大规格圆坯连铸带液芯快换中间包工艺实践

郭建军

（太钢炼钢一厂，山西 太原 030003）

在连铸生产过程中，要想实现连续生产，快换中间包是必须要实现的工艺操作。快换中间包不仅可以有效减少铸机浇次间等待时间，提高连铸机生产效率，还可以减少连铸坯头尾坯损失，提高金属收得率和铸坯质量。太钢炼钢一厂大规格圆坯连铸机2015年3月建成投产，目前主要生产3个规格，其中Φ390 mm接件快换中间包方式，实现了连续铸钢生产。但是Φ690 mm、Φ800 mm规格快换中间包一直未实现，由于大规格拉速慢，出尾坯时间长，铸机等待时间长，效率低，限制连铸机产能，实现大规格快换中间包是亟待解决的工艺难题。2021年1月，太钢圆坯连铸顺利实现Φ690 mm、Φ800 mm规格带液芯快换中间包作业，连铸所有规格全部实现快换中间包，连铸实现连续生产，最高连浇炉数提高到115炉，有效提高铸机生产效率。

1 圆坯连铸机工艺参数

太钢炼钢一厂圆坯连铸机2015年3月底建成投产，连铸机主要工艺参数见表1。

表1 连铸机主要工艺参数

2 工艺方案确定

一厂圆坯连铸主要生产三个规格，分别是Φ390 mm、Φ690 mm、Φ800 mm，其中Φ390 mm规格实现插连接件快换中间包操作，实现连续生产。Φ690 mm规格最初确定快换中间包方案是插连接件方式，进行一次快换中间包试验，试验过程发生开浇漏钢事故。大规格插放连接件快换中间包主要存在以下问题。

1）快换中间包过程作业项目多，各项作业环环相扣，需要各工序紧密配合，整个作业时间要求短。

2）规格断面越大，需要加入的连接冷料越多，其中Φ690 mm规格单个需要加入连接冷料约140 kg，连接件质量大，单人无法完成操作，每个流至少需要2人同时操作才能保证连接件加入，作业人员限制，而且连接件加入过程钢液飞溅严重，存在一定的安全风险。

3）圆坯规格断面大，结晶器内钢液从边缘到芯部凝固过程慢，快换连接处不稳定，易导致连接部位出结晶器拉漏。

4）连接件加入后，还需要等待冷料部分融化固定，作新旧钢水的连接，此过程需持续时间5~10 min，凝固时间长，坯壳收缩量大，存在开浇漏钢的风险。

由于以上原因，最终确定大规格Φ690 mm、Φ800 mm快换中间包方式为带液芯快换中间包，并进行试验。2021年1月Φ800 mm进行快换中间包试验，2月首次进行Φ690 mm规格带液芯快换中间包，试验钢种S355NL，过程数据如表2所示。

表2 首次带液芯快换中间包过程控制

圆坯Φ690 mm、Φ800 mm规格首次试验带液芯快换中间包均取得成功，相比放连接件快换中间包方式，带液芯快换中间包有操作简便、用时缩短、操作安全、成功率高等优势，太钢是全国首家实现大规格圆坯连铸带液芯快换中间包的钢铁企业。以下是我厂大规格快换中间包的操作要点。

3 快换中间包准备确认

3.1 操作前准备

工器具准备：

1）快换中间包时，各流次提前准备专用捞渣耙、挑渣圈钩、撬棍、钢钎等工器具。

2）提前准备新中包开浇使用的结晶器保护渣、中包覆盖剂等物料。

3）新中间包车提前准备大包长水口，快换操作作业人员佩戴防护服。

3.2 操作前确认

1）计算快换中间包时间节点，按时间节点烘烤备用中间包、中间包浸入式水口。中间包烘烤严格执行3+1+1+1的要求，微火3 h，小火1 h、中火1 h、大火1 h，保证中包止火温度≥1 230℃。浸入式水口烘烤大于1 h，停火时水口要发红发亮。确认中间包内无杂物，耐材无脱落。

2）主控工确认开浇连锁条件具备，按要求设定快换中间包开浇工艺参数，二冷水足辊水流量调高，保证铸坯连接出处结晶器冷却效果。

3）提前确认新中间包连浇第一炉大包到站温度和时间，要求旧中包最后一炉大包与5~10 t时VD工序出钢，新中间包第一炉大包到站温度按正常温度+10℃控制。

4 快换中间包操作步骤与注意事项

4.1 快换操作步骤

1）快换中间包时旧中间包连浇最后一炉大包开浇后，停止使用自动加保护渣机器，改人工加渣，严格按要求加入，加渣间隔时间不超过3 min，保证快换中间包期间，结晶器内渣面全程为黑渣。

2）旧中间包连浇最后一炉大包余5~10 t时联系确认VD工序出钢。旧中间包最后一炉大包浇完包，快速更换大包长水口。旧中间包余钢20 t时，激活换包程序；余钢15 t时校验新中间包，确认新中间包烘烤效果符合要求，浸入式水口内无杂物。新中间包验包完成后升至高位等待，旧中间包余钢8 t所有流次同时关闭塞棒停浇，若有钢流无法关死，立即打闸板停浇，旧中间包停浇走车。

3）换包全过程保持停浇时的结晶器液面高度不动，旧中间包停浇走车后，各流次操作人员快速使用捞渣耙将钢液面渣圈捞出，必须确保渣圈清理干净。捞渣条过程不要大范围扰动结晶器渣面，钢液面发红可适当补加保护渣，防止钢液面结壳。

4）快速将新中间包车开至浇注位，对中落包，落包至浸入式水口底部在结晶器渣面上10～20 mm停止。进行液位标定操作，解锁快换中间包程序，组织大包开浇。中间包开浇前，使用测温纸棒轻捅结晶器渣面，保证开浇前浸入式水口正下方渣层不结壳，

5）新中间包钢水质量20 t时，三个流次同时开浇，大流开浇，钢流稳定后，中间包快速落到最低位，水口快速插入结晶器钢液内，保证液芯充分连接，中间包开浇出苗时间控制在50 s±10 s内。

中间包开浇过程如图1所示。

图1 中间包开浇过程示意图

6）中间包开浇后，操作工密切观察钢水流动情况，确保钢水全程不断流，液面持续上升。当结晶器液位达到20%，拉矫机自动启动，结晶器振动同时自动启动。专人观察二冷室有无钢花飞溅的异常情况，在启车到新铸坯达到800 mm长度的时间段内，密切关注结晶器液面和二冷室动态。发现有小漏钢等异常情况，及时转手动模式停机。判断小漏钢情况消失，可手动给流起车继续生产，判断小漏钢情况加剧，该流必须停浇。

7）中间包开浇正常，待铸坯连接处出结晶器后，浇铸长度大于800 mm，拉速按规程要求调整至目标拉速，防止低拉速时间过长中间包水口结瘤，快换中间包操作完成。

8）在铸坯连接处进入第一组拉矫机前，作业长安排专人观察铸坯连接处，如果铸坯连接处有明显裂缝或翘起，铸坯连接处进入第一组拉矫机前将拉矫机手动抬到最高位，待铸坯连接处通过第一组拉矫机后再手动压下第一组拉矫机。后续拉矫机按相同程序操作直到铸坯连接处通过第11组拉矫机。

9）铸坯连接处到达火切机下方时，切割班长观察切割位置，铸坯连接处后1 300～1 500 mm处采用半自动切割方式割断，后续恢复全自动切割方式正常切割。

4.2 快换中间包注意事项

1）整个快换中间包过程，各流MOP操作盘模式必须都在“CASTING MODE”浇注模式，不能切换到其他模式。

2）快换中间包全过程维持停浇时的结晶器液面不动，结晶器液面全程黑渣，保证渣圈清理干净。

3）整个快换中间包作业过程应控制在10 min内。

4）旧中间包余钢20 t时，激活快换中间包程序，新中间包标定完液控系统，主控工确认开浇条件无异常后，才能解除快换中间包程序。

5 结语

太钢炼钢一厂大规格圆坯连铸成功实现带液芯快换中间包操作，全国首创。其中圆坯Φ800 mm规格由单中间包最长12连浇通过连续快换中间包操作，最长连浇炉数达到115炉，实现连续生产。快换中间包技术的成功应用，使连铸机作业率、连铸产能、金属收得率都有很大提升，生产成本大幅降低，是太钢大圆坯连铸机发展的重要一步。