鄭建明

（新余鋼鐵集團(tuán)公司 江西新余）

新鋼公司三期技改300萬噸薄板工程，是江西鋼鐵冶金史上一次性投入最大的技改項(xiàng)目，其總預(yù)算資金達(dá)135億，該項(xiàng)目的順利完成與否，將直接關(guān)乎新鋼未來生存與發(fā)展的重中之重的頭等大事。該項(xiàng)目從煉鐵、煉鋼、軋材、燒結(jié)、焦化等各個(gè)冶金生產(chǎn)環(huán)節(jié)，進(jìn)行了全面規(guī)劃和重新設(shè)計(jì)改造，從工藝技術(shù)到節(jié)能環(huán)保，引進(jìn)了目前國內(nèi)多項(xiàng)先進(jìn)工藝技術(shù)，如焦化干熄焦技術(shù)、高爐TRT余壓發(fā)電技術(shù)、冶金短流程工藝布局“一罐制”、連鑄薄板坯EMS系統(tǒng)、KR法脫硫技術(shù)、渣零排放處理技術(shù)等。該項(xiàng)目全面完成，將使新鋼公司工藝技術(shù)水平登上一個(gè)新臺(tái)階，更使其產(chǎn)能由500萬噸跨入千萬噸行列。

一、工藝和基本結(jié)構(gòu)

210 t轉(zhuǎn)爐煉鋼項(xiàng)目是本次技改中最主要項(xiàng)目，其主要由鐵水預(yù)處理（KR法）、轉(zhuǎn)爐冶煉、爐外精煉(LF、RH爐)、連鑄等主要工藝構(gòu)成。其連鑄部分是薄板坯最終成型工藝，其主要構(gòu)成為鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包、結(jié)晶器總成、振動(dòng)臺(tái)、托輥成型和矯直、坯料切割等組成。主要關(guān)鍵工藝，鋼水全液相→固、液相結(jié)晶出坯，關(guān)鍵設(shè)備是結(jié)晶器，即連鑄核心設(shè)備。

薄板坯結(jié)晶器總成是由兩個(gè)大面和兩個(gè)窄面形成結(jié)晶器鑄坯模型框架，通過外框水箱固定，兩個(gè)大面加背板形成固定側(cè)，而兩個(gè)窄面分別用2套上、下臂桿（共4個(gè)臂桿）帶齒輪機(jī)構(gòu)，形成可分別調(diào)整鑄坯工藝參數(shù)，鋼水初始結(jié)晶尺寸（上口）和鑄坯出坯尺寸（下口）及倒錐度等參數(shù)?？偝傻墓ぷ鞣绞绞峭ㄟ^底座與振動(dòng)臺(tái)連接，接通冷卻水路，形成結(jié)晶器內(nèi)部冷卻系統(tǒng)和足輥噴淋冷卻系統(tǒng)，及時(shí)帶走鋼水相變熱等，達(dá)到產(chǎn)出滿足后道冶金要求的固液兩相坯體。

二、問題

結(jié)晶器是由中冶賽迪設(shè)計(jì)，河南龍成集團(tuán)負(fù)責(zé)制作，采用和吸收了國內(nèi)外較先進(jìn)的板坯結(jié)晶器設(shè)計(jì)思路，但比較新鋼第一煉鋼廠1#機(jī)和4#機(jī)板坯結(jié)晶器，設(shè)計(jì)中仍存在一些可改進(jìn)之處，如構(gòu)造簡單、維修方便、先進(jìn)實(shí)用的在線調(diào)寬機(jī)構(gòu)（賽迪專利技術(shù)），便于拆卸、保護(hù)箱體、提高冷強(qiáng)的銅板加背板二次冷卻回路水箱構(gòu)造以及防蒸汽水滲入結(jié)構(gòu)（目前一煉鋼廠尚未根本解決）等。

同時(shí)，三期項(xiàng)目整體從設(shè)計(jì)到施工、設(shè)備制造、安裝調(diào)試等，始終處在高效、快捷、緊張的狀態(tài)，在設(shè)備設(shè)計(jì)和制造方面，由于時(shí)間緊、任務(wù)急，因此各方面難免存在一些問題。就結(jié)晶器而言，現(xiàn)場安裝使用過程中發(fā)現(xiàn)，整體框架結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)偏小，無法滿足連鑄1650 mm坯寬，需要改動(dòng)相應(yīng)調(diào)寬機(jī)構(gòu)。液壓油缸耐壓能力設(shè)計(jì)不足，造成爆缸，需要改進(jìn)結(jié)構(gòu)。

三、結(jié)構(gòu)改進(jìn)

1.液壓油缸結(jié)構(gòu)改進(jìn)

結(jié)晶器結(jié)構(gòu)是以在線調(diào)寬的模式設(shè)計(jì)的，其中鑄?？蚣懿捎脡壕o、張開方式，壓緊采用了碟簧壓緊結(jié)構(gòu)，張開采用液壓油缸反壓縮碟簧，打開鑄?？蚣?。

結(jié)晶器在內(nèi)弧共采用單面4組壓緊、張開機(jī)構(gòu)，即采用了4套油缸（壓縮碟簧），下口碟簧設(shè)計(jì)工作壓力為 8.8 MPa，最大為16.5 MPa（上口工作壓力為6.5 MPa，最大為13 MPa），其關(guān)系遵循虎克定律f=kx，因此油缸工作需要的壓力必須大于碟簧最大壓力，現(xiàn)場一般使用工作油壓20 MPa。過大，易造成碟簧損壞失效。

原油缸設(shè)計(jì)有桿腔為法蘭結(jié)構(gòu)，而該腔為主要液壓工作腔，可能是設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)計(jì)算不足或其他原因，在線調(diào)試打開結(jié)晶器時(shí)，接連數(shù)套油缸發(fā)生漏油泄壓導(dǎo)致結(jié)晶器大面打不開，倒錐調(diào)不了。針對(duì)此情況，及時(shí)拆解分析，發(fā)現(xiàn)有桿腔法蘭螺絲蹦斷。經(jīng)分析認(rèn)為，這種設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度不足，最好采用整體結(jié)構(gòu)，及時(shí)將解決方案交項(xiàng)目部和廠家，與油缸生產(chǎn)方合作，當(dāng)時(shí)在10 d之內(nèi)，將48套油缸（共8臺(tái)結(jié)晶器，外弧2套、內(nèi)弧4套）拆解、改進(jìn)、安裝完畢，及時(shí)有效地保證了現(xiàn)場調(diào)試工作順利進(jìn)行和每臺(tái)結(jié)晶器順利上線。

2.足輥結(jié)構(gòu)改進(jìn)

結(jié)晶器足輥的原設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，軸承外圈沒入檔槽，拆卸時(shí)，打擊內(nèi)圈易擊壞軸承。軸承是英國進(jìn)口的SK品牌的耐高溫軸承，價(jià)格較高。過去在第一煉鋼廠，單4#機(jī)一流，月消耗軸承40幾套，除正常更換，80%是拆卸破壞，因此在檔槽內(nèi)圈開了兩道槽，便于拆卸。

從投產(chǎn)至今已經(jīng)半年，僅領(lǐng)用和更換20幾套，已從根本上杜絕了拆卸損壞，每年降低成本10萬元。當(dāng)然，軸承壽命的有效延長和軸承潤滑較好是分不開的。

3.足輥支架的加固和引錠導(dǎo)向

結(jié)晶器在使用過程中，發(fā)現(xiàn)足輥支架出現(xiàn)變形，經(jīng)過現(xiàn)場分析研究，主要原因是引錠進(jìn)入結(jié)晶器窄面足輥時(shí)中心偏離，卡在下端，強(qiáng)行進(jìn)入導(dǎo)致支架變形。因此在足輥支架下端腳部加一斜快，可以在引錠偏離中心時(shí)，順利地將引錠導(dǎo)入結(jié)晶器，同時(shí)也提高了支架強(qiáng)度，使支架壽命延長。

4.窄面水箱固定掛耳改進(jìn)

結(jié)晶器是以鑄坯寬度1650 mm規(guī)格設(shè)計(jì)，但在使用調(diào)節(jié)過程中，只能到1450 mm，由于采用電動(dòng)機(jī)械調(diào)節(jié)，導(dǎo)致調(diào)寬機(jī)構(gòu)損壞?，F(xiàn)場分析發(fā)現(xiàn)，應(yīng)是設(shè)計(jì)有誤，整體水箱框架太窄，調(diào)節(jié)距離已進(jìn)入窄面水箱固定掛耳。因此要求所有的窄面掛耳，必須重新修復(fù)打磨，不能高出臂桿，且必須便于倒錐調(diào)節(jié)，經(jīng)過修復(fù)改進(jìn)，所有結(jié)晶器調(diào)寬幅度均達(dá)到1650 mm。同時(shí)要求現(xiàn)場調(diào)寬過程中，必須上下同步，最后微調(diào)倒錐度，否則，易于損壞調(diào)寬機(jī)構(gòu)和導(dǎo)致窄面活動(dòng)水管漏水。

5.結(jié)晶器外弧定位方式改進(jìn)

連鑄機(jī)對(duì)弧過程是以結(jié)晶器外弧為基準(zhǔn)與零段對(duì)齊，但調(diào)試中，當(dāng)對(duì)弧完后，重新打開內(nèi)弧，進(jìn)行調(diào)節(jié)結(jié)晶器寬度和倒錐，再閉合內(nèi)弧，發(fā)現(xiàn)外弧與零段有時(shí)出現(xiàn)對(duì)弧誤差。

分析原因，結(jié)晶器是以內(nèi)弧疊簧壓緊模式，形成鑄?？蚣埽?桿疊簧合計(jì)鑄模鎖緊力達(dá)到 32.5 MPa。根據(jù)力學(xué)原理，外弧定位臂桿上受到相同的作用力，因此形成一定的彈性變形，當(dāng)內(nèi)弧瞬時(shí)打開，鎖緊力突然消失，定位臂桿反作用力瞬時(shí)沖擊作用在外弧水箱上，形成外弧水箱剛性位移，即前述的對(duì)弧誤差。目前，國內(nèi)有些結(jié)晶器已采用定位臂桿和外弧水箱一體化設(shè)計(jì)，不存在此情況。為此，采用使水箱卡緊的方式，消除位移，解決了問題。

四、今后設(shè)計(jì)改進(jìn)建議

（1）連鑄工藝對(duì)結(jié)晶器倒錐度的要求是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，目前的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（包括新鋼中厚板坯和熱連鑄坯）結(jié)晶器，都存在倒錐調(diào)節(jié)的困難和在線跑倒錐的現(xiàn)象。

（2）結(jié)晶器足輥錐度調(diào)節(jié)，存在調(diào)節(jié)工具笨重、精度不高的現(xiàn)象。