连铸机改造实践

沈 康 曹云星

作者通联：宝钢集团特种材料有限公司 上海市上海市宝山区水产路1269号 200940

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一、概述

宝钢集团特种材料有限公司炼钢厂2003年从意大利达涅利公司引进不锈钢长型材生产线，该生产线炼钢单元由交流电弧炉、精炼炉、氩氧炉、真空处理炉、连铸机所组成。其中连铸机为全弧形三机三流，主要工艺参数见表1。

表1 连铸机的主要工艺参数

公司根据市场需求，结合发展规划和供坯平衡，要求炼钢厂扩大品种规格，新增加140mm方坯、Φ180mm圆坯以及定尺为3.1m的160mm方坯。而现有连铸机只能生产单一的最短定尺长5.5m的160mm方坯，因此对该连铸机进行如下改造。

二、改造考虑的主要问题

连铸坯断面的形状主要取决于结晶器形状，改变结晶器的形状尺寸即可获得所需铸坯形状，但在实际改造中还应当考虑以下主要问题。

1.结晶器

生产的规格取决于市场需求，钢厂需要经常进行不同断面的结晶器更换，要求更换结晶器必须快捷、便利、易于操作，因此新增加的140mm结晶器和Φ180mm结晶器与原有的160mm结晶器要有较强的兼容性。

2.圆形结晶器与足辊的对弧

结晶器下方安装足辊对铸坯进行支撑，足辊中心与结晶器铜管中心相吻合。方形结晶器可以通过判定足辊面是否在结晶器铜管面的延伸线上来进行判定。而圆形结晶器铜管的面为圆形，有无数个中心线可以进行对应，因此必须找出处于外弧基准线上的中心线来进行足辊位置的定位。

3.二冷喷淋管

二冷喷淋管是用于对铸坯进行二次冷却的设备，要求位于铸坯四侧的喷淋管与铸坯保持特定的距离以及严格的对中。由于连铸机是以外弧作为基准线，新增加的140mm方坯及Φ180mm圆坯都是以外弧做为基准进行尺寸的改变，因此喷淋管需要做相应的调整，因此要求喷淋管的调整作业简便，能保持较高的精度，同时要有较高的通用性。

4.引锭杆导向装置

现有引锭杆导向装置采用侧导轮结构，即在引锭杆行进路线的两侧安装导向轮，两侧导向轮的间距等于引锭杆的宽度，从而使引锭杆严格按照两侧导轮所形成的路径进行运动。这种方式要求两侧导向轮的间距等于引锭杆的宽度，但由于铸坯的规格为方140mm、方160mm及圆180mm，三者的尺寸大不相同，侧导轮结构无法同时满足这三种要求。而且从结晶器出来的连铸坯表面温度达到550℃以上，表面硬度较低，而导向装置处于高温、潮湿环境，辊轮容易生锈而使辊轮卡死。辊轮与连铸坯接触为面接触，一旦辊轮发生不转或转动不灵活时，铸坯与辊轮之间的滚动摩擦变成滑动摩擦，导致铸坯表面擦伤，引起质量问题。

5.圆坯的收集、堆跺和吊运

现有铸坯的快速吊运主要采用吸铁盘吊运和夹钳。吸铁盘吊运不受钢坯形状的影响，但却受到钢坯材质的影响，而炼钢厂的主要产品为不锈钢，因此不能采用吸铁盘进行吊运。

夹钳吊运不受钢坯材质的影响 ，却受钢坯形状的影响。方形钢坯由于相互之间的接触为面接触，因此一次可以起吊五根以上的钢坯，而圆形钢坯的接触面为线接触，摩擦力较小，故一次吊运不能超过两根。不锈钢圆形钢坯最佳吊运方式是夹钳吊运，但受一次吊运钢坯数量限制，吊运效率不高。

6.定尺长度由5.5m缩短至3.2m

影响连铸坯定尺长度的主要因素有拉坯速度、切割时间、台车返回速度以及切割后钢坯所在位置等。根据现有切割模式，连铸机切割最短长度为5.5m。同时，在出坯辊道、拨钢机等设备存在辊间距、拨爪间距过大无法满足3.2m坯使用。

三、改造的主要措施

1.结晶器

以160mm方结晶器的安装尺寸为基准，设计新加140mm方和Φ180mm圆的结晶器，确保三种规格的结晶器具有相同的安装尺寸，以实现兼容性。

考虑长时间使用后结晶器筒体锈蚀对铜管水缝产生的影响，结晶器筒体采用不锈钢制作。但由于该结晶器的液位控制采用钴60放射源，同时在结晶器外设置电磁搅拌，电磁搅拌工作时会对钴60接受产生干扰，故在放射源接收仪外加装钢套进行磁场屏蔽。

2.圆形结晶器与足辊的对弧设计（装置专利号：201120153759.5）

针对圆坯结晶器只有唯一一根外弧线的特点，在结晶器本体上设置定位孔，设置一凹型卡板，凹型卡板上带有凹槽和通孔，通孔可与结晶器本体上的定位孔进行装配，通过销孔连接使凹型卡板的凹槽中心为外弧线中心。再配备相应校弧板，使校弧板在卡板的凹槽内滑动，从而实现校弧样板与结晶器外弧线的对中。

3.二冷喷淋装置（装置专利号：200620046591.7）

为了使喷淋管能够根据生产断面变化做调整，设计可调的二冷喷淋管装置，可调机构采用上下两套活动三角支架来实现。活动三角支架由两块支撑板、喷淋集管及销轴构成。每个活动三角支架可以单独进行左、右、前、后四个方向的平行移动，通过上下两组活动三角支架的四个方向动作可实现喷淋管的八个方向运动。

4.引锭杆导向装置（装置专利号：ZL201020033062.X）

采用上置式浮动V形压辊导向装置替代原有的侧导轮结构，通过滑槽三角支架对V形压辊进行浮动支撑，并将V形压辊布置在引锭杆的上方。利用V形导向压辊左右斜面对称的特性，确保引锭杆的运动轨迹正确。同时，采用V形压辊的斜面对引锭杆进行接触，使V形压辊与引锭杆之间的接触点在角部，接触面积由面变为线，其接触的位置由平面转为角部，杜绝了铸坯表面发生损伤的机会。由于导向压辊布置在引锭杆的上方，通过压辊的自重使压辊始终向下运动，消除因辊子磨损而造成的间隙。

5.圆坯的收集、堆跺和吊运

如果能够将圆形铸坯堆垛呈品字形，则可以通过夹持力的分力（该分力的方向同摩擦力的方向相同）来增加铸坯的摩擦力。从而解决圆形铸坯之间因摩擦力小而导致钢坯在吊运过程掉落的情况，为此设计了圆坯收集装置和堆跺装置。

（1）圆坯收集装置（专利号：ZL200820156051.3），在集坯装置的导轨上设置一可拆卸的山形挡块，山形挡块设有三个凸台和两个凹底，其中中部凸台的顶部设有小型凹槽，凸台和凹底采用斜面连接。在生产圆形坯时，安装山形挡块，当集坯爪在推动圆形钢坯时，通过山形挡块的设置，圆坯依次在挡块上行进并定位呈品字形堆放，便于钢坯堆跺。

（2）堆跺装置（专利号：ZL201120314396.9），采用凹形结构，在底部的横梁上方的中部设一垫块，当圆形钢坯放入到存放架后，通过垫块的设置，使得钢坯呈品字形堆放。

6.合并切割步骤缩小辊间距和拨爪间距

将切割过程中夹紧装置打开、割枪返回、小车返回等步骤进行合并同时进行，从而缩短切割过程时间，以获得生产3.1m坯的必要条件；同时，加装支撑辊，使辊道能够有效支撑短坯，在一些无法加装支撑辊的位置加装托板，使短坯不会掉落；拨钢机设备加装拨爪，使拨钢机设备能够有效接触到短坯，完成短坯的运动轨迹正确无误。

四、改造效果

不锈钢长型材生产线连铸机改造后，产品规格由单一160mm方增加到140mm方、160mm方、Φ180mm圆坯三种，最短定尺缩短为3.1m。圆坯生产的椭圆度、表面质量及内部低倍质量完全达标。

不锈钢长型材生产线连铸机多断面及短定尺改造在原有的连铸机上进行，利用日常检修时间分段完成，投资少、工期短、见效快，满足后续加工工序的供坯需求，同时为集团新建圆坯高合金钢连铸机提供可靠的实施依据，并推动生产工艺、组织调度和各项管理制度的更新。