舞钢新建宽厚板坯连铸机建成投产

黄进春¹ 赵国昌² 王永洪¹ 侯小光¹

（1.西安重型机械研究所 2.舞阳新宽厚钢板有限责任公司）

摘要：介绍舞阳钢铁公司新线建设中宽厚板坯连铸机的工艺、装备及特点。

Technological Features of thick and wide slab caster in Wuyang Steel

Huang Jinchun¹ Zhao Guochang² Wang Yonghong¹ Hou Xiaoguang¹

(1.Xi’an Heavy Machinery Research Institute 2.Wuyang Iron and Steel Co.)

Abstract This paper introduces the process，equipment and technical features of the thick and wide slab caster of the new product line in Wuyang Steel.

1.前言

为适应市场的快速发展，提高规模效益，扩大市场覆盖率，舞钢决定建设以1台宽厚板坯连铸机和1台宽厚板轧机为主体的新线工程，该工程建成投产后，每年将可向市场提供100万吨优质宽厚板材。宽厚板坯连铸机的生产工艺和装备水平是保证该生产线优质高产的重要环节，因此该连铸机除采用目前普通连铸机成熟、可靠的工艺和技术外，还采用了世界上同类连铸机的先进技术，以满足生产无缺陷铸坯和提高热装率的要求。

新建连铸机布置在宽厚板轧钢厂的西端，连铸机出坯辊道直接与轧钢入炉辊道相连，形成紧凑式布置，热坯可以直接送往轧钢加热炉，达到热送热装，降低能耗的目的。

2.连铸机产品大纲

连铸机设计生产能力为130×10⁴t/a，生产的钢种有碳素和低合金结构钢、锅炉板、造船板、压力容器板等。铸坯厚度为200、250、300mm，宽度1300～2500mm，最终定尺长度2000～3700mm。

3.宽厚板坯连铸机的重要参数及主要工艺装备

3.1舞钢宽厚板坯连铸机的重要参数概括如下：

冶炼设备 100t电炉1座

精炼设备 LF VD

钢水量 120t/炉

铸机流数 1流

铸机机型 直弧型，连续弯曲连续矫直

铸机半径 R10.5m

扇形段数量 弧形区 7段，矫直区 2段 水平区 7段，共16个扇形段

冶金长度 35.98m

引锭杆装入方式 上装

浇铸准备时间 35min

切割方式 火焰切割，在线一切、二切

浇铸平台标高 14.00m

出坯线标高 0.8m

3.2主要工艺装备

（1）钢包回转台 单侧承载能力200t，蝶形，带钢包称重及加盖功能，两侧独立升降，液压式事故回转。

（2）中间包 工作液面高度1090mm，容量35t，溢流时液面高度1190mm，容量38t，配有水口快换装置，内设挡渣墙和挡渣堰。采用塞棒控流，与结晶器液面检测装置配合可实现自动控流，实现稳态浇铸。

（3）中间包车 高低轨式，配备液压式中间包升降和横向对中机构，具有中间包内钢水连续称重功能，中包车平台上安装有长水口装卸机械手。

（4）上装引锭系统 本铸机冶金长度较长，因而采用上装引锭，可以大幅缩短浇铸准备时间，提高铸机作业率。

（5）结晶器 平板式直结晶器，铜板采用CrZrCu材质，表面镀1.5mm厚Ni-Fe，铜板高度900mm，厚度45mm。铜板后带有钢制背板，在铜板维护、返修过程中，该背板和铜板始终作为整体以提高刚性，减少铜板变形。结晶器液面采用涡流式检测装置，结合中间包塞棒控制机构即可实现液面自动控制。结晶器带有宽面足辊1对，窄面足辊4对。

（6）液压振动装置 基于西重所自主开发的双缸液压振动技术所制造的新型液压振动装置，采用板弹簧导向，可实现正弦及非正弦振动，并可动态调整振幅、振频及波形偏斜率。

（7）铸流导向系统 采用小辊径分段辊密排布置，包括弯曲段及16个扇形段。扇形段1#～16#均具备远程辊缝调节功能，其中4#～16#扇形段具备在浇铸过程中进行凝固末端轻压下的功能。此外，由于板坯宽度尺寸跨度较大，扇形段2#～9#内外弧还具有二冷喷水宽度切换功能，以保证不同宽度断面铸坯的表面及内部质量。此外在二冷区末端设有一对专门的送尾坯辊，便于输出尾坯。扇形段更换采用导轨上抽式，利用专门的扇形段更换吊具进行更换。

（8）铸坯切割 为实现2000～3700mm的最终定尺，分别配置了一、二次火焰切割机，坯长采用远红外电视摄像定尺系统测量。一次切割机上带有试样割枪，可在线切割取样。一切辊道为摆动式，二切辊道采用部分辊平移式，可以满足切割不同坯长的需要。

（9）去毛刺装置 采用锤刀式去毛刺装置，具有去毛刺率高、设备结构简单、运行可靠等优点。

（10）热喷印机 金属丝涂料侧面喷印式，由国内厂商供货。

（11）出坯及下线设施 喷印之后的合格板坯经过横移台车（为预留的2#板坯连铸机所设置，此次随本台铸机一起建成）和热送辊道直接送往轧钢厂，需要下线的板坯在出坯跨用推钢机/垛板台完成下线。

4. 连铸机主要技术特点

宽厚板连铸机生产有其鲜明的特点，即钢种涵盖范围广，规格变化较为频繁，生产批量差异较大。连铸钢种中大多为低合金高强度钢，其中相当一部分为对连铸工艺参数要求较为严格的微合金包晶钢。为保证连铸机生产流畅，充分发挥其产能，并使连铸与炼钢、轧钢的生产节奏保持一致，实现热送热装，在本连铸机上采用了多项成熟的和先进的板坯连铸技术，例如直弧机型、连续弯曲连续矫直、四缸同步液压升降中间包车、全程无氧化浇注、浸入水口快速更换、液压振动技术、结晶器在线调宽、结晶器液面检测及控制、动态轻压下、动态二冷水控制及二冷喷水幅切技术等。

4.1具有自主知识产权的液压振动技术

舞钢宽厚板坯连铸机上采用了西重所自主开发的、具有自主知识产权的双缸式结晶器液压振动装置，该装置采用板弹簧导向，电—液伺服系统控制，可实现正弦及非正弦振动曲线，可在线动态调整振频、振幅、波形偏斜率等振动参数，具有运动精度高，调整方便等优点。采用液压振动装置可缩短负滑动时间，使振痕深度变浅，可明显提高板坯表面质量，尤其对于含Nb、V的厚板钢种，浅而平滑的振痕有助于减少板坯的角部裂纹。由于寿命长、无操作更换件的原因，减少了维修工作量，降低了维修成本，有利于提高整个连铸机的作业率。

4.2远程调整辊缝及动态轻压下技术

中心偏析与疏松是传统连铸坯中常见的内部缺陷，会引起钢材的一系列质量问题，如降低钢材的延展性、焊接性能、抗氢至裂纹能力等。采用动态轻压下技术不仅可以有效地减轻铸坯的中心偏析和疏松，而且在拉速波动、钢水温度波动等非稳态浇注条件下仍具有改善铸坯内部质量的作用。舞钢宽厚板坯连铸机针对这一要求配备了完全国产化的可远程调整辊缝的扇形段，采用液压伺服控制系统对辊缝进行动态控制，同时采用了动态轻压下控制模型，在第4～16扇形段范围内可对铸坯实施动态轻压下。

4.3动态二冷水控制及二冷喷水幅切技术

在连铸过程中由钢水浇铸成铸坯并冷却至室温过程中，需要释放出大量的热量，其中约有40%是在结晶器及二冷区钢水凝固时释放出来的。因此二冷水量的分配及控制至关重要，它直接影响到铸坯的表面和内部质量，同时也直接影响到铸机的生产率。舞钢宽厚板连铸机所生产的钢种中含铌（Nb）、钒（V）等微合金成分的钢种和包晶碳钢占大多数，这些钢种在凝固过程中当冷却强度不合适或冷却不均匀时极易产生表面裂纹，因此对二冷水的控制要求更加严格。舞钢宽厚板坯连铸机不仅在设计上采用了合理的喷嘴布置，而且采用了动态二冷水控制模型，该模型在生产时根据过程数据的变化对二冷水实施动态控制，可保证对铸坯的冷却始终处在最为合理的范围内。

针对板坯宽度调整范围大的特点，在二冷水喷淋系统设计时采用了喷水宽度切换技术，为弧形区扇形段内外弧两侧的喷嘴设计了独立的仪表控制回路，在板坯宽度小于1800mm时，两侧喷嘴停止喷水，避免板坯边角部因过冷而在矫直时产生表面横裂纹，同时也降低了铸机的运行成本。

4.4结晶器在线调宽

由于宽厚板连铸机的铸坯规格变化较为频繁，为满足快速调整断面的要求，设备设计时采用了在线调宽技术，结晶器窄边位置调整采用交流伺服电机驱动，冷态下能够在线快速调宽调锥，不仅降低了操作人员的劳动强度，而且使在线调宽调锥更加快捷，与远程调辊缝的扇形段配套使用，可满足铸机快速调整断面的要求，有效提高铸机的整体作业率。

5.试生产情况

2007年1月22日本铸机一次热负荷试车成功，至本文成稿时共生产六个浇次14炉钢，试生产时未投入动态轻压下及动态二冷水，生产出的板坯无表面及内部裂纹，有轻微中心偏析，统计数据见下表。这些铸坯随后被分别轧制成40～60mm厚的钢板，钢板无表面及内部缺陷，探伤1级，质量优良。

6.结束语

舞钢宽厚板坯连铸机从工艺总体及机电液成套设计、制造和安装调试均由国内总负责，全套设备除引进部分配套件外均为国内制造。西门子公司参与了本台连铸机三电控制系统的设计与供货，并提供动态轻压下和二冷水控制模型。该铸机的装备水平达到了国际先进水平，它的成功投产打破了国内宽厚板连铸机市场长期被国外厂商垄断的局面，体现出了“中国制造”所具有的极大创新能力，为发展中国自己的宽厚板坯连铸技术提供了一个典范。

参考文献：

1. 蔡开科 程士富 主编 连续铸钢原理与工艺 冶金工业出版社 1994