永钢大圆坯连铸工艺装备特点及实践
卢洪星1陆剑锋 2 李占春 2 陆健2
(1江苏沙钢集团淮钢特钢股份有限公司，223002；2江苏永钢集团联峰能源装备有限公司215628)
摘要介绍了江苏永钢集团联峰能源装备有限公司电炉大圆坯连铸装备特点，调试与生产情况，对连铸设备与工艺技术、产品质量进行分析，提出相关改进措施。
关键词圆坯连铸工艺装备特点实践
Practice and Process Equipment Charateristic of Continuous Cast Machine
for Big Bloom in Yonggang Steel
Luhongxing1Lujianfeng2Lizhanchun2Lujian2
（1.Jiangsu Shasteel Group Huaigang Special Steel Co.,Ltd，HuaiAn 223002；
2.Jiangsu Yongsteel Group Energy Equipment Co.,Ltd，YongGang 215628）
Abstract Process equipment charateristics，debugging and production situation of continuous cast machine for big round bloom by EAF process in Yonggang Steel CO.,Ltd are introduced，The continuous cast equipment，technique and quality of billet steel are analysed，and adopting related improving and assuring measures。
Key Words Continuous Cast for Round Bloom Process Equipment Charateristic Practice
江苏永钢集团能源装备有限公司电炉特殊钢大圆坯连铸机是中冶京城设计、制造，于2013年06月投产，主要生产钢种为优质碳素结构钢、合金结构钢、及低合金高强度钢等，生产初期存在的主要缺陷为铸坯芯部裂纹、外部纵裂、外形尺寸偏差。为提高和改进大圆坯的质量，对连铸设备、生产工艺进行研究，并采取针对性的改进措施，使大圆坯的内部、外部质量缺陷得到有效控制和改善。
1 工艺流程和设备参数
该炼钢厂工艺流程为110tEAF冶炼→110tLF精炼→110tVD→喂线进行夹杂变性→大圆坯连铸。大圆坯连铸机主要技术参数如表1。
表1 大圆坯连铸机主要技术参数
Table 1 main technical parameter of CCM
机型弧形圆坯连铸机
连铸机流数4流
弧半径R=17m
铸坯断面φ380mm、φ500mm、φ600mm、φ800mm
流间距2600mm
中间包容量/液位高度40t/900mm
结晶器液面控制电磁涡流
保护渣加渣方式手动
振动行程/振动频率0～15mm/30～350opm
电磁搅拌M-EMS+F-EMS
拉速范围0.2～1m/min
设计能力90万t
2 主要工艺装备与技术特点
该连铸机由中冶京诚公司负责工艺设计和关键设备的详细设计，振动液压缸为进口件。主要设备有：钢包回转台旋转驱动装置、电动机械塞棒自动控制系统、结晶器、结晶器液位检测系统、中间包车、结晶器电磁搅拌器、二冷喷淋与气-水控制调节系统、末端电磁搅拌器、液压振动装置、拉矫机驱动装置与液压缸、火焰切割系统、打号系统等。
2.1 钢包回转台
钢包回转台形状为H蝶形，在两个相互独立的钢包回转台臂上有钢包提升、下降装置，钢包提升行程
为600mm。安装可提升臂的优点方便于钢包与中包之间的长水口保护浇注操作，控制、调节长水口插入中包钢水液面的深度；大包水口不能自动打开时，便于大包工烧氧引流。
2.2 中间包
采用优化设计的T型中间罐内形有最佳的流场分布，同时也便于档渣墙、堰的砌筑；中间罐内钢液有足够深度保证钢水内夹杂物有充分的上浮时间；也保证在更换钢包时中间罐钢水液面的稳定。在中包钢水注入点设置溢流口，其高度为930mm，便于放渣、换渣操作，稳定和控制中间包的冶金效果；控制中间包的渣层厚度，减少中间包钢水被污染的程度，提高连铸坯的洁净度。
2.3 电动机械塞棒系统
结晶器液面检测及中间包塞棒控制是保证连铸坯表面质量的重要手段，在稳定拉速下，可以有效地减少连铸坯表面夹杂等缺陷，充分发挥末端电磁搅拌均质的作用。采用电磁涡流液面自动监测和塞棒控制机
构的监测—控制回路可以在稳定拉速的条件下保持液面波动在很小的范围内，同时也可改善操作人员的工作条件，消除人员人为干扰而产生的漏钢等生产事故。
2.4 结晶器和足辊
结晶器为管式结晶器，在设计上考虑避免铜管因高温作用而产生永久性变形。否则，结晶器铜管变形后会造成其寿命大大缩短，并会在大圆坯表面产生深深的振痕等表面缺陷。为防止铜管高温下的横向变形，铜管被严格限制在只能沿其纵轴上自由膨胀。
铜管与水套间隙保持在3.5mm，通过水缝内的高速水流来降低铜管温度，避免水缝内的水沸腾。同时，在足够水压作用下，可防止铜管壁温度过高会造成严重结垢，影响铜管的传热效果。
结晶器的自对中设计，在任何条件下都可以保证水缝绝对恒定。同时，水套安装在橡胶环上，可以在铜管上自由地进行自对中运动。
结晶器底部设有两排足辊，可以偏心调节，足辊的作用是引导引锭杆进出结晶器，可以避免引锭杆划伤铜管，减少铜管磨损和降低浇注条件变化对铸坯质量造成的影响。同时，可提高铜管拉钢量，提高铸机作业率。车门密封条异响
2.5 液压振动台
振动台安装在冷却室外的铸机弧型半径的外侧，便于维修人员日常点检、维护和检修。振动通过液压缸完成，液压缸配有位置传感器，用以控制振动行程，其行程和波形在浇注期间可根据所浇钢种的技术参数而自动地改变。振动单元（内外弧各1个）是由带有活动段支撑的振动底座进行支承，它确保
结晶器和活动段的良好对中。带有活动段支撑的振动底座用螺栓固定在锚固底板上。中冶京诚液压振动技术可以在浇注过程中修改振动频率、振动行程和振动模式以获得最佳的表面质量。实际振动曲线与理想曲线重叠，误差很小，高频、小振幅的振动参数，以保证凝固壳的充分润滑，减少振痕深度和裂纹的产生，获得稳定、良好的铸坯表面质量。
2.6 结晶器电磁搅拌系统
结晶器电磁搅拌设置在结晶器铜管下部，利用电磁力把在结晶器内向下流动的钢水搅动起来，使得钢水中的夹渣及气泡上浮，同时使钢水温度均匀。减少连铸坯表面夹渣、气孔、微裂纹，提高连铸坯的质量。使用结晶器M-EMS改善铸坯表面质量的作用主要在于：（1）钢水旋转产生的向心力可以除去凝固前沿的夹杂物。夹杂物上浮到弯月面中心可以防止进入凝固壳内，减少表面和次表面的夹杂物数量并且其沿钢坯中心断面分布更加均匀。（2）由于结晶器壁上的钢渣漂到弯月面中心并被收集起来，因此可防止钢渣粘接。（3）由于钢水运动除去凝固前沿的气泡，使次表面区域的气泡、针孔、气孔大大减少。
2.7 末端电磁搅拌系统及流电磁搅拌
太阳能光伏密封胶末端电磁搅拌安装在距结晶器液面约16m的固定段Ⅱ区域，其安装位置可以根据大圆坯实际液芯位置进行调整。末端电磁搅拌线圈为3相、旋转连续/交替式，根据生产断面的不同采用二组不同线圈，其
中：Ø380，Ø500共用一套线圈，Ø600，Ø800共用一套线圈。供电电源为逆变式变频器，提供了极好的搅拌器无功功率补偿，额定电流650-800A，低频2-10Hz。
四氯化硅水解
在一流上采用流电磁搅拌，在其余3流上预留铸流搅拌的空间和能源介质用量，额定电流650-800A，
低频2-10Hz。
2.8 二冷气雾冷却
采用气水雾化冷却方式二冷水调节范围和浇注钢种覆盖面大，同时二次冷却采用分区的控制，通过控制模型使在浇注过程中铸坯冷却均匀，温度回升小从而降低裂纹的产生。本系统二次冷却系统分流、分区，分回路分别控制，每流共分为三个回路：第一回路：结晶器足辊段区域喷水冷却；第二回路：活动段上部区域气水冷却；第三回路：活动段下部区域气水冷却。二冷水的自动控制，根据浇注不同钢种设定不同比水量，在浇注过程中各段二冷水量按照一定比例、根据拉速的变化分区段自动控制，保证铸坯在冷却区内均匀冷却和控制回温。每个区域由二级自动化系统单独控制，根据所浇注的圆坯的规格、拉速和钢种的不同，使用不同的冷却区域。
表2 大圆坯连铸机各冷却区采用的喷嘴型号及数量
Table 2 nozzle model and quantity of CCM cooling zone
冷却区型号冷却方式数量
二冷1区
Φ380：HB1/4VV9506 水冷/扁平8 Φ500/Φ600：HB1/4VV9506 水冷/扁平16 Φ800：HB1/4VV11006 水冷/扁平16
二冷2区Φ380：40206-04900-90480 气雾/锥形12 Φ500/Φ600/Φ800：
40206-04900-90480
气雾/锥形18
二冷3区Φ380：40206-04900-90440 气雾/锥形16
2.9 中间罐连续测温系统
中间罐温度是连铸生产过程中重要的参数。也是工艺操作人员必须掌握的一个重要工艺参数，对中间罐钢水温度连续监测是生产出高质量产品的一个有效的保障，同时能够使连铸机生产稳定。
3 生产、质量情况与改进
3.1 生产钢种
目前生产钢种主要有优质碳素结构钢，代表钢号为45、20、20G、35；合金结构钢，代表钢号为40Cr、、42CrMo、42CrMo4V、4130X；低合金高强度结构钢，代表钢号为16Mn、Q345E、S355NL等。连铸圆坯主要用于生产无缝钢管、环锻件和锻造齿轮坯、轴类件、法兰件及其它机械零件等。
3.2 铸坯质量
按YB/T4149-2006和中冶京城的保证值对φ500mm的圆坯进行检验，结果分别如下。
3.2.1铸坯内部质量情况
表3 铸坯内部质量情况
Table3 Internal quality of round bloom
缺陷类别中心疏松缩孔中心裂纹中间裂纹皮下裂纹皮下气泡判定备注YB/T4149-2006 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 ≤2.0 - -
检验结果1.5 1.0 0 0 0 0 合格第一流1.0 0.5 0 1.0 0 0 合格第四流
3.2.2 铸坯表面质量情况
铸坯表面质量总体情况比较好，主要存在与保护渣和冷却相关的渣沟、开裂问题。
3.2.3 铸坯外形尺寸情况红薯清洗机
表4 铸坯不圆度情况洗手器
T able4 Ovality of round bloom
YB/T4149-2006
不圆度
判定备注不避开扁平区（mm) 避开扁平区（mm)
3.5%(17.5mm) 2%(10mm)双绞线视频传输器
实测值39 9 不合格第一流12 1 合格第二流
11 4 合格第三流
12 5 合格第四流
表5 铸坯弯曲度情况
Table 5 Camber of round bloom
YB/T4149-2006
弯曲度
判定备注每米弯曲度（mm) 全长弯曲度（mm)
≤6mm ≤全长的6mm
实测值1 3 合格第一流
1 3 合格第二流
2 3 合格第三流1 3 合格第四流
3.3 存在问题分析与改进
3.3.1 保护渣改进
在生产Q345E等高锰钢时出现了渣沟等表面缺陷，渣沟沿拉坯方向延伸，时断时续。铸坯存在的渣沟综合反应出铸坯在结晶器中存在冷却不均匀性问题，保护渣的熔化性能、润滑性能、结晶性能需要进一步优化。为此，会同保护渣生产厂家，对保护渣性能开展相关研究、改进、调整工作，确定高锰钢的保护渣，以适用该厂大圆坯连铸生产的需要。
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