王西林，許少普，周士凱，王 新

(1．中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．南陽(yáng)漢冶特鋼有限公司，河南 南陽(yáng) 474500)

0 前言

中國(guó)重型機(jī)械研究院自主創(chuàng)新設(shè)計(jì)的420 mm×2 700 mm直弧形板坯連鑄機(jī)于2011年5月18日在南陽(yáng)漢冶特鋼有限公司一次熱試車成功，該連鑄機(jī)投產(chǎn)后已成功澆鑄了厚250 mm、300 mm、350 mm、400 mm規(guī)格，鋼種主要包括碳結(jié)鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、船板鋼、客器鋼、高層建筑用鋼等多個(gè)品種，鑄坯質(zhì)量良好。軋制板材厚150～180 mm保性能，厚120 mm保探傷，符合國(guó)標(biāo) GB/T 2970－2004，美標(biāo) ASTM A578/A578M，歐標(biāo)EN 10160－1999，級(jí)別為1級(jí)，已出口韓國(guó)等多個(gè)國(guó)家。

該連鑄機(jī)是直弧形特大型寬厚板坯連鑄機(jī)，其成功投產(chǎn)打破了我國(guó)由連鑄坯直接軋制特厚特寬鋼板的瓶頸，標(biāo)志著我國(guó)連鑄工藝技術(shù)及裝備水平邁上新臺(tái)階。

1 連鑄機(jī)基本技術(shù)參數(shù)

轉(zhuǎn)爐平均出鋼量 100 t

轉(zhuǎn)爐冶煉周期 35 min

精煉設(shè)備 LF爐100 t+VD爐100 t

連鑄機(jī)臺(tái)數(shù) 1臺(tái)1機(jī)1流

機(jī)型 直弧10點(diǎn)彎曲/10點(diǎn)矯直

鑄機(jī)主半徑 12 000 mm

板坯斷面 (250、300、350、400、420)mm×(1 800～2 700)mm

定尺長(zhǎng)度 3.6～11.5 m

年生產(chǎn)能力 150萬(wàn)t/臺(tái)

拉速范圍 0.4～1.5 m/min

送引錠速度 5.0 m/min

冶金長(zhǎng)度 37.318 m

生產(chǎn)鋼種 碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、船板鋼、耐候鋼、壓力容器鋼、汽車大梁鋼、汽車板、管線鋼、模具鋼、耐磨鋼、高層建筑用鋼(Z向性能)

2 連鑄機(jī)關(guān)鍵技術(shù)及主要工藝控制

該連鑄機(jī)主要生產(chǎn)特厚特寬斷面規(guī)格鑄坯，其鋼種多為品種鋼，尤其是包晶合金鋼生產(chǎn)比例較大，鑄坯凝固傳熱機(jī)理復(fù)雜;較常規(guī)連鑄機(jī)拉速低，鑄坯彎曲、矯直時(shí)設(shè)備受力大，易產(chǎn)生變形。為確保鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量，該連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)采用了諸多關(guān)鍵技術(shù)，并規(guī)范了主要工藝控制要點(diǎn)。

2.1 關(guān)鍵技術(shù)

該連鑄機(jī)采用的主要關(guān)鍵技術(shù)包括適用于特厚鑄坯的直弧形多點(diǎn)彎曲多點(diǎn)矯直曲線、鋼流防氧化保護(hù)澆鑄、大容量中間包及中間包在線連續(xù)測(cè)溫、結(jié)晶器液壓非正弦振動(dòng)、結(jié)晶器液面自動(dòng)控制、結(jié)晶器在線調(diào)寬、漏鋼預(yù)報(bào)及結(jié)晶器專家系統(tǒng)、二冷卻水動(dòng)態(tài)控制及隨鑄坯寬度變化的二冷水幅切技術(shù)、動(dòng)態(tài)輕壓下、二冷區(qū)電磁攪拌、輥縫自動(dòng)測(cè)量、板坯切割優(yōu)化及在線去毛刺技術(shù)等。

2.2 工藝控制要點(diǎn)

(1)根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)鋼水的流場(chǎng)分析，澆鑄不同厚度鑄坯采用相對(duì)應(yīng)的浸入式水口，并控制水口在鋼水內(nèi)的插入深度(125～150 mm)，水口安裝時(shí)檢查兩側(cè)水口的形狀及水口的對(duì)中精度;

(2)根據(jù)鋼種及鑄坯規(guī)格，采用相對(duì)應(yīng)的結(jié)晶器錐度，并調(diào)整結(jié)晶器寬面、窄面的冷卻水流量，使結(jié)晶器的傳熱均勻;

(3)保證連鑄機(jī)的對(duì)弧精度(±0.1 mm)和輥?zhàn)拥拈_口度精度(±0.2 mm)，盡量消除因輥?zhàn)拥腻e(cuò)位應(yīng)變而導(dǎo)致的鑄坯內(nèi)部缺陷;

(4)控制澆鑄溫度。中間罐內(nèi)鋼水過(guò)熱度偏高，會(huì)使柱狀晶發(fā)達(dá)，中心等軸晶區(qū)減小，中心疏松和中心偏析加重，易產(chǎn)生中間及中心裂紋;鋼水過(guò)熱度偏低，夾雜物上浮困難，易產(chǎn)生低倍夾雜。中間罐內(nèi)鋼水過(guò)熱度控制在15～25℃較好;

(5)結(jié)晶器保護(hù)渣的選用。保護(hù)渣具有保溫、防止二次氧化、吸收鋼水中夾雜物、形成渣膜的潤(rùn)滑作用。應(yīng)選擇物化特性與所澆鋼種及澆鑄速度相適應(yīng)的保護(hù)渣。保護(hù)渣正常消耗量為0.40～0.60 kg/t;保護(hù)渣正常液渣層厚度為8～15 mm，總渣層厚度一般保持在40～60 mm;

(6)拉速控制。制定合理的開澆拉速曲線，防止開澆時(shí)液面突降和粘結(jié)漏鋼;根據(jù)過(guò)熱度即時(shí)調(diào)整拉速(過(guò)熱度高時(shí)降速，過(guò)熱度低時(shí)提速);控制不同厚度不同鋼種的最低拉速，以避免全凝固矯直;對(duì)一些特殊鋼種應(yīng)根據(jù)具體情況及鑄坯內(nèi)部質(zhì)量調(diào)整拉速，必要時(shí)限定最大拉速;

(7)氬氣流量控制。大包長(zhǎng)水口密封、中間包塞棒及浸入式水口密封的氬氣流量要根據(jù)實(shí)際情況即時(shí)調(diào)整，尤其是結(jié)晶器內(nèi)鋼液面不允許有翻騰現(xiàn)象;

(8)結(jié)晶器液面控制。液面波動(dòng)會(huì)使鑄坯表面非金屬夾雜物增加，導(dǎo)致鑄坯表面缺陷加重，液面波動(dòng)加劇時(shí)還會(huì)造成諸如漏鋼等生產(chǎn)上的問(wèn)題，因此正常澆鑄時(shí)液面應(yīng)控制在±2 mm以內(nèi);

(9)結(jié)晶器振動(dòng)模型。振動(dòng)的作用即利于保護(hù)渣滲入，形成保護(hù)渣的潤(rùn)滑膜，避免鑄坯與銅板粘結(jié)，減少拉坯阻力，防止拉漏事故。負(fù)滑動(dòng)時(shí)間增大，振痕加深，鑄坯橫裂紋、角部縱裂紋及角部橫裂紋增加。中國(guó)重型機(jī)械研究院開發(fā)的正弦、非正弦、反向振動(dòng)等多種振動(dòng)模型適應(yīng)超厚斷面和特種鋼的生產(chǎn)工藝;

(10)動(dòng)態(tài)二冷水控制。板坯連鑄機(jī)二次冷卻水動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制是連鑄核心技術(shù)之一。經(jīng)過(guò)二次冷卻的鑄坯易出現(xiàn)表面缺陷和內(nèi)部缺陷。通常表面缺陷起源于結(jié)晶器，內(nèi)部缺陷主要是二冷區(qū)的不均勻冷卻造成的。二次冷卻局部過(guò)冷產(chǎn)生縱向凹陷而導(dǎo)致表面縱向裂紋;二次冷卻的水量過(guò)大或角部水量過(guò)大易造成表面、角部橫向裂紋;鑄坯在凝固過(guò)程中過(guò)冷或不均勻二次冷卻產(chǎn)生的熱應(yīng)力作用在樹枝晶較弱的部位而產(chǎn)生中間裂紋;二次冷卻過(guò)激易造成中心星狀裂紋;二次冷卻不均勻，柱狀晶生成不規(guī)則，產(chǎn)生了“搭橋”而導(dǎo)致中心偏析與中心疏松。為提高板坯內(nèi)部質(zhì)量和表面質(zhì)量，二次冷卻水動(dòng)態(tài)自動(dòng)控制尤為重要。中國(guó)重型機(jī)械研究院開發(fā)了適應(yīng)超厚大斷面和特種鋼生產(chǎn)動(dòng)態(tài)二次冷卻水控制制度;

(11)動(dòng)態(tài)輕壓下控制。中心偏析與疏松是傳統(tǒng)連鑄坯的主要缺陷之一，對(duì)于超厚斷面鑄坯此缺陷尤為突出。采用適應(yīng)超厚大斷面和特種鋼生產(chǎn)的動(dòng)態(tài)輕壓下，減少或消除鑄坯的中心偏析與疏松。根據(jù)計(jì)算和多次試驗(yàn)確定澆鑄不同厚度、不同鋼種凝固末端位置、輕壓下區(qū)間、輕壓下率及輕壓下量。輕壓下時(shí)壓下率為0.6～1.5 mm/m，總輕壓下量為4～8 mm。

3 結(jié)束語(yǔ)

隨著生產(chǎn)超厚超大斷面及特殊鋼種的工藝及技術(shù)參數(shù)的進(jìn)一步優(yōu)化，加之生產(chǎn)組織管理的逐步完善，使該連鑄機(jī)投產(chǎn)后澆鑄優(yōu)質(zhì)合格的鑄坯得以保證，該連鑄機(jī)必將為南陽(yáng)漢冶特鋼有限公司產(chǎn)生顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

［1］ 干勇．現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼實(shí)用手冊(cè)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2010．

［2］ 蔡開科．連鑄坯中心缺陷的控制［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2003．

［3］ 蔡開科．連鑄坯表面縱裂紋控制［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2003．

［4］ 王西林．漣鋼250 mm×2 150 mm板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)特點(diǎn)［J］．重型機(jī)械，2010(1)．