连铸自动加渣机概述

谭 枫，宋 瑶，侯海龙

(黑龙江省冶金研究所，哈尔滨 150040)

随着我国钢铁工业的发展，企业规模不断壮大，装备水平不断提升，以薄板坯、异型坯生产为代表的近终形连铸，是近年来迅猛发展的连铸新技术。无缺陷连铸坯生产技术是实现连铸连轧的关键。由于薄板坯结晶器断面小、工作拉速快，而异型坯结晶器断面不规整，对保护渣的熔融特性、铺展性能、加入稳定性提出了更高的要求。保护渣的配比及物理形态是控制连铸工艺的关键技术，连续稳定加入保护渣是连铸过程顺行的技术保证。连铸结晶器保护渣是连铸工艺过程中的关键性材料，对铸坯质量及连铸工艺顺行具有非常重要和不可替代的作用。保护渣的主要作用有:绝热保温;隔绝空气，防止钢水二次氧化;吸附钢水夹杂，净化钢水;在结晶器壁和钢水凝固壳之间形成渣膜，减少拉坯阻力，防止凝固壳与结晶器壁粘连;填充凝固壳与结晶器壁之间的空隙，改善结晶器传热条件。采用保护渣自动加入技术，可以减少在危险区域配备的操作人员数量，在连铸过程中使保护渣加入更加均匀稳定，从而确保浇注过程中保护渣润滑效果，提高产品质量。

20世纪70年代，国外开始研发自动添加保护渣技术，已开发出多种类型的结晶器自动加渣技术，宝钢、太钢等国内大型钢铁企业引进国外进口的自动加渣机并投入使用，取得良好效果。国内已经开始研发结晶器自动加渣装置，但总体上还处于起步阶段。

1 自动加渣技术的优点

(1)保护渣的物理状态稳定。

(2)保护渣加入量保持恒定，结晶器中渣层分布均匀，降低连铸坯质量缺陷。

(3)易于操作，便于维护，且维护成本低。

(4)自动加渣设备不影响连铸机的正常操作。

(5)避免人工误操作，降低工人劳动强度。

(6)减少浪费，降低生产成本。

(7)降低保护渣粉尘污染，创造良好的工作环境。

2 自动加渣机的设计要求

(1)实现保护渣全封闭连续加入到结晶器中，加入量可调，避免自动加渣机工作时粉尘污染。

(2)结构紧凑，可以布置在中间罐车侧位且不影响连铸机正常操作，将保护渣均匀地加到结晶器内。在结晶器内不同位置上，渣层的温度场、熔化速度存在差异，单位时间所需保护渣渣量不同，自动加渣机能满足对渣层厚度、布渣速度等动态要求。

(3)适应多种规格连铸坯要求，可以填加实心型和中空型颗粒保护渣。与人工加渣相比，提高保护渣利用率，易换渣。

(4)操作简便，运行安全可靠，易于管理。

3 自动加渣机的工作原理：

(1)按保护渣输送和布料的动力来源分为:重力输送、螺旋输送、气动输送。

(2)按连铸机类型分为:方坯、圆坯加渣机和板坯加渣机。

(3)按装置移动灵活性分为:移动式和固定式加渣机。

(4)按布料机构运动形式分为:一维平移型、一维转动型、二维直角坐标型、二维极坐标型和三维布料机构。

现在保护渣自动加渣机的输送动力多为重力式和螺旋式，部分采用气动或振动型。大多固定安装，少数采用移动小车。

4 各种自动加渣机技术比较

4.1 重力式加渣机

利用重力作用将保护渣加入结晶器中。重力式加渣器的具体要求是:(1)应具有足够的高度，以便保护渣能流入连铸结晶器。(2)应配置大型保护渣供料斗。(3)采用刚性输送管线，以保持必要的布料角度，这样能保证保护渣在输送管道中的流动性。

重力式加渣器结构简单，但在设计上存在诸多问题，如:连铸工位没有充裕的垂直空间以满足保护渣流动角的要求，自动加渣器不能布置在离结晶器较近的地方。保护渣料仓通常需用人工或吊车装料，且在更换浇铸钢种时，料仓保护渣需要重新更换以便与所浇铸钢种相匹配，设备设计及操作程序相对复杂。

4.2 机械式加渣机

典型机械式加渣机的技术核心是螺旋送料，并配备多根移动加料管，能实现多点布料，加料速率控制精确，使结晶器保护渣在结晶器内均匀分布。由于受螺旋输送机构件长度的限制，这种加渣装置必须安装在结晶器附近。这种装置的缺点是结晶器周围空间过度拥挤。

4.3 气动加渣器

在这种装置中，用氮气作为载流气体将粉状保护渣经流化床输入结晶器内。为了改善工作环境，减少对粉状保护渣的使用，改用颗粒状保护渣。颗粒状保护渣比粉状保护渣具有较高的空隙比，使保护渣颗粒间的缝隙变大，由此难于形成流态化层，较难有效控制加入结晶器内的保护渣渣量。气动加渣器料仓和管线系统结构复杂，造价比较高，维修工作繁杂。

由于各钢铁企业的连铸机现场布置存在很大差异，有些连铸机没有给自动加渣机预留出足够的安装空间，可以结合几种加渣器的特点，将几种自动加渣机的技术特点融为一体，取长补短，既不影响连铸机的正常生产，又能最大程度发挥自动加渣的作用。

达涅利自动化试验室正在开发新型连铸机，对结晶器系统进行重新设计，增加必要的辅助设备，如自动加入保护渣的机器人，增加给料器和加渣装置上不同结点之间的网络通讯，建立机器人工作任务的算法和浇铸设备保护渣消耗量计算数学模型。安置一个专用光学传感器，用于实时检测保护渣在结晶器弯月面上的分布状况，以便根据需要及时做出调整，形成闭环控制和自诊断回路，使其应用特性越来越像一套设备自动控制装置，而无需任何物理连接，可以自动采集结晶器保护渣信息，并应用于结晶器弯月面控制。即使在部分区域出现保护渣消耗不均现象之后，当连铸结晶器设计修改或设备结构改变时，可重新编程。

5 结语

近年来，以高拉速、高连浇率、高作业率及高质量为特征的高效连铸技术快速发展，由于保护渣在连铸过程的重要作用，钢铁企业更加重视保护渣的使用效果，对自动加入保护渣技术予以高度重视，从提高连铸坯质量、减少漏钢事故、提高连铸机生产率和自动化程度等方面考虑，自动加渣技术的应用是必要的。如何充分发挥连铸保护渣的各种功能和作用，保证不同钢种在不同连铸工艺条件下的顺利生产并得到高质量的铸坯，成为冶金工作者关注的重要问题。

［1］王莹，李保才，王伟，板坯连铸连铸结晶器保护渣自动加渣技术的探讨［J］.山东冶金，2007，12

［2］薛伟锋，张文增，罗利华，马献德，徐济民，板坯连铸结晶器自动加渣机的研制［J］.中国重型装备，2013，1

［3］李少娟，江征宇，杨少卓，板坯连铸新型自动加渣机的研发［J］.重型机械，2011，1