涟钢CSP连铸培训教材

1涟钢CSP连铸理论培训教材一、csp连铸总体描述连续铸钢技术的发展趋势是近终型连铸技术的开发应用，上下连铸与轧钢工序的无缝连接，实现紧凑的生产工艺流程，最大限度的节能和减少环境污染，提高金属收得率，缩短从钢水到成材的生产周期。涟钢csp连铸机为立弯式，于2004年2月5日一次热试车成功，生产第一块连铸坯，创造了达产达效世界第一的世界记录。铸机主要设备为蝶式钢包回转台、中间包车、漏斗型结晶器、液压振动台、扇形1、2、3、4段，带刚性引锭杆的顶弯夹送装置、拉矫装置、以及摆动剪，其核心设备是漏斗型结晶器。在钢包回转台的两侧各有一个中包车和和中包预热站，车上配有浸入式水口预热烧嘴。每台中包车都配备有称重系统，以称量中间包钢水重量。每个中间包在正常工作情况下，容量为26－28吨，溢渣情况下为30－32吨。中间包钢水液位可采用自动和手动进行控制，钢水从中间包注入结晶器采用塞棒伺服机构控制，它和Co60放射源、闪烁记数器和PLC装置一起组成结晶器液位控制系统。塞棒是整体式的，而塞棒机构采用压缩空气冷却。结晶器液位控制系统可实现连铸机的自动开浇，即当液位控制系统检测到钢水液位的10％时，铸机振动台开始振动，夹送辊开始拉坯。钢水从中间包注入结晶器，是通过一个扁平式的整体式浸入式水口，它的出钢口是专门设计的，以适应结晶器形状结构要求。结晶器是一个直的漏斗式结晶器，上大下小，在宽边铜板上部中心有一个宽的垂直、锥形的漏斗区域，以保证浸入式水口有足够的空间。漏斗区域为从铜板上部向下大约850mm，以下便是结晶器下部平行出口部分。下部结晶器模壁是平行的，从而形成最后铸坯的断面尺寸。结晶器振动装置是一个短杆式的液压振动系统，可以产生正弦和非正弦振动，目前涟钢采用的是非正弦振动。而结晶器下面则为铸坯导向的扇形1、2、3、4段。打开结晶器后，可以允许刚性引锭杆的插入，也可以清除漏钢后形成的坯壳。漏钢后通常影响到结晶器和扇形1段，他可以很容易的作为一个整体用吊车吊出更换。结晶器的宽度和锥度可以远程调整，借助于主控室内驱动PLC方式进行预设定，在浇注期间，主控操作人员可以根据生产计划或轧制规格要求进行在线调宽，通常情况下还可以通过调锥来进行结晶器热流的控制，以稳定2浇注状态，确保铸坯坯壳的均匀冷却。通常涟钢二次冷却有3条冷却曲线，根据不同钢种，选择不同的冷却曲线，随着拉速的增加，水量不断增大。铸坯出扇形段后，进入夹送辊顶弯装置，依靠液压，顶弯辊将铸坯与引锭杆分离，铸坯进入3.25m半径的弧形段，再通过拉矫机进行一点矫直。夹送辊顶弯装置及拉矫装置的冷却均为内冷。然后铸坯进入摆动剪，在摆动剪处进行铸坯切头和定尺铸坯的剪切，在主控室HMI画面可进行铸坯长度的设定。通常铸坯在摆剪处的温度为950－1050℃，主要由于不同拉速所致。二、技术参数机型立弯式流数2流流间距26000mm浇铸平台标高15165mm冶金长度9705mm顶弯半径3250mm浇注断面：900～1600mm×70～55mm（冷尺寸）回转台参数：回转台承载能力2×200t回转半径5500mm回转速度1.0rpm（电机驱动）0.5rpm（事故驱动）回转臂升降行程1000mm回转臂升降速度30mm/s包盖升降行程850mm包盖旋转角度65°包盖升降速度50mm/s中间包容量：工作液位27t（液位深度1050mm）溢流液位30t（液位深度1150mm）中间包车参数：中间包车承载能力65t3行走速度1.5/15m/min中间包升降行程600mm中间包升降速度60mm/s中包横移距离±40mm位置精度±1mm结晶器：材质宽面：Cu-Ag；窄面：Cu-Ni-Be高度1100mm出口宽度900～1600mm×72mm结晶器漏斗上口宽度×长度×高度180/190mm×880/1100mm×850mm结晶器振动：振幅±2mm～±5mm基本设定±3mm频率0~600cpmEMBr：最大线圈电流460A变压器功率160kVA塞棒：行程100mm（±50mm）驱动方式机电驱动引锭杆形式：刚性下装式拉矫辊对数4对（其中2～4上辊为驱动辊）铸坯清洗装置：喷咀数2×13（上下各13个）喷咀压力6～10bar摆动剪：剪切力12400kN马达功率450kW最快剪切速度8块/分钟三、浇注工艺技术参数41、钢水温度控制1.1液相线温度的计算钢水液相线温度取决于每炉钢水的化学成份。因为钢水凝固的初试点受熔融形核条件的影响，因而不可能从液相线温度来预测钢水凝固的初始温度。虽然如此，液相线温度还是被当做每炉钢水能否适合浇注的一个主要的参考温度。液相线温度TL＝1536℃+Σ元素含量×系数液相线温度计算系数如下表1：表1液相线温度计算系数表元素名称系数α[C]＜0.2%0.2%＜[C]＜0.5%[C]＞0.5%[C]-65-88-(9+65*[C])[Si]-8-8-10[Mn]-5-5-6[P]-30-30-30[S]-25-25-30[Al]-1.7-1.7-3[Cu]-5-5-5[Cr]-1.5-1.5-1.5[Ni]-4-4-3.5[V]-2-2[W]-1[Co]-1.7[Zr]-12.8[Nb]-7[Ta]-3[Ti]-14[As]-14[Sn]-10通常，中间包钢水实测温度减去计算的液相线温度，就可以知道该炉钢水的过热度。钢水的过热度不仅影响到钢水的凝固行为，而且影响到浇铸保护渣的熔融行为。1.2钢水过热度控制5不同钢种中间包钢水过热度要求：见表2。表2，不同钢种过热度范围钢种中间包钢水过热度连浇炉次开浇第一炉低碳钢(C≤0.07％，Mn≤0.5％)20℃～40℃30℃～50℃高强度低合金钢(C≤0.07％，Mn＞0.5％)20℃～40℃25℃～45℃中碳钢(C＞0.15％)20℃～35℃25℃～45℃高碳钢(C＞0.25％)15℃～35℃25℃～45℃2、拉速控制2.1开浇拉速控制开浇拉速设定一般为3.4－4.0m/min，开浇拉速控制曲线如下：第一步：在8s内加速到1.75m/min（a＝13.13m/min2）第二步：以2.14m/min2加速度将速度上升到设定的拉速（在切头后根据情况再调速）。2.2浇铸过程中拉速控制最大可能浇铸速度取决于：冶金长度、结晶器冷却和二次冷却的类型和强度、液芯压下厚度、钢种、钢水过热度、中间包液面、生产节奏等。2.2.1中间包钢水过热度在规定范围内的拉速优化控制：见表3表3，中间包钢水过热度在规定范围内的拉速优化控制钢种中间包钢水过热度Vc（m/min）57mm厚坯Vc（m/min）72mm厚坯低碳钢（C≤0.07％，Mn≤0.5％）20℃～40℃3.7～6.03.0～5.0高强度低合金钢（C≤0.07％，Mn＞0.5％）20℃～40℃3.5～4.82.8～4.8中碳钢（C＞0.15％）15℃～35℃3.5～4.52.8～4.4高碳钢（C＞0.25％）15℃～35℃3.5～4.52.8～4.42.2.2如果过热度超过表3范围，则最大拉速按表4进行控制。表4，过热度超标最大拉速控制表（72mm厚板坯）钢种过热度低于下限过热度高于上限过热度℃Vmax（m/min）过热度℃Vmax（m/min）72mm57mm72mm57mm低碳钢15～205.56.040～455.05.5高强度低合金钢15～205.05.040～434.34.3中碳钢12～154.74.835～404.24.3高碳钢12～154.74.835～404.24.32.2.3中间包吨位与拉速关系，见表5：6表5，不同中间包液面下的最大拉速中间包钢水吨位（吨）最大拉速（72mm×900～1600mm）低碳钢高强度低合金钢中碳钢高碳钢＞20不限制≤154.84.54.54.2≤124.54.34.34.0≤104.24.14.13.8≤84.03.93.93.8≤63.8（尾出后）3.8（尾出后）3.7（尾出后）3.7（尾出后）2.2.4LCR时拉速控制，见表6：表6，LCR时拉速控制表（低碳钢、HSLA、中碳钢的K分别取26.5，26，25）液芯压下量mm最低事故拉速（m/min）最高拉速（m/min）低碳钢HSLA中碳钢低碳钢HSLA中碳钢72682.32.22.15.65.45.072662.52.42.25.95.75.372642.62.52.36.16.15.672622.82.72.56.76.56.072603.02.92.77.26.96.472573.33.22.98.07.77.12.2.5浇铸过程中最低拉速控制57mm厚铸坯：3.5m/min72mm厚铸坯：2.8m/min2.2.6紧急降速控制在漏钢预报系统发出警告后，自动或手动激活紧急降速。不同钢种的紧急降速控制如表7所示：表7，紧急降速控制步骤拉速（m/min）时间（s）加速度（m/min2）从到低碳钢中碳钢高碳钢低碳钢中碳钢高碳钢1Vc1.0＜2＜2＜290909021.01.055500031.01.753.43.43.413.12513.12513.12541.754.0（或Vc）65901002.1431.51.352.3尾出拉速控制第一步：降低拉速到0.5m/min；第二步：保持0.5m/min的拉速40s；第三步：提高拉速到5.0m/min。3、结晶器冷却控制采用ISO控制，结晶器冷却水从上到下流经冷却水槽。3.1结晶器冷却水参数7进水压力宽面≥14.5bar；窄面≥16.5bar出水压力8～10bar进水温度设计为38℃，操作时35～40℃（启动温度≥30℃）出水温度＜54℃最大进出水温差16℃补偿水：压力6bar流量10m3/h事故水：流量250m3/h（15min）压力3bar3.2结晶器冷却水流量控制，见表8：表8，结晶器冷却水流量控制表宽面流量控制窄面流量控制铜板厚度(mm)冷却水流量(L/min)铜板厚度(mm)冷却水流量(L/min)15～165600（v＝9.0m/s）11～12190（v＝8.2m/s）16～17560012～1319517～18570013～1420018～19580014～1520519～20590016～1721020～21600017～1821521～22610018～19220（v＝9.2m/s）22～23620023～24630024～256400（v＝11.0m/s）3.3结晶器冷却水水质要求，见下表9：表9，结晶器冷却水水质要求项目单位参数项目单位参数PH（20℃）./.8.5～9.5不溶解固体总量mg/L300总硬度°dH0.5Cl2（mg/L）mg/L50碳酸盐硬度°dH0.5Fe+Mnmg/0.5沉淀＋悬浮物mg/L10SiO2mg/L10硫酸盐mg/L100氨mg/L0.1油＋脂mg/L03.4结晶器冷却水报警，见表10：8表10，结晶器冷却水报警浇注危险报警水流量低于正常10%进水温度＞45℃出水温度＞58℃进水压力＜12bar浇注停止报警水流量低于正常15%进水温度＞48℃出水温度＞60℃进水压力＜10bar浇铸停止报警5s钟内必须停浇。如果进水压力低于2.5bar事故水自动打开，必须停浇。4、二次冷却控制4.1二次冷却水水质要求，见表11：表11，二冷水水质要求项目单位参数项目单位参数PH./.6沉淀和悬浮物mg/L20暂时硬度°dH10Fe+Mnmg/L0.5总硬度3dH25Cl-mg/L400碳酸盐硬度°dH15总溶解固体mg/L15004.2二冷水参数最大进水压力14.0bar最大流量990m3/h最低流量300m3/h进水温度≤35℃喷咀压力：扇形段115bar（通过增压泵增压）扇形段2、3、410bar事故水流量190m3/h（持续15分钟，其中扇形段1为90m3/h，扇形段2、3、4为100m3/h）4.3二次冷却喷淋区和控制回路二次冷却系统分为6个喷淋区，14个控制回路，其分布见图1。喷淋区11.0喷淋环+窄侧格栅喷淋区22.0喷淋区33.23.13.03.13.2扇形段1喷淋区44.24.14.04.14.2扇形段2喷淋区55.25.15.05.15.2扇形段3