河鋼宣鋼1段噴嘴改造提高拉速生產試驗

徐 亮

（河鋼河鋼宣化鋼鐵集團有限責任公司二鋼軋廠，河北 宣化 075100）

1 宣鋼二鋼軋廠連鑄主要設備情況

河鋼宣化鋼鐵集團有限責任公司（全文簡稱宣鋼）150 t爐區1號連鑄機為12機12流小方坯弧形連鑄機，弧長10 m，斷面150 mm×150 mm、165 mm×165 mm兩種斷面，主要鋼種低合金系列。設計年產量200萬t，該機采用全弧形連續矯直工藝，配置蝶式液壓升降鋼包回轉臺，全程無氧保護澆注，鋼包下渣檢測，結晶器液壓面控制技術，結晶器電磁攪拌，連鑄矯直技術，紅外線自動定尺切割，裝配水平是目前世界上流數最多，產量最高的小方坯連鑄機之一。150 t爐區連鑄機主要參數(見表1)。

表1 連鑄機主要參數

2 拉鋼條件

宣鋼二鋼軋廠1號連鑄機在改造之前，二冷噴嘴參數如表3，0段噴嘴采用不銹鋼噴咀-1/4PZ9490QZ5，12個，1段噴嘴采用不銹鋼噴咀-1/4PZ2665QZ5，52個，2段噴嘴采用噴嘴-1/4PZ2065QZ5，28個，比水量在0.80L/KG。在拉低合金HRB400EZT2（SY）拉速165斷面達到2.4 m/min時，150斷面達到2.6 m/min時有輕微脫方現象，并且中包連澆次數2次1段、2段噴嘴堵塞嚴重（見圖1）。拉速在2.2～2.4 m/min時液面波動較大，漏鋼拉斷頻率明顯增加。

表3 改造前二冷噴嘴參數

圖1 連澆2次后的1段噴嘴

1號機日產要達到7500 t，減去每月定修兩次24 h，小修及日常工藝停機累計24 h，平均日產需達到8035 t才能完成目標任務。表2為對應斷面及拉速（出鋼量205 t）。

表2 斷面及拉速對照表

由于開澆及連澆前兩爐溫度高，拉速慢，周期在45～50 min左右，正常澆注過程需165斷面平均拉速達到2.4 m/min，150斷面平均拉速達到2.8 m/min，才能完成生產目標。所以提高拉速是急需解決日產7500 t問題所在。提高拉速首先滿足鋼坯出結晶器時有足夠的坯殼厚度，坯殼厚度在10～15 mm為安全拉鋼范圍。

3 出結晶器坯殼厚度

根據公式：

式中：e為坯殼厚度；K為凝固系數；h為結晶器有效高度；v為拉坯速度。

計算出拉速v分別為2.4 m/min和3 m/min，K=22 mm/min1/2，h=0.8 m時，坯殼厚度e：

坯殼厚度在2.4～3.0 m/min都滿足安全坯殼厚度要求。所以在現有的工藝下只要改善鑄機鑄坯的脫方和噴嘴的堵塞問題，就能滿足日產7500 t的要求。

4 生產工藝優化與實踐

4.1 噴嘴優化布置

二次冷卻區內部的傳熱方式以噴嘴噴淋水、鑄坯表面傳熱為主，具有可控性。二冷區應當具備較寬的流量調節范圍、水量分布受流量變化的影響較小、較高的噴射速度，且易于蒸發、覆蓋面大等。噴嘴冷卻水與鑄坯接觸面積一般為噴嘴面積的3～5倍。相關研究表明，連鑄二冷區的冷卻對內部質量有一定的影響。冷卻凝固不均勻，裂紋就會越來越多，對于高溫區域會發生嚴重的偏析，通過根據噴嘴水量分布特性進行設定，控制噴嘴組合體的水量分布均勻，就能夠避免對鑄坯質量的影響。原先的1段噴嘴為不銹鋼噴嘴-1/4PZ2665QZ5，2段噴嘴為噴嘴-1/4PZ2065QZ5，保持0段足輥不銹鋼噴咀-1/4PZ9490QZ5不變，改1段噴嘴為不銹鋼噴嘴-1/4PZ4065QZ5,2段噴嘴為噴嘴-1/4PZ4065QZ5，改善后的二冷比水量達到1.0 L/kG，二冷水增加量為129 m3/h。優化之后的噴嘴，堵塞情況明顯改善，連澆次數可以增加到5次以上，經過生產試驗165 mm×165 mm斷面連鑄機拉速達到2.7 m/min，沒有明顯脫方現象。

4.2 結晶器振動改造

原先設計的結晶器振動為全板簧振動機構,通過減速機上的偏心套和連桿使置于振動架上的結晶器上下振動,運行軌跡呈正弦波.振幅在線不可調，通過更換偏心套可以調整振幅。改變電機輸出轉速，可使振動頻率在40～300次/min范圍內進行調整。在改進之前振頻超過180～190次/min時振動精度明顯降低，偏擺量較大，液面波動不穩定，不能滿足高拉速的需要。改造后電動缸控制，可實現非正弦振動，可在線調節結晶器振動的波形、頻率和振幅，選擇最佳的振動特性參數，從而在不同拉速下均可獲得最佳的鑄坯表面質量，滿足鑄坯高拉速需求。

4.3 降低中包過熱度提高中包壽命

拉速穩定在2.4 m/min，從表3可以看出拉鋼周期在33.11 min，由于鋼包周轉加快，放鋼溫度可以降低20℃，由于中包溫度降低，中包耐材使用時間增加，中包過鋼爐數也明顯增加。據統計增加拉速后中包壽命提高到37.21爐/23.8 h，比原先增加3.41爐/1.8 h，月減少2對中包。

5 經濟效益

5.1 降低放鋼溫度節約成本

轉爐每降低1℃，噸鋼節約成本0.325元，按照日產7500 t計算，則全年節約成本：0.325×20×7500×365=17793750元。

5.2 耐材節約成本

按照每月節省2對中包計算，沒對中包成本10萬元，則可節約成本：2×12×100000=2400000元。

5.3 投入成本

振動電缸改造投入費用單價5萬元，12個在線使用，3個備用。則投入：15×50000=750000元。噴嘴單價與原類別噴嘴單價相同，不做計算。

則總效益為：17793750+2400000-750000=19443750元。

6 結語

宣鋼經過生產過程中不斷對連鑄工藝的調整優化，1號機滿足日產7500 t的同時，連鑄澆注順利，鑄坯質量控制良好，并且節約成本19443750元。