譚 楓，宋 瑤，侯海龍

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱 150040)

隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷壯大，裝備水平不斷提升，以薄板坯、異型坯生產為代表的近終形連鑄，是近年來迅猛發(fā)展的連鑄新技術。無缺陷連鑄坯生產技術是實現連鑄連軋的關鍵。由于薄板坯結晶器斷面小、工作拉速快，而異型坯結晶器斷面不規(guī)整，對保護渣的熔融特性、鋪展性能、加入穩(wěn)定性提出了更高的要求。保護渣的配比及物理形態(tài)是控制連鑄工藝的關鍵技術，連續(xù)穩(wěn)定加入保護渣是連鑄過程順行的技術保證。連鑄結晶器保護渣是連鑄工藝過程中的關鍵性材料，對鑄坯質量及連鑄工藝順行具有非常重要和不可替代的作用。保護渣的主要作用有:絕熱保溫;隔絕空氣，防止鋼水二次氧化;吸附鋼水夾雜，凈化鋼水;在結晶器壁和鋼水凝固殼之間形成渣膜，減少拉坯阻力，防止凝固殼與結晶器壁粘連;填充凝固殼與結晶器壁之間的空隙，改善結晶器傳熱條件。采用保護渣自動加入技術，可以減少在危險區(qū)域配備的操作人員數量，在連鑄過程中使保護渣加入更加均勻穩(wěn)定，從而確保澆注過程中保護渣潤滑效果，提高產品質量。

20世紀70年代，國外開始研發(fā)自動添加保護渣技術，已開發(fā)出多種類型的結晶器自動加渣技術，寶鋼、太鋼等國內大型鋼鐵企業(yè)引進國外進口的自動加渣機并投入使用，取得良好效果。國內已經開始研發(fā)結晶器自動加渣裝置，但總體上還處于起步階段。

1 自動加渣技術的優(yōu)點

(1)保護渣的物理狀態(tài)穩(wěn)定。

(2)保護渣加入量保持恒定，結晶器中渣層分布均勻，降低連鑄坯質量缺陷。

(3)易于操作，便于維護，且維護成本低。

(4)自動加渣設備不影響連鑄機的正常操作。

(5)避免人工誤操作，降低工人勞動強度。

(6)減少浪費，降低生產成本。

(7)降低保護渣粉塵污染，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

2 自動加渣機的設計要求

(1)實現保護渣全封閉連續(xù)加入到結晶器中，加入量可調，避免自動加渣機工作時粉塵污染。

(2)結構緊湊，可以布置在中間罐車側位且不影響連鑄機正常操作，將保護渣均勻地加到結晶器內。在結晶器內不同位置上，渣層的溫度場、熔化速度存在差異，單位時間所需保護渣渣量不同，自動加渣機能滿足對渣層厚度、布渣速度等動態(tài)要求。

(3)適應多種規(guī)格連鑄坯要求，可以填加實心型和中空型顆粒保護渣。與人工加渣相比，提高保護渣利用率，易換渣。

(4)操作簡便，運行安全可靠，易于管理。

3 自動加渣機的工作原理：

(1)按保護渣輸送和布料的動力來源分為:重力輸送、螺旋輸送、氣動輸送。

(2)按連鑄機類型分為:方坯、圓坯加渣機和板坯加渣機。

(3)按裝置移動靈活性分為:移動式和固定式加渣機。

(4)按布料機構運動形式分為:一維平移型、一維轉動型、二維直角坐標型、二維極坐標型和三維布料機構。

現在保護渣自動加渣機的輸送動力多為重力式和螺旋式，部分采用氣動或振動型。大多固定安裝，少數采用移動小車。

4 各種自動加渣機技術比較

4.1 重力式加渣機

利用重力作用將保護渣加入結晶器中。重力式加渣器的具體要求是:(1)應具有足夠的高度，以便保護渣能流入連鑄結晶器。(2)應配置大型保護渣供料斗。(3)采用剛性輸送管線，以保持必要的布料角度，這樣能保證保護渣在輸送管道中的流動性。

重力式加渣器結構簡單，但在設計上存在諸多問題，如:連鑄工位沒有充裕的垂直空間以滿足保護渣流動角的要求，自動加渣器不能布置在離結晶器較近的地方。保護渣料倉通常需用人工或吊車裝料，且在更換澆鑄鋼種時，料倉保護渣需要重新更換以便與所澆鑄鋼種相匹配，設備設計及操作程序相對復雜。

4.2 機械式加渣機

典型機械式加渣機的技術核心是螺旋送料，并配備多根移動加料管，能實現多點布料，加料速率控制精確，使結晶器保護渣在結晶器內均勻分布。由于受螺旋輸送機構件長度的限制，這種加渣裝置必須安裝在結晶器附近。這種裝置的缺點是結晶器周圍空間過度擁擠。

4.3 氣動加渣器

在這種裝置中，用氮氣作為載流氣體將粉狀保護渣經流化床輸入結晶器內。為了改善工作環(huán)境，減少對粉狀保護渣的使用，改用顆粒狀保護渣。顆粒狀保護渣比粉狀保護渣具有較高的空隙比，使保護渣顆粒間的縫隙變大，由此難于形成流態(tài)化層，較難有效控制加入結晶器內的保護渣渣量。氣動加渣器料倉和管線系統結構復雜，造價比較高，維修工作繁雜。

由于各鋼鐵企業(yè)的連鑄機現場布置存在很大差異，有些連鑄機沒有給自動加渣機預留出足夠的安裝空間，可以結合幾種加渣器的特點，將幾種自動加渣機的技術特點融為一體，取長補短，既不影響連鑄機的正常生產，又能最大程度發(fā)揮自動加渣的作用。

達涅利自動化試驗室正在開發(fā)新型連鑄機，對結晶器系統進行重新設計，增加必要的輔助設備，如自動加入保護渣的機器人，增加給料器和加渣裝置上不同結點之間的網絡通訊，建立機器人工作任務的算法和澆鑄設備保護渣消耗量計算數學模型。安置一個專用光學傳感器，用于實時檢測保護渣在結晶器彎月面上的分布狀況，以便根據需要及時做出調整，形成閉環(huán)控制和自診斷回路，使其應用特性越來越像一套設備自動控制裝置，而無需任何物理連接，可以自動采集結晶器保護渣信息，并應用于結晶器彎月面控制。即使在部分區(qū)域出現保護渣消耗不均現象之后，當連鑄結晶器設計修改或設備結構改變時，可重新編程。

5 結語

近年來，以高拉速、高連澆率、高作業(yè)率及高質量為特征的高效連鑄技術快速發(fā)展，由于保護渣在連鑄過程的重要作用，鋼鐵企業(yè)更加重視保護渣的使用效果，對自動加入保護渣技術予以高度重視，從提高連鑄坯質量、減少漏鋼事故、提高連鑄機生產率和自動化程度等方面考慮，自動加渣技術的應用是必要的。如何充分發(fā)揮連鑄保護渣的各種功能和作用，保證不同鋼種在不同連鑄工藝條件下的順利生產并得到高質量的鑄坯，成為冶金工作者關注的重要問題。

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［2］薛偉鋒，張文增，羅利華，馬獻德，徐濟民，板坯連鑄結晶器自動加渣機的研制［J］.中國重型裝備，2013，1

［3］李少娟，江征宇，楊少卓，板坯連鑄新型自動加渣機的研發(fā)［J］.重型機械，2011，1