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济钢小方坯连铸机高效改造实践

闫兴田  董金武  苏秀梅

(济钢第二炼钢厂)

摘 要 本文总结了几年来二炼钢小方坯连铸机高效改造的实践。通过高效改造，年产量由当初设计的15万t，2000年突破了50万t，2002年突破了60万t，大大降低了生产成本，改善了钢水质量，连铸机作业率保持在90％以上。

1前言

济钢第二炼钢厂有两座17t氧气顶吹转炉，配一台四机四流小方坯连铸机(主要规格有120mm×120mm和140mm×140mm)，年设计能力只有15万t。由于我厂“两炉对单机”的生产格局，对生产组织极为不利，任何一个环节出现问题都有可能造成生产中断，所以必须保证连铸机高效运行。方坯连铸机高效改造既是提高经济效益，挖掘炼钢厂生产潜力的需要，也是全面提升钢铁企业生产、技术、设备和管理水平的需要，从1999年开始陆续对方坯连铸机进行高效改造，达到了改造目的，保持了连铸机的高作业率、产品高质量、方坯高拉速和高连拉炉数的目标。

2 高效改造的技术措施

连铸机高效改造的目的是提高连铸机作业率和拉速、改善产品质量、降低裂纹漏钢等工艺事故。通过系统分析，我们主要从振动系统、结晶器系统优化和二冷系统优化等三个方面进行了改造见表1。

2．1振动装置的改造

连铸机原设计振动装置为短臂四连杆振动系统。这种振动系统比较适用于拉速低的情况，随着拉速的进一步提高，原振动机构表现出偏摆严重、仿弧精度差的问题，影响了铸坯质量，增加漏钢几率。改造后采用了半板弹簧振动装置，提高了振动精度，实现了高频率小振幅的工艺要求，减少了由于偏摆造成的结晶器漏钢现象。

2．2结晶器的改造

结晶器是连铸机的“心脏”，是钢水经过冷却形成初生坯壳的地方，也是绝大多数铸坯缺陷产生的地方。因此结晶器工艺参数的选择是高效改造的关键。此次改造增加了铜管的长度，可以适当增加钢水在结晶器内停留的时间；增大了铜管壁厚，可以适当降低铜管冷面温度提高铜管的抗热变形的能力，减少铸坯脱方。

为提高拉速和降低事故，铜管倒锥度曲线由直线形改为抛物线形。在现场实践中发现不同的抛物线形状对脱方影响很大。

图1所示铜管倒锥度曲线是在使用了639炉(过钢量2556t)计划下线后根据实测内腔数据绘制的。可以看出铜管虽然使用了639炉，但仍保持着较好的抛物线形曲线，符合方坯的收缩规律，没有脱方。

图2所示铜管倒锥度曲线图是在使用了58炉(过钢量232t)，因脱方下线后依据实测内腔数据绘制的。可以看出，距铜管上口500mm以下近350mm的范围内，铜管倒锥度已经很小了，几乎成一平滑直线。在铜管下部有如此小的倒锥度，一方面因铸坯收缩在铸坯和铜壁间产生很大气隙，另一方面因气隙的存在，弱化了铜壁的传热，使坯壳变薄且不均匀，出结晶器后，在二冷水作用下加剧而脱方。

2．3导流水套的改造

我厂使用水套式结晶器，它由铜管外水套、内水套、上口密封法兰和下口密封法兰等组成。内水套改造后采用不锈钢材质冲压成型，壁厚由原来的6mm增加为8mm，有效防止了水套在使用过程的热变形或机械变形。

优化了导流水套导流板和中间法兰的工艺及密封槽的平行度。使设计要求容易达到，同时确保法兰与外水套的平行度。设计改变了导流水套的定位方式，满足了四周水缝的均匀性和不易变化。改造后水缝宽度由5mm调整为4mm，进水压力不变，提高了单位水流速，增强了铜管与铸坯的传热效果。

2．4二冷系统的改造

2．4．1二冷段加长改造

原二冷段包括足辊在内只有2．5m，两段式冷却，且为固定喷架。当铸坯跑偏时，容易造成铸坯一侧因冷却过度发黑，而另一侧因冷却不足铸坯温度偏高，在内外应力的作用下，铸坯出了二冷室或在二冷室内就发生脱方或裂纹漏钢事故，严重时因铸坯回温，造成在进拉矫机前裂纹漏钢粘拉矫机的恶性事故。改造后，将固定喷架改为4根大喷杆，内外弧和侧面可单独控制进水量大小；总冷却长度也由2．5m增加为5．0m，并重新修订二冷配水表。

2．4．2喷嘴的选择   

选择喷嘴时考虑的主要因素有：喷嘴在目前的正常水压下有良好的雾化效果，不易堵塞；单位供水量能满足工艺要求，但不过量；喷射角要保证在铸坯跑偏时也能覆盖铸坯表面或大部分表面，不会影响铸坯四面的均匀冷却性，见表2。

实践证明通过以上改造，铸坯质量明显提高，完全杜绝了铸坯脱方和拉矫机前裂纹漏钢的事故。

3配套的工艺优化及管理措施

3．1降低出钢温度攻关   

方坯拉速提高后，为保证低过热度浇注，提高钢水质量，降低工艺事故，开展了降低出钢温度攻关。通过采取钢包快速烘烤、减少钢包周转个数、合金烘烤加入、加强工序协调等办法，转炉出钢温度平均降低了20～30℃，中间包过热度由20—30~C降低到10—20℃，见表3。

3．2采用大的定径水口

由原先的15．0mm增大到现在的17．0mm，拉速由2．4～2．6m／min提高到3．2～3．4m／min，台时产量2002年比1999年增加了16．9％，转炉出钢量由15t／包增加到19t／包。

3．3加强调度组织协调

钢水包在方坯平台的待浇时间由原先的8、9min缩短到目前的2～5min。

3．4拉矫机、剪机进行长寿化攻关

4 铸机高效改造的效果(表4)

铸机高效改造以来，钢产量每年平均以13．2％的速度递增，各项经济技术指标明显提高，吨钢成本大幅度降低。

1)铸机作业率2002年比改造前的1998年提高了16．8个百分点；

2)钢产量继2000年突破50万t后，2002年又突破了60万t：

3)铸坯合格率2002年比1998年提高了0．2个百分点；

4)钢水收得率2002年比1998年提高了0．94个百分点；

5)中间包连浇炉数由60多炉提高到130多炉。

5 结束语

对小方坯连铸机进行在线高效改造，投资少见效快、效益大，既可以优化工艺结构、改善产品质量、降低成本，又可以充分挖掘现有老设备的潜力；铸坯高效改造是个系统工程，可以全面优化各项技术经济指标，提升企业的管理水平。