山西冶金
SHANXI METALLURGY Total 182
No.6，
2019DOI:10.16525/jki14-1167/tf.2019.06.34
总第182期2019年第6期小方坯连铸机高拉速生产实践
关文博，宋文生，王利勇，王
峥，朱
嘉
（山西建邦集团通才工贸有限公司，山西曲沃
043400）
摘
要：针对山西建邦集团通才工贸有限公司现有160mm ×160mm 小方坯连铸机的设备情况和生产条件，通
二冷配水重新调整、保护渣的优化等一系列的措施，成功地将连铸平均拉速从原来的3.0m /m i n 提高到3.8m /m i n ，最大拉速达到了4.0m /m i n ，连铸单流产量从35t /h 提高到了43t /h 。关键词：保护渣二冷喷嘴小方坯高拉速中图分类号：TF777.3 文献标识码：A
文章编号：1672-1152（2019）06-0089-03
收稿日期：2019-09-25
第一作者简介：关文博（1991—），男，2014年毕业于北京科技大学，
本科，助理工程师，现从事钢铁冶金研究工作。随着连铸设备和生产技术的不断发展，连铸钢坯—热 装/热送—加热炉—轧制的生产模式已经趋于成熟，而随着薄板坯热轧带钢的铸轧一体化生产模式（ESP ）已经开始商业化应用，小方坯的连铸—直接轧制的生产模式也取得了明显的进步，其在提高钢铁产能、降低生产成本方面优势逐渐凸显。为了保证轧制成品的性能满足要求，需要直轧的钢坯温度符合轧制工艺要求。因此，为了保证钢坯温度，连铸的高拉速成为该生产模式下需要重点解决的问题。 但是随着连铸拉速的提高，铸坯液芯变细且长，补缩更加困难，内部质量迅速恶化[1]，高级别的缩孔、疏松等钢坯缺陷对后续的轧制，甚至成品的质量都会造成恶劣的影响；
此外，高拉速意味着结晶器液面波动加剧，结晶器保护渣的消耗降低，结晶器铜管与坯壳间的保护渣膜的稳定性和均匀性可能降低，从而造成坯壳在结晶器内传热不均、摩擦阻力增大，导致坯壳黏结和裂纹，增加工艺漏钢风险[2]
。因此，连铸
拉速的提高，需要对钢坯质量和生产顺行综合考虑。1生产现状
1.1铸机基本参数
山西建邦集团通才工贸有限公司炼钢厂现有
60t 顶底复吹转炉3座，70t 精炼炉2座，六机六流方坯连铸机3座，断面分别为150mm ×150mm 和160mm ×160mm 。主要生产钢种为Q195、Q235、HPB300、HRB400（E ）、HRB500E 、MG335、MG400、MG500、30MnSi 、45-75钢、SWRH82B 等。其中1号连铸机的设计基本参数见表1。
1.2高拉速下存在的问题
目前1号连铸机主要以生产螺纹钢HRB400E 为主，在改造之前生产拉速约为2.5～3.0m/min 。现有装备和工艺条件下，当拉速大于3.0m/min 时，铸坯十分容易发生角裂、内裂、脱方等缺陷；严重时，出现漏钢和轧制头部开裂等事故，严重制约了连铸机产能的释放，影响了后道工序。为充分发挥炼钢生产能力，保证轧钢的顺利轧制，有必要对主要生产螺纹钢的小方坯连铸机进行高拉速适应性改造。2改进措施
2.1相关理论计算
限制拉坯速度的主要因素是坯壳出结晶器下口
的安全厚度，
以及铸机的冶金长度。其中出结晶器的安全坯壳厚度也称之为最小坯壳厚度[3]。将铸坯坯壳的安全厚
度取值为10mm ，以小方坯连铸结晶器内坯壳生长近似服从凝固定律：
δ=K （L /V m1）1
2
.
（1）
式中：K 为凝固系数，般选择20～24mm/min 1/2，此处取值23mm/min 1/2；L 为结晶器有效长度，取0.8m ；δ为安全坯壳厚度，取10mm 。由此，按保证结晶器出
表1连铸机基本参数
项目技术参数铸机型式全弧型连铸机铸机流数六机六流弧形半径/m 10结晶器长度/m 900水缝宽度/m 3.5切断形式火焰切割断面/mm
160×160
山西冶金
E -m a i l :sxyjbjb@126.c o m
第42卷
表3结晶器保护渣优化
保护渣
w （S i O 2）/%w （C a O ）/%w （M gO ）/%w （Al 2O 3)/%
w （Fe 2O 3）/%w （Na 2O ）/%w （F ）/%
w （C-tot ）/%w （H 2O ）
/%R 密度/（g ·m L ）熔点/℃黏度/
（P a ·s ）融速/s
原保护渣31.6826.21 1.37 5.120.877.633.96110.340.820.6210940.44836新保护渣30.34
28.27
1.87
3.73
0.91
8.67
6.49
10.01
0.35
0.93
0.71
1061
0.19
35
口具有安全坯壳厚度，则在保证出结晶器坯壳厚度的前提下连铸最大拉速V m1=4.2m/min 。
1号连铸机在设计时按冶金长度L 为35m ，铸机的凝固系数为28mm/min 1/2，D 为钢坯厚度160mm ，按凝固凝固定律估算，其计算式如式（2）。
V m2=4.2m/min.
（2）
计算连铸最大拉速V m2=4.3m/min 。
从相关理论计算可以看出，1号连铸机的最大拉速能达到4.3m/min ，因此最重要的是如何保证高拉速下钢坯的质量。
2.2结晶器调整
结晶器是钢水初凝成形的关键环节，俗称铸机
心脏。其设计合理性及制造质量对连铸机的生产顺行和铸坯质量起到至关重要的作用。在1号连铸前
期提高拉速的生产实践中发现，当拉速高于2.8m/min 之后，铸坯的脱方现象明显增加，在排除了二冷段喷水不均、注流偏斜等因素之后，发现其主要原因产生于结晶器冷却的不均，因此对结晶器进行专项调整：
1）调整结晶器的锥度。从原来的0.58%/m 提高到0.82%/m （使用结晶器锥度测量仪测量数据），减少了新生坯壳与结晶器铜壁之间的气隙，保证了传热均匀，增加了坯壳厚度。
鼠标跟随2）控制合理的结晶器水流量：随着拉速的提高，结晶器的热流密度明显增加，为了控制结晶器水温差，防止结晶器铜壁的局部沸腾，适当增加结晶器水
流量，从原来的140t/h 增加至150t/h ，控制水温差在7~9℃。
2.3结晶器保护渣的优化
结晶器保护渣在高拉速生产中扮演着十分重要
的角：良好的润滑能保证钢坯顺利脱模，减少漏钢，改善表面质量；良好的传热保证了坯壳厚度，缓解了脱方程度。为了实现这两大目标，将结晶器保护渣w （MgO ）提高到1.87%左右，w （F ）量增加到6%左右，w （Al 2O 3）控制在3%~5%，保证结晶保护渣有低熔点、低黏度、高熔速的特点，耗量也从0.18kg/t 钢提高到0.31kg/t 钢。实践证明，改进后的结晶器保护渣铺展性良好、化渣均匀稳
定，渣层连铸坯表面质量良好。
表2原始铜管与新铜管的锥度变化
原始铜管
新铜管
使用前（内外）
使用后（内外）
使用前（内外）
使用后（内外）
距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥
度/%0159.590159.490
159.74
159.54
85
158.80.5885
159.10.2985158.630.82
85158.960.43
0.79
0.58
0.39
0.29
200gana-5801.11
0.82
0.58
0.43
使用前（侧）使用后（侧）使用前（侧）使用后（侧）
距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%距离/cm 测量尺寸/mm 倒锥度/%0
158.45
158.37
158.53
158.4
85157.740.53
85157.810.42
85157.570.71
85157.640.56
0.71
钼板坯
0.53
0.56
0.42
0.96
0.71
0.76
0.56
2.4二冷配水的优化
连铸二次冷却的作用是对铸坯表面进行强制均
匀冷却，使铸坯能在较短的时间内控制冷却和控制凝固，减少坯壳过薄漏钢的现象[3]。二冷区冷却一般要求铸坯冷却速度小于200℃/m ，坯壳回温小于100℃/m ，同时高拉速生产为了减少铸坯生产过程中漏钢和降低进拉矫机的温度，需要提高连铸机的二次冷却强度，为此需要对二冷配水进行优化。
在优化前，1号连铸使用的二冷配水偏强，拉速在2.5m/min 以下时的比水量为1.1~1.2L/kg ，导致钢坯出现严重的内裂，见图1。而在高拉速区间（3.5m/min 以上），比水量为1.3~1.4L/kg ，导致矫直温度高达1180℃，因此为了保证低拉速下的钢坯质量和高
拉速下合适的矫直温度，对二冷配水调整如下页表4。
3取得效果
1）铸机拉速明显提升。1号连铸机在进行改造和优化之后，经过一年时间的生产实践，拉速可稳定达到3.8m/min ，最大拉速达到了4.0m/min 。
图1钢坯内裂
90··
2019年第6期（上接第83页）
Standard System and Application Analysis of Stainless Steel Pipe
in China
Zheng Wenjie,Kang Xitang
（Shanxi Taigang Stainless Steel Pipe Co.,Ltd.,Taiyuan Shanxi 030008）
Abstract:T h is p a p e r in t r o d uc e s t h e c la ssi f ic at i o n o f s ta in l e ss s t ee l p i p e s ,m a ke s s tat is t ics o n t h e p r o d uc t i o n a n d e xis t in g s ta n d a r d s o f s ta in l e ss s t ee l p i p e s by t h e e n d o f 2018in C h in a ,a n al y z e s t h e p rinci p l e s ,o v e r all s t ruc t ur e a n d m a in c h a r a c t e ris t ics o f t h e s ta n d a r d f o rmu lat i o n o f s ta in l e ss s t ee l p i p e s ,p o in t s o u t t h e p o si t i v e r ol e o f s ta in l e ss s t ee l p i p e p r o d uc t s ta n d a r d s in p r o d uc t i o n a n d a pp l ic at i o n ,p r o b l e ms t h at n ee d att e n t i o n o f m a nu f a c t ur e rs a n d d o w ns t r e a m us e rs ,a n d t h e s h o r t c o min g s o f t h e s ta n d a r d i t s e l f .It is su gge s t e d to im p r o v e t h e b a sic t e rms o f t h e s ta n d a r d,t h e d ata a ccumu lat i o n o f n e w m at e ri al p r o p e r t i e s ,t h e a d o p t i o n o f f o r e i g n s ta n d a r d s ,t h e r e v isi o n o f ol d n at i o n al s ta n d a r d s ,t h e t r a ns lat i o n a n d p r o m ot i o n o f f o r e i g n v e rsi o ns o f t h e s ta n d a r d,a n d t h e p r o m ot i o n o f s ta in l e ss s t ee l p i p e t r a d e .Key words:s ta in l e ss
s t ee l p i p e ;n at i o n al s ta n d a r d;a pp l ic at i o n a n al ysis ;im p r o v e m e n t su gge s t i o ns
2）炼钢厂的产能释放。2018年6月—10月1号连铸产量为38.40万t ；优化后，2019年6月至10月1号连铸产量达到54.32万t ，同比增长了41.45%，为炼钢厂的产能释放作出了重大贡献。
3）降低转炉出钢温度。随着拉速的提升，转炉出钢温度有了大幅降低，从2018年6月至10月的平均出钢温度1690℃降低到2019年6月至10月的1640℃，有效的支持了炼钢厂的降本增效工作。
4）低倍质量正常，无明显脱方现象，轧钢工序无头部“开花”现象，矫直温度控制在900~1150℃。
超导量子比特芯片4结论
1）通过对1号连铸小方坯连铸机的设备改造和参数调整，主要对连铸结晶器调整、保护渣的优化等一系列的措施，成功地将连铸平均拉速从原来的3.0m/min 提高到3.8m/min ，最大拉速达到了4.0m/min 。
2）同时释放炼钢产能，2019年6月至10月相比2018年6月至10月产量增加了41.45%，转炉出钢温度平均降低近50℃，有效的支持了炼钢厂的降本增效工作。
3）钢坯质量稳定可控。
参考文献
[1]张洪波.小方坯连铸实现高拉速的技术措施[J].连铸，1998（3）：
36-38.[2]王先勇，刘彭涛.小方坯高速连铸关键技术研究[J].连铸，2015（6）：1-6.
[3]
一次性杯架罗冰，曾令宇，陈权，等.小方坯连铸机高拉速技术改造和生产实践[J].连铸，2019（2）：22-26.
（编辑：苗运平）
表4新二冷配水
拉速/（m ·min -1）零段/（t ·h -1）1段/（t ·h -1）2段/（t ·h -1）3段/（t ·h -1）总水量
/（t ·h -1
）
比水量
/
（L ·min -1）各段所占分额/%2.30
7.3311.98 2.93
1.6923.930.8730.650.11
2.27.1
3.3018.9122.438.80 5.1155.25 1.413
4.240.61
5.99.24.0023.0030.0014.72
8.59
76.31
1.6030.139.319.311.3
Production Practice for High Casting Speed of Billet Continuous
Caster
Guan Wenbo,Song Wensheng,Wang Liyong,Wang Zheng,Zhu Jia
（Shanxi Jianbang Group Tongcai Industry and Trade Co.,Ltd.,Quwo Shanxi 043400）
Abstract:A imin g at t h e e q ui p m e n t a n d p r o d uc t i o n c o n d i t i o ns o f 160mm ×160mm bi ll e t c o n t inu o us c a s t e r in S h a nxi J i a nb a n g G r o u p To n g c a i I n d us t ry a n d T r a d e C o.,Lt d .,t h e a v e r a ge c a s t in g s p ee d h a s b ee n r a is e d f r o m 3.0m/min to 3.6m/min a n d t h e m a ximum c a s t in g s p ee d h a s r e a c h e d 4.0m/min t h r o u g h a s e ri e s o f m e a sur e s ,suc h a s a d jus t in g t h e ta p e r o f t h e c o n t inu o us c a s t in g m o u l d,r e s e l e c t in g t h e s e c o n d a ry c ool in g n o zz l e ,o p t imi z in g t h e m ol d f l ux .T h e sin g l e -s t r a n d yi e l d o f c o n t inu o us c a s t in g incr e a s e d f r o m 35t /h to 42t /h .
Key words:m ol d p o wd e r ;s e c o n d a ry c ool in g n o zz l e ;bi ll e t c a s t in g ;h i g h c a s t in g s p ee d
关文博，宋文生，王利勇，等：小方坯连铸机高拉速生产实践91··
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