熱送棒材無(wú)缺陷鑄坯的工藝控制

馬夢(mèng)迪  張波

（河鋼宣鋼一鋼軋廠）

摘  要：本文簡(jiǎn)述了宣鋼一鋼軋廠針對(duì)生產(chǎn)實(shí)際，通過(guò)在工藝與技術(shù)方面所做的一系列工作，實(shí)現(xiàn)了無(wú)缺陷鑄坯的生產(chǎn)，滿足了棒材熱送熱軋的質(zhì)量要求。

關(guān)鍵詞：無(wú)缺陷鑄坯  熱送熱軋  連鑄

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)不僅可以大幅降低能源消耗、縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，而且能改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品收得率，同時(shí)還能減少?gòu)S房占地面積及節(jié)約投資等優(yōu)點(diǎn)。然而高效率的軋制節(jié)奏必需以無(wú)缺陷鑄坯為基礎(chǔ)，任何的鑄坯質(zhì)量缺陷如結(jié)疤、縮孔、脫方等都有可能造成軋機(jī)的堆鋼甚至停機(jī)事故。不但影響了產(chǎn)品的質(zhì)量、產(chǎn)量，還會(huì)影響全廠的生產(chǎn)節(jié)奏，造成極壞的影響。那么作為連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的先決條件，能否生產(chǎn)無(wú)缺陷的連鑄坯便成了重中之重。

宣鋼一鋼軋廠連鑄機(jī)自投產(chǎn)以來(lái)出現(xiàn)了很多的鑄坯表面缺陷、內(nèi)部缺陷和外形缺陷。經(jīng)過(guò)大量的分析和總結(jié)發(fā)現(xiàn)，鑄坯的外形缺陷主要為脫方，內(nèi)部缺陷主要為中心疏松和夾雜物，表面缺陷主要為結(jié)疤、重疊、裂紋等。因?yàn)樯婕暗倪B鑄坯質(zhì)量缺陷的種類比較多，所以必須從連鑄全流程入手，多方面落實(shí)干預(yù)措施，杜絕連鑄坯質(zhì)量缺陷，確保鑄坯質(zhì)量。

2 鑄坯質(zhì)量缺陷及改進(jìn)方向

根據(jù)生產(chǎn)現(xiàn)狀分析，通過(guò)實(shí)地監(jiān)測(cè)了解到影響我廠鑄坯脫方缺陷的因素有鋼種、溫度、拉速、銅管尺寸及結(jié)晶器裝配質(zhì)量、二冷對(duì)弧、水口對(duì)中。內(nèi)部缺陷中心疏松的原因在于鋼水過(guò)熱度高、拉速快造成柱狀晶過(guò)度發(fā)展，形成凝固搭橋而成；表面裂紋、結(jié)疤產(chǎn)生的原因則多是因?yàn)殇撍�成分、拉速與保護(hù)渣性能、結(jié)晶器液面變動(dòng)，結(jié)晶器變形等。因此，我們必須通過(guò)采用恒速拉鋼、控制好過(guò)熱度、規(guī)范使用結(jié)晶器和使用專用保護(hù)渣等技術(shù)操作才能實(shí)現(xiàn)鑄坯零缺陷。

另外，設(shè)備改造方面保證結(jié)晶器鋼水液面自動(dòng)控制系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于保持恒拉速、恒液面澆鑄，提高鑄坯質(zhì)量、水口保護(hù)有重大意義，一旦結(jié)晶器鋼水液面自動(dòng)控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障，將被迫改用人工控制塞棒，不僅勞動(dòng)強(qiáng)度大，也難以保證鑄坯質(zhì)量；拉矯機(jī)系統(tǒng)及切割車系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行對(duì)于生產(chǎn)穩(wěn)定運(yùn)行起著至關(guān)重要的作用，如果拉矯機(jī)系統(tǒng)、切割車系統(tǒng)及翻鋼系統(tǒng)不能正常穩(wěn)定運(yùn)行，將造成生產(chǎn)秩序一片混亂，不能保證正常的切割，不能保證定尺率，出現(xiàn)大量鑄坯缺陷，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。翻鋼油缸由于原設(shè)計(jì)缺陷經(jīng)常不能正常工作，勢(shì)必造成單流頂坯事故，大量出現(xiàn)單流事故，嚴(yán)重影響正常的產(chǎn)量和作業(yè)率。此外在供棒材正常熱送生產(chǎn)中，連鑄坯成分波動(dòng)超出范圍，就要落地進(jìn)行復(fù)驗(yàn)，勢(shì)必造成棒材吃冷坯進(jìn)行提溫，影響生產(chǎn)節(jié)奏，必須有效控制鑄坯成分在規(guī)定范圍內(nèi)，減少?gòu)?fù)驗(yàn)爐次。

3 無(wú)缺陷鑄坯的各項(xiàng)改進(jìn)措施

3.1制定和完善典型拉速規(guī)范，落實(shí)恒速拉鋼

拉速波動(dòng)會(huì)改變結(jié)晶器內(nèi)原先持續(xù)穩(wěn)定的傳熱狀況，增加縱裂發(fā)生機(jī)會(huì)，而拉速突然變化引起的結(jié)晶器液面波動(dòng)則會(huì)使鑄坯表層卷渣趨于嚴(yán)重，同時(shí)還會(huì)造成中心偏析和降低鋼水潔凈度。因此我們要根據(jù)鋼種的化學(xué)成分，鑄坯的斷面尺寸、工序間的節(jié)奏平衡狀況以及多年來(lái)鑄坯質(zhì)量信息的反饋，制定和完善典型拉速規(guī)范，落實(shí)恒速拉鋼。恒速拉鋼的典型拉速和溫度是密不可分的。因此想要保持恒速拉鋼，就要準(zhǔn)確控制各過(guò)程溫降。

從轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)開始到連鑄中間包，鋼水溫降主要有5個(gè)階段，即：

ΔT1――出鋼降溫

ΔT2――出完鋼運(yùn)輸和靜置到精煉開始時(shí)的溫降

ΔT3――精煉過(guò)程溫降

ΔT4――精煉結(jié)束到開澆等待過(guò)程溫降

ΔT5――鋼水從鋼包注入中間包內(nèi)的溫降

因此，過(guò)程總溫降ΔT=ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5。

在經(jīng)過(guò)實(shí)際溫降調(diào)查后按鋼種分類制定標(biāo)準(zhǔn)過(guò)程溫降。能否準(zhǔn)確控制各過(guò)程溫降值是實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)澆鑄溫度的關(guān)鍵，因此我們最終采用了鋼包加蓋、改善鋼包覆蓋劑的鋪展性提高保溫效果、改進(jìn)中間包烘烤效果等措施對(duì)影響溫降的主要因素進(jìn)行控制，達(dá)到降低溫降和穩(wěn)定溫降的目的

3.2建立科學(xué)規(guī)范的結(jié)晶器使用制度

結(jié)晶器是鋼水凝固的第一道工序，對(duì)鑄坯的外形和表面質(zhì)量有極大的影響。結(jié)晶器水縫不均勻、銅管變形都會(huì)引起鑄坯脫方，因此我們要進(jìn)一步建立完善的結(jié)晶器使用制度，規(guī)范使用和維護(hù)結(jié)晶器。

首先對(duì)結(jié)晶器進(jìn)行編號(hào)，真實(shí)記錄每一臺(tái)結(jié)晶器的上線時(shí)間和通鋼量，達(dá)到報(bào)廢標(biāo)準(zhǔn)的及時(shí)下線。新的結(jié)晶器上線使用前必須經(jīng)過(guò)銅管以及水縫的全面檢測(cè)。同時(shí)結(jié)晶器內(nèi)高要求選擇合適的保護(hù)渣，加入量及加入方法，保護(hù)渣粘度與拉速、鋼種相匹配，達(dá)到專渣專用的要求。

3.3老化設(shè)備的升級(jí)改造

由于原有的鋼水液面自動(dòng)控制系統(tǒng)及拉矯機(jī)系統(tǒng)老化嚴(yán)重，且備件缺乏且市場(chǎng)無(wú)供應(yīng)，經(jīng)常再現(xiàn)故障，將鋼水液面自動(dòng)控制系統(tǒng)進(jìn)行全面改造，將拉矯機(jī)進(jìn)行改造，將切割車主電源及控制線路走向按照現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行改造。

3.3.1鋼水液面控制系統(tǒng)改造

鋼水液面自動(dòng)控制系統(tǒng)1-8流改造采用鐳目公司生產(chǎn)的成套設(shè)備，采用了模糊控制理論，使控制更加快速穩(wěn)定、精度更高�？刂瓶驁D如下：

圖1

3.3.2拉矯機(jī)變頻器升級(jí)改造

將部分變頻器在原有的舊變頻器控制柜基礎(chǔ)上，對(duì)柜內(nèi)進(jìn)行改造：主要甩掉了原有的通訊適配器，改為在變頻內(nèi)安裝通訊卡；編制新變頻器的控制參數(shù)表；改變PLC中原有的控制及狀態(tài)字，達(dá)到現(xiàn)場(chǎng)控制要求；利用變頻器內(nèi)部自帶的制動(dòng)單元，外接新增加的制動(dòng)電阻，使拉矯機(jī)運(yùn)行更加穩(wěn)定。

3.3.3切割車主電源及控制回路改造

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，原設(shè)計(jì)的路由一方面由于和切割車氣動(dòng)硬管及軟管管路交疊，另一方面由于天車在吊裝渣盤時(shí)由于空間限制在線路路由上經(jīng)常碰撞，兩方面原因造成線路經(jīng)常損壞，切割車不能正常運(yùn)行，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)秩序�，F(xiàn)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況重新制作電纜橋架，并在切割車上制作線路專用的支架，徹底使線路與管路分開，并避開了天車作業(yè)空間，保障了切割車的正常運(yùn)行。

3.4翻鋼系統(tǒng)液壓缸關(guān)鍵部件改造

原翻鋼系統(tǒng)液壓缸（φ80/56－580），在使用過(guò)程中經(jīng)常發(fā)生缸桿彎曲、斷裂及銷軸斷裂等設(shè)備事故，通過(guò)多次對(duì)事故液壓缸的拆檢論證發(fā)現(xiàn)：原液壓缸設(shè)計(jì)偏小、銷軸偏細(xì)，針對(duì)以上問(wèn)題，作業(yè)區(qū)決定對(duì)翻鋼液壓缸進(jìn)行升級(jí)改造，同步對(duì)液壓缸底座及翻鋼轉(zhuǎn)臂更換。為了不改變其它相關(guān)構(gòu)件的技術(shù)參數(shù)，升級(jí)液壓缸不改變長(zhǎng)度只加粗缸筒及缸桿；連接缸頭和液壓缸底座及翻鋼轉(zhuǎn)臂銷軸孔加粗為φ50。該套工裝如圖所示。

1、翻轉(zhuǎn)軌道 2、翻鋼軸   3、翻轉(zhuǎn)軌道底座  4、撥爪  5、液壓缸 6、液壓缸底座 7、翻鋼轉(zhuǎn)臂 8、銷軸

圖2

3.5減少鑄坯輥道輸送過(guò)程溫降

在長(zhǎng)期的生產(chǎn)實(shí)際中我們發(fā)現(xiàn)，在原工藝涉及流程下連鑄坯在輥道傳送過(guò)程中溫降較為嚴(yán)重，熱損失可達(dá)50℃以上。造成棒材最高熱送溫度只能達(dá)到750℃，月煤氣單耗為158.26 m3/t。不僅造成了能源的浪費(fèi)，還大大提高了熱軋成材的生產(chǎn)周期，降低了生產(chǎn)率。鑒于此，我廠技術(shù)人員通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量，最終在矯直后切割前加裝了保溫護(hù)罩裝置，不但減少了鑄坯溫降還提供了導(dǎo)向和矯直的作用，使用方便、效果明顯, 優(yōu)化整個(gè)熱送熱裝工藝。

3.6優(yōu)化轉(zhuǎn)爐終點(diǎn)控制

根據(jù)產(chǎn)品需求優(yōu)化生產(chǎn)工藝，規(guī)范出鋼時(shí)合金的加入順序，碳內(nèi)控執(zhí)行0.22-0.25%標(biāo)準(zhǔn)，加大對(duì)倒?fàn)t爐次的考核，降低鋼水的氧化性，穩(wěn)定合金收得率等措施。優(yōu)化HRB400(E)系列鋼種碳、錳、釩成分的終點(diǎn)控制，減少?gòu)?fù)驗(yàn)爐次，進(jìn)一步穩(wěn)定鑄坯成分。

4無(wú)缺陷鑄坯工藝控制的效益分析

4.1成果效益

在我廠整個(gè)熱送棒材無(wú)缺陷鑄坯工藝控制措施的研討中，所涉及到的“翻鋼液壓缸的改造” “鑄坯保溫罩加裝方法創(chuàng)新”獲得了宣鋼公司崗位創(chuàng)新二等獎(jiǎng)和三等”，“3#拉矯機(jī)升級(jí)改造”獲得了廠級(jí)科技成果二等獎(jiǎng)，為無(wú)缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù)理論研究提供了充足的生產(chǎn)實(shí)際基礎(chǔ)和經(jīng)濟(jì)效益基礎(chǔ)。

4.2經(jīng)濟(jì)效益

經(jīng)濟(jì)效益部分主要體現(xiàn)在減少鑄坯質(zhì)量缺陷甩廢、減少事故停機(jī)、節(jié)約能源三方面，據(jù)統(tǒng)計(jì)每年可創(chuàng)效220余萬(wàn)元。

4.3社會(huì)效益

減少了質(zhì)量缺陷鑄坯甩廢和事故停機(jī)率，降低了人工挑選缺陷連鑄坯和處理事故的工作強(qiáng)度以及安全風(fēng)險(xiǎn)。

參考文獻(xiàn)

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