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津西集团异钢种连浇工艺研究

郑宝顺

(河北津西钢铁集团股份有限公司，河北 唐山 064302)

摘 要：实现不同成分、不同冷却特性的钢种之间异钢种连浇，可以有效减少浇次准备时间，增加铸机浇注时间，大大提高铸机作业能力，同时满足小批量品种钢的生产。

关 键 词：异钢种连浇；工艺方案；研究

0 前言

河北津西钢铁集团股份有限公司目前已具备年产钢坯800万t的能力，现在所生产的钢种仅是普碳钢中的Q195、Q215、Q235以及16Mn、Q195L、Q195K、20MnSi还有号字钢中的20^#、35^#、45^#等。在公司大的方针及市场需求下，我公司将在今后开发几个系列几十个钢种。到时将会出现钢种变更频繁，为了确保钢坯成份的均匀，改钢种就得倒中间包，而中间包却未达到使用寿命，反而相对增加了品种钢的生产成本。为能一举两得，即保证钢坯成份均匀且符合对应钢种要求，又能达到节能降耗的低成本策略，津西集团积极开展异钢种连浇工艺研究。

1 异钢种连浇的概念

异钢种连浇分为不同中间包异钢种连浇和同中间包异钢种连浇。不同中间包异钢种连浇通过在3min内快速更换中间包的方式实现连浇，保证浇注不中断。同中间包异钢种连浇，就是在中间包未达到包龄，能够继续进行浇注的前提下，变更浇注钢种的工艺。

2 异钢种连浇的主要难点

连铸浇注时一般为同钢种浇注，多炉浇注时，对钢水成分控制有严格的要求，如碳(C)是对钢的性能影响最大的基本元素，各炉之间钢水含碳量要求小于0．02％，而异钢种连浇时因钢种成分差别较大，如结晶器工艺参数、保护渣的特性、振动方式等有很大的区别，易发生生产、质量事故，因此如何优化不同钢种连浇时结晶器工艺参数，保障不发生漏钢等生产事故，是异钢种连浇要解决的首要难点；不同钢种因其成分差别较大，其冷却特性、动态轻压下、二冷配水有较大的差别，如何保障异钢种连浇的铸坯质量，不出现质量问题，是异钢种连浇要解决的关键难点；不同中间包异钢种连浇进行中间包快换操作，要保证浇注不中断，更换中间包时间不超过3min，防止出现设备和人为事故，是异钢种连浇必须解决的操作问题；同中间包异钢种连浇存在不同成分钢水混浇的铸坯，如何跟踪钢水成分，合理判定异钢种连浇交接坯，降低改判量减少质量损失是异钢连浇工艺优化的细节问题。

3 异钢种连浇的工艺方案及实施

3．1 异钢种连浇工艺方案

针对异钢种连浇各个难点，以连铸冶金原理为基础，参考国内同类型连铸机异钢种连浇情况，结合津西集团铸机特点，主要进行以下工艺优化：1)对影响异钢种连浇的主要因素如成分、温度、冷却特性、钢种强度进行分析，优化钢种成分，根据钢种特性确定合理的异钢种连浇方式：同中间包、不同中间包。2)根据钢种特性细分钢种类别，计算不同钢种组的冷却强度、方式，保护渣的性能，研究其对异钢种连浇钢水的影响，优化结晶器、保护渣、动态轻压下、二冷配水等工艺参数。3)针对不同钢种的动态轻压下参数，优化异钢种连浇二级控制，实现倒包时软压下。4)对过取样分析，优化异钢种连浇钢水动态跟踪，确定异钢种连浇钢水混浇情况。5)对操作工进行培训，推行操作标准。综合考虑上述诸多因素，制订了2种异钢种连浇方案：1)成分、性能差别不大的钢种进行同中间包异钢种连浇。2)成分、性能差别较大的钢种通过不同中间包快换实现异钢种连浇。

3．2 异钢种连浇的实施

由于异钢种连浇在津西集团根本没有开展过，没有相关的经验可以借鉴，确定由易到难，先开展同钢种组同中间包异钢种连浇，然后开展同钢种组不同中间包异钢种连浇，最后开展不同钢种组不同中间包异钢种连浇，逐步实现大部分钢种的异钢种连浇。

3．2．1 同中间包异钢种连浇的实施

3．2．1．1 异钢种连浇板坯锥度、上下口尺寸的优化

为适应铸坯在凝固过程中的收缩，减少铸坯表面与结晶器间形成气隙，加速钢水的传热和坯壳生长，将结晶器内腔设计成上口大、下口略小的形状，称为结晶器的“倒锥度”。依钢种不同，倒锥度是不一样的。对板坯结晶器一般使窄面有每米0．9—1．3％的倒锥度。倒锥度过小，可使坯壳过早脱离钢壁产生气隙，降低冷却效果，或使出结晶器的坯壳厚度不够，产生拉漏事故；倒锥度过大，容易导致坯壳与结晶器铜壁之间的挤压力过大，加速铜壁的磨损。

3．2．1．2 异钢种连浇前后两炉铸坯的结晶器工艺参数、二冷参数等优化。

同中间包异钢种连浇前后两炉铸坯的质量主要考虑结晶器冷却、振动参数、二次冷却等工艺设定，倒包时扇形段内一炉钢的冷却问题，特别前后两炉钢为异钢种组时。

3．2．1．3 异钢种连浇交接坯的处置

同中间包异钢种连浇交接坯进行取样分析，按成分判定，不同中间包异钢种连浇交接坯按坯头、坯尾进行判废。

3．2．2 不同中间包异钢种连浇的实施

钢种成分差别较大或者同中间包混交后不能改判利用时，执行中间包快换异钢种连浇，异钢种连浇要满足以下5个基本原则：1)液相线温度相差较大不能进行中包快换连浇；2)低碳软钢和强度板进行中包快换连浇；3)强度级别相差超过30k不能进行中包快换连浇；4)Al—钢与Al—Si—k钢在同一中间包中能连浇一次；5)特殊钢种(高P、S、X65以上管线钢等)—与其他钢种不能进行中包快换连浇。

4 异钢种连浇实施效果

1)实现了同钢种组内全部钢种之间的异钢种连浇，如HP235／L245／CCSD／CCSB／Q235B、SPCC—JD1／HZ330CL／SPHC／SPHD、HP295／ZH450／S275JR、345R／J55／HP345／Q345D／Q345B、X100／X80／X70／X65、345R／390D／420B等钢种的异钢种连浇。

2)实现了中碳高强低合金钢与中碳钢、包晶高强度低合金钢与中碳钢、管线钢与包晶高强度低合钢、包晶钢与包晶低合金高强度钢、低碳钢与超低碳钢、低碳钢与低碳高强度钢之间部分钢种的异钢种连浇，如Q345B／SS400、HZ420CL／SS400、H680—ZT／H700／610L／510L、510L／D36／D32、X56／X52／510L、X52／DP590／CR380L、SPHD／SPHE／DC04／IF等钢种的异钢种连浇。

3)保障了小浇次品种钢的生产，实现了2012年新开的37个汽车用钢与其它钢种的连浇；如HC340／CR260／450D[／CR140BH／HC180BD+Z／HC220BD十Z／DX56D+Z／DC06／DC05／HIF1的生产，为集团品种钢开发提供了有力保障。

4)2012年异钢种连浇共进行378浇次，异钢种连浇比例稳步提高，2011年最高为9．85％，2012年8月份最高达到57．63％，全年平均38．56％。

5 结语

1)实施异钢种连浇可以有效减少相邻浇次准备时间，增加连铸机浇注时间，大大提高连铸机作业率。

2)异钢种连浇可相对减少中间包注余钢水，提高钢水的金属收得率及铸坯收得率。

3)异钢种连浇对于中间包寿命长、钢种变更相对较频繁的生产车间而言，能降低耐材消耗，节约成本，进而达到降本增效的目的。

4)通过工艺优化可以实现同钢种组内全部钢种之间的异钢种连浇。

5)通过中间包快速更换可以实现同钢种组之间全部钢种之间异钢种连浇、不同钢种组之间大部分钢种异钢种连浇。

参 考 文 献：

[1]   王雅贞，张岩，刘术国．新编连续铸钢工艺及设备[M]．北京：冶金工业出版社，1999．

[2]   史宸兴．实用连铸冶金技术[M]．北京：冶金工业出版社，2007．

[3]   王维．连续铸钢500问[M]．北京：化学工业出版社，2009．

[4]   蔡开科．连铸坯质量控制[M]．北京：冶金工业出版社，2010．

[5]   卢盛意．连铸坯质量研究[M]．北京：冶金工业出版社，2011．