热送棒材无缺陷铸坯的工艺控制

热送棒材无缺陷铸坯的工艺控制

马梦迪  张波

（河钢宣钢一钢轧厂）

摘  要：本文简述了宣钢一钢轧厂针对生产实际，通过在工艺与技术方面所做的一系列工作，实现了无缺陷铸坯的生产，满足了棒材热送热轧的质量要求。

关键词：无缺陷铸坯  热送热轧  连铸

连铸坯热送热装技术不仅可以大幅降低能源消耗、缩短产品的生产周期，而且能改善产品质量，提高产品收得率，同时还能减少厂房占地面积及节约投资等优点。然而高效率的轧制节奏必需以无缺陷铸坯为基础，任何的铸坯质量缺陷如结疤、缩孔、脱方等都有可能造成轧机的堆钢甚至停机事故。不但影响了产品的质量、产量，还会影响全厂的生产节奏，造成极坏的影响。那么作为连铸坯热送热装技术的先决条件，能否生产无缺陷的连铸坯便成了重中之重。

宣钢一钢轧厂连铸机自投产以来出现了很多的铸坯表面缺陷、内部缺陷和外形缺陷。经过大量的分析和总结发现，铸坯的外形缺陷主要为脱方，内部缺陷主要为中心疏松和夹杂物，表面缺陷主要为结疤、重叠、裂纹等。因为涉及的连铸坯质量缺陷的种类比较多，所以必须从连铸全流程入手，多方面落实干预措施，杜绝连铸坯质量缺陷，确保铸坯质量。

2 铸坯质量缺陷及改进方向

根据生产现状分析，通过实地监测了解到影响我厂铸坯脱方缺陷的因素有钢种、温度、拉速、铜管尺寸及结晶器装配质量、二冷对弧、水口对中。内部缺陷中心疏松的原因在于钢水过热度高、拉速快造成柱状晶过度发展，形成凝固搭桥而成；表面裂纹、结疤产生的原因则多是因为钢水成分、拉速与保护渣性能、结晶器液面变动，结晶器变形等。因此，我们必须通过采用恒速拉钢、控制好过热度、规范使用结晶器和使用专用保护渣等技术操作才能实现铸坯零缺陷。

另外，设备改造方面保证结晶器钢水液面自动控制系统稳定运行对于保持恒拉速、恒液面浇铸，提高铸坯质量、水口保护有重大意义，一旦结晶器钢水液面自动控制系统出现故障，将被迫改用人工控制塞棒，不仅劳动强度大，也难以保证铸坯质量；拉矫机系统及切割车系统的稳定运行对于生产稳定运行起着至关重要的作用，如果拉矫机系统、切割车系统及翻钢系统不能正常稳定运行，将造成生产秩序一片混乱，不能保证正常的切割，不能保证定尺率，出现大量铸坯缺陷，严重影响产品质量。翻钢油缸由于原设计缺陷经常不能正常工作，势必造成单流顶坯事故，大量出现单流事故，严重影响正常的产量和作业率。此外在供棒材正常热送生产中，连铸坯成分波动超出范围，就要落地进行复验，势必造成棒材吃冷坯进行提温，影响生产节奏，必须有效控制铸坯成分在规定范围内，减少复验炉次。

3 无缺陷铸坯的各项改进措施

3.1制定和完善典型拉速规范，落实恒速拉钢

拉速波动会改变结晶器内原先持续稳定的传热状况，增加纵裂发生机会，而拉速突然变化引起的结晶器液面波动则会使铸坯表层卷渣趋于严重，同时还会造成中心偏析和降低钢水洁净度。因此我们要根据钢种的化学成分，铸坯的断面尺寸、工序间的节奏平衡状况以及多年来铸坯质量信息的反馈，制定和完善典型拉速规范，落实恒速拉钢。恒速拉钢的典型拉速和温度是密不可分的。因此想要保持恒速拉钢，就要准确控制各过程温降。

从转炉终点开始到连铸中间包，钢水温降主要有5个阶段，即：

ΔT1――出钢降温

ΔT2――出完钢运输和静置到精炼开始时的温降

ΔT3――精炼过程温降

ΔT4――精炼结束到开浇等待过程温降

ΔT5――钢水从钢包注入中间包内的温降

因此，过程总温降ΔT=ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5。

在经过实际温降调查后按钢种分类制定标准过程温降。能否准确控制各过程温降值是实现标准浇铸温度的关键，因此我们最终采用了钢包加盖、改善钢包覆盖剂的铺展性提高保温效果、改进中间包烘烤效果等措施对影响温降的主要因素进行控制，达到降低温降和稳定温降的目的

3.2建立科学规范的结晶器使用制度

结晶器是钢水凝固的第一道工序，对铸坯的外形和表面质量有极大的影响。结晶器水缝不均匀、铜管变形都会引起铸坯脱方，因此我们要进一步建立完善的结晶器使用制度，规范使用和维护结晶器。

首先对结晶器进行编号，真实记录每一台结晶器的上线时间和通钢量，达到报废标准的及时下线。新的结晶器上线使用前必须经过铜管以及水缝的全面检测。同时结晶器内高要求选择合适的保护渣，加入量及加入方法，保护渣粘度与拉速、钢种相匹配，达到专渣专用的要求。

3.3老化设备的升级改造

由于原有的钢水液面自动控制系统及拉矫机系统老化严重，且备件缺乏且市场无供应，经常再现故障，将钢水液面自动控制系统进行全面改造，将拉矫机进行改造，将切割车主电源及控制线路走向按照现场实际情况进行改造。

3.3.1钢水液面控制系统改造

钢水液面自动控制系统1-8流改造采用镭目公司生产的成套设备，采用了模糊控制理论，使控制更加快速稳定、精度更高。控制框图如下：

图1

3.3.2拉矫机变频器升级改造

将部分变频器在原有的旧变频器控制柜基础上，对柜内进行改造：主要甩掉了原有的通讯适配器，改为在变频内安装通讯卡；编制新变频器的控制参数表；改变PLC中原有的控制及状态字，达到现场控制要求；利用变频器内部自带的制动单元，外接新增加的制动电阻，使拉矫机运行更加稳定。

3.3.3切割车主电源及控制回路改造

根据现场实际情况，原设计的路由一方面由于和切割车气动硬管及软管管路交叠，另一方面由于天车在吊装渣盘时由于空间限制在线路路由上经常碰撞，两方面原因造成线路经常损坏，切割车不能正常运行，严重影响产品质量和生产秩序。现根据现场情况重新制作电缆桥架，并在切割车上制作线路专用的支架，彻底使线路与管路分开，并避开了天车作业空间，保障了切割车的正常运行。

3.4翻钢系统液压缸关键部件改造

原翻钢系统液压缸（φ80/56－580），在使用过程中经常发生缸杆弯曲、断裂及销轴断裂等设备事故，通过多次对事故液压缸的拆检论证发现：原液压缸设计偏小、销轴偏细，针对以上问题，作业区决定对翻钢液压缸进行升级改造，同步对液压缸底座及翻钢转臂更换。为了不改变其它相关构件的技术参数，升级液压缸不改变长度只加粗缸筒及缸杆；连接缸头和液压缸底座及翻钢转臂销轴孔加粗为φ50。该套工装如图所示。

1、翻转轨道 2、翻钢轴   3、翻转轨道底座  4、拨爪  5、液压缸 6、液压缸底座 7、翻钢转臂 8、销轴

图2

3.5减少铸坯辊道输送过程温降

在长期的生产实际中我们发现，在原工艺涉及流程下连铸坯在辊道传送过程中温降较为严重，热损失可达50℃以上。造成棒材最高热送温度只能达到750℃，月煤气单耗为158.26 m3/t。不仅造成了能源的浪费，还大大提高了热轧成材的生产周期，降低了生产率。鉴于此，我厂技术人员通过现场测量，最终在矫直后切割前加装了保温护罩装置，不但减少了铸坯温降还提供了导向和矫直的作用，使用方便、效果明显, 优化整个热送热装工艺。

3.6优化转炉终点控制

根据产品需求优化生产工艺，规范出钢时合金的加入顺序，碳内控执行0.22-0.25%标准，加大对倒炉炉次的考核，降低钢水的氧化性，稳定合金收得率等措施。优化HRB400(E)系列钢种碳、锰、钒成分的终点控制，减少复验炉次，进一步稳定铸坯成分。

4无缺陷铸坯工艺控制的效益分析

4.1成果效益

在我厂整个热送棒材无缺陷铸坯工艺控制措施的研讨中，所涉及到的“翻钢液压缸的改造” “铸坯保温罩加装方法创新”获得了宣钢公司岗位创新二等奖和三等”，“3#拉矫机升级改造”获得了厂级科技成果二等奖，为无缺陷铸坯生产技术理论研究提供了充足的生产实际基础和经济效益基础。

4.2经济效益

经济效益部分主要体现在减少铸坯质量缺陷甩废、减少事故停机、节约能源三方面，据统计每年可创效220余万元。

4.3社会效益

减少了质量缺陷铸坯甩废和事故停机率，降低了人工挑选缺陷连铸坯和处理事故的工作强度以及安全风险。

参考文献

[1] 朱苗勇无缺陷铸坯连铸技术   2009.8

[2] 蔡婷书实现连铸内部和外形无缺陷铸坯生产的措施  重钢技术  1999.1

[3] 李凤喜武钢三炼钢厂铸坯热送热装技术应用  中国会议  2006.6