南阳汉冶特钢420 mm×2 700 mm直弧形板坯连铸机

2012-01-26王西林许少普周士凯

重型机械 2012年1期

王西林，许少普，周士凯，王新

(1．中国重型机械研究院有限公司，陕西西安 710032;2．南阳汉冶特钢有限公司，河南南阳 474500)

0 前言

中国重型机械研究院自主创新设计的420 mm×2 700 mm直弧形板坯连铸机于2011年5月18日在南阳汉冶特钢有限公司一次热试车成功，该连铸机投产后已成功浇铸了厚250 mm、300 mm、350 mm、400 mm规格，钢种主要包括碳结钢、低合金高强度钢、船板钢、客器钢、高层建筑用钢等多个品种，铸坯质量良好。轧制板材厚150～180 mm保性能，厚120 mm保探伤，符合国标 GB/T 2970－2004，美标 ASTM A578/A578M，欧标EN 10160－1999，级别为1级，已出口韩国等多个国家。

该连铸机是直弧形特大型宽厚板坯连铸机，其成功投产打破了我国由连铸坯直接轧制特厚特宽钢板的瓶颈，标志着我国连铸工艺技术及装备水平迈上新台阶。

1 连铸机基本技术参数

转炉平均出钢量 100 t

转炉冶炼周期 35 min

精炼设备 LF炉100 t+VD炉100 t

连铸机台数 1台1机1流

机型直弧10点弯曲/10点矫直

铸机主半径 12 000 mm

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

定尺长度 3.6～11.5 m

年生产能力 150万t/台

拉速范围 0.4～1.5 m/min

送引锭速度 5.0 m/min

冶金长度 37.318 m

生产钢种碳素结构钢、低合金钢、船板钢、耐候钢、压力容器钢、汽车大梁钢、汽车板、管线钢、模具钢、耐磨钢、高层建筑用钢(Z向性能)

2 连铸机关键技术及主要工艺控制

该连铸机主要生产特厚特宽断面规格铸坯，其钢种多为品种钢，尤其是包晶合金钢生产比例较大，铸坯凝固传热机理复杂;较常规连铸机拉速低，铸坯弯曲、矫直时设备受力大，易产生变形。为确保铸坯的表面质量和内部质量，该连铸机的设计采用了诸多关键技术，并规范了主要工艺控制要点。

2.1 关键技术

该连铸机采用的主要关键技术包括适用于特厚铸坯的直弧形多点弯曲多点矫直曲线、钢流防氧化保护浇铸、大容量中间包及中间包在线连续测温、结晶器液压非正弦振动、结晶器液面自动控制、结晶器在线调宽、漏钢预报及结晶器专家系统、二冷却水动态控制及随铸坯宽度变化的二冷水幅切技术、动态轻压下、二冷区电磁搅拌、辊缝自动测量、板坯切割优化及在线去毛刺技术等。

2.2 工艺控制要点

(1)根据结晶器内钢水的流场分析，浇铸不同厚度铸坯采用相对应的浸入式水口，并控制水口在钢水内的插入深度(125～150 mm)，水口安装时检查两侧水口的形状及水口的对中精度;

(2)根据钢种及铸坯规格，采用相对应的结晶器锥度，并调整结晶器宽面、窄面的冷却水流量，使结晶器的传热均匀;

(3)保证连铸机的对弧精度(±0.1 mm)和辊子的开口度精度(±0.2 mm)，尽量消除因辊子的错位应变而导致的铸坯内部缺陷;

(4)控制浇铸温度。中间罐内钢水过热度偏高，会使柱状晶发达，中心等轴晶区减小，中心疏松和中心偏析加重，易产生中间及中心裂纹;钢水过热度偏低，夹杂物上浮困难，易产生低倍夹杂。中间罐内钢水过热度控制在15～25℃较好;

(5)结晶器保护渣的选用。保护渣具有保温、防止二次氧化、吸收钢水中夹杂物、形成渣膜的润滑作用。应选择物化特性与所浇钢种及浇铸速度相适应的保护渣。保护渣正常消耗量为0.40～0.60 kg/t;保护渣正常液渣层厚度为8～15 mm，总渣层厚度一般保持在40～60 mm;

(6)拉速控制。制定合理的开浇拉速曲线，防止开浇时液面突降和粘结漏钢;根据过热度即时调整拉速(过热度高时降速，过热度低时提速);控制不同厚度不同钢种的最低拉速，以避免全凝固矫直;对一些特殊钢种应根据具体情况及铸坯内部质量调整拉速，必要时限定最大拉速;

(7)氩气流量控制。大包长水口密封、中间包塞棒及浸入式水口密封的氩气流量要根据实际情况即时调整，尤其是结晶器内钢液面不允许有翻腾现象;

(8)结晶器液面控制。液面波动会使铸坯表面非金属夹杂物增加，导致铸坯表面缺陷加重，液面波动加剧时还会造成诸如漏钢等生产上的问题，因此正常浇铸时液面应控制在±2 mm以内;

(9)结晶器振动模型。振动的作用即利于保护渣渗入，形成保护渣的润滑膜，避免铸坯与铜板粘结，减少拉坯阻力，防止拉漏事故。负滑动时间增大，振痕加深，铸坯横裂纹、角部纵裂纹及角部横裂纹增加。中国重型机械研究院开发的正弦、非正弦、反向振动等多种振动模型适应超厚断面和特种钢的生产工艺;

(10)动态二冷水控制。板坯连铸机二次冷却水动态自动控制是连铸核心技术之一。经过二次冷却的铸坯易出现表面缺陷和内部缺陷。通常表面缺陷起源于结晶器，内部缺陷主要是二冷区的不均匀冷却造成的。二次冷却局部过冷产生纵向凹陷而导致表面纵向裂纹;二次冷却的水量过大或角部水量过大易造成表面、角部横向裂纹;铸坯在凝固过程中过冷或不均匀二次冷却产生的热应力作用在树枝晶较弱的部位而产生中间裂纹;二次冷却过激易造成中心星状裂纹;二次冷却不均匀，柱状晶生成不规则，产生了“搭桥”而导致中心偏析与中心疏松。为提高板坯内部质量和表面质量，二次冷却水动态自动控制尤为重要。中国重型机械研究院开发了适应超厚大断面和特种钢生产动态二次冷却水控制制度;

(11)动态轻压下控制。中心偏析与疏松是传统连铸坯的主要缺陷之一，对于超厚断面铸坯此缺陷尤为突出。采用适应超厚大断面和特种钢生产的动态轻压下，减少或消除铸坯的中心偏析与疏松。根据计算和多次试验确定浇铸不同厚度、不同钢种凝固末端位置、轻压下区间、轻压下率及轻压下量。轻压下时压下率为0.6～1.5 mm/m，总轻压下量为4～8 mm。