賈東升,蘇　寬，時(shí)培強(qiáng)，方恩俊

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營(yíng)口115007）

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板坯連鑄機(jī)ASTC動(dòng)態(tài)輥縫精度控制實(shí)踐

賈東升,蘇寬，時(shí)培強(qiáng)，方恩俊

（鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司，遼寧營(yíng)口115007）

摘要：為解決中心偏析、疏松及裂紋對(duì)連鑄坯表面及內(nèi)部質(zhì)量造成的影響及避免連鑄機(jī)拉坯阻力過大導(dǎo)致的夾坯事故，對(duì)連鑄機(jī)輥縫精度低下的原因進(jìn)行了分析，提出了解決方法,通過采取控制連鑄輥零部件及其裝配精度、輥?zhàn)佣押副砻嬗捕取⑻岣呱刃味尉S修安裝對(duì)弧精度、計(jì)算并分析在線輥縫校正規(guī)律等措施，提高了連鑄機(jī)產(chǎn)品的質(zhì)量。

關(guān)鍵詞：連鑄機(jī)；ASTC;輥縫精度

賈東升，工程師，1999年畢業(yè)于鞍山鋼鐵學(xué)院機(jī)械設(shè)計(jì)及制造專業(yè)。E-mail:jia_ds@163.com

連續(xù)鑄鋼技術(shù)是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的重要工藝之一，連鑄機(jī)是將合格鋼水制造成高質(zhì)量鑄坯的關(guān)鍵設(shè)備［1］。經(jīng)過多年的技術(shù)發(fā)展，組成連鑄機(jī)的扇形段輥縫已由機(jī)械墊片調(diào)整的靜態(tài)輥縫發(fā)展為位置閉環(huán)控制的動(dòng)態(tài)輥縫，使動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)、軟夾緊技術(shù)(過載保護(hù))得以實(shí)現(xiàn)。

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司連鑄機(jī)采用奧鋼聯(lián)(VAI)技術(shù)，在投入生產(chǎn)后頻繁出現(xiàn)板坯質(zhì)量問題，主要是中心偏析、疏松及表面裂紋問題；有時(shí)生產(chǎn)中連鑄機(jī)拉坯阻力變大，在漏鋼報(bào)警等生產(chǎn)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況后，停止的鑄坯在連鑄機(jī)中很難被重新啟動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致夾坯事故。通過對(duì)連鑄機(jī)輥縫的測(cè)量發(fā)現(xiàn),輥縫及接弧超差嚴(yán)重是導(dǎo)致上述問題的直接原因。本文結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，研究了輥縫超差的原因，并采取了有針對(duì)性的措施，解決了輥縫精度低的問題，滿足了日益增長(zhǎng)的鑄坯質(zhì)量需求。

1　改進(jìn)前連鑄機(jī)ASTC動(dòng)態(tài)輥縫情況

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司煉鋼廠原連鑄機(jī)生產(chǎn)出的成品板坯廢品率高，經(jīng)分析認(rèn)為，導(dǎo)致內(nèi)部質(zhì)量的主要原因是鑄坯在凝固末期坯殼鼓肚或收縮引起富集P、S的未凝固鋼水的流動(dòng)，當(dāng)輥縫超差后，過小的輥縫會(huì)產(chǎn)生鑄坯內(nèi)部裂紋，過大的輥縫會(huì)引起中心偏析、中心疏松；而影響表面質(zhì)量的原因是輥縫超差后，鑄坯在矯直段時(shí)內(nèi)弧面受到非正常的拉伸應(yīng)力、外弧受壓縮應(yīng)力，從而導(dǎo)致角部出現(xiàn)裂紋。

拉坯阻力變是在漏鋼報(bào)警等生產(chǎn)出現(xiàn)不穩(wěn)定情況時(shí)發(fā)生，而降低拉坯速度后，鑄坯在連鑄機(jī)中很難被重新啟動(dòng)，并在嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致夾坯事故。

扇形段連鑄輥無規(guī)率性損壞，損壞后必須更換整體扇形段后才能恢復(fù)生產(chǎn)，極大降低了鑄機(jī)生產(chǎn)率。

對(duì)生產(chǎn)前、生產(chǎn)后輥縫測(cè)量發(fā)現(xiàn)，連鑄機(jī)扇形段輥縫超差嚴(yán)重。ASTC(自動(dòng)鑄坯錐度控制)輥縫精度見圖1。

圖1　ASTC輥縫精度（標(biāo)準(zhǔn)±0.5 mm）

按照連鑄工藝需求，扇形段輥縫精度需要控制在±0.5 mm。由圖1可以看出，輥縫精度不符合標(biāo)準(zhǔn)，直接影響了板坯連鑄機(jī)的正常生產(chǎn)，導(dǎo)致事故頻發(fā)，同時(shí)設(shè)備使用狀況不佳，增加了設(shè)備維護(hù)的成本。

2　原因查找及分析

根據(jù)對(duì)離線設(shè)備裝配、安裝情況及在線設(shè)備標(biāo)定情況的檢查、試驗(yàn)及分析認(rèn)為，影響ASTC輥縫精度的因素主要是以下幾方面。

2.1連鑄輥裝配及焊接質(zhì)量因素影響

連鑄輥?zhàn)鳛檫B鑄設(shè)備的核心部件，對(duì)連鑄坯起支撐、彎曲、矯直、輸送的作用［2］，其質(zhì)量、精度和使用壽命對(duì)連鑄設(shè)備的作業(yè)率及產(chǎn)品質(zhì)量有很大影響。連鑄輥工作在高溫和高磨蝕環(huán)境，在彎曲、矯直等正常工藝及板坯過冷變形等異常狀態(tài)都會(huì)使連鑄輥受到較大應(yīng)力，導(dǎo)致輥?zhàn)虞^大的彎曲及磨損。

通過對(duì)部分失效輥進(jìn)行檢查分析確定，失效輥?zhàn)虞S承座內(nèi)孔和輥?zhàn)虞S徑尺寸超差0.3～0.5 mm；失效輥軸承間隙超差0.13～0.25 mm；失效輥?zhàn)虞佁讏A柱度超差0.5～0.85 mm；連鑄輥輥面高溫硬度不能達(dá)到要求,表面堆焊硬度僅為洛氏硬度HRC40，在鑄坯表面高溫環(huán)境下磨損加快，這些都會(huì)導(dǎo)致扇形段輥縫的異常增大。

2.2連鑄輥安裝時(shí)對(duì)弧質(zhì)量因素影響

連鑄輥安裝對(duì)弧是在扇形段維修間的對(duì)中臺(tái)上，分別將彎曲段、弧形段、矯直段或水平段按照相應(yīng)的工藝弧度安裝相應(yīng)的輥?zhàn)樱械纳刃味螌?duì)弧質(zhì)量高，連鑄機(jī)輥?zhàn)訒?huì)形成光滑的曲線，就能順利生產(chǎn)出質(zhì)量合格的板坯。但如果扇形段對(duì)弧精度差，輥?zhàn)痈叩筒灰唬蜁?huì)對(duì)扇形段輥縫精度造成影響，從而影響整臺(tái)連鑄機(jī)精度。

按照維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，扇形段內(nèi)弧側(cè)輥?zhàn)?、外弧?cè)輥?zhàn)优c樣板尺的間隙要控制在(1±0.15)mm之內(nèi)，內(nèi)弧框架與外弧框架組裝成扇形段后，對(duì)弧環(huán)節(jié)的輥縫精度理論值為±0.3 mm，板坯厚度在相鄰兩輥處的極限差值為0.6 mm，可見僅在對(duì)弧環(huán)節(jié)的控制精度是非常低的,加上扇形段位置傳感器精度在±0.2 mm及工作在高溫區(qū)扇形段部件的熱膨脹，綜合因素導(dǎo)致輥縫超差。對(duì)弧精度極限情況示意圖見圖2。

圖2　對(duì)弧精度極限情況示意圖

2.3在線扇形段定期校正因素影響

由于扇形段輥?zhàn)庸ぷ鳝h(huán)境為高溫、高磨損環(huán)境，當(dāng)在線扇形段輥?zhàn)颖砻娉霈F(xiàn)磨損導(dǎo)致輥徑縮小、用于裝配的各零件因磨損導(dǎo)致間隙增大時(shí)，對(duì)扇形段輥列狀況進(jìn)行周期測(cè)量并及時(shí)校正尤為重要。

輥縫儀所測(cè)出的輥縫值為每對(duì)連鑄輥測(cè)量3點(diǎn)(左、中、右)，每臺(tái)扇形段7對(duì)輥共21點(diǎn)；而ASTC輥縫控制系統(tǒng)由4臺(tái)帶位置傳感器的液壓缸進(jìn)行閉環(huán)位置控制，當(dāng)輥縫測(cè)量后需要校正時(shí)，調(diào)整1個(gè)或多個(gè)位置傳感器數(shù)據(jù)，都會(huì)對(duì)這21點(diǎn)輥縫值產(chǎn)生不同程度的影響。由于需要經(jīng)過復(fù)雜的計(jì)算，并配合一定經(jīng)驗(yàn)才能夠通過修正4臺(tái)位置傳感器數(shù)據(jù)，達(dá)到調(diào)整21點(diǎn)輥縫值的目的，給調(diào)整者帶來了極大困難(尤其是弧形段、矯直段),即使個(gè)別扇形段對(duì)弧精度較高，但未及時(shí)測(cè)量并校正仍不能使連鑄機(jī)整體精度提高。

3　改進(jìn)措施

對(duì)故障原因查找及分析確定，扇形段輥縫超差主要是由以上因素綜合作用所致，因此針對(duì)這些原因采取了以下措施。

3.1嚴(yán)格控制零部件及其裝配精度

軸承間隙、軸承座及芯軸尺寸和輥套加工精度都會(huì)對(duì)整根連鑄輥精度造成影響，必須對(duì)此加以嚴(yán)格控制。各零部件尺寸表見表1。

表1　各零部件尺寸表

利舊軸承間隙極限值不能超過0.15 mm，安裝前必須對(duì)利舊軸承的間隙認(rèn)真檢查，對(duì)超過標(biāo)準(zhǔn)的禁止安裝上線；嚴(yán)格檢查軸承座內(nèi)孔尺寸、輥套尺寸及輥?zhàn)有据S軸徑尺寸，對(duì)超出公差的零部件進(jìn)行堆焊加工修復(fù)；修復(fù)舊輥時(shí)需達(dá)到一定切削深度(不得小于5mm)后進(jìn)行堆焊，防止堆焊層在使用時(shí)脫落；表面硬度必須達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)(HRC≥47)。

3.2提高安裝對(duì)弧精度

由于維修技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的對(duì)弧標(biāo)準(zhǔn)為(1±0.15)mm，整體扇形段的輥縫精度為±0.3 mm，加上輥?zhàn)友b配間隙，當(dāng)連鑄機(jī)在高溫、高磨損環(huán)境下工作時(shí)，整體精度很難保證，需要提高安裝對(duì)弧精度。但是如果將線下扇形段對(duì)弧精度標(biāo)準(zhǔn)定的太高，扇形段離線整備的調(diào)整工作量就會(huì)較大，對(duì)主線的生產(chǎn)就會(huì)造成一定影響。

經(jīng)過研究分析認(rèn)為，如果將對(duì)弧標(biāo)準(zhǔn)提高，使輥?zhàn)优c樣板之間的尺寸控制在(1±0.10)mm，將安裝對(duì)弧環(huán)節(jié)扇形段輥縫精度控制在±0.20 mm，雖然短期內(nèi)維修工人調(diào)整工作量會(huì)有所增加，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)看，扇形段的使用壽命得到了提高，反而減小了維修工人工作量，更重要的是對(duì)弧質(zhì)量因素對(duì)扇形段輥縫精度的影響將明顯減少。

3.3計(jì)算并分析在線輥縫校正規(guī)律

1450 mm連鑄機(jī)每流14臺(tái)扇形段，厚板連鑄機(jī)每流18臺(tái)扇形段，每個(gè)扇形段設(shè)置4臺(tái)有位置傳感器的液壓缸，每個(gè)液壓缸的動(dòng)作由一個(gè)控制閥來調(diào)節(jié)，與缸體內(nèi)位置傳感器形成閉環(huán)控制，在引錠桿裝入、正常澆鑄、動(dòng)態(tài)輕壓下、軟夾緊等不同狀態(tài)下扇形段輥縫均能及時(shí)響應(yīng)并調(diào)整好位置。校正位置傳感器數(shù)值時(shí)輥縫變化規(guī)律如下：

(1)計(jì)算在澆鑄方向上輥縫儀測(cè)量數(shù)值與ASTC位置傳感器檢測(cè)數(shù)值的相應(yīng)關(guān)系，其關(guān)系式如下：

澆鑄方向上輥縫儀測(cè)量數(shù)值與ASTC位置傳感器檢測(cè)數(shù)值的相應(yīng)關(guān)系見圖3。通過上述分析，可計(jì)算澆鑄方向上每對(duì)輥在實(shí)際輥縫測(cè)量出結(jié)果后，在位置傳感器上如何校正才能夠保證實(shí)際輥縫控制在設(shè)定偏差之內(nèi)。

圖3　澆鑄方向上輥縫數(shù)值與位置傳感器關(guān)系

(2)計(jì)算在澆鑄垂直方向上輥縫儀測(cè)量數(shù)值與ASTC位置傳感器檢測(cè)數(shù)值的相應(yīng)關(guān)系，其關(guān)系式如下：

澆鑄垂直方向上輥縫儀測(cè)量數(shù)值與ASTC位置傳感器檢測(cè)數(shù)值的相應(yīng)關(guān)系見圖4。

圖4　澆鑄垂直方向上輥縫數(shù)值與位置傳感器關(guān)系

通過上述分析，可計(jì)算澆鑄垂直方向上每根輥(共3點(diǎn))在實(shí)際輥縫測(cè)量出結(jié)果后，在位置傳感器上如何校正才能夠保證實(shí)際輥縫控制在設(shè)定偏差之內(nèi)。

按照上圖幾何尺寸的理論公式，分別對(duì)不同扇形段(弧形段、矯直段、水平段)7對(duì)輥21個(gè)輥縫值進(jìn)行計(jì)算分析。根據(jù)計(jì)算結(jié)果形成一個(gè)數(shù)據(jù)庫模型，用以指導(dǎo)連鑄機(jī)ASTC扇形段在線校正，使其適合現(xiàn)場(chǎng)需要。將該模型應(yīng)用于輥縫測(cè)量后對(duì)測(cè)量結(jié)果的調(diào)整，可完全消除因調(diào)整不規(guī)范導(dǎo)致的輥縫超差。根據(jù)輥縫儀數(shù)據(jù)對(duì)位置傳感器的校正數(shù)值見表2。

表2　根據(jù)輥縫儀數(shù)據(jù)對(duì)位置傳感器的校正數(shù)值　mm

表2為輥縫偏差值，例如當(dāng)要求輥縫值為200 mm時(shí)，如實(shí)測(cè)輥縫值為200.5 mm，則輥縫偏差為0.5 mm。根據(jù)上表，當(dāng)使用輥縫測(cè)量?jī)x對(duì)連鑄機(jī)測(cè)量輥縫后，對(duì)不同的偏差大小，按上表在位置傳感器上做相應(yīng)校正，即能夠消除輥縫偏差。

4　取得效果

通過采取上述措施，連鑄機(jī)ASTC動(dòng)態(tài)輥縫精度得到提高，ASTC輥縫精度(標(biāo)準(zhǔn)值±0.5mm)見圖5所示。由圖5可以看出，測(cè)量的輥縫值均在±0.5 mm之間。

圖5　ASTC輥縫精度

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼廠年產(chǎn)量500萬t，連鑄坯合格率由改進(jìn)前的99.85％，提高到99.90％，年效益達(dá)75萬元；由于煉鋼原因產(chǎn)生的熱軋現(xiàn)貨率由0.13％，降到0.11％，產(chǎn)生年效益為24.5萬元；厚板現(xiàn)貨率由0.40％，降到0.33％，產(chǎn)生年效益為42萬元，總計(jì)年創(chuàng)造效益141.5萬元。該項(xiàng)目的實(shí)施取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

5　結(jié)語

鞍鋼股份有限公司鲅魚圈鋼鐵分公司通過采取控制連鑄輥零部件及其裝配精度、輥?zhàn)佣押副砻嬗捕?、提高扇形段維修安裝對(duì)弧精度、計(jì)算并分析在線輥縫校正規(guī)律等措施，有效控制了連鑄機(jī)精度。對(duì)ASTC輥縫系統(tǒng)的優(yōu)化，實(shí)踐檢驗(yàn)證明是行之有效的，提高了板坯質(zhì)量，減小了連鑄機(jī)備件消耗及人工成本，取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

［1］王雅貞，張巖.連續(xù)鑄鋼工藝及設(shè)備［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

［2］蔡開科，程士富.連續(xù)鑄鋼原理與工藝［M］.北京：冶金工業(yè)出版社，2008.

(編輯賀英群)

修回日期：2015-06-16

Practice of Controlling Precision of ASTC Dynam ic Roll Gap of Slab Continuous Caster

Jia Dongsheng,Su Kuan,Shi Peiqiang,Fang Enjiun
(Bayuquan Iron & Steel Subsidiary Company of Angang Steel Co.,Ltd.,Yingkou 115007,Liaoning,China)

Abstract：In order to solve the problem of bad effects of center segregations,porosities and cracks on both the surface quality and internal quality of continuous casting billets and also avoid the trouble of billet nipping caused by excessive slab drawing resistance from the continuous caster,the causes leading to low precision of the roll gap in caster were analyzed and thus some solutions were proposed.As a result the quality of billets produced by the continuous caster was improved by taking such measures as controlling the precision of both the parts of the continuous casting roller and its build-up members,controlling the surface hardness in the build-up welding region of the roller,improving the precision of the arc alignment in maintaining and reinstalling the fan-shaped section and calculating and analyzing the regularity for online correcting the roll gap.

Key words：continuous caster;automatic strand taper control;precision of roll gap

中圖分類號(hào)：TF777

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1006-4613（2016）01-0055-05