宝钢板坯连铸机生产组织优化分析

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宝钢板坯连铸机生产组织优化分析

董金刚

(宝钢分公司制造管理部，上海 201900)

摘要：十一五规划项目建设后，宝钢分公司生产规模基本固定，品种结构的调整和流程的优化将是长期的重点工作，连铸产能成为公司物流的甁颈，为此比较了宝钢分公司六台板坯连铸机设备、规格、钢种和工艺流程，在此基础上提出了影响连铸产能的主要因素，优化了六台板坯连铸的生产组织和精炼设备的钢种生产分工，有利于提高连铸生产能力、简化生产流程。

关键词：连铸；生产组织；优化；流程

随着十一五规划项目逐步建成投产，宝钢分公司生产规模基本固定，下一步将开展品种结构调整和流程优化。高炉扩容改造后，连铸生产能力成为公司物流的甁颈，为此有必要对六台板坯连铸机进行比较分析，从而优化生产组织，简化流程，提高连铸产能。

1 比较项目

1.1 主要设备比较

主要设备比较见表1。从表1看出：（1）由于2CCM经过技术改造，2CCM与1CCM在设备、工艺和操作上有较大的差异，主要体现在自动开浇、结晶器液压振动、结晶器电磁搅拌、分节辊和小辊密排、宽向冷却、动态轻压下等，可显著改善板坯的表面和内部质量，因此2CCM主要浇注高表面和高内质要求的钢种；由于2CCM使用电磁搅拌，为防止铁板对磁场的干扰，结晶器液面不实施插铁板连浇，同样3CCM没有插铁板异钢种连连浇功能，因此成分差异较大的钢种之间不能在2CCM、3CCM上连连浇，从而限制了2CCM和3CCM的CAST浇注炉数。（2）与1CCM比较，3CCM和2CCM在改善板坯内部质量方面有优势；与1CCM和3CCM比较，2CCM在改善板坯表面质量方面有优势；在钢种的连连浇方面，1CCM比2CCM、3CCM有优势，因此从提高产能角度考虑，一炼钢合同量少的强度钢需要异钢种连浇时宜放在1CCM生产。（3）由于一热轧和厚板向钢种机清要求的差异，一热轧需要机清的钢种不能在3CCM机清设备上清理，而厚板向需要机清的钢种可在1CCM和2CCM机清设备上清理。（4）由于4CCM为高拉速连铸机，与其配套的RH和LF都为双工位，确保了其高效和高产能；同时其配置的结晶器电磁制动、宽向冷却、动态轻压下有利于提高板坯表面和内部质量。（5）4CCM、5CCM、6CCM都配有浸入式水口快速更换机构，利于提高中间包和CAST连浇炉数，对提高连铸产能有显著作用。

表1 宝钢板坯连铸机主要设备和工艺参数

Table 1 Main equipment and process parameters of slab continuous casting machines in Baosteel Branch

	1CCM	2CCM	3CCM	4CCM	5CCM	6CCM
精炼装置	RH´3，LF´2，CAS´2			RH´2，LF´1，IR-UT´1
电磁搅拌	无	M-MES	无	EMBR	无	S-MES
中包开浇方式	手动	自动	自动	自动	自动	自动
结晶器振动方式	电动	液压	液压	液压	电动	电动
中间包连续测温	无	无	无	有	有	有
钢流控制方式	塞棒滑板	塞棒滑板	塞棒滑板	塞棒滑板	滑板	滑板
水口快换装置	无	无	无	有	有	有
插铁板连浇	有	无	无	无	无	无
动态轻压下	无	有	有	有	无	无
二冷水宽向调节	无	有	有	有	无	无
工作拉速/m/min	1.0~1.6	1.0~1.6	0.76~1.52	1.0~2.2	0.8~1.65	0.8~1.65
机清方式	全面、连续		局部、间断	全面、连续

1.2 钢种和规格比较

钢种和规格比较见表2。从表2看出：（1）3CCM与1CCM、2CCM部分宽度规格重叠，即3CCM可生产一热轧向钢种的大部分规格；同样1CCM、2CCM也可生产部分厚板向钢种和规格。（2）4CCM与1CCM、2CCM及5CCM、6CCM在宽度规格和钢种上有重叠，因此它们之间可实现生产交叉。

表2 宝钢板坯连铸机钢种和规格比较

Table 2 Steels and size comparison of slab continuous casting machines in Baosteel Branch

	1CCM/2CCM	3CCM	4CCM	5CCM/6CCM
主要流向	一热轧	厚板轧机	三热轧	二热轧
厚度/mm	250	220/250/300	230	230
宽度/mm	900~1930	1300~2300	900~1750	900~1450
板坯长度/m	8~12（短尺5.8）	6.8~10.2（短尺4.8）	9~11（短尺4.5~5.3）	8~11 （短尺4.2~5）
钢种	超低碳、低碳、中碳、高碳钢	厚板向钢种、一热轧向强度钢	超低碳、低碳、中碳、高碳钢	汽车板、镀锡板/硅钢

1.3 工艺流程比较

图1、图2分别为二炼钢、一炼钢工艺流程图。从图1可以看出：二炼钢的生产流程相对简化，虽然也有组合的精炼方式，但生产组织基本上为转炉—精炼—连铸的一一对应关系。当为组合精炼处理时，由于RH和LF的双工位设置减少了精炼周期，在生产节奏上可满足4CCM高拉速的要求。

从图2看出：一炼钢工艺流程总体上呈现串联结构，但工序内部有并联、交叉和组合的联结方式，是一个复杂的流程结构，主要体现在钢种流向多、精炼路径多、精炼时间长、工序交叉多，此外，浇注钢种多、平面布置复杂、铸机之间设备和工艺的差异也对生产组织带来相当的难度。单一精炼处理方式有RH、CAS、LF，当连铸钢为单一精炼处理时，流程相对简化，有利于产能的发挥；连铸钢的组合精炼方式有RH LF、LF RH，组合精炼处理时，精炼的时间大大延长，不仅使连浇炉数和其它精炼处理受到限制，同时钢水在钢包停留时间长、行车占用时间长、钢包周转变慢、钢水温度波动大，并且使生产的柔性和灵活性降低，如CAST间隔时间长、异常终浇多、生产受设备的制约作用大。

2 比较分析

2.1 生产组织优化分析

（1）提高连铸产能的措施

连铸生产能力=连铸有效工作时间´单位有效工作时间的浇钢量。连铸有效工作时间=日历时间-检修时间-故障时间-CAST间隔时间-工艺等待时间，由于检修时间基本固定，故障时间不可预测，而工艺等待时间包括中间包交换时间和插铁板时间，因此减少CAST间隔时间和插铁板次数、提高中间包连浇炉数成为提高连铸有效工作时间的主要手段。单位有效工作时间的浇钢量=浇注速度´浇注宽度´浇注厚度´钢水密度，由于钢水密度和浇注厚度基本固定，浇注宽度主要受合同规格和轧机侧压量的影响，因此在钢种、规格固定时单位有效工作时间的浇钢量主要受浇注速度的影响。因此影响连铸产能的变动因数主要是浇注速度、CAST连浇炉数、中间包连浇炉数、插铁板次数。

（2）连铸机的生产分工优化

通过在工艺、设备和生产流程等方面的比较，同时考虑到产能、质量和生产组织，六台连铸机生产分工优化如下：1CCM主要浇注低碳钢和合同量少、连浇性差的强度钢；2CCM主要浇注高表面要求的IF钢和高内质要求的管线钢、合金钢等，兼浇注厚板向钢种；3CCM主要浇注厚板向钢种，兼浇注高内质要求的强度钢；4CCM主要生产IF钢、低碳钢，发挥这些钢种连浇性好的优势，以提高4CCM的产能，同时生产部分强度钢；5CCM主要生产汽车用钢、镀锡板；6CCM主要生产硅钢。铸机之间品种与产能计划的平衡原则是质量优化、流程简化、产能最大化。根据在4CCM、5CCM上采用快速更换浸入式水口后显著提高了中间包连浇炉数和产能的生产实绩，需要尽快在2CCM增设浸入式水口快换装置及中间包采用高效涂料，以大幅度提高2CCM的生产能力和降低生产成本。由于4CCM前工序的LF炉和RH都为双工位，精炼周期与浇注时间匹配性好，可将1CCM、2CCM生产的规格适宜的组合精炼处理钢转到4CCM生产，不仅可提高生产批量，增加中间包的最大浇注炉数，并可减少钢水在钢包内的停留时间，加快钢包周转，减少钢包数量。

（3）精炼设备的生产分工优化

为了优化工艺流程、均衡各精炼设备负荷，同时与连铸机生产分工匹配，需要对精炼设备进行生产分工优化。三台LF生产分工优化如下：一炼钢1LF主要处理模铸向和少量（包括批量小、规格大、补料、新试等）热轧向钢种，一炼钢2LF主要处理厚板向钢种，二炼钢LF主要处理热轧向钢种。五台RH生产分工优化如下：1RH主要处理模铸钢和少量组合精炼处理钢种，2RH主要处理IF钢，3RH主要处理硅钢和镀锡板钢种，4RH主要处理厚板向钢种，5RH主要处理IF钢和批量性组合精炼处理钢种。

2.2 流程优化分析

从连铸多炉连浇角度考虑，冶炼、精炼、连铸三个工序匹配的时间关系为：精炼处理时间<转炉冶炼时间£连铸浇注时间，除需要经过BRP工艺的钢种外，各钢种转炉冶炼时间相对固定，而精炼时间主要与精炼工艺有关，浇注时间主要与钢种质量要求、铸机状况和浇注规格有关。CAS处理钢种、RH轻处理钢种、一般质量要求的IF软钢在各工序的时间基本满足上述匹配关系，其流程优化方向是流程紧凑化，即减少各工序的处理时间差，主要是适当提高拉速和增加板坯的宽度设计，以减少浇注时间；高质量要求的IF软钢、IF强度钢和硅钢，其精炼时间大于冶炼时间但小于浇注时间，流程优化方向是减少精炼处理时间和工序间的传搁时间；组合精炼处理的钢种，特别是经RH和LF组合处理的钢种，由于其精炼时间远大于冶炼时间和浇注时间，为满足连铸的多炉连浇，采取特殊的生产组织方式，即转炉出钢时间大大提前，由此造成钢水在钢包停留时间长，连浇炉数受到限制，其流程优化方向是优化和简化精炼工艺，实现精炼功能与钢种要求的最优化配置，实现流程匹配的优化。

3 结语

（1）在剖析连铸生产能力的基础上，提出了影响连铸生产能力的主要因素。

（2）通过比较六台板坯连铸机设备、工艺等方面的差异，综合考虑产能、质量和生产组织的影响，提出了连铸机生产分工优化和精炼设备的生产分工优化，有利于提高连铸生产能力，优化生产流程。

（3）满足流程匹配关系的钢种，其流程优化的方向是减少各工序间的处理时间差，使流程更趋紧凑；精炼时间大于冶炼时间但小于浇注时间的钢种，流程优化方向是减少精炼处理时间和工序间传搁时间；组合精炼处理的钢种，流程优化方向是优化和简化精炼工艺。

参考文献（略）

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