于中包渣线和溢流高度，防止冲击区渣子和溢流时的渣子进入浇注区。

其次，开浇2炉后就开始溢渣操作，将钢包下渣和引流砂尽量流出冲击区，然后添加中包覆盖剂隔绝空气对钢水的二次氧化。

第三，连续浇注时始终保持满包浇注，有利于夹杂物充分上浮，将中包覆盖层整个慢慢溢出中间包到溢渣斗内。溢渣斗和事故斗之间由长流槽连接，消除了溢渣斗因受大包回转台和中间包车之间空间的限制容量不大的缺陷。

另外，鉴于3#连铸机定径与塞棒浇注并存的特点，原设计的摆槽太长（近3 100 mm）且与中包车连接梁离得太近，开浇时摆槽承接废钢量太少，致使事故斗内余钢过多，中包不能炉炉溢渣，钢坯内部夹杂多。操作工在生产时还需频繁清理摆槽粘钢更换新摆槽，于是对摆槽也进行了改进，改进后不但有利于中包溢渣操作，还缩短了开浇准备时间，提高了铸机作业率。

3.3结晶器漏钢频繁，铸坯结壳多

结晶器锥度的设计原则是保证最小气隙，使结晶器内腔形状最大限度的适合结晶器内凝固坯壳的实际形状，为钢水提供快速而均匀的冷却条件，保证结晶器坯壳厚度的均匀性，避免坯壳在机械应力和热应力作用下发生拉断、菱变、漏钢、裂纹[2]。

在现场测量了3个不同厂家的结晶器，绘制了结晶器锥度曲线图，见图2。

图2　结晶器锥度曲线图

从图2中可以看出，结晶器1的铜管锥度曲线更接近于理想的抛物线，较其它2个曲线光滑平缓。结晶器2的铜管锥度个别地方有轻微的折线，基本接近于理想的抛物线。而结晶器3的锥度曲线图上存在明显的不光滑现象，会导致折点处铜管内气隙厚度增加，传热效果差，坯壳变薄，易出现菱变、漏钢等事故。结晶器锥度偏大会造成拉坯阻力大，铸坯容易拉断。联系3家结晶器厂家的技术人员到生产现场进行了实地调研，对其产品进行优化改进。

目前，3#连铸机对于150×150断面的方坯其振动与拉速的关系按照f=40v+100进行设定，振幅为3.5 mm。不同拉速下负滑脱时间、振频变化见表1。

表1　振动参数表

从表中可以看出拉速在1.9 m/min时能保持较低的负滑脱时间，较高的负滑脱时间率，但压钢水，影响钢水周转。如果拉速在2.3 m/min时负滑脱率偏低，故将拉速控制在2.0～2.1 m/min时结晶器振频、负滑脱时间和负滑脱率能达到最佳匹配，起到顺利脱模的效果。

同时，进一步规范了岗位操作，要求操作工开浇前必须检查足辊与铜管的对中情况，结晶器内壁是否有坑或镀铬层有无脱落，起步摆槽或塞棒压棒迅速准确，使得漏钢、结壳拉断的事故月平均降低43.6%。

3.4火切机定尺不能自动切割，易出现短定尺

3#机直供高线盘条一般生产12 m定尺的HRB400Nb，由于厂房宽度的限制，火切机切后辊道设计本身只有6.6 m，且终端辊道设备多，造成在生产12 m规格的定尺时，铸坯头部已经进入了翻钢机1.3 m处，翻钢机滑座遮挡摄像头，使摄像头不能探测到铸坯头部。

将定尺的摄像探头由1个增加为2个后，12 m定尺的端部也不能在摄像机视角范围内看到，于是在11 m位置处设置了限位标记，由计算机模拟开始进行计算，按照拉矫机编码器输入的速度信号与时间计算12 m定尺长度，调节火切机横向切割速度与拉坯速度在时间上相吻合，从而控制火切机的切割时间。这样在拉矫机转速与拉速匹配的情况下，解决了火切机切割12 m定尺的问题。当出现异常情况，拉矫机转速与拉速不匹配时，易造成批量短定尺，只能采用手动模式切割铸坯。

4结束语

改造后3#连铸机顺利生产出150×150方坯，平均连浇炉数17.8炉，单浇次最高达23炉，中包连浇时间由336 min提高到621 min，铸坯合格率99.98%，收得率99.65%。

大包保护套管对中操作方便简单，能做到炉炉吹氩保护浇注，钢中氧增加量至少减少80%。

将挡渣墙的高度增加至中包包盖下约30 mm处，开浇第2炉后将钢包下渣和引流砂尽量流出冲击区，始终保持满包浇注，并用长流槽将溢渣引出去扩大溢渣斗容量的操作方法非常有效，能明显减轻钢水的二次氧化程度，使铸坯质量得以保证。

选择锥度在0.8%左右的结晶器，将拉速控制在2.0～2.1 m/min，强化岗位工开浇前检查确认工作，能有效降低结晶器频繁漏钢，结壳拉断等生产事故。

增加摄像头数量，利用拉矫机编码器提供的速度信号和时间可以有效控制火切机火焰切割时间，在正常情况下能够满足6～12 m定尺规格的要求。

参考文献

[1]姚嘉斌，张如斌.立弯型连铸机与连铸坯的质量研究[J].连铸, 2004（2）：15.

[2]蔡开科，程士富.连续铸钢原理与工艺[M] .北京：冶金工业出版社，1994：349.

Modification of Caster 3 of Tiantie Steel-making Plant

AN Zhi-yong, CAI Fu-xiang and HOU Zhi-hui
(Technology Center of Tiantie Metallurgy Group, She County, Hebei Province 056404, China)

AbstractThe paper explains the modification at the 9 m curve of Caster 3 for producing 150×150 billet at Steel -making Plant, Tianjin Tiantie Metallurgy Group. In order to solve the problem of frequent mould breakout and short cutting length occurring in frequent ladle nozzle exchange at the early phase of production after modification, measures were taken of changing the hollow rotary shaft of lifting cylinder into supporting rod and guide rail rack, increasing the height of slag retaining wall, optimizing the tapper curve of mould tube and utilizing time and speed signal input by strengthening machine encoder to control the cutting speed of torch cutting machine in order to make 12 m cut-to-length cutting. In result, Caster 3 smoothly produced 150×150 billet with 17.8 average sequence heats, 99.98% billet qualification rate and 99.65% yield.

Key wordscaster; modification; mould

作者简介：安志勇（1980—），男，工程师，主要从事科技项目管理工作。

收稿日期：2014- 01- 15修回日期：2014- 01- 30

doi：10.3969/j.issn.1006-110X.2015.02.012