寬板坯結晶器銅板的磨損原因分析與改進

陳紅偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

寬板坯結晶器銅板的磨損原因分析與改進

陳紅偉

(安陽鋼鐵股份有限公司)

本文分析了影響板坯連鑄機結晶器寬面銅板磨損的主要因素，通過改進銅板表面鍍層和足輥的支撐方式，并采用二次上線的使用制度，應用后取得較好的效果，減輕了銅板的磨損，結晶器的過鋼量由4萬噸提高到7萬噸以上。

板坯連鑄機 結晶器 寬面銅板 磨損

0 前言

結晶器被稱為連鑄機的“心臟”。銅板在線的磨損影響著結晶器的壽命、鑄坯質量。特別是大寬度板坯連鑄機，結晶器的寬面銅板鍍層磨損更為嚴重，影響因素更多，控制難度較大。鍍層磨損降低了結晶器在線使用壽命，減少了銅板的加工使用次數，造成銅板提前報廢。結晶器出口處鍍層磨損露銅，還可能引發鑄坯表面滲銅，以及引起鋼板表面星裂等質量缺陷[1]。針對這一問題，安鋼3 250 mm寬板坯連鑄機，在生產實踐中開發應用了系列結晶器長壽技術，使板坯結晶器寬面銅板鍍層的一次過鋼量由4萬噸提高到7萬噸以上，產生了顯著的經濟效益。

1 影響因素分析

生產實踐表明，鑄坯的坯殼與結晶器銅板間的摩擦作用是造成結晶器銅板磨損的主要原因，結合現場生產實踐認為以下5個因素對結晶器的磨損有重要的影響。

(1) 結晶器銅板鍍層表面硬度低，不耐磨損。銅板表面鍍層硬度對使用壽命有重要影響。鎳鍍層的耐磨性較差、壽命低，200爐左右時就開始出現露銅現象。連鑄技術誕生以來，銅板從裸用發展為鍍Cr，Ni-Fe，Ni-Co合金等[2]，鍍層材質不同因而表面硬度不同，耐磨性也有差異，結晶器銅板鍍層材質硬度比較見表2。鍍層與基板的結合不牢固也是造成鍍層損壞、銅板壽命低的重要因素。

安鋼3 250 mm寬板坯連鑄機的主要工藝參數見表1。

表1 鑄機的主要參數

表2 結晶器銅板鍍層材質硬度比較

(2) 足輥支撐不足、變形。采用多分節結構的板坯結晶器足輥，軸承座固定在封閉的矩形支撐梁上，支撐梁由兩對緊固螺栓固定到結晶器水箱底板上，支撐梁端部各有一個可調固定點，用以支撐調整寬面足輥。澆鑄過程中，坯殼出結晶器后，鑄坯寬面坯殼在鋼水靜壓力作用下鼓脹引起寬面足輥彎曲變形，從而減弱了足輥對出結晶器坯殼的支撐作用，結晶器銅板下部承受的摩擦力增大，結晶器鍍層磨損加劇如圖1所示。

圖1 銅板下部鍍層磨損

(3) 結晶器振動偏離既定軌跡。結晶器在線對中不良；結晶器液壓振動夾緊碟簧破損、疲勞失效，造成夾緊力不足等，都將使結晶器振動偏離既定軌跡，導致結晶器銅板鍍層局部磨損加重，被迫提前下線修復鍍層。

(4) 結晶器安裝上線后，如果一次上線時間過長，特別是后期，由于寬面足輥、銅板的磨損、運動偏差，造成寬面足輥輥縫值、以及與銅板對弧偏差增大，從而使精度無法保證。

(5) 操作方面因素。結晶器與引錠不對中，會造成結晶器的異常磨損；連鑄的上引錠、起步操作比正常澆注時結晶器銅板的磨損大，因此澆次短造成上引錠、起步操作相對頻繁，加大結晶器的磨損；異常情況低拉速澆鑄，如漏鋼預報發生紅色報警時的自動降速、鋼水銜接緊張時采取的低速澆鑄等，也加大了結晶器的磨損；坯尾形成較硬的毛刺等，會造成表面鍍層劃傷而露銅，更加劇結晶器寬面銅板的損壞。

2 改進措施及效果

2.1 改進結晶器銅板、鍍層材質及復合工藝

對結晶器銅板鍍層材質進行了改進試驗。為解決結晶器寬面銅板下口鍍層磨損嚴重問題，將鍍層由電鍍鎳改為硬度較高的鎳鐵，鍍層耐磨性較好。但鎳鐵鍍層與銅板的結合性能稍差，容易發生鍍層開裂脫落。結晶器采用鉻鋯銅板基板表面加鎳鈷鍍層，較好地解決了鍍層脫落問題。鉻鋯銅板及鎳鈷鍍層主要技術指標見表3。此外，采用熱噴涂層、納米陶瓷粒子復合鍍層火證激光熔覆層等，也利于提高銅板耐磨性。

表3 鉻鋯銅板與鎳鈷鍍層主要技術指標

2.2 改造結晶器足輥支撐方式

在足輥支撐梁與結晶器水箱螺栓連接處，支撐梁外側設計增加四個可調支撐點，較好地改善了支撐梁受力狀況，寬面足輥開口度調整精確提高，銅板磨損減輕。某150mm厚度板坯連鑄機結晶器足輥支撐結構改進前后足輥開口度對比見表4。

表4 寬面足輥支撐改造前后開口度對比

2.3 控制結晶器上線安裝精度

嚴格按照±0.30mm的精度控制結晶器對弧精度；加強結晶器液壓振動單元的檢查、維護，防止結晶器偏振，確保結晶器振動軌跡精度。

2.4 結晶器上線及離線維護管理

將結晶器一次上線制度改進為二次上線使用制度，即結晶器達到計劃壽命一半時下線，進行檢查維護，根據足輥磨損和支撐梁變形情況，調整足輥輥縫值，以補償足輥磨損及支撐梁變形而產生的偏差，從而減輕對結晶器下口銅板磨損程度。

2.5 改進生產組織管理及澆注操作

在冶煉工序實施煉鋼冶煉時刻表管理制度，保證工序銜接，嚴格執行典型拉速澆注制度，保證恒拉速澆注，減少拉速波動和控制鑄機斷澆事故，從而提高連澆爐數，減少結晶器銅板的磨損。在操作層面，規范上引錠操作，嚴格使引錠與結晶器對中，特別確保引錠頭無變形、無毛刺現象，防止引錠頭劃傷銅板鍍層。

實施上述措施后，結晶器銅板使用壽命穩定提高到7萬噸以上，最高壽命達到9萬噸。

3 結論

(1) 采用鉻鋯銅板表面鍍鎳鈷鍍層可改善了結晶器銅板的耐磨損性能。

(2) 提高寬面足輥支撐結構 剛性、設備對弧精度等有利于提高結晶器銅板使用壽命。

(3) 更改結晶器一次上線制度為二次上線制度，對結晶器進行離線維護，從而減輕銅板壽命后期對結晶器下口銅板磨損程度。

[1] 姜錫山. 連續鋼缺陷分析與對策[M]，北京: 機械工業出版社，2011.

[2] 張樹存，馬茜.板坯連鑄機結晶器銅板材質及表面鍍層技術[J]，有色金屬，2009，(4):35～36.

CAUSE ANALYSIS AND IMPROVEMENT OF COPPER PLATE WEAR FOR WIDE SLAB MOLD

Chen Hongwei

(Anyang Iron and Steel stock Co.,Ltd.)

The main factors which influenced the wide-surface copper plate wear in the mold of the slab continuous casting machine are analyzed. By improving the copper plate surface coating and the supporting method of foot roller, and adopting the secondary on-line use system, it has achieved good effect and reduced the Copper plate wear, the amount of mold steel increased from 40 000 tons to above 70 000 tons.

lab caster mold wide surface copper plate wear

2017-1-20

聯系人：陳紅偉，高級工程師，河南.安陽(455004)，安陽鋼鐵股份有限責任公司生產管理處;