小方坯连铸机方圆结合改造*

杨奕兵， 周 剑， 吴建永

(南京钢铁联合有限公司第三炼钢厂， 江苏 南京 210035)

引 言

南京钢铁有限公司(以下简称“南钢”)第三炼钢厂现有1座100吨电弧炉，1台4机4流大方坯连铸机和1台5机5流小方坯连铸机。其中5机5流小方坯连铸机于1996年建成投产至今，经历多次、局部的改造，目前以方圆兼容、方坯为主的模式在组织生产；目前主要生产断面为150 mm×150 mm，150 mm ×220 mm和Φ150，160，180，200，210 mm；主要生产钢种为弹簧钢、轴承钢、合金管坯钢、球磨钢等，年生产能力约70万吨。

1 项目现状

2013年以来，南钢第三炼钢厂陆续开发了Φ150，160，180，200，210 mm等尺寸的圆坯，圆坯产量在3-5万吨/年左右。在连铸生产过程中，由于方圆坯兼容，以方坯为主，拉矫辊为平辊，始终存在着扁平区，圆坯的椭圆度合格率一直处于90%左右，与专业圆坯厂家相比，外形质量存在较大差距；连铸坯表面振痕不规则(局部偏深，连铸坯横向及纵向凹陷时有发生)；合金钢圆坯低倍质量还不能保证完全过关(偶发的皮下裂纹，中心疏松不在中心等)；圆坯表面划伤、撞伤时有发生；不能满足中高档圆坯用户质量要求。

为提高圆坯椭圆度合格率，一直采用低拉速生产，每炉钢的浇注时间70-75 min，与电弧炉冶炼33-38 min的生产节奏存在严重的炉机不匹配情况，造成工序成本增加，削弱了圆坯的成本竞争力。

2 改造原因

2.1 坯料平衡

根据南钢特钢事业部坯料平衡计划，预计外销钢坯82.7万吨，其中第三炼钢厂小方坯连铸机计划生产、外销钢坯33.5万吨(其中圆坯约20万吨)。目前市场上利用连铸坯穿管正在逐步成为主流方式，主要竞争对手均用连铸坯直接穿管，圆坯市场在未来行情看好。针对这种情况，需对第三炼钢厂小方坯连铸机进行升级改造，生产方坯及圆坯(Φ200，180，150 mm)，满足圆坯市场用户需求。

2.2 主要生产厂家分析和结论

1)南钢 主要装备有100吨超高功率交流电弧炉1座，2座LF炉、2座VD炉，1台5机5流8米弧的方圆坯连铸机(达涅利设计)，主要生产Φ150，160，180，200，210 mm断面共5个规格圆坯及150 mm×150 mm，150 mm×220 mm，175 mm×220 mm方矩坯，目前方矩坯约占产能的90%，年产量50万吨；1台4机4流12米弧的大方坯连铸机(奥钢联设计)，年产60万吨。公司总年产量在110万吨。

2) 宝钢 宝山钢铁股份有限公司(以下简称“宝钢”)主要装备有150吨超高功率双炉体直流电弧炉1座，150吨超高功率交流电弧炉1座；2座LF炉、2座VD炉，1台6机6流10米弧的圆方坯连铸机(达涅利设计)，主要生产Φ150，178，195 mm共3个规格圆坯及160 mm方坯；由于生产Φ150 mm坯料事故率高，生产一次后基本已淘汰此断面，160 mm方坯约占产能的10%，年产量在120万吨；1台4机4流14米弧方坯连铸机，生产320 mm×425 mm矩形坯目前年产量100万吨。公司总年产量在220万吨。

3)承德建龙 承德建龙特殊钢有限公司(以下简称“承德建龙”)共3座80吨转炉，由于产能置换的原因有1座80吨转炉目前处于停产状态，1座140吨提钒转炉，3座LF精炼炉，2座VD真空炉，1台5机5流10米弧国产方圆坯连铸机有200 mm方、240 mm方、160 mm×250 mm矩形坯、Φ210 mm及Φ250 mm圆坯断面，年产量100万吨，其中40万吨圆坯外卖，60万吨方坯本部轧制棒材销售； 1台5机5流14米弧达涅利进口圆坯连铸机，生产Φ280-600 mm断面共11个规格圆坯，目前年产量100万吨。公司总年产量在200万吨。

4) 分析结论 宝钢与承德建龙圆坯的椭圆度、表面质量优于南钢，承德建龙5机5流10米弧的圆方坯连铸机与80T转炉实现炉机匹配；宝钢6机6流10米弧的圆方坯连铸机(达涅利设计)与 150T超高功率双炉体直流电弧炉实现炉机匹配，生产效率高于南钢；但南钢通过学习先进厂家的经验，圆方坯连铸机经过设备优质高效改进、中包快换操作等技术的运用，需要对小方坯连铸机设备进行适应性改造，以提高圆坯拉速，降低圆坯成本，保证椭圆度100%达标，消除扁平区，提升圆坯实物质量，能够满足市场需求，达到质量和成本最优。

3 改造方案

在连铸机设备基础不做大修改的情况下，主要对以下设备进行相关改造：振动装置、导向段和喷淋集管、拉矫机、移钢机、出坯辊道、翻转冷床。设备控制部分尽量利旧现有系统，不能利旧部分按新增考虑。

3.1 振动台

第三炼钢厂小方坯连铸机振动台目前为老式的四连杆电动缸结构，平稳性差，连铸坯在结晶器内脱模效果不好，带来坯料表面振痕不规则，表面质量不能满足中高档圆坯用户需求；振动台电动缸抗拉坯阻力的能力弱，无法对接生产，连铸机作业率低。为保证圆坯表面质量，提高设备功能精度，需进行技术改造，实现中包快换对接操作，提高生产效率和铸坯实物质量，考虑优化设计为全板簧液压振动，导向性好。采用液压缸驱动，提高驱动力，可实现振幅及振频的在线实时调整。

3.2 导向段和喷淋集管

现有设备对中性能不佳，喷淋条更换不方便。重新设计二冷导向段，托辊底部设钢结构支撑架(沿铸流方向，类似板坯铸机的香蕉座)，托辊、喷淋条固定架、电搅装置直接安装在支撑架上，维修、维护方便，提高设备安装精度。保证各断面的铸坯导向对中。

重新设计二冷喷淋集管装置，优化设计。尽量统一喷淋条规格，减少喷淋条数量，不同断面的铸坯只需移动喷淋条位置即可，减少更换断面时设备准备时间。不锈钢喷淋管壁厚3.5 mm或以上。

3.3 拉矫机

现有结构型式拉矫机精度偏低，刚性差，工作时或导致液面波动。重新设计制作拉矫机，采用单机架型式，全水冷防护结构。共设置4个机架(油缸压力单独远程可调)，以减少铸机生产时的热坯压力，从而减少方坯在开槽的拉矫辊上压出凸起的可能，提高方坯铸坯质量。

3.4 移钢机

现有移钢机是1996年投产上线使用的，当时为提钢机，2000年“双加改造”时自主在线改为移钢机，新增翻钢机，冷床和翻钢机设备存在约500 mm的高度差，倾翻力矩大，错齿等故障率偏高，不能完全满足圆坯表面质量和生产顺行要求。移钢机、翻钢机优化设计更新：取消冷床斜滑轨，改为直接取坯，以彻底消除圆坯沿斜滑轨加速下滑造成的划伤、撞伤缺陷；目前缺陷比例不高，可通过修磨予以挽救。

3.5 出坯辊道

出坯辊道设备，原设计是针对130，150 mm方坯，对矩形坯和圆坯适应性差，今后若圆坯产量大幅提高，需提质、提速，原设计辊道强度和线速度不能满足要求，为保证圆坯出坯顺行，输送辊道、导向均须优化改进，以适应方圆结合生产要求。

3.6 翻转冷床

取消现有连铸坯在冷床头部下滑斜坡和冷床尾部的上坡，改造翻转冷床齿条设计(驱动装置及支架不做改动)，既满足动齿条自动取坯和分坯功能，同时消除原有取坯位置与改造后取坯位置约400 mm的高度差。

4 结束语

本项目实施后，能够满足特钢生产工艺质量要求，主要有以下两个方面的益处：一是提高连铸坯表面质量和内部质量，保证椭圆度100%达标；二是满足方圆结合、优质高效生产的要求，提高连铸机作业率，达到炉机生产节奏接近匹配。