R8m连铸机高拉速生产研究与实践.pdf

冶金与材料第 44 卷R8m 连铸机高拉速生产研究与实践鲍绪海（石横特钢集团有限公司，山东 泰安271612）冶 金 与 材 料Metallurgy and materials第 44 卷 第 2 期2024 年 2 月Vol.44 No.2Feb.2024摘要：连铸机的高拉速生产对提高连铸生产效率有积极的促进作用，石横特钢集团有限公司炼钢厂通过对R8m 六机六流连铸机进行升级改造，其中包括对结晶器铜管、二次冷却、切后冷却和温度控制的改造，同时对振动台振动方式进行优化，实现了连铸机高拉速、快节奏生产，最高拉速达到 3.84.0m/min，并且铸坯质量满足要求，轧制情况稳定，能够达到预期效果，值得进一步推广。关键词：铸机改造；高拉速；二次冷却作者简介：鲍绪海（1987），男，山东肥城人，主要从事连铸、精炼炉生产工艺研究等工作。转炉扩容改造后，单炉出钢量由 84t提高至 94t。R8m连铸机拉速在 2.73.1m/min 之间，已较原设计拉速提高了 0.3m/min。为保证转炉生产的钢水全部转化为合格钢坯，实现与转炉产能匹配，六机六流连铸机需要提高拉速进行超快节奏生产，最高拉速达到 3.84.0m/min 才能满足需要。依据目前的装备条件，拉速提高会增加漏钢的概率，漏钢后极易造成生产被动，铸坯质量也会受到影响。从低倍组织上可以看出，缩孔和裂纹会明显增大，在轧钢轧制过程中极易出现堆钢，在轧材表面会出现裂纹、结疤等质量问题，造成轧钢生产被动咱1暂。为保证连铸和转炉的产能匹配，在保证铸坯质量的前提下提高连铸机的生产能力，需对六机六流连铸机进行高拉速工艺优化，主要包括铸坯配水曲线优化、提高冷却水供水能力、优化精整设备布局和处理能力等，有效提高连铸机的机时产量。1生产线主要概况石横特钢集团有限公司一炼钢现有 1 座 100t 顶底复吹转炉、1 台 LF 精炼炉、1 台 R8m 小方坯连铸机和 1台 R9m 矩形坯连铸机，主要生产钢种有 HRB400E、HRB500E、锚杆、Q355、Q420、20MnSi、精轧螺纹等。2关键工艺及技术参数优化2.1振动系统改造结晶器振动装置可准确地对结晶器进行定位，并带动结晶器进行仿弧运动，使结晶器中初生坯壳及时与结晶器铜板脱模，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜板发生粘结。为进一步提高振动系统稳定性，在原有振动装置的基础上，将原电动缸驱动改为直驱电机驱动形式，由直驱电机带动一套偏心机构来满足使用需求咱2暂。做到振幅有级可调，实现正弦和非正弦振动功能。振动装置由1 台直驱电机、1 台德国科比公司运动控制器 P6（22kW）驱动器组成。根据连铸机的拉坯速度，结合工艺振动模型，要求使结晶器振动保持精确的频率、同时保证负滑脱时间恒定，以提高铸坯的表面质量，主要设备参数见表 1。表 1主要设备参数序号123456789项目振幅振动频率波形偏斜率电机额定力矩电机功率电机额定转速冷却方式噪音信号反馈方式参数0耀5mm 振幅有级可调（在线停机调整）0耀280 次/分0耀0.25320NM16.3kW500rpm水冷（新增电机冷却水）约65db海德汉 Indat 单圈绝对编码器，型号 ECI1331常用振动方式：固定振幅、正弦振动模式。振幅h=4.1mm；振频：F=50+50V；琢偏斜率=0；最低振频 100 次/min；最高振频 240 次/min。2.2结晶器铜管优化引进开槽结晶器铜管，在现有结晶器总成不变、不做其他任何改动的情况下，在结晶器铜管表面开水槽，见图 1、图 2，具有以下几项优点：开槽铜管单边加厚，在线锥度稳定支撑好，降温更加均匀，抗脱方能力高，铸坯质量好。于开槽铜管表面的传热能力是平面的2倍，铜管冷却强度提高，可提高拉速 20%30%，单支铜管过钢量提高 20%30%，可以达到 8000t 以上。可有效减少漏钢率，事故率比普通铜管低。有效减少更换结晶器的停机次数，节约停机时间。降低结晶器维修次数，减少人工，节省总成密封件、螺94第 2 期图 2开槽结晶器铜管装配照片丝等备件消耗。开槽结晶器铜管单支价格相较普通结晶器铜管（2900 元）高约 600 元，按结晶器铜管过钢量提高 2000t计算则单位成本降低 0.046 元/t，有一定性价比优势。经与结晶器铜管制作厂家共同研究，在不改变原结晶器水套结构形式的前提下，对原水套内定位铆钉进行改造，去除原铆钉定位蘑菇头部分，从水套外侧使用同规格螺栓对铆钉定位螺栓孔进行封闭，达到既不影响冷却水流场，又能在两种铜管形式之间随意切换的作用咱3暂。可有效缩短结晶器冷却水套改造工期，提高设备通用性。2.3二冷系统优化原有二次冷却形式为全水和气雾冷却组合形式，为了保证提速后热量的散出，并得到合适的铸坯温度，本次改造对足辊段、I 段、II 段喷嘴重新选型，二冷 III 段由气雾冷却改为全水冷却，保留原气雾冷却的供气管路和阀门，以备用于今后生产部分优钢时使用。增设 IV段喷淋集管和配水盘，并严格对中，进一步降低铸坯液芯长度，杜绝切割漏钢事故咱4暂。喷嘴布置情况（单流）见表 2。表 2喷嘴布置情况（单流）喷嘴排数3121076喷嘴数量/个2448402824喷嘴型号3/8PZ8065QZ2VK-8VK-6VK-5VK-4区段足辊段I 段II 段III 段IV 段冷却参数：冷却水量采取二次方程表达式：Q=AV2+BV+C，随着拉速的提高，坯壳厚度增加，冷却效率递减，水量相应更快增长。重新对二冷配水参数进行了设计和调试，常用配方见表 3 表 5（依照二冷强度由强至弱的顺序）。表 3二冷强度最强粤1.492.111.110.791.52月0.710.530.04-0.09-4.23悦0.8410.50.321.26足辊I 段II 段III 段IV 段表 4二冷强度中粤1.412.251.040.831.39月0.05-1.51-0.55-0.81-4.12悦0.981.640.450.391.78足辊I 段II 段III 段IV 段表 5二冷强度弱粤1.322.321.090.811.19月-0.58-3.69-1.37-1.28-3.24悦1.124.080.530.690.46足辊I 段II 段III 段IV 段各冷却段在计算水量小于对应的基础水量时，按照基础水量进行冷却；当计算水量大于基础水量时，按照计算水量进行铸坯冷却，以保证每个喷嘴都能正常喷水；在实际拉速低于关水拉速时，该段水量关闭。具体参数见表 6、表 7。表 6各段的基础水量t/h基础水量足辊段4.8I 段6.8II 段4.2III 段2.6IV 段1.5表 7关水拉速m/min关水拉速足辊段0.3I 段0.8II 段1.2III 段1.8IV 段2.4图 1开槽结晶器铜管图纸鲍绪海：R8m连铸机高拉速生产研究与实践95冶金与材料第 44 卷编号1186-11186-21186-31186-41186-51186-6中心疏松臆1.50.50.510.50.51中心裂纹臆1.50.5011.500中间裂纹臆1.5111.5111角部裂纹臆1.00.50000.50皮下裂纹臆1.0000000缩孔臆1.0000000受冷却水量设置和水质影响，二冷水 IV 段经常发生喷嘴堵塞问题，主要原因是 IV 段喷淋水量小、喷嘴间隔大，喷淋管相对温度高造成水分蒸发快，水垢容易在喷嘴处聚集，喷嘴堵塞率较其他喷淋段高。为解决该问题，专业人员根据铸坯实际矫直温度，确定最低基础水量为 1.5t/h、关水拉速为 2.4m/min，在确保冷却效果的同时降低喷嘴堵塞率。2.4铸机改造情况改造前，连铸机的冶金长度为 22.35m，当中间包温度高或拉速过快，会出现带液芯切割情况，火焰切割机位置已不能满足要求。改造后，将火焰切割机位置向后侧平移 3.4m，测算连铸机在最高拉速状态下的冶金长度为 24.7m，满足高速状态下的切割要求。切前辊道增加一个辊子装配，横梁接长，切后辊道拆除一个辊子装配，横梁切除，配套更换冲渣盘。火焰切割机改造图纸见图 3。图 3火焰切割机改造图纸3研究结果和分析二冷配水优化后，在高拉速生产过程中，钢坯质量稳定，取样做低倍检测结果及低倍酸洗后的照片见表 8和图 4。表 8连铸坯低倍检验结果单位：级图 4低倍酸洗照片由低倍试验结果可知，高拉速生产的铸坯低倍质量符合产品内控管理要求，较内控标准平均低0.5级。中心疏松最高 1.0 级，质量无明显下降趋势。根据轧钢轧制效果反馈，产品质量稳定、可控，满足轧制需要。同时，加热炉入炉钢坯初始温度升高有效降低了煤气消耗。4结论综上所述，六机六流165伊165mm方坯连铸机普钢平均拉速达到 3.8m/min，最高拉速达到 4.0m/min，较改造前提高了 0.5m/min，平均日产由 4800t 提升至 5400t，提升约 600t/d，机时产量提高了 25t/h。产品质量明显改善，铸坯低倍裂纹降低 0.5 级，高拉速生产模式下的铸坯质量满足轧制需求。本次改造提高了结晶器振动稳定性和初生坯壳强度，二冷水冷却强度由 0.8l/kg 提高至 1.3l/kg，铸坯低倍质量符合内控要求和轧制需要，完成了高拉速生产的预期目标，具有广泛的推广前景。参考文献1 张红军.小方坯连铸机高拉速技术改造和生产实践 J.冶金与材料，2022，42（5）：127-129.2 姜桂连，李宝君，宋嘉鹏.圆坯连铸机的高效化改造与生产实践 J.特殊钢，2003（5）：53-54.3 刘卫国，李进兵，吴佳佳.一种高速连铸机用喷淋条高拉速冷却结构.中国，CN213104388U P.202105044 王思中.威钢 1 号连铸机二冷制度的研究及高效化改造实践 D.重庆：重庆大学，2003.96