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第四界发展中国家连铸国际会议（CCC08）连铸“典型拉速下恒拉速”的生产实践李凤喜李具中武汉钢铁公司炼钢总厂摘要：武钢炼钢生产组织推行“典型拉速下恒拉速连铸”的控制思想。典型拉速达标率的改善，取决于稳定的温度控制、炉机节奏的及时协调、管理手段的进步。经过多年的努力，武钢炼钢总厂平均典型拉速达标率已超过85%，产品质量相应稳步提高。关键词：恒速浇注、钢水温度、工序节奏、生产调度ContinuousCastingPracticeatConstantTypicalSpeedLIFengxi,LIJuzhongWuhanIron&SteelCompanySteelMakingPlantsABSTRACT:ContinuouscastingpracticeatconstanttypicalspeedhasbeencarriedoutatWISCO.Theimprovementofthetypicalcastingspeedratedependsonastabletemperaturecontrol,BOFandcastermatchingcoordination,newmeasurementforinformationmanagement.Aftermanyyearsofefforts,WuhanIronandSteelCompanysteelmakingplantsanaveragerateattypicalspeedhasbeenover85percent,correspondingsteadyimprovementofproductquality.KEYWORDS:ConstantSpeedCasting,Temperature,Matchingcycles,Productionplanning1.前言良好的制造流程可以充分提高设备的生产效率，缩短工序等待时间，降低物耗和能耗，从而降低成本、提高产品竞争力，钢铁制造流程的研究越来越受到冶金工作者的重视[1~5]。对于现代钢铁生产的关键工序，炼钢-—连铸的生产流程，是钢水传递的物质流、钢水温度变化的能量流、生产节奏的实践流的综合体现，是离散-连续系统，设备多且操作变数大。炼钢厂生产组织的优化和改进就是要协调转炉、精炼、连铸等工序能力，发挥各功能，使其形成有机整体。日常生产流程的控制是以生产调度形式开展，一般炼钢厂是以铸坯产量最大化为核心，武钢炼钢生产组织提出了“恒拉速”的控制思想，目的在于使产能、品种、质量等各方面的有机协调，实现综合最优效果。生产成本低、质量优的连铸坯无疑是炼钢厂追求的目标。稳态浇铸是生产优质连铸坯的最核心的保证的观点已越来越被业内人士所共识，但由于受工厂的设备配置、工艺操作的稳定状况等因素影响，稳态浇铸存在不确定性。如何实现稳态浇铸、减少非稳态浇铸是各钢厂实际生产组织面临的具体问题。武钢多年的实践摸索、总结，得出了以“典型拉速”组织连铸生产，提高浇铸的稳定性的经验。该典型拉速有别于铸机自身因素确定的工作拉速。典型拉速是建立在工作拉速基础上，兼顾前工序的工艺装备状况、所生产钢种的工艺流程设计、质量等级的要求等特定环境因素。典型拉速能满足生产节奏的需要，按典型拉速操作，有利于恒拉速组织生产，实现多炉连浇，生产高质量、低成本连铸坯。2．恒拉速连铸生产组织的关键问题2.1恒拉速浇铸的概念所谓恒速浇注就是指保持典型拉速下拉坯的连铸浇注过程。根据钢种特性、钢种工艺流程、铸坯断面等因素制定典型拉速，典型拉速与钢种标准的浇注温度对应。为了能量化地进行描叙，设立了典型拉速达标率的概念，即：典型拉速达标率＝∑典型拉速浇注时间/∑浇注时间×100%武钢多年的经验证明，实现特定条件下的典型拉速绝非容易，一系列的稳定条件都必须做到时时一个样、班班一个样、天天一个样、年年一个样。典型拉速达标率的提高，取决于稳定的温度控制、生产过程操作标准化、生产节奏的精确有序、设备的平稳运行及高精度保证、技术标准的科学合理。第四界发展中国家连铸国际会议（CCC08）武钢在2007年将原二炼钢、三炼钢及新建的四炼钢组建成为炼钢总厂，二炼钢改名为炼钢总厂二分厂（下同），有3座转炉、2台RH精炼炉和4台连铸机，三炼钢分厂3座转炉、2台RH精炼炉、2台钢包精炼炉和3台连铸机，四炼钢分厂有2座转炉、2座RH精炼炉和2台连铸机。武钢炼钢总厂的3个炼钢厂恒速浇注方面的工作互相借鉴，也各有其特点，相比之下，四炼钢因刚刚投产，且采用了比较单纯两炉两机的生产组织匹配，三炼钢和二炼钢的生产匹配模式较复杂，因此，本文涉及的事例以二、三分厂，图1是二炼钢的工艺流程。2.2恒拉速连铸生产组织的基本原则由于武钢炼钢厂生产品种繁多，不同品种所要求的工艺流程也有所不同，而且每个工序都拥有多台设备，使得钢厂的非常复杂。正常生产要求物流畅通、紧凑、连续、高效，上、下工序匹配对应、动态有序运行。从一个全连铸钢厂的生产组织及各工序间相互制约的因数上看，影响铸机典型拉速达标率的因素是错综复杂的，涉及的面广、点细，从厂生产原料组织到铸坯切割，其中任何一个环节出现异常都会直接影响到铸机拉速的稳定运行。因此，以连铸为中心是生产组织的基本原则，充分满足恒拉速连铸的生产要求，根据连铸、二次冶金、转炉工序、品种计划的约束条件，合理组织生产，使各工序产能、品种、质量的要求得到协调统一。2.3转炉与铸机的匹配问题保持连铸在恒拉速下多炉连浇，理论上工序周期时间应满足tRefine＜tBOF≤tcc(tRefine、tBOF、tcc分别为一炉钢水精炼、转炉、连铸作业时间)，二次精炼起到转炉-连铸之间衔接缓冲的作用[2~4]，这样生产会比较顺畅。实际生产中，精炼时间比转炉周期、连铸周期都要短的条件是可以满足的，图2是一种典型RH生产硅钢的处理周期与浇注周期时间的分布。但转炉周期与铸机周期的关系是多变的，当tBOF≤tcc时，转炉与铸机可以采用一炉对一机的“层流”方式组织生产，操作起来比较容易；当tBOF＞tcc时，铸机浇注周期比转炉冶炼周期短，若人为将铸机拉速降低标准，将会影响全厂的产能发挥，这时候的生产组织难度就比较大了。对于多品种、多断面的转炉、连铸钢厂来说，周期的不匹配是客观实际，实现恒拉速连铸，必须灵活下达生产计划、动态调整炉机匹配。就目前计算机炼钢调度的水平来说，仍然只能发挥辅助作用，恒拉速的生产调度组织，主要依靠人工调度。以二分厂为例，转炉出钢量80吨左右，冶炼标准时间周期为38±2分钟。连铸机的浇注周期与钢种、断面有关，由于断面变化频繁、复杂（210/230/250*700～1550，mm）,钢种典型拉速从0.6～1.5m/min不等，因而铸机标准浇铸周期波动较大，一般在28~65分钟,表1。4号机是全弧型连铸机，目前生产组织中作为硅钢生产的专用连铸机，浇注周期（图2）在60分钟左右。其他3台连铸机进行了直弧型的高效化改造，其浇注周期除硅钢外，一般要比转炉冶炼周期时间短（表1，图3，图4）。1#KR2#KR1#MIXER3#MIXER1#BOF2#BOF3#BOF1#ArStation2#ArStation3#ArStation1#RH1#RH1#CCM1#CCM1#CCM1#CCM图1.武钢炼钢总厂二分厂工艺流程图第四界发展中国家连铸国际会议（CCC08）生产组织不能按一炉对一机的模式，必须采用“转炉、铸机交错生产”的模式来组织生产。考虑到此种情况，下达班生产计划任务时，把硅钢与其他钢种搭配、浇注周期长的断面与浇注周期短的断面搭配。对于三炼钢来说，当tBOF＞tcc时，发挥钢包炉的作用，将1~2钢水存放于钢包炉，将转炉冶炼的第2炉或第3炉作为铸机的第一炉开浇，以次来保证一个浇次的循环计划兑现。表1，几种典型断面浇注的标准周期断面,mm×mm典型拉速,m/min理论周期,min210×11500.7650.95481.1411.335210×13001.0391.2531250×15500.7390.9302.4工序时间控制保持生产的稳定，以典型拉速进行连铸浇钢，各工序时间必须有严格的规定。二分厂以吹氩站工艺路线的钢种为例，原则上，到站至本炉开浇按22±3分钟控制。钢水吹氩结束至大包开浇间隔时间12±3分钟。吹氩精炼方式的不同，钢水到站节奏也有所不同。根据钢种成分所要求的精度的程度，有多种吹氩精炼的控制方式，包括定氧加铝方式、等成分微调铝方式、等成分微调碳锰方式，节奏分别要提前5分钟、10分钟、12分钟。连浇的第一炉由于中间包占有部分钢水，其周期要比以后各炉短，因此，第2炉钢水到Ar站的节奏与以后各炉会有所不同。三分厂根据其工艺流程的特点，在经过多年的生产实践，逐步制定和完善各个工序生产节奏时间标准，用于生产过程的严格执行。表1是三分厂标准生产节奏时间的部分规范。图3.一种硅钢的RH处理时间与新铸机浇注时间，min5856545250484642363432302826249080706050403020100周期时间,分钟百分比,%27.752.14623651.303.42164均值标准差N硅钢RH处理时间新铸机浇铸时间变量图2.4#机硅钢实际浇注周期分布，min6663605754511816141210864204号机硅钢浇注周期，分钟百分比,%均值59.23标准差3.041N173图4.新铸机同一断面不同品种实际浇注周期分布5652484440363250403020100浇铸周期百分比,%34.081.7638851.303.42164均值标准差N210*1050WST12210*1150硅钢变量第四界发展中国家连铸国际会议（CCC08）表1三分厂各工序标准节奏时间兑铁时间≤4分钟铁水空罐吊运时间3-6分钟废钢加入时间≤7分钟冶炼周期≤38分钟精炼时间氩站：铝系列钢18分钟、非铝系列钢15分钟真空轻处理：14分钟真空本处理：30分钟上钢包炉脱硫：20-40真空至平台测温≤10分钟测温时间AR、LHF至平台测温≤8分钟≤3分钟测温至上旋转塔出完至氩站处理位≤1分钟转站时间Ar站至真空处理位≤12分钟Ar站至LF炉处理位≤8分钟LF炉至真空处理位≤5分钟2.5钢水温度的控制典型拉速和恒定拉速的实现，有两个最关键的因素，一个是前面讨论的时间节奏，另一个是关键因素是温度。温度的控制主要在于过程温降的控制。以三分厂为例，介绍武钢温降控制措施。2.5.1控制出钢温降图5、图6[6]示出不同罐况温降规律调查结果及其对出钢温降的影响。据此，并结合生产实际，将钢包分为4种等级，即A级罐：红热周转罐停罐100分钟。B级罐：红热周转罐停罐≥100分钟--120分钟。C级罐：红热周转罐停罐≥120分钟；停产检修、钢包加热≥4小时的大罐；小修罐第一炉。D级罐：中修罐第一炉、大修罐第一炉。减少钢包周转数量，增加A级罐（红罐）数量是控制重点。2.5.2采用相应保温措施，减少和稳定过程温降保温措施主要有：①实施钢包加盖②改善钢包覆盖剂的铺展性提高保温效果③中包覆盖剂采用双层形式，改善保温效果④改进钢包，中间包烘烤效果，减少温降另外，对各种精炼工艺也作了温降调查，找出影响因素，采取对策，对减少和稳定温降都取得了满意的效果。通过上述各项温度控制措施，中间包温度合格率平均在90%以上（见图7）。图5.不同罐况温降规律调查结果图6.不同罐况出钢温降调查结果87888990919293123456789101112月份中包温度合格率，％图72007年全部钢种平均中间包温度合格率第四界发展中国家连铸国际会议（CCC08）3.恒拉速生产组织的管理技术进步推进恒拉速操作，管理技术手段也同步进行了开发，多项动态统计、实时监控、在线诊断技术在生产中应用，使各种异常情况及时得到反馈与处理。3.1生产调度系统的开发自主开发的生产调度系统（图8），能保证全厂局域网每台终端计算机以IE访问的形式实时显示3座转炉、2台RH、3座氩站、4台铸机的生产情况，便于协调生产节奏组织；3.2铸机典拉拉速的实时自动统计分析连铸浇铸过程数据靠手工记录，不利于生产技术管理工作。通过现场基础自动化的改造