連鑄機改造實踐

沈 康 曹云星

作者通聯：寶鋼集團特種材料有限公司 上海市上海市寶山區水產路1269號 200940

E-mail：maohaidong@baosteel.com

一、概述

寶鋼集團特種材料有限公司煉鋼廠2003年從意大利達涅利公司引進不銹鋼長型材生產線，該生產線煉鋼單元由交流電弧爐、精煉爐、氬氧爐、真空處理爐、連鑄機所組成。其中連鑄機為全弧形三機三流，主要工藝參數見表1。

表1 連鑄機的主要工藝參數

公司根據市場需求，結合發展規劃和供坯平衡，要求煉鋼廠擴大品種規格，新增加140mm方坯、Φ180mm圓坯以及定尺為3.1m的160mm方坯。而現有連鑄機只能生產單一的最短定尺長5.5m的160mm方坯，因此對該連鑄機進行如下改造。

二、改造考慮的主要問題

連鑄坯斷面的形狀主要取決于結晶器形狀，改變結晶器的形狀尺寸即可獲得所需鑄坯形狀，但在實際改造中還應當考慮以下主要問題。

1.結晶器

生產的規格取決于市場需求，鋼廠需要經常進行不同斷面的結晶器更換，要求更換結晶器必須快捷、便利、易于操作，因此新增加的140mm結晶器和Φ180mm結晶器與原有的160mm結晶器要有較強的兼容性。

2.圓形結晶器與足輥的對弧

結晶器下方安裝足輥對鑄坯進行支撐，足輥中心與結晶器銅管中心相吻合。方形結晶器可以通過判定足輥面是否在結晶器銅管面的延伸線上來進行判定。而圓形結晶器銅管的面為圓形，有無數個中心線可以進行對應，因此必須找出處于外弧基準線上的中心線來進行足輥位置的定位。

3.二冷噴淋管

二冷噴淋管是用于對鑄坯進行二次冷卻的設備，要求位于鑄坯四側的噴淋管與鑄坯保持特定的距離以及嚴格的對中。由于連鑄機是以外弧作為基準線，新增加的140mm方坯及Φ180mm圓坯都是以外弧做為基準進行尺寸的改變，因此噴淋管需要做相應的調整，因此要求噴淋管的調整作業簡便，能保持較高的精度，同時要有較高的通用性。

4.引錠桿導向裝置

現有引錠桿導向裝置采用側導輪結構，即在引錠桿行進路線的兩側安裝導向輪，兩側導向輪的間距等于引錠桿的寬度，從而使引錠桿嚴格按照兩側導輪所形成的路徑進行運動。這種方式要求兩側導向輪的間距等于引錠桿的寬度，但由于鑄坯的規格為方140mm、方160mm及圓180mm，三者的尺寸大不相同，側導輪結構無法同時滿足這三種要求。而且從結晶器出來的連鑄坯表面溫度達到550℃以上，表面硬度較低，而導向裝置處于高溫、潮濕環境，輥輪容易生銹而使輥輪卡死。輥輪與連鑄坯接觸為面接觸，一旦輥輪發生不轉或轉動不靈活時，鑄坯與輥輪之間的滾動摩擦變成滑動摩擦，導致鑄坯表面擦傷，引起質量問題。

5.圓坯的收集、堆跺和吊運

現有鑄坯的快速吊運主要采用吸鐵盤吊運和夾鉗。吸鐵盤吊運不受鋼坯形狀的影響，但卻受到鋼坯材質的影響，而煉鋼廠的主要產品為不銹鋼，因此不能采用吸鐵盤進行吊運。

夾鉗吊運不受鋼坯材質的影響 ，卻受鋼坯形狀的影響。方形鋼坯由于相互之間的接觸為面接觸，因此一次可以起吊五根以上的鋼坯，而圓形鋼坯的接觸面為線接觸，摩擦力較小，故一次吊運不能超過兩根。不銹鋼圓形鋼坯最佳吊運方式是夾鉗吊運，但受一次吊運鋼坯數量限制，吊運效率不高。

6.定尺長度由5.5m縮短至3.2m

影響連鑄坯定尺長度的主要因素有拉坯速度、切割時間、臺車返回速度以及切割后鋼坯所在位置等。根據現有切割模式，連鑄機切割最短長度為5.5m。同時，在出坯輥道、撥鋼機等設備存在輥間距、撥爪間距過大無法滿足3.2m坯使用。

三、改造的主要措施

1.結晶器

以160mm方結晶器的安裝尺寸為基準，設計新加140mm方和Φ180mm圓的結晶器，確保三種規格的結晶器具有相同的安裝尺寸，以實現兼容性。

考慮長時間使用后結晶器筒體銹蝕對銅管水縫產生的影響，結晶器筒體采用不銹鋼制作。但由于該結晶器的液位控制采用鈷60放射源，同時在結晶器外設置電磁攪拌，電磁攪拌工作時會對鈷60接受產生干擾，故在放射源接收儀外加裝鋼套進行磁場屏蔽。

2.圓形結晶器與足輥的對弧設計（裝置專利號：201120153759.5）

針對圓坯結晶器只有唯一一根外弧線的特點，在結晶器本體上設置定位孔，設置一凹型卡板，凹型卡板上帶有凹槽和通孔，通孔可與結晶器本體上的定位孔進行裝配，通過銷孔連接使凹型卡板的凹槽中心為外弧線中心。再配備相應校弧板，使校弧板在卡板的凹槽內滑動，從而實現校弧樣板與結晶器外弧線的對中。

3.二冷噴淋裝置（裝置專利號：200620046591.7）

為了使噴淋管能夠根據生產斷面變化做調整，設計可調的二冷噴淋管裝置，可調機構采用上下兩套活動三角支架來實現。活動三角支架由兩塊支撐板、噴淋集管及銷軸構成。每個活動三角支架可以單獨進行左、右、前、后四個方向的平行移動，通過上下兩組活動三角支架的四個方向動作可實現噴淋管的八個方向運動。

4.引錠桿導向裝置（裝置專利號：ZL201020033062.X）

采用上置式浮動V形壓輥導向裝置替代原有的側導輪結構，通過滑槽三角支架對V形壓輥進行浮動支撐，并將V形壓輥布置在引錠桿的上方。利用V形導向壓輥左右斜面對稱的特性，確保引錠桿的運動軌跡正確。同時，采用V形壓輥的斜面對引錠桿進行接觸，使V形壓輥與引錠桿之間的接觸點在角部，接觸面積由面變為線，其接觸的位置由平面轉為角部，杜絕了鑄坯表面發生損傷的機會。由于導向壓輥布置在引錠桿的上方，通過壓輥的自重使壓輥始終向下運動，消除因輥子磨損而造成的間隙。

5.圓坯的收集、堆跺和吊運

如果能夠將圓形鑄坯堆垛呈品字形，則可以通過夾持力的分力（該分力的方向同摩擦力的方向相同）來增加鑄坯的摩擦力。從而解決圓形鑄坯之間因摩擦力小而導致鋼坯在吊運過程掉落的情況，為此設計了圓坯收集裝置和堆跺裝置。

（1）圓坯收集裝置（專利號：ZL200820156051.3），在集坯裝置的導軌上設置一可拆卸的山形擋塊，山形擋塊設有三個凸臺和兩個凹底，其中中部凸臺的頂部設有小型凹槽，凸臺和凹底采用斜面連接。在生產圓形坯時，安裝山形擋塊，當集坯爪在推動圓形鋼坯時，通過山形擋塊的設置，圓坯依次在擋塊上行進并定位呈品字形堆放，便于鋼坯堆跺。

（2）堆跺裝置（專利號：ZL201120314396.9），采用凹形結構，在底部的橫梁上方的中部設一墊塊，當圓形鋼坯放入到存放架后，通過墊塊的設置，使得鋼坯呈品字形堆放。

6.合并切割步驟縮小輥間距和撥爪間距

將切割過程中夾緊裝置打開、割槍返回、小車返回等步驟進行合并同時進行，從而縮短切割過程時間，以獲得生產3.1m坯的必要條件；同時，加裝支撐輥，使輥道能夠有效支撐短坯，在一些無法加裝支撐輥的位置加裝托板，使短坯不會掉落；撥鋼機設備加裝撥爪，使撥鋼機設備能夠有效接觸到短坯，完成短坯的運動軌跡正確無誤。

四、改造效果

不銹鋼長型材生產線連鑄機改造后，產品規格由單一160mm方增加到140mm方、160mm方、Φ180mm圓坯三種，最短定尺縮短為3.1m。圓坯生產的橢圓度、表面質量及內部低倍質量完全達標。

不銹鋼長型材生產線連鑄機多斷面及短定尺改造在原有的連鑄機上進行，利用日常檢修時間分段完成，投資少、工期短、見效快，滿足后續加工工序的供坯需求，同時為集團新建圓坯高合金鋼連鑄機提供可靠的實施依據，并推動生產工藝、組織調度和各項管理制度的更新。