攀钢连铸工艺优化探讨

攀钢连铸工艺优化探讨攀枝花钢铁集团公司提钡炼钢厂唐向东摘要；通过对攀钢连铸部分工艺进行优化，可降低铸机的漏钢率和板材的分层质量缺陷，提高金属收得率和铸机作业率，降低连铸生产成本。关键词：攀钢；连铸；工艺探讨1引言攀钢1号板坯连铸机自投产以来，通过各项攻关，铸坯产量和质量都取得可喜的成绩。由于1号板坯连铸机的特殊性，如连铸工艺路线较长，使连铸生产组织极为困难；为提高攀钢产品的市场竞争力，特别是为尽快实现全连铸工艺准备，需要对连铸工艺进行优化，以提高产品质量，降低成本。2连铸工艺存在的问题1号板坯连铸机为两流，炼钢与连铸之间的距离为350m，钢水从转炉出钢后需用火车运送至连铸转盘，经吊车吊至精炼工序进行精炼处理后再浇钢。其工艺流程如下：转炉出钢一炉后小平台吹氩(喂丝处理)→加盖运送至转盘→电加热→真空处理或不处理→连铸→铸坯送至热轧。由于工艺路线长，工序环节多，存在如下问题。2．1连铸过程温度波动大合适的连铸钢水温度是保证连铸顺利浇铸和铸坯质量的前提条件。以1号板坯连铸生产虽多的低碳铝镇静钢为例，在生产中过程温度波动如下：(1)出钢温度。出钢温度在要求范围内的仅为50.3％，这就给后面工序钢水温度的控制带来难度。(2)炉后小平台送钢温度。由于经过出钢过程及炉后小平台的处理，其送钢温度波动范围要比出钢温度波动范围大。(3)电加热工序钢水进站温度。经过火车加盖运输350m后，炉与炉之间钢水温度波动更大且极不规律，给电加热调温处理带来困难。(4)钢水出站温度。连铸电加热工序能够进行钢水加热及降温处理，通过工艺不断进行优化，其调温功能不断加强，经过电加热工序进行钢水温度调整后，温度波动范围大为减少。(5)浇铸温度。浇铸温度波动范围较宽，若按该钢种目标浇铸温度(液相线温度+目标过热度)的-5～+10℃范围控制，其浇铸温度合格率仅为52.5％，这就给连铸工艺的稳定和铸坯质量的提高带来困难。总之，从以上过程温度情况看，连铸工艺过程温度波动较大。目前，钢水单位时间内温降比较稳定，造成这些炉与炉之间钢水温度波动，除了出钢温度波动外，主要是由于过程工序时间波动较大造成。从出钢至开浇时间的炉与炉之间波动很大，多分布在50～100min较宽的范围内，这就给过程温度的稳定带来困难。2．2炉机节奏匹配1号板坯连铸机浇铸的钢种主要是低碳铝镇静钢、普碳钢和低合金钢等系列。浇铸这些钢种铸机拉速控制有较大差异，低合金钢系列为0.8～1.2m/min、普碳钢系列为1.0～1.4m/min、低碳铝镇静钢系列为1.2～1.6m/min。另外，浇铸断面不同，铸机的浇铸周期也有较大差异。表1是生产不同钢种和断面的平均浇铸周期。原来由于连铸、模铸工艺并存，有3座转炉，只有一台连铸机，因此生产组织对转炉的冶炼周期要求不严，转炉纯冶炼时间相对较短且较稳定，而冶炼周期较长且有较大的波动。为了平衡炉机节奏往往采用2座甚至3座转炉给连铸供钢。由于同时要冶炼模铸钢，使转炉供钢节奏不易控制，造成连铸生产组织极为困难。全连铸投产后，要求炉机节奏良好匹配才能充分发挥全连铸的潜能，因此应想法缩短转炉冶炼周期，稳定连铸浇铸周期，以满足炉机节奏的匹配要求。2．3铸机溢漏钢率较高从投产以来，1号板坯连铸机的溢漏率逐年降低，从产生铸机漏钢的钢种来看(见表2)，漏钢主要发生在难浇钢种。裂纹敏感钢种的漏钢率较其它钢种大；另外，连铸低合金钢大多采用结晶器喂稀土丝工艺，由于稀土是低熔点(920℃)易氧化的元素，生成的稀土氧化物(RexOy（exy下标）)熔点极高，稀土氧化物进入熔渣中，使结晶器内的渣况恶化，润滑效果变差，易产生粘结漏钢。况且，稀土氧化物也容易粘结在浸入式水口上，使水口结瘤而发生钢流偏流，造成漏钢事故。2．4连浇炉数低耐材消耗高1号板坯连铸机的连浇炉数逐年提高，但是单中间罐的连浇炉数较低。铸机连浇炉数依靠更换中间罐来保证，致使连铸的金属收得率降低，中间罐耐材消耗增高；另外，由于更换中间缺席时有降速、停机、升速过程，给连铸的稳定操作和铸坯质量带来了隐患，也易导致浇铸事故的发生。因此，应该提高单中间罐连浇炉数，以降低消耗。2．5重大质量问题分析随着连铸工艺的不断成熟，铸坯质量也不断提高，虽然铸坯的合格率已达到较高水平，但是一些重大的质量缺陷还不时出现，如板材的分层质量缺陷。从分层缺陷产生的钢种(见表3)可以看出，主要发生在难浇的钢种。低合金钢由于采用了结晶器喂稀土丝工艺，使结晶器内渣况恶化和钢流容易偏流，导致浇钢过程中局部卷入保护渣而产生分层缺陷。焊瓶钢不但采用了结晶器喂稀土丝工艺，该钢种还要求酸溶铝含量较高，浇铸时易发生Al2O3（23下标）夹杂堵塞浸入式水口，大块M203夹杂也易卷入铸坯中而产生分层缺陷。3优化措施3．1稳定过程工序时间要得到稳定的及波动范围较窄的浇铸温度，主要是稳定过程工序时间。为此，首先要制定出合理的过程时间，表4为推荐的过程时间表，生产调度监督炉钢在每个工序的时间，井以出钢毕至钢包开浇的总工序时间为生产组织目标，确保该过程总时间合格。充分发挥电加热工序的调温功能，以保证稳定的浇铸温度。按此表严格控制过程工序时间可缩短过程总时间，减少钢水温降，降低工序成本。3．2缩短冶炼周期全连铸投产后，必将要求三座转炉对三台铸机，对炉机节奏的匹配提出子更高的要求。目前转炉冶炼周期长于铸机浇铸周期，要使炉机节奏很好匹配，必须缩短冶炼周期。转炉的纯冶炼时间较稳定，全连铸后通过铁水全脱硫及采用增碳法冶炼连铸中高碳钢的技术后，可以将转炉的冶炼周期降到40min左右。待2号板坯连铸机生产正常后，就可缓解炉机节奏难匹配的问题。根据设计，2号板坯连铸机是单流，浇铸200×1050mm以上断面的铸坯。由于钢种对浇铸周期影响也很大，因此生产组织时，应按浇铸周期接近转炉冶炼周期进行安排，即浇低碳铝镇静钢时拉速可控制较高，1号机也可浇小于200×1050mm的断面；而难浇的低合金钢(如09CuP系列钢)，由于拉速不能高，即使是200×1050mm以上的断面，仍只能用1号机复，腰板由两块钢板拼装而成，水平基准难于保证精确。导致样板与第一托辊的间隙α的值各不相同，将加工过的结晶器坐在同一台振动框架上，用校弧样板进行校弧，样板与第一托辊的间隙α，造成偏差，最大偏差达到20-3=17mm，振动仿弧轨迹、铜管外弧线及铸机弧线不在同一条弧线上。结晶器修复误差与校弧不精确是造成事故的主要原因。3．4结晶器低液面浇注由于坯壳的不脱壳现象，浇钢工作在操作过程中为减少拉坯阻力，降低了结晶器内钢水液面，液面距铜管上口250～300mm，使铜管有效长度只有512.8～562.8mm，出结晶器下口坯壳变薄，产生铸坯边裂缺陷和角裂漏钢事故。3．5结晶器与振动台联接松动结晶器与振动台之间的联接性差，只有螺栓联接，螺栓松动，结晶器产生偏摆。4改进措施4．1改进振动模型优化振动参数对原振动模型f=c×V(c-74)改进为f=c1+c2xV(c1=50，c2=55)（12下标），以达到在低拉速下有效地控制坯壳的粘结。在开浇起步前，结晶器即以恒定的频率振动，使坯壳在拉坯前预先脱模，明显减少了起步时坯壳的粘结概率；在高拉速时(V≥3.0m/min)，由于振动电机额定功率一定，当拉速达到3.4m/min以上时，频率恒定为240/min，保证Tn（n下标）不随V的增加而减少，利于脱模。4．2保证结晶器加工精度制作新结晶器，确保结晶器腰板的水平和外弧线准确度，使结晶器外弧振动仿弧轨迹与铸机弧在同一条弧线上，减少拉坯外应力。4．3精确校弧定出5250mm基准点，找出振动台水平标高和中心线，确定结晶器位置，再使用校弧长样板精确校弧，特别是结晶器下口到第一托辊间的弧度。减少拉坯过程中额外阻力，避免铸坯抖动。4．4提高结晶器钢水波面铸坯脱壳问题解决后，提高钢水液面到距结晶器上口100mm的正常高度，增加了铜管有效长度，减少铸坯边裂缺陷和角裂漏钢事故。4．5制作定位销为减少偏摆，增强结晶器振动的稳定性，在结晶器与振动台之间制作定位销，使结晶器与振动台牢固联接为一体。5效果经过采取以上改进措施，3号铸机生产达到顺行、稳定。拉脱、拉断事故明显减少。改进前7天与改进后一个月事故次数与溢漏率对比分别为42次(4.37％)和20次(0.93％)。6结论(1)振动模型f=c1+c2×V（12下标）使用效果优于f=c×V，特别是在低拉速和高拉速时。(2)连铸机是精度较高的设备，检修时必须核实各部位尺寸，确保检修质量。结晶器与振动装置是关键设备，加工时必须确保加工质量。(3)铸机弧度必须精确，特别是结晶器下口到第一托辊间的弧度，必须用校弧样板进行校弧。(4)结晶器低液面浇注和振动偏摆可引发铸坯边裂缺陷和角裂漏钢。