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昆钢板坯连铸中间包快换工艺实践

牛宇，苏本红，张雁宏

(武钢集团昆明钢铁股份有限公司炼钢厂，安宁650302)

摘要：本文介绍了昆钢炼钢厂9号板坯连铸机2003年至2011年之间进行的中间包快换工艺实践，简要说明了中间包快换的意义及难点。针对昆钢9号板坯铸机在中间包快换的准备工作，快换前中间包和浸入式下水口的烘烤，以及快换的条件、时间和操作过程等方面进行了详细的阐述。结合我厂连铸的生产实际，分析了2005年至2011年之间在中间包快换工艺实践中4次接痕漏钢产生的原因并制定防止措施，总结了中间包快换取得的效果。

关键词：板坯连铸机；中间包快换；效果

1  前言

昆钢炼钢厂9号板坯连铸机于2002年6月投产，其铸机的相关技术参数见表1。昆钢9号机设计能力为62．4万t／a合格坯，为提高铸机作业率，2003年在200mm×1520mm断面的Q235钢种上进行第一次中间包快换的试验，取得了成功，但存在铸机停拉矫时间过长，技术措施的关键技术存在不合理的地方。操作不熟练，没有中间包快换浇注使用的专用工具等，导致铸坯接痕处产生4～5mm宽的大裂缝见表1。说明铸坯接痕处焊合不太好，容易在接痕处发生漏钢。

中间包快换浇注技术是铸机提高作业率，增加板坯连铸机产量，特别是增加低碳铝镇静钢St12、SPCC产量的关键。因此，在对第一次中间包快换技术进行认真总结，对国内其他钢厂中间包快换技术在发生漏钢事故资料的认真分析，及在考察其他钢厂中间包快换技术的基础上，结合昆钢9号机的实际生产情况，在第二次中间包快换实施前做了大量的试验对比数据分析及对影响中间包快换时间的铸机设备进行改造，制定出了符合昆钢9号机中间包快换的技术措施。在2004年12月第二次中间包快换浇注中再次取得成功，解决了铸坯接痕处存在大裂缝及焊合不太好的技术难题。同时经过不断的工艺实践，实现了不同钢种间的中间包快换技术。

2  中间包快换浇注的意义及技术难点

2．1  中间包快换浇注的意义

在连铸生产过程中，由于钢水对中间包耐材的侵蚀，导致中间包挡墙失效无法起到引导中间包钢水流场及分离中间包内钢水氧化夹杂的作用，浸入式水口在受到侵蚀后往往出现扩径及渣线侵蚀现象，严重时水口断裂、脱落，对生产及质量带来不良影响。同时，中间包上水口及浸入式下水口在浇注过程中被沉积的氧化物堵塞导致内径变小，流股通道受阻，不能顺利浇注，也使铸坯质量得不到保证，最后导致连铸机生产的中断。在无法实现中间包快换技术前，遇到类似情况时，连铸生产的重新填塞引锭、重新开浇及铸坯切头切尾，不但造成生产成本的增加，而且大大增加连铸非生产时间，所有的这一切促使人们寻求一个最大限度降低非生产时间和降低生产成本的途径，通过对连铸生产实践的总结和研究，发展了中间包快换浇注技术^[1]。

中间包快换是利用上一个浇次的铸坯的尾坯作为下一浇次的“引锭杆”，将铸坯拉出结晶器的一种方式。中间包快换技术对连铸的工艺条件、设备能力要求相当高，要求操作人员动作熟练、准确到位。

2．2技术难点

由于中间包快换技术是利用上一个浇次的铸坯的尾坯作为下一浇次的“引锭杆”，在两炉钢水的衔接处的铸坯表面必定会出现一条横裂纹。在保证钢水条件的前提下，要严格控制中间包快活时间在4分钟以内，大于6分钟则停止过包浇注，否则，容易引起漏钢事故。

3  在生产实际中快换中间包浇注存在的主要问题

在生产实践中，我们经常可以发现，在拉出铸坯的表面都有明显的双浇痕迹，这就说明铸坯在凝固中由于条件不一，铸坯高温受力情况也不一样。

首先，上、下两包钢水在连铸机内运行凝固时，铸坯表面与液芯、铸坯纵向、铸坯的角部这三个方向的冷却速度是完全不同的造成各部分之间的收缩量完全不一样，而且这种温度差异越太，产生的热应力越大。在快换过程中我们常常看到由于上一包钢水冷却时间长，收缩量大，在下一包钢水开浇时新注入的钢水总是向下渗出一点；另一方面钢液在凝固冷却过程中要发生相变，相变的产物往往有不同的比热容，这样在铸坯中产生应力。综上所说，就解释了快换铸坯上为什么会有一个明显的横裂纹，且这个裂纹随上、下中包之间开浇间隔时间长短有明显的差异^[2]。

从理论上来说，这个间隔的时间越短越好。用引锭杆进行引锭操作时，必须要求在拉矫机起步前第一次冲入结晶器的钢水完全凝固，这样就可以形成一个活底，且保证铸坯成功拉出不漏钢，而对于快换操作来讲，具体的过程是这样的，当上一包钢水浇注结束时，下一包钢水通过中间包开浇在结晶器中冲入少量的钢水，这时钢水在起步时不是完全凝固，而是新注入的钢水在结晶器中形成坯壳，坯壳与上一包钢水的铸坯熔化凝固形成一个整体，类似一个活底，所以这个意义上说，由上、下包钢水形成的铸坯连结是通过坯壳之间凝固熔合在一起。因此在这个操作过程中，不必要求下一包钢水第一次冲入的钢水完全凝固，只要求冲入钢水形成足够坯壳厚度，克服拉坯阻力。第一次冲入的钢水量既不能太多也不能太少，如果钢水冲入太多，则不利于快速形成较厚坯壳，另一方面对于操作也带来一定的困难。冲入太少，则不利于新老坯壳之间熔合在一起^[3]。

4  为确保中间包快换时间不大于6分钟在工艺上、设备上采取的技术措施

(1)中间包包盖渣子的认真清理，是保证中间包快换浇注时，渣子不堵塞中间包水口，保证中间包快换开浇成功的关键。

(2)在上一浇次大包停浇后更换新的大包长水口，同时提升预热位中间包烘烤器，停止新中包烘烤。检查确认塞棒、滑块及水口情况，将中包车开到预定位置。

(3)中包浇注结束时关闭塞棒及滑板，在线浇注中间包车按“预热位”按钮后，自动升起至上极限位后开向预热烘烤位，同时新中间包也手动开向浇铸位。

(4)旧中间包提升过程中，同时对结晶器内的钢水清除渣皮，但不能对结晶器内的钢水进行搅拌，待结晶器内的坯壳下降到一定高度后放入标尺，标尺为400mm，待坯壳下降至标尺距结晶器内弧面中部盖板400mm时，先按拉矫机“停止”按钮，再按结晶器振动“停止”按钮。

(5)将新中包车开到浇铸位，对中结束下降中包至水口在坯壳上部约50mm后，新中间包钢水≥2吨时，中包开浇。

(6)将中包车行走电机的速度(快速)调到最快，变频器调速的频率由原来的30Hz调到50Hz。

5  为确中间包快换时铸坯接痕处不发生漏钢在工艺上、设备管理上采取的技术措施

5．1  工艺上采取的技术措施

通过对某钢厂在2000年中间包快换时发生的7次接痕漏钢事故资料的认真分析，以及对2003年以来昆钢9号板坯连铸机中间包快换工艺的总结分析不断完善，并分析了2005年至2011年之间在中间包快换工艺实践中4次接痕漏钢产生的原因并制定防止措施，特制定工艺技术措施如下：

(1)在上一浇次中如果最后一炉水口结瘤严重，拉速在0．8m／min的时间严禁超过6min。以避免在下一浇次中间包快换时，尾坯结冷钢，接痕处钢水焊合不好，坯壳强度不够，产生漏钢。

(2)中间包快换时，尾坯结冷钢要及时处理，结冷钢严重处理不掉，终止中间包快换浇注。

(3)在中间包快换时，要注意观察上一浇次终浇时，结晶器液面是否有异常情况；发现上一浇次的中包下渣要及时终止中间包快换浇注操作。

(4)中包余10吨时将拉速降至1 m／min，并且用吹氧管测量中包余钢厚度，中包余6~8吨时将拉速降至0．4m／min，此时结晶器内的保护渣必须是黑渣，保护渣总厚度30～35mm，此条技术措施是保证过包浇注成功的关键技术之一，上一浇次结束时尾坯坯壳在结晶器内覆盖不同保护渣的情况对比见图1、图2、图3。

(5)过包浇注第一炉钢水温度要严格控制在目标范围内，且不得低于目标温度，以保证中间包快换第一炉开浇成功。因为中包温度低于1550℃时容易造成接痕处焊合不好，强度不够，铸坯出结晶器后发生漏钢。Q235第一炉大包平台温度为1605～1615℃；St12第一炉大包平台温度为1610～1620℃。

(6)中间包快换开浇时在结晶器两窄面必须使用挡流板及石棉布，防止开浇时钢水喷溅造成结晶器窄面挂钢。即使发生挂钢，在处理冷钢的同时保护渣的渣皮必须同时清理干净，防止发生夹渣漏钢。

(7)中间包快换开浇工作必须认真细致，防止开浇过程结晶器角部结冷钢。

(8)开浇流股不宜过小或过大，要使窄面坯壳充分熔化，根据实际情况，控制出苗时间在40～60秒，结晶器内的钢水淹过侧孔后，加入保护渣。达到出苗时间，按拉矫机“开始”按钮。

(9)中包开浇的同时，结晶器两窄面的部位用细螺纹钢筋上下捅结晶器内的钢水，以达到新、旧坯壳衔接好及有利于结晶器内的夹杂物上浮。

(10)起步正常后进行换渣操作，0．7m／min至正常拉速时，铸机不允许连续快升速，每分钟升速最大值为0．05m／min．

5．2对结晶器使用后倒锥度变化大及设备管理上采取的技术措施

5．2．1  对结晶器使用后倒锥度变化大采取的技术措施

9号连铸机上口宽度及厚度尺寸误差要求≤±2mm，测量倒锥度时，锥度仪放在距结晶器上口150mm处进行测量，允许误差值≤±0．2mm。9号连铸机窄边锥度变化大是中间包快换浇注技术多炉连浇需要解决的设备问题，2003年7～11月份浇注结束后结晶器倒锥度变化的统计数字见下表：

因此，在2004年12月27日开始在结晶器窄面调整机构的上、下口处，南、北两窄面用支撑杆焊死，实物照片见图4。对减小结晶器上口尺寸的变化起了很大的作用，并且不影响结晶器上口尺寸及窄面倒锥度的调整，改造后结晶器的使用情况见表2。

从上表可看出通过对结晶器改造后，结晶器上口尺寸的变化很小，是长时间多炉连浇的重要保证。

5．2．2设备管理上采取的技术措施

(1)加强设备检查确认，确保设备在良好状态下运行，设备出现故障要及时进行修复，不允许设备带病作业。

(2)加强操作工责任感，在浇钢过程中随时监控结晶器液面情况，发现异常状况及时采取措施。

(3)结晶器维修人员对结晶器锥度测量仪定期充电检查、校正，确保锥度仪准确。

(4)在每一个结晶器使用前要对结晶器锥度值进行准确测量并有记录。每次下线后必须准确测量结晶器锥度值并有记录。

(5)每次浇注结束后，要加强结晶器的清理及检查，认真检查结晶器铜板缝隙大小，超过标准要及时更换结晶器。

(6)加强结晶器的管理工作，掌握结晶器工作状态及过钢量，根据过钢量标准以及结晶器铜板镀层磨损情况、铜板水箱密封情况等及时更换结晶器。

(7)中间包车的升降、行走及VSV中包滑动水口控制系统等功能必须严格检查确认，避免过包时间超过6分钟。

(8)中间包烘烤器严格检查确认，防止过包时烘烤器抬不起来，避免过包时间超过6分钟。

(9)对结晶器、扇形段对弧严格检查，必须保证对弧偏差在要求范围内。

(10)保证扇形段辊子及轴承的润滑及冷却效果。加强润滑分配器及各润滑点漏点检查并及时处理，同时利用生产间隙时间加强检查辊子及轴承冷却水的冷却效果，及时更换漏水的旋转接头，补焊裂纹漏水的轴承座水箱。避免辊子转动不灵活造成拉坯阻力增大，防止过包浇注时铸坯拉不动的情况发生^[4]。

6过包浇注专用工具的制作

为防止在中间包快换浇注时结晶器内保护渣的渣皮捞不干净，容易造成夹渣漏钢及开浇时容易发生爆炸的情况发生。为避免中间包快换浇注时铸坯接痕焊合不好，接痕坯出结晶器下口时，在接痕处易发生漏钢事故。因此，连铸二作业区职工做了许多专用工具。

7  结语

昆钢炼钢厂连铸二作业区制定的中间包快换浇注技术措施是完全能满足生产需要的，取得了较好的技术经济指标，见表3。中间包快换浇注的成功，是铸机提高作业率，完成下达的生产任务，特别是品种钢生产任务的关键。不仅可以省去每组钢至少60分钟的准备时间，而且还可以大大减轻操作工人的劳动强度，并能实现异钢种中间包快换浇注。连浇率的提高充分反映了一个企业从炼钢到连铸，从设备到操作，从技术到管理的综合水平，满足了后道工序对铸坯热送热装的要求。

参考文献

[1]史宸兴主编，《实用连铸冶金技术》，冶金工业出版社．2005．

[2]蔡开科，潘毓淳，赵家贵．连续铸钢500问．北京：冶金工业出版社，1994．

[3]陈家祥主编，《连续铸钢手册》，冶金工业出版社．1991．

[4]王雅贞，张岩．连续铸钢工艺及设备(第2版)．北京：冶金工业出版社，2007．