提升结晶器铜管过钢量的实践探讨

提升结晶器铜管过钢量的实践探讨

李罡  赵峰

（方大集团萍安钢铁公司炼钢厂，江西萍乡337019）

摘  要：本文针对萍安钢炼钢厂结晶器安装进行工艺改进，以及优化浇铸条件，结晶器铜管单支过钢量提升至13000t/支，降低了备品备件单耗，确保了生产的稳定高效运行。

关键词：结晶器铜管，过钢量，实践探讨

1 前言

结晶器铜管作为结晶器核心装备，其关系到铸坯质量，其使用寿命一般以过钢量来衡量，萍安钢炼钢厂结晶器铜管过钢量一直在8300吨/支左右，而特钢及九钢均超过了10000t/支，萍安钢炼钢厂萍钢片最好历史水平为12452吨/支，而安钢片最好历史水平为9207吨/支，存在较大差距，本文就结晶器铜管下线原因入手，从铜管装配、维护和合理使用的管理力度方面进行了论证，实践表明，单支铜管能突破13000吨/根，结合生产经营的需要，目前控制在10500吨/根，对生产顺行及降本增效都提供了有力支撑。

2 铸坯生产工艺概况

连铸机机型：全弧型连铸机

连铸机流数：5机5流*2台；6机6流*1台

浇注断面：170×170mm2

弧型半径：8m

冶金长度：25.5m

浇注模式：中间包快换水口+浸入式水口

中间包容积：25t；30t

工作拉速：0～4.0m/min

结晶器振动驱动和结构：电机驱动、短臂曲柄四连杆机构

结晶器电磁搅拌型式：内置式

通过对下线结晶器解体后发现，结晶器非正常下线的原因主要集中在外因和内因两大块：内因：结晶器铜管凹坑、镀层剥落、镀层网状裂纹、划痕深、磨损严重等；外因主要是：①装配质量不过关，密封圈、水套的质量；②使用过程中，划伤、烧伤、撬伤等人为因素导致的意外受伤等。

4 改进措施

4.1 配件把关

4.1.1 配件检查环节最重要：

对每一批新到货的铜管都要进行锥度、壁厚、长度等各个指标的检验，发现不符合标准的禁止上线使用，尤其是结晶器法兰板的质量不容忽视，自2014年3月至2015年7月这段时间，结晶器法兰板的供货情况一直不稳定，车间带电搅的结晶器总共有14台，当两个机子同时更换品种时（拉普C钢），必须同时上线新铜管装配的结晶器10台才能开浇，且必须保证4台完整的结晶器随时可以上线使用（但往往有结晶器正在处于电搅线圈修理状态），此时最易导致结晶器周转紧张。

4.1.2 主要配件存在的缺陷及后果：

（1）法兰板的特点：

①上、下法兰板不通用，上法兰板有16孔和12孔两种；下法兰板依据孔位可分梅花状及正方形两种。

②当法兰板“上子口边”裂纹较为严重时，难以修补，就是修补好了，也很难杜绝使用过程突然炸裂并大面积漏水的现象，进而迫使结晶器铜管缩短使用寿命，而且存在工艺安全隐患。

（2）法兰板缺陷现象：

①上法兰板密封槽“子口边”R角不标准：R角不圆（角部偏大，槽子不均匀），槽内深浅不一，结晶器密封圈上口部分向外移，密封圈中心位置压不到铜管壁的上口（只压到一点点边缘），导致密封不严实而漏水；坡口尺寸不标准：坡度不均匀、坡度偏小，导致中间部位漏水或四周漏水；

②下法兰板（含下支承法兰板）密封槽“子口边”R角参数不符：情况与“上法兰板”的相同；

（3）导致后果：

①遇密封槽位置参数不符：装配时是以铜管定板，先把铜管装进去，因为密封槽（左右槽子还可以）内外弧的原点不在同一圆心上（未吻合），导致铜管四周形成的密封槽子不均而漏水；

②两板孔径对不到：一般情况，相差2mm就对不到螺丝孔（装不上），出现过8个孔5个孔对不到的情况），通过设备部门的努力，目前情况正常。

4.2 加强对铜管维护和合理使用的管理力度

4.2.1 装配精度

首先对结晶器的维修装配进行严格把关，加强了密封圈、水套的质量检查，有效杜绝了由于水套密封不严造成结晶器进回水短路，导致结晶器铜管过烧的问题，改善了铸坯在结晶器内的冷却效果；其次要求维修班组在每个下线的结晶器进行维护时对水缝进行测量，确保结晶器铜管四面与内水套之间的水缝均为4.0±0.1mm，车间不定时地对结晶器安装、工艺操作进行抽查（一周内不少于5个），保证了结晶器四面、角部水缝的均匀，避免了铸坯在出结晶器后由于零件质量、操作等原因造成的事故，提高了冷却能力和冷却的均匀性，降低了漏钢率，从而避免了结晶器提前下线现象。

4.2.2 铜管检查

提高结晶器装配过程的责任心，重视铜管内腔面任何细小凹陷、镀层脱落镀层网状裂纹等情况，仔细检查每一个环节，确保装配质量，防止为保“铜管过钢量抱侥幸心理”而上线使用的倾向，杜绝漏水等工艺事故的出现（缩短结晶器寿命）。

4.2.3 钢种搭配

实践证明，结晶器锥度是结晶器的一个重要参数,对连铸操作和铸坯质量的影响很大。为适应钢液在结晶器内凝固时产生的热收缩,结晶器内腔应呈倒锥度,以减小气隙,改善冷却条件,增加坯壳厚度,以利提高拉速和改善铸坯表面质量,同时还能消除或减小坯壳回温现象,有利于防止铸坯产生裂纹及变形。锥度过小,气隙大,影响铸坯对结晶器的传热,制约拉速的提高；锥度过大,会增加拉坯阻力和结晶器壁的磨损,易引起铸坯抖动，甚至拉裂坯壳造成漏钢，因此,合适的锥度至关重要，生产过程中必须关注钢种搭配，根据铜管新旧程度及磨损情况，也即铜管锥度的变化情况，结合钢种浇注的工艺要求，合理匹配“铜管炉龄数”，锥度情况如表1。

表1 炼钢厂结晶器新铜管参数

注：①新铜管的锥度在1.3～1.4之间；②新铜管上线一般用于普碳钢拉坯（大概在2500吨左右），即锥度磨损到0.9～1.0以下时，下线修整用于20MnSi系列拉坯，正常情况下，至锥度磨损到0.3～0.4左右报废。

4.3 加强连铸机操作规范的执行力度

结晶器是连铸机的心脏，其健康运行还取决于操作规范的执行力度，车间以“对中精度”为主，做好二冷管架对中与引锭杆校弧、托辊更换工作，防止引锭头顶坏结晶器端口及内腔；杜绝内腔意外受损的责任事故（划伤、烧伤、撬伤等）；同步跟踪水温差，及时调整结晶器水量，解决了结晶器进出水温差偏高的难题,有效地提高了初生坯壳的厚度，拉漏率显著降低。

4.3.1 对中精度

做好二冷管架对中与引锭杆校弧、托辊更换工作，标准是二冷管架对中误差≤5mm，试机时引锭杆不跑偏，防止引锭头顶坏结晶器端口及内腔。

4.3.2 杜绝内腔意外受损的责任心事故（划伤、烧伤、撬伤等）

中心思想就是要减少开浇次数，因为每次开浇，均涉及装引锭、放连接、挂（熔）冷钢等，最容易发生划伤、烧伤、撬伤等现象，所以生产的连续性管理最重要，要在减少因为“炉钢节奏、高温钢、负镇时”等导致的低液面堵流、意外事故堵流，进而重新开浇的事件上下功夫，尽可能提升单个结晶器的连浇率，提高铜管寿命，具体为：

①因顶坯盖帽未清理干净的胡须导致划伤内腔；

②因钢质连接件未放正而划伤铜管；

③中浇保护管突然穿孔且“结死”不能及时取出时，钢流如果直接冲击在法兰板上（烧坏密封圈，漏水），容易导致结晶器受损；

④遇到事故需用撬棒处理结晶器内的冷钢时，要小心，以免损坏铜管内腔；

⑤氧管需取火种时（引流或吹滑道残钢），必须防止射伤铜管内腔的事件（氧气流量及时间控制）。

4.3.3 水温差

夏季环境温度上升，及时跟踪调整结晶器水量，由95t/h调整到97～99t/h，尤其是结晶器进水水温超过35度，水温差超出7～9度均须预警，督促动力厂散热或补水，使结晶器水温差在可控范围，有效提高了初生坯壳的厚度，降低事故率。

4.3.4 开机检查

每次开机前，结晶器事故水试水操作属必备程序；停机班组对结晶器更换、安装进行检查确认；停机班组检查结晶器铜管的磨损和划痕情况，有异常及时更换；班组更换结晶器时，采用定位销进行定位安装；车间不定时地对结晶器安装、工艺操作进行抽查及考核。

5 改善水质

5.1 水质的重要性

结晶器是连铸机的心脏，冷却水就是连铸机的血液，为确保铸坯均匀冷却，防范喷嘴堵塞现象，水质的改善列为冷却效果基础管理的头等大事。水质成份大概为以下几类：水藻、泥沙、油污、钢坯表面氧化物、悬浮杂物等污染物。因为二冷水多半处在露天路径循环，生产过程中完成冷却任务后初步汇总在溢沉池中（1#、2#机为一个系统，3#机另为一个系统），从外观上看，水面有大量的机油、矿泉水瓶、塑料袋、槟榔壳、烟盒等杂物堆积，不断发酵、腐烂，或被高速水泵碾碎，最后随水流再次进入管道循环系统，根据对多次漏钢等工艺事故的分析，结合对喷嘴堵塞情况的拆解，可以认定：杂物堵塞喷嘴已经威胁到连铸机的正常运转。

5.2 捞油机功不可没

基于上述判断，着手对二冷水的水质进行全天候布控，并采取了多项措施对水质进行维护：①协助动力厂在高速澄清池的出口加装滤网，尽可能拦截悬浮杂物；往二冷水池内加入絮凝剂和沉浆剂，使二冷水中水藻、水中浮生物、水中悬浮物得到絮凝上浮，水中小微粒污染物得到沉淀；②首台捞油机在3#机的二冷溢沉池运转成功，第二台捞油机将在近期内制作安装到1#、2#机的二冷溢沉池，用于打捞机油，减少其对杂物的粘结作用，减少喷嘴堵塞几率；③对溢沉池中的杂物组织专项打捞，对水质进行第三方检验并纳入常态化工作日程，严厉“禁止抛撒杂物到二冷循环系统”，倾力维护水质，确保铸机顺行。

6 控制钢水过热度

结晶器铜管寿命与再结晶温度强相关，见表2

表2

铜管的热面温度越接近再结晶温度，铜管寿命越短，因此控制好钢水过热度有利于铜管寿命的提高。四个月来，钢水过热度由30～40度降低至20～30度，为铜管寿命的提高提供了有力的支撑。

7 效果评价

   经过以上措施的落实，结晶器铜管过钢量得到大幅度提升，具体如下表3所示：

表3 萍安钢炼钢厂结晶器铜管过钢量统计表

8 结语

经过系列改造和优化，铜管过钢量得到大幅提高，由原来的平均8300吨/支提高到目前的10836吨/支,单支铜管最高过钢量达到13563t，平均及单支铜管过钢量都达到了历史最好水平，提高了钢水收得率，从而带动备件消耗大幅降低，结合生产经营的需要，目前控制在10500吨/根。

参考文献

[1] 陈家祥.连铸铸钢手册.北京.冶金工业出版社，1991

[2] 冯捷，史学红.连续铸钢生产.北京.冶金工业出版社，2005

[3] 史震兴.实用连铸冶金技术.北京.冶金工业出版社，1998