邯鋼三煉鋼1#板坯連鑄機的設計及生產實踐

遲鳳志，王國嘯，王立春，曾擴軍

(1．中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．邯鄲鋼鐵股份有限公司，河北 邯鄲 056003)

1 前言

為優化產品結構，提高市場競爭力，邯鋼建成了一臺1900 mm×250 mm板坯連鑄機。該連鑄機由中國重型機械研究院有限公司負責設計及主要設備的成套供貨，連鑄機采用了一系列國內外領先、成熟可靠的技術，具有較高的裝備水平。該工程的工藝設備、三電控制及二級模型、液壓成套、土建全部由中國重型機械研究院有限公司自主開發、設計。經過較長時間的生產實踐，該連鑄機取得了較好的生產效果，所生產的鑄坯質量優良，滿足了高強船板等鋼材出口的要求，為企業帶來了較好的經濟效益。

2 總體設計

2.1 煉鋼條件

轉爐

公稱容量 120 t

平均冶煉周期 35 min

轉爐數量 4座

精煉設備 LF+RH

2.2 連鑄機產品大綱

(1)生產鋼種。碳素結構鋼、船板鋼、鍋爐鋼、壓力容器鋼、管線鋼、厚度方向性能鋼板、低合金高強度鋼、模具鋼、調質鋼。

(2)鑄坯產量及規格

鑄坯產量 130萬t/a

鑄坯規格

厚度 180、220、250 mm

寬度 1 400～1 900 mm

定尺長度 1 900～3 200 mm

2.3 工藝流程

本連鑄機為中板軋機及厚板軋機供坯，所澆注鋼水由120 t轉爐冶煉，并經LF、RH精煉設備處理，是快節奏、長期大負荷運行的寬厚板坯連鑄機。

鑄機的工藝流程如圖1所示。連鑄機生產的鑄坯經過一次火焰切割機切割成倍尺長度后，經過一次切割后輥道、二次火焰切割機及等待輥道后，由等待輥道側面的噴印機進行噴號操作。噴印工作完成后，鑄坯在去毛刺輥道上通過去毛刺機除去毛刺。鑄坯去除毛刺后即可借助推鋼機、垛板臺下線，下線鑄坯可直接存放或向軋鋼廠供坯。

為滿足鑄坯熱裝熱送的要求，總體設計預留了熱送輥道的平面位置。

圖1 連鑄機工作流程圖

2.4 連鑄機主要性能參數

機型 單流直弧型寬厚板坯連鑄機

垂直區高度 2 540 mm

鑄機主半徑 9 500 mm

彎曲 連續彎曲

矯直 連續矯直

鑄坯規格

厚度180、220、250 mm

寬度1 400～1 900 mm

定尺長度1 900～3 200 mm

正常工作拉速 0.85～1.7 m/min

最大工作拉速 1.8 m/min

機械速度 0～2.0 m/min

機長 27 719.28 mm

鑄機高度 12 925.70 mm

引錠裝入方式 下裝式

輥縫測量 輥縫儀

平均準備時間 ～52 min

連鑄機作業率 75% ～85%

連鑄金屬收得率 97%

鑄機年產量 130萬t

中間包預熱時間 90 min

平均連澆爐數 8～16爐

液壓系統壓力 P0=18～20 MPa PⅠ=12～18 MPa PⅡ=3～18 MPa

3 主要設備

(1)鋼包回轉臺。單側承載能力200 t，蝶型，帶鋼包稱重及加蓋功能，兩側獨立升降，液壓式事故回轉。

(2)中間包。工作液面深度1 100 mm，容量35 t，溢流液面深度1 200 mm，最大容量38 t，內設擋渣墻和擋渣堰。采用塞棒和事故閘板控流，塞棒機構與結晶器液面檢測裝置配合可實現自動控流，實現穩態澆注。

(3)中間包車。高低軌式，帶有液壓式中間包升降和橫向對中裝置，具有中間包內鋼水連續稱重功能，中間包車平臺上安裝有長水口裝卸機械手。

(4)結晶器。平行板式結晶器，銅板采用CrZrCu材質，表面鍍1.5 mm厚Ni－Fe，銅板高900 mm，厚45 mm，帶有鋼制背板，在銅板維護、返修過程中，背板和銅板由螺栓把合為一體以提高剛性，減少銅板變形。采用渦流式檢測裝置及中間包塞棒控制機構實現結晶器液面自動控制。結晶器帶有寬面足輥1對，窄面足輥3對。

(5)液壓振動裝置。基于中國重型機械研究院有限公司自主開發的雙缸液壓振動技術設計的新型液壓振動裝置，采用雙層板彈簧導向，可實現正弦和非正弦振動，可動態調整振幅、頻率、波形偏斜率。

(6)鑄坯導向段。鑄坯導向段由彎曲段、弧形扇形段1～6段、矯直扇形段7～8段和水平扇形段9～12段組成。

扇形段內、外弧框架由安裝在內弧框架上的4個夾緊液壓缸夾緊。在液壓缸和外弧框架之間分別有4根等長連桿聯接。所有扇形段的夾緊液壓缸均安裝有位移傳感器，保證了二冷區實施全程動態輕壓下操作。

(7)鑄坯切割。為保證1 900～3 200 mm的最終定尺，分別配置了一、二次火焰切割機，坯長采用遠紅外電視攝像定尺系統測量。

(8)去毛刺機。采用錘刀式去毛刺機，設備結構簡單、運行可靠。

4 連鑄機主要技術特點

針對該鑄機生產的主要鋼種、鑄坯規格及生產能力，為了保證鑄坯的表面質量和內部質量，提高鑄機作業率，提高金屬收得率，設計上采用了以下幾項關鍵技術。

(1)鋼流全程無氧化澆注。總體設計采用保護澆注，防止澆注過程二次氧化。鋼包和中間包之間采用長水口保護澆注、中間包和結晶器之間采用浸入式水口保護澆注，在鋼包下水口與長水口之間通氬氣密封，在中間包和浸入式水口之間通氬氣密封，中間包內采用覆蓋劑，結晶器采用保護渣澆注。

(2)鋼水下渣檢測技術。設置下渣檢測裝置，防止鋼包渣進入到中間包內污染鋼水，提高了鋼水的純凈度和鋼水收得率，避免水口堵塞，提高中間包連澆爐數。

(3)大容量、結構優化的中間包。采用了大容量中間包，工作液面深度1 100 mm，容量35 t。鋼水在中間包內停留時間9 min，保證鋼水中的夾雜物能充分上浮。

(4)優化結晶器浸入式水口參數。對結晶器浸入式水口參數進行優化設計，包括水口結構、插入深度、過鋼量、水口角度等，解決由于拉速高、寬度變化等因素所造成的鋼水沖擊、窄邊坯殼沖刷、卷渣，減少鑄坯表面的夾雜物含量，適應高級別鋼種的要求。

(5)優化的輥列設計。適宜的直線段長度2 540 mm，使鋼水中夾渣物能充分上浮。

直弧型、連續彎曲、連續矯直、細輥密布技術使鑄坯的綜合變形率得到了嚴格的控制。250 mm厚板坯在最高拉速下綜合變形率小于0.33%，為獲得高質量鑄坯提供了相應的保證。

(6)成熟的結晶器液面控制技術。采用蝸流式傳感器檢測結晶器液面位置，并與中間包塞棒機構構成閉環，液面波動控制在±2 mm以內。

(7)成熟的液壓振動技術。采用中國重型機械研究院有限公司自主開發、具有自主知識產權的結晶器液壓振動技術，可實現振動頻率及振幅的優化組合、適宜的振動波型及波型偏斜率，能充分滿足生產鋼種的澆注要求。

(8)動態二冷控制技術。針對邯鋼生產鋼種中包晶碳鋼及含鈮、釩等微合金成份的鋼種，開發相應的動態二冷控制模型。由于這些鋼種極易產生表面裂紋，嚴格控制冷卻強度及矯直區鑄坯表面溫度顯得尤其重要。

(9)遠程調整輥縫及動態輕壓下技術。針對傳統連鑄坯較易出現的內部缺陷中心偏析及中心疏松，采用了可遠程調整輥縫的扇形段。用傳感器檢測到的輥縫值反饋到夾緊液壓缸的位置控制系統中形成閉環，對輥縫進行動態控制，用相應的動態輕壓下控制模型對相應的扇形段實施動態輕壓下。

(10)板坯切割優化。板坯切割優化的目標是最大限度地減少鑄坯損耗，提高鑄機的金屬收得率，提高切割機的生產率，在澆鑄末期或更換中間包過程中給操作者提供最佳預切割長度信息。

板坯切割優化系統包括最佳切割模型、紅外線檢測系統、控制系統、參數輸入系統。

5 生產實踐

1#板坯連鑄機于2007年底建成后一次熱試成功，隨后投入生產，各項性能指標達到設計要求。兩年多來已經成功生產了 Z向鋼(Z15、Z25、Z35)、管線鋼(X70、X80)、探傷板、高強船板(A36/32、D36)、低合金高強度板(Q450C、Q345E)等一批高質量、高附加值產品。針對包晶碳鋼及含鈮、釩等微合金成份鋼種開發的冷卻模型安全可靠，成功地解決了含鈮高強船板邊部橫裂及軋后表面結疤問題。

鑄機投產以來，鑄坯表面質量良好。投產初期，鑄坯內部質量曾出現過微量中心偏析，經過加強鋼水過熱度控制、穩定拉速、改善二冷水質、加強鋼水純凈度控制、提高扇形段運行精度等措施后，鑄坯中心偏析C類以上合格率達到90%以上。

6 結論

生產實踐表明，邯鋼三煉鋼1#板坯連鑄機采用的相關技術是先進可靠的，各項性能指標均達到了設計要求，無論在鑄坯質量還是設備可靠性方面，都取得了較滿意的效果。尤其是針對包晶碳鋼及含鈮、釩等微合金成份鋼種開發的冷卻模型安全可靠，成功地解決了含鈮高強船板邊部橫裂及軋后表面結疤問題。

［1］ 劉明延，李平，欒興家等．板坯連鑄機設計與計算［M］．北京:機械工業出版社，1990．

［2］ 蔡開科．連續鑄鋼［M］．北京:科學出版社，1990．

［3］ 楊拉道，謝東鋼．常規板坯連鑄技術［M］．北京:冶金工業出版社，2002．

［4］ 李憲奎，張德明．連鑄結晶器振動技術［M］．北京:冶金工業出版社，2002．