天柱煉鋼廠南區(qū)2#連鑄機(jī)無缺陷鑄坯生產(chǎn)探索

劉海軍  李曉明  馬勇廣

摘  要:天柱煉鋼廠于2012年投產(chǎn)以來，不斷完善和優(yōu)化無缺陷鑄坯的工藝技術(shù)、提高質(zhì)量，并逐步拓寬品種、降低成本，較好地滿足了型鋼廠軋制H型鋼、工字鋼、槽鋼等產(chǎn)品。

關(guān)鍵詞：無缺陷鑄坯

1 概述

天柱煉鋼廠裝備有兩座容量為80噸的頂?shù)讖?fù)合吹煉轉(zhuǎn)爐，出鋼采用擋渣塞擋渣效果可達(dá)≤2.5kg/t，一座鋼包精煉爐（LF）升溫速度4°C/min，帶有合金微調(diào)系統(tǒng)，南區(qū)2#連鑄機(jī)為弧型多點(diǎn)矯直連鑄機(jī)，結(jié)晶器長度800mm，基本半徑12米，冶金長度26.84米，拉速可達(dá)0.55-1.25m/min，中間包容量25噸，鑄機(jī)采用蝶形鋼包旋轉(zhuǎn)塔，大包全程密封保護(hù)澆注，結(jié)晶器液面自動(dòng)控制、高頻小振幅，二冷計(jì)算機(jī)動(dòng)態(tài)控制，計(jì)算機(jī)優(yōu)化切割等技術(shù)。主要澆鑄斷面230′350 mm  275′380 mm  320′410 mm  320′510 mm，所生產(chǎn)鑄坯用于天柱型鋼廠軋制H型鋼、工字鋼、槽鋼以及角鋼等型鋼產(chǎn)品。

本文主要介紹該連鑄機(jī)投產(chǎn)后的基礎(chǔ)性技術(shù)工作，總結(jié)生產(chǎn)無缺陷鑄坯的經(jīng)驗(yàn)，僅供同行同類型鑄機(jī)參考。

2 生產(chǎn)連鑄無缺陷坯的基本狀況

生產(chǎn)無缺陷連鑄坯是天柱煉鋼廠一直以來不懈追求的目標(biāo)，是煉鋼廠各生產(chǎn)工序控制水平的綜合體現(xiàn)。通常而言，所謂無缺陷連鑄坯就是指連鑄機(jī)澆鑄成型的連鑄坯沒有表面缺陷，不需要表面清理即能滿足軋鋼廠對鑄坯表面的要求。在南區(qū)2#連鑄機(jī)投產(chǎn)以來始終以提高連鑄坯表面無清理率和鑄坯質(zhì)量合格率為目標(biāo)，不斷消化和完善工藝技術(shù)，注重發(fā)揮連鑄機(jī)的裝備優(yōu)勢，穩(wěn)定工藝操作及控制，使改連鑄機(jī)鑄坯無清理率大99.5%鑄坯的實(shí)物質(zhì)量較好滿足了型鋼軋制的要求，為實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱送熱裝、節(jié)能降耗奠定了基礎(chǔ)。

表1:天柱鋼鐵煉鋼廠2013-2017年鑄坯合格率

3 提高連鑄坯質(zhì)量的主要技術(shù)措施

3.1 連鑄鋼水溫度的控制：

連鑄鋼水溫度是連鑄澆鋼的重要工藝參數(shù)之一，因?yàn)殇撍疁囟雀?/span>

低直接關(guān)系到鑄坯的實(shí)物質(zhì)量。幾年來，我們通過工序溫度的調(diào)查找出影響溫降的主要因素是鋼包包況的影響，因此我們制定了相應(yīng)的包況管理辦法，加速鋼包的熱周轉(zhuǎn)使鋼包到中間包的溫降由原來的20—40°C范圍減少到20—30°C范圍，使中包溫度合格率由最初的40%提高到90%以上。中包溫度實(shí)際控制情況如下圖：

注：中包溫度合格標(biāo)準(zhǔn)為目標(biāo)溫度T-5/+10。

中包溫度的差值≤10°C的占80.2%，中包溫度極差比例及分布：

值得提出的是，由于摸清了溫降規(guī)律，將鋼水溫度進(jìn)行了分級管理，轉(zhuǎn)爐的出鋼溫度克服了寧高勿低的思想，嚴(yán)格按目標(biāo)溫度出鋼。因此，出鋼到達(dá)吹氬站溫度合格率由50%上升到85% 。粗略計(jì)算精煉所用的冷卻廢鋼的消耗噸鋼減少了3公斤，年經(jīng)濟(jì)效益45萬以上。

4 連鑄保護(hù)澆鑄技術(shù)的控制及效果

連鑄保護(hù)澆鑄是防止鋼水二次氧化的重要措施之一。幾年來，通

過實(shí)踐分析出不斷改善保護(hù)澆鑄措施，使連鑄保護(hù)澆鑄的增[N]由最初的8ppm降到3ppm以下。主要進(jìn)行地工作如下：

1）原有的保護(hù)管采用彌散式和勾槽式的透氣方式其透氣部位與鋼

包下水口接觸以達(dá)到密封效果，但存在的問題是因耐火材料需考慮透氣性故強(qiáng)度受到影響，往往在多爐連澆時(shí)由于需要清理該部位殘鋼而使透氣部位損傷造成透氣不均勻，起不到理想的透氣效果。根據(jù)密封要求我們選擇了一種不和鋼包下水口接觸的頂部狹縫透氣方式的保護(hù)管進(jìn)行保護(hù)澆鑄，其效果十分理想，其優(yōu)點(diǎn)之一是由于不考慮其透氣問題，因此保護(hù)管耐材強(qiáng)度可以提高，在使用中基本不受損壞；優(yōu)點(diǎn)之二是透氣環(huán)不同下水口接觸，不易堵塞，并且透氣均勻，保證了密封效果。三種形式保護(hù)管增[N]效果情況如下圖。

2）在保護(hù)管與大包下水口之間加裝一個(gè)密封墊圈，這不僅極大改

善和穩(wěn)定了大包保護(hù)澆鑄的密封效果，而且防止大包下水口和保護(hù)管的粘連，使換大包時(shí)保護(hù)管能順利更換，縮短了保護(hù)管更換時(shí)間30秒秒以上。

3）加強(qiáng)大包保護(hù)設(shè)備的維護(hù)，尤其確保氬氣接點(diǎn)的正常點(diǎn)檢工

作，不允許有絲毫漏氣發(fā)生，否則增氮將會(huì)大幅度提高，一般會(huì)達(dá)到10ppm左右。

通過以上工作，大包-中包鋼水增[N] ≤3ppm的爐次百分率大幅度上升，具體見下表：

大包-中包鋼水△[N] ≤3ppm的爐次百分率

5 連鑄機(jī)設(shè)備狀態(tài)的控制

連鑄機(jī)設(shè)備狀態(tài)控制的好壞是確保鑄坯質(zhì)量的最主要的措施，因此，加強(qiáng)連鑄機(jī)輥縫測量和調(diào)整使鑄機(jī)始終保持正常狀態(tài)，加強(qiáng)水質(zhì)和二冷噴嘴管理，結(jié)晶器定期更換等工作已成為天柱煉鋼廠連鑄設(shè)備管理的基礎(chǔ)工作。其具體做法如下：

1）定期測量連鑄機(jī)開口度，根據(jù)測量結(jié)果進(jìn)行對弧和輥縫調(diào)整，保證輥縫精度+-1.5mm的符合率在大于90%以上。由此使三煉鋼廠鑄坯內(nèi)部裂紋發(fā)生率控制在0.5%以內(nèi)，確保了鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。

2）用硫印結(jié)果診斷鑄機(jī)設(shè)備。煉鋼廠堅(jiān)持每澆次每流取硫印試樣1--2塊，并在4小時(shí)內(nèi)快速分析出結(jié)果。如發(fā)現(xiàn)內(nèi)部裂紋2.0級時(shí)則立即對鑄機(jī)進(jìn)行調(diào)整。因此，目前南區(qū)2#連鑄機(jī)硫印C級率一直能控制在97%以上。

3）定期檢查和更換噴嘴制度。為確保二次冷卻效果，使鑄坯均勻冷卻，保證二冷噴嘴正常工作十分重要。因此，規(guī)定每天白班利用澆鋼空隙時(shí)間全面檢查和清理噴嘴，同時(shí)清理過濾網(wǎng)，考慮到外弧噴嘴不宜檢查，我們規(guī)定鑄機(jī)檢修大于10小時(shí)必須將噴嘴全部更換。因此，二次冷卻一直處于較為良好的受控狀態(tài)。

4）抓好操作更換件的管理和在線定檢制度。鑄機(jī)操作更換件的檢修質(zhì)量十分重要，因此必須由專人進(jìn)行精心管理，并簽字確認(rèn)，提高責(zé)任感。為此三煉鋼廠結(jié)晶器、0段和扇形段檢修后的確認(rèn)簽字及檢修質(zhì)量不僅設(shè)備人員確認(rèn)，而且生產(chǎn)工藝人員也要確認(rèn)，提高了設(shè)備檢修精度。同時(shí)加強(qiáng)設(shè)備的點(diǎn)檢制度，因此使鑄機(jī)關(guān)鍵設(shè)備完好率保證在95%以上。

6 Q235鋼種鑄坯內(nèi)部裂紋的控制

    Q235鋼種鑄坯中間裂紋的控制鑄坯產(chǎn)生中間裂紋開始并沒有引起高度重視，對于軋制薄板用鋼中間裂紋不會(huì)帶來很大的影響，但是軋制H型鋼時(shí)影響則較大。經(jīng)分析是鑄坯內(nèi)部裂紋在軋制中因壓下比小沒有焊合而導(dǎo)致，為此，天柱煉鋼廠決心對供型鋼的廠的Q235B鑄坯中的內(nèi)部裂紋進(jìn)行控制。

內(nèi)部裂紋與鋼中硫含量明顯相關(guān)。下圖為Q235內(nèi)部裂紋與[S]含量的關(guān)系。

從上述分析結(jié)果可以認(rèn)為連鑄坯中間裂紋與鋼中的元素含量關(guān)系密切，特別是鋼中 [C]、[S]含量。當(dāng)[C]≥0.14%時(shí)，鋼中[S]含量較高時(shí)中間裂紋較為嚴(yán)重，特別是[S] ≥0.035%時(shí)，而當(dāng)[S]≤0.025%時(shí)，中間裂紋嚴(yán)重程度明顯減少。

鑒于上述原因，天柱煉鋼廠制定了冶煉用料鋼中硫含量嚴(yán)格控制，規(guī)定入爐鐵水硫≤0.040%，成品硫≤0.030% 。同時(shí)，加強(qiáng)鑄機(jī)開口度和噴嘴的管理，使Q235B鋼內(nèi)部裂紋得到了有效的控制。

7 正在努力實(shí)施并已初見成效的幾項(xiàng)工作

7.1 保護(hù)渣自動(dòng)加入裝置的投入使用

天柱煉鋼廠以往手動(dòng)加渣就是用一個(gè)推渣耙子間斷地向結(jié)晶器內(nèi)液面內(nèi)加入保護(hù)渣，加入地均勻性不好，不但造成浪費(fèi)，而且不利于鑄坯質(zhì)量進(jìn)一步提高，實(shí)踐也證明一些質(zhì)量問題和漏鋼地發(fā)生也保護(hù)渣加入不均勻有一定的關(guān)系。天柱煉鋼廠從2016年開始，逐步推廣應(yīng)用了自動(dòng)加渣技術(shù)，效果良好。

7.2鋼包自動(dòng)吹氬投入使用

自動(dòng)吹氬氣體系統(tǒng)具有嚴(yán)密性強(qiáng)、自動(dòng)化等特點(diǎn)，運(yùn)行中更是體現(xiàn)出了其節(jié)能的效果，與傳統(tǒng)的吹氬控制相比有十分明顯的節(jié)能效果，均勻了溫度，降低了溫度差，節(jié)約工序時(shí)間，提高了鋼水的純凈度和成分均勻性，為連鑄機(jī)生產(chǎn)無缺陷鑄坯創(chuàng)造了良好地鋼水條件。

7.3下一步計(jì)劃應(yīng)用鋼包自動(dòng)下渣檢測技術(shù)

   鋼包自動(dòng)下渣檢測技術(shù)的應(yīng)用控制鋼包渣進(jìn)入中間包的下渣量，減少了鋼包鋼水的剩余量。初略估統(tǒng)計(jì)每包鋼水可以減少殘留鋼水0.5—1噸，是一種提高鑄坯質(zhì)量和提高鋼水收得率的有效方法。

8 結(jié)論

天柱煉鋼廠南區(qū)2#機(jī)連鑄機(jī)投產(chǎn)以年來，由于十分注重?zé)o缺陷鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)，扎扎實(shí)實(shí)地提高連鑄坯實(shí)物質(zhì)量，控制設(shè)備功能的完好率，開展工序質(zhì)量創(chuàng)優(yōu)活動(dòng)，穩(wěn)定生產(chǎn)操作，使三煉鋼廠連鑄坯質(zhì)量合格率穩(wěn)定在99.98%以上，大部分部分鋼種實(shí)現(xiàn)100%的熱送熱裝，穩(wěn)定地為型鋼廠軋制型鋼提供優(yōu)質(zhì)鑄坯，為天柱鋼鐵H型鋼產(chǎn)品贏得了信譽(yù)。