方坯連鑄機(jī)高效改造工作總結(jié)

1、第二煉鋼廠方坯連鑄機(jī)高效化改造工作總結(jié)安鋼第二煉鋼廠2006年5月8日第二煉鋼廠方坯連鑄機(jī)高效化改造工作總結(jié)第二煉鋼廠現(xiàn)有3座公稱容量20噸的氧氣頂吹轉(zhuǎn)爐，一臺(tái)R6m半徑120×120mm2小方坯連鑄機(jī)，兩臺(tái)R5.25m半徑120×120mm2的小方坯連鑄機(jī)，一臺(tái)基本半徑R5.7m1050×150 mm2超低頭板坯連鑄機(jī)和一臺(tái)半徑R6m兩流180×260 mm2的矩形坯連鑄機(jī)。2004年二煉鋼產(chǎn)鋼210萬噸，分別為第一軋鋼廠，第二軋鋼廠、第三軋鋼廠、第四軋鋼廠提供坯料。1、方坯高效改造的必要性1.1 二煉產(chǎn)能平衡的需要二煉鋼的年產(chǎn)鋼量210萬噸，三臺(tái)方坯

2、約年產(chǎn)鋼165萬噸左右，隨著公司“三步走” 戰(zhàn)略第二步的完成，三軋、無縫的關(guān)停，5#矩形坯連鑄機(jī)必然被停產(chǎn)；隨著二煉軋的投產(chǎn)和一煉軋產(chǎn)能的發(fā)揮，板坯坯料過剩的供求矛盾日益顯現(xiàn)，二煉4#板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)小規(guī)格連鑄坯的調(diào)劑作用不大，不需批量組織生產(chǎn)，年產(chǎn)量很少；公司對(duì)二煉的坯料需求幾乎全轉(zhuǎn)向了小方坯生產(chǎn)，為此必須提高目前三臺(tái)方坯的生產(chǎn)能力，實(shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配，將現(xiàn)有的13.7萬噸/流的產(chǎn)量提高到16萬噸/流以上，確保二煉鋼的經(jīng)濟(jì)效益和產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)現(xiàn)新跨越，保證公司的“三步走”戰(zhàn)略順利實(shí)施。1.2 二煉鋼進(jìn)一步降本增效和優(yōu)化各項(xiàng)指標(biāo)需要。轉(zhuǎn)爐與連鑄生產(chǎn)工藝不匹配,制約了低成本生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，為保證連鑄澆注溫度

3、,在無爐外鋼水加熱設(shè)施的條件下,只能采用提高轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的方式來彌補(bǔ)澆鋼過程盛鋼桶的熱損失，此種工藝保證了生產(chǎn)順行,但卻降低了轉(zhuǎn)爐、盛鋼桶、中間包使用壽命及金屬收得率和連鑄技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo),造成了連鑄生產(chǎn)的低效率、高消耗；而且轉(zhuǎn)爐、盛鋼桶、中間包被浸蝕掉的大量耐火材料嚴(yán)重污染了鋼水,使鑄坯質(zhì)量惡化，因而必須通過方坯高效化改造，三爐對(duì)三臺(tái)方坯爐機(jī)匹配，進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本、優(yōu)化各項(xiàng)指標(biāo)。根據(jù)國內(nèi)有關(guān)報(bào)道（見表1）其高效后其綜合效益為3087元/噸鋼。表1 高效連鑄綜合經(jīng)濟(jì)效益（冶金叢刊，2002.3）1.3 生產(chǎn)順行的需要。目前我廠生產(chǎn)模式為三爐對(duì)四機(jī)，由于爐機(jī)的不匹配，造成生產(chǎn)調(diào)度復(fù)雜性高，工藝制度

4、的執(zhí)行無法保證，連鑄生產(chǎn)事故較高，有時(shí)鑄機(jī)的漏鋼率達(dá)0.97。實(shí)現(xiàn)爐機(jī)匹配后，生產(chǎn)模式簡單化，鋼水溫度、銜接時(shí)間都可以得到保證，漏鋼率降低至0.4（濟(jì)鋼120×120mm2，0.32;南昌鋼廠120×120mm2，150×150mm2，0.301）以下，從而確保了生產(chǎn)的順行。1.4 提高鑄坯質(zhì)量的需要高效連鑄機(jī)的實(shí)現(xiàn)是依靠整個(gè)煉鋼系統(tǒng)的系統(tǒng)優(yōu)化，其是建立在鋼水的較低過熱度和良好的可澆注性、操作的標(biāo)準(zhǔn)化、優(yōu)化和完善的鑄機(jī)設(shè)備、嚴(yán)格的工藝紀(jì)律、穩(wěn)定的生產(chǎn)調(diào)度組織基礎(chǔ)上的，從而有利于鑄坯質(zhì)量的控制，大幅度提高鑄坯的表面和內(nèi)部質(zhì)量。因而必須對(duì)現(xiàn)有的3臺(tái)120mm×

5、;120mm的方坯連鑄機(jī)進(jìn)行高效化的設(shè)備改造和工藝優(yōu)化，使其具備爐機(jī)匹配的生產(chǎn)條件，最終實(shí)現(xiàn)二煉鋼全廠爐機(jī)匹配的最佳生產(chǎn)組織模式，從而實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)組織的最優(yōu)化、消耗和成本的最低化、技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的最佳化、經(jīng)濟(jì)效益的最大化，為公司的經(jīng)濟(jì)效益增長發(fā)揮積極作用。2、第二煉鋼廠三臺(tái)方坯連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)第二煉鋼廠三臺(tái)方坯連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)見表2。生產(chǎn)的主要鋼種：普碳鋼Q215系列、Q235系列、船角A、45#等；低合金鋼HRB335、HRB400、Q345、Q295系列、27MnSi、船角B等；低碳鋼包括：Q195系列、C7D等。表2 三臺(tái)方坯連鑄機(jī)主要工藝參數(shù)序號(hào)名稱單位參 數(shù)1#機(jī)2#機(jī)3#機(jī)1機(jī)型RO

6、KOP型上海德馬克2弧形半徑mm5250600052503臺(tái)數(shù)×機(jī)數(shù)×流數(shù)1×4×41×4×41×4×44斷面mm2120×120120×120120×1205流間距mm110011009006改造前工作拉速m/min2.53.02.53.02.53.07拉速調(diào)整范圍m/min03.71.54.51.54.58澆注方式定徑水口敞開澆注浸入式水口保護(hù)澆注定徑水口敞開澆注9引錠裝置剛性引錠桿剛性引錠桿剛性引錠桿10切割方式火焰切割火焰切割火焰切割3、高效化改造前存在的問題3.1中間包中間包

7、為矩形包，中間包型狀較長、較窄容量偏小，在澆注過程中鋼包鋼水注流對(duì)中間包水口和包壁較近，對(duì)中間包注流產(chǎn)生擾動(dòng)，同時(shí)對(duì)外壁的沖刷侵蝕嚴(yán)重，影響包齡壽命； 1#、3#包的高度低只有700mm，鋼液在中間包內(nèi)的停留時(shí)間短，夾雜物不容易上浮，也不利于鋼水的銜接，特別是提高拉速后，造成中間包下渣，從而形成鑄坯的加雜物缺陷，甚至造成夾雜漏鋼。3.2結(jié)晶器工藝參數(shù)不合理，見表3結(jié)晶器工藝參數(shù)不合理，結(jié)晶器銅管長度812.8mm，長度短，拉速只能控制在2.53.2m/min，限制鑄機(jī)拉速的提高，使用壽命短，結(jié)晶器漏鋼事故多，鑄坯質(zhì)量難以保證。銅管壁薄，水套用四塊鋼板焊接而成，存在扭曲變形，制作和安裝精度難以保

8、證工藝要求，采用的定距螺栓為普通螺栓，容易生銹和捋絲，保證不了水縫的寬度均勻，造成鑄坯菱變和角部裂紋，增加角裂漏鋼的發(fā)生。特別是漏鋼一度成為制約方坯連鑄機(jī)增產(chǎn)降耗的主要因素，直接導(dǎo)致拉速下降，注流斷澆，延長備機(jī)時(shí)間，降低鑄機(jī)作業(yè)率。這就限制鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量的進(jìn)一步提高，已成為方坯質(zhì)量、產(chǎn)量上臺(tái)階一個(gè)瓶頸。作為連鑄機(jī)的“心臟”的結(jié)晶器的設(shè)計(jì)必須得到優(yōu)化，從而與高質(zhì)量產(chǎn)品、低操作成本和嚴(yán)格的生產(chǎn)周期相適應(yīng)。另外結(jié)晶器冷卻水壓力低，不能保證高拉速對(duì)結(jié)晶器冷卻水量的要求。3.3振動(dòng)裝置由于振動(dòng)參數(shù)和振動(dòng)運(yùn)行不平穩(wěn)造成生產(chǎn)操作難度大、生產(chǎn)事故多，具體來講：1）振幅、拉速與振頻關(guān)系不合理：2）振動(dòng)偏擺量大：

9、表3 改造前結(jié)晶器主要工藝技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 原用主要工藝技術(shù)參數(shù) 1#機(jī) 2#機(jī) 3#機(jī)銅管長度 812.8mm 800mm 812.8mm銅管錐度 1.0%m 0.50.7%m1.0%m 內(nèi)腔形狀 拋物線型 拋物線型 拋物線型銅管壁厚 10mm 10mm 10mm銅管內(nèi)圓角 R6 R8 R6銅管材質(zhì) 磷脫氧銅 磷脫氧銅 磷脫氧銅 冷卻水量 100110 m³/h 8 090 m³/h 100110 m³/h進(jìn)水壓力 0.550.65Mpa 0.550.65Mpa 0.550.65Mpa水縫寬度 4mm 4mm 4mm水縫流速 810m/s 810m/s 810m/

10、s 水套結(jié)構(gòu) 鋼板直角焊接 鋼板直角焊接 鋼板直角焊接固定方式 上口側(cè)端卡板 上法蘭壓緊 上口側(cè)端卡板 3.4二冷系統(tǒng)（1） 三臺(tái)方坯的二冷系統(tǒng)只有一個(gè)冷卻段，二冷冷卻段短，冷卻長度1#方坯2.1m，2#方坯1.8 m，3#方坯2m。 二冷控制上部冷卻強(qiáng)度大，下部沒有冷卻，鑄坯回溫嚴(yán)重，存在中間裂紋、中心裂紋、矯直裂紋。內(nèi)部質(zhì)量見表4。（2） 噴嘴距鑄坯的距離四面不等，鑄坯冷卻不均勻。（3）二冷豎管上部供水，在換包總是引起下部變形，變形后必須進(jìn)行更換，二冷豎管消耗高。（4）濁水泵房設(shè)備老化，三臺(tái)鑄機(jī)同時(shí)生產(chǎn)，二冷水壓僅有0.550.65Mpa，單流最大水量33t/h。拉速大于3.2m/min后

11、，水量偏小，造成鑄坯縮孔嚴(yán)重，同時(shí)鑄坯帶液芯矯直，易于生成矯直裂紋。（5）流量電磁控制閥故障多，特別是到夏季，因溫度高，利用率更低，為避免影響正常生產(chǎn)，一般使用手動(dòng)配水，鑄坯質(zhì)量難以保證。表4 三臺(tái)方坯內(nèi)部質(zhì)量中間裂紋中心裂紋縮孔1#01.5級(jí)03級(jí)左右2#24級(jí)02級(jí)3級(jí)左右3#01.5級(jí)03級(jí)左右4、高效改造的原則1）不能影響正常生產(chǎn)，改造以有序穩(wěn)定、穩(wěn)產(chǎn)、高效、低耗為目的,通過減少連鑄的各類事故及故障,實(shí)現(xiàn)鑄機(jī)拉速的提高，滿足一爐配一機(jī)的生產(chǎn)組織模式。2）結(jié)合我廠實(shí)際情況，以改造關(guān)鍵工藝技術(shù)為基礎(chǔ)，對(duì)連鑄機(jī)進(jìn)行系統(tǒng)改造。選用工藝先進(jìn),技術(shù)成熟的工藝設(shè)備,保證改造后設(shè)備故障少,提高鑄機(jī)作業(yè)

12、率和臺(tái)時(shí)產(chǎn)量。3）在保證改造后先進(jìn)性、適用性前提下,盡量減少改造成本。4）滿足普碳鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼等多鋼種高拉速、高質(zhì)量、高作業(yè)率、高連澆率的要求，同時(shí)降低備件與耐火材料消耗。5、高效改造目標(biāo)1）工作拉坯速度3.33.8m/min，最高拉速4.0m/min。2）方坯鑄機(jī)溢漏率<0.3%3）鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，中間裂紋：1.0級(jí)比例70%，2.0級(jí)比例30% 中心裂紋 ：1.0級(jí)比例80%，2.0級(jí)比例20%縮孔2.0級(jí)比例80%3）鑄坯合格率>95%。6、高效改造的工藝方案（1） 系統(tǒng)規(guī)劃，分步實(shí)施。（2） 解決主要矛盾。1）結(jié)晶器銅管采用850mm長，壁厚為12mm，圓角6

13、mm，拋物線（或多錐度）形式。水縫4mm，水套為整體沖壓不銹鋼圓角形式，水速12m/s。2）振動(dòng)裝置采用半板簧振動(dòng)，振幅4-6mm，振頻0-240 次/min，振動(dòng)參數(shù)優(yōu)化。3)二次冷卻系統(tǒng)分為3段，比水量1.5-2.5，自動(dòng)配水，采用原模型和比例控制形式，二冷參數(shù)優(yōu)化。4）輔助 方坯二冷濁水泵房改造。 7、改造方案的實(shí)施及主要技術(shù)措施：7.1 中間包改造由長方形中間包改為深溶池梯形中間包，滿足鋼包合理澆注，減小了鋼包注流對(duì)中間包流的沖擊影響，保證了中間包注流的穩(wěn)定澆注，提高中間包使用壽命。鋼水在中間包內(nèi)停留時(shí)間12min左右，有利于促進(jìn)鋼中夾雜物上浮，同時(shí)有利于實(shí)現(xiàn)多爐連澆。據(jù)統(tǒng)計(jì)中間包（干

14、式包）平均壽命由2004年的平均115爐，提高到現(xiàn)在的154爐，最高包齡達(dá)到236爐，創(chuàng)造了單包澆注超過80小時(shí)的國際先進(jìn)水平。7.2溫度制度的修改 高效連鑄與普通連鑄相比對(duì)鋼水的溫度要求更加嚴(yán)格，低溫澆注并嚴(yán)格控制鋼水過熱度是減少事故，實(shí)現(xiàn)高效連鑄的前提。為滿足方坯高效連鑄的需要，對(duì)第二煉鋼廠的溫度制度進(jìn)行了多次適意性的修改，保證我廠方坯連鑄機(jī)鋼水過熱度為1020。 7.3結(jié)晶器高效改造要實(shí)現(xiàn)連鑄的高效化,必須有相關(guān)的技術(shù)支撐,高效連鑄的關(guān)鍵技術(shù)-高冷卻強(qiáng)度的，導(dǎo)熱均勻的長壽結(jié)晶器總成。7.3.1結(jié)晶器特性參數(shù)優(yōu)化高效改造后的結(jié)晶器主要工藝技術(shù)參數(shù)見表51) 優(yōu)化結(jié)晶器銅管長度，加長至850

15、mm,有利于延長凝固殼在結(jié)晶器內(nèi)的停留時(shí)間，增大出結(jié)晶器坯殼的厚度，減少漏鋼。2) 優(yōu)化銅管倒錐度，結(jié)晶器銅管的倒錐度0.70.8%/m，采用三錐度拋物線，使其內(nèi)腔尺寸更趨符合高拉速下結(jié)晶器傳熱曲線。3) 優(yōu)化銅管材質(zhì)，銅管材質(zhì)選用含磷CuAg合金，具有良好的導(dǎo)熱性、抗變形能力，較高的硬度及耐磨性，有效提高了銅管的使用壽命。4) 優(yōu)化銅管厚度，銅管壁厚增至12mm和12.5mm，可有效提高銅管強(qiáng)度。表5 高效改造后結(jié)晶器主要工藝技術(shù)參數(shù) 項(xiàng)目 原用主要工藝技術(shù)參數(shù) 1#機(jī) 2#機(jī) 3#機(jī)銅管長度 850mm 850mm 850mm銅管錐度 0.70.8%m 0.70.8%m0.70.8%m 內(nèi)

16、腔形狀 拋物線型 拋物線型 拋物線型銅管壁厚 12mm 12.5mm 12mm銅管內(nèi)圓角 R6 R6 R6銅管材質(zhì) 含磷銀銅合金 含磷銀銅合金 磷脫氧銅 冷卻水量 110120 m³/h 110120 m³/h 110120 m³/h進(jìn)水壓力 0.750.85Mpa 0.750.85Mpa 0.750.85Mpa水縫寬度 3.5mm 3.5mm 3.5mm水縫流速 1215m/s 1215m/s 1215m/s 水套結(jié)構(gòu) 整體沖壓圓角不銹鋼 整體沖壓圓角不銹鋼 整體沖壓圓角不銹鋼固定方式 上法蘭壓緊 銅管上翻邊 上口側(cè)端卡板 5) 優(yōu)化銅管固定支撐方式1#機(jī)采用頂

17、端密封， 2#機(jī)采用上口翻邊結(jié)晶器銅管，3#機(jī)采用特殊的密封結(jié)構(gòu)，使結(jié)晶器的安裝精度達(dá)到理想水平。7.3.2結(jié)晶器冷卻參數(shù)優(yōu)化1) 優(yōu)化冷卻水水縫寬度，水縫改為3.5mm。水速提高12m/s。 2) 采用高效圓角整體不銹鋼水套，厚度為8mm，同時(shí)保證水縫的寬度一致，從而達(dá)到銅管四周冷卻均勻，防止鑄坯脫方和縱裂紋。3) 提高結(jié)晶器冷卻水壓力，保證了三臺(tái)方坯結(jié)晶器冷卻水的壓力大于0.8Mpa。7.4振動(dòng)改造和參數(shù)優(yōu)化三臺(tái)方坯均采用半板簧振動(dòng)裝置，提高振動(dòng)的仿弧精度和平穩(wěn)性，改善鑄坯表面質(zhì)量。為改善高拉速下的脫殼效果，對(duì)振動(dòng)參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。振幅為5.0mm時(shí)，振動(dòng)工藝參數(shù)較為合理，因而確定振動(dòng)的最

18、大振動(dòng)頻率為240opm，振幅為5.0mm。設(shè)計(jì)以負(fù)滑脫時(shí)間0.1s0.25s，負(fù)滑脫率-20%20%為目標(biāo)，具體設(shè)計(jì)為振幅46mm，振頻0240 次/min,改變振動(dòng)模型，當(dāng)V1m/min時(shí)，f=90HZ；V1m/min時(shí)，f=46V+44HZ。從而延長在低拉速及高拉速下的負(fù)滑脫時(shí)間，改善脫殼效果。振動(dòng)參數(shù)如下表6所示：表6：改進(jìn)后振動(dòng)參數(shù)拉速 /m/min振頻/c/minh/mmtn負(fù)滑脫時(shí)間/s負(fù)滑脫率/%正滑脫時(shí)間/s超前量/mm2.817050.119-30.80.2343.563318050.112-28.60.2223.4753.219050.105-26.70.2113.397

19、3.320050.099-25.00.2013.3273.420050.097-21.20.2033.1643.620050.095-17.60.2053.0033.820050.092-11.10.2082.692420050.088-5.30.2122.3927.5二冷系統(tǒng)改造和二冷參數(shù)優(yōu)化優(yōu)化二冷豎管噴嘴布局設(shè)計(jì)見表7，滿足鑄機(jī)提高拉速和鑄坯質(zhì)量的要求。表7：二冷各段長度及噴嘴分布表1#機(jī)段數(shù)0段一段二段合計(jì)長度200212814703800分區(qū)123412噴嘴數(shù)量188442898間距100110150190220230250噴嘴型號(hào)HH15HH15HH6.5HH6.52#機(jī)段數(shù)一段二

20、段合計(jì)長度194017003640分區(qū)12345612噴嘴數(shù)量602484間距90100130140150170230310噴嘴型號(hào)HH15HH6.53#機(jī)段數(shù)0段一段二段合計(jì)長度330155022004080分區(qū)11噴嘴數(shù)量9444699間距100140225噴嘴型號(hào)HH15HH15HH15HH6.5HH6.5配水模型2#機(jī)由計(jì)算機(jī)根據(jù)各段靜態(tài)模型QAV2+BV-C計(jì)算水量。1#、3#機(jī)配水模型采用比例控制形式。根據(jù)鋼種不同設(shè)計(jì)了三種冷卻曲線，生產(chǎn)過程中根據(jù)鋼種選擇合適的二冷曲線。利用原有的二次冷卻供水系統(tǒng)，將原有一流一段的水量自動(dòng)控制系統(tǒng)改成每一流分為三段實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制, 同時(shí)對(duì)配水參數(shù)進(jìn)行

21、了優(yōu)化,采用1.62.3 Kg/L比水量,提高了鑄坯內(nèi)部質(zhì)量。為保證噴嘴霧化效果，對(duì)二冷濁水泵房和管道進(jìn)行改造，同時(shí)將設(shè)備冷卻水和二冷水分開管理，二冷水壓提高到1.0 Mpa以上。滿足了三臺(tái)方坯高拉速對(duì)二冷水壓的要求。7.6對(duì)1#方坯拉矯機(jī)進(jìn)行了改造拉矯電機(jī)采用變頻電機(jī)，通過電機(jī)頻率的提高實(shí)現(xiàn)拉矯機(jī)最大拉速的提高，達(dá)到4.2m/min，又滿足了工藝要求。 7.7中間包水口根據(jù)拉速提高得需要，水口從¢14.5mm, ¢15mm,增大到¢16mm ¢16.5mm。8、三臺(tái)方坯高效化改造取得的效果：三臺(tái)方坯連鑄機(jī)高效化改造完畢，鑄機(jī)生產(chǎn)能力大幅度提高，完全滿足

22、一爐對(duì)一機(jī)的爐機(jī)匹配要求，鑄機(jī)多項(xiàng)生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)得到大幅提高，改造前后生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比如表8。（1）澆注120mm×120mm鑄坯工作拉速由2.53.0m/min提高到3.33.8m/min，改造后鑄機(jī)最大拉速達(dá)到4.2m/min，單爐澆注時(shí)間由平均21.8min減少到17.7min。鑄機(jī)單流產(chǎn)量平均19萬噸/年，最高達(dá)到20萬噸/年，達(dá)到了國內(nèi)小方坯高效連鑄的先進(jìn)水平。表8 改造前后生產(chǎn)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比改造前改造后2005年2006年5月6月7月8月9月10月11月12月1月2月3月4月產(chǎn)量/萬噸15.616.417.816.915.717.519.318.219.917.819.218.5年單流產(chǎn)量/萬噸15.616.417.816.915.717.519.318.219.917.819.218.5臺(tái)時(shí)產(chǎn)量/噸/小時(shí)/臺(tái)73.4179.1281.8782.2384.8982.0188.587.1288.4587.4687.288.6溢漏率/%0.440.350.410.