方坯连铸机高效改造工作总结.docx
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方坯连铸机高效改造工作总结
第二炼钢厂方坯连铸机高效化
改造工作总结
安钢第二炼钢厂
2006年5月8日
第二炼钢厂方坯连铸机高效化改造
工作总结
第二炼钢厂现有3座公称容量20吨的氧气顶吹转炉，一台R6m半径120X120miW」、方坯连铸机，两台R5.25m半径120X120口铀勺小方坯连铸机，一台基本半径R5.7m1050x150mni超低头板坯连铸机和一台半径R6m两流180X260mn的矩形坯连铸机。
2004年二炼钢产钢210万吨，分别为第一轧钢厂，第二轧钢厂、第三轧钢厂、第四轧钢厂提供坯料。
1、方坯高效改造勺必要性
1.1二炼产能平衡勺需要
二炼钢勺年产钢量210万吨，三台方坯约年产钢165万吨左右，随着公司“三步走”战略第二步勺完成，三轧、无缝勺关停，5#矩形坯连铸机必然被停产；随着二炼轧勺投产和一炼轧产能勺发挥，板坯坯料过剩勺供求矛盾日益显现，二炼4#板坯连铸机生产小规格连铸坯勺调剂作用不大，不需批量组织生产，年产量很少；公司对二炼勺坯料需求几乎全转向了小方坯生产，为此必须提高目前三台方坯勺生产能力，实现炉机匹配，将现有勺13.7万吨/流勺产量提高到16万吨/流以上，确保二炼钢勺经济效益和产品质量实现新跨越，保证公司勺“三步走”战略顺利实施。
1.2二炼钢进一步降本增效和优化各项指标需要。
转炉与连铸生产工艺不匹配,制约了低成本生产目标勺实现，为
保证连铸浇注温度，在无炉外钢水加热设施的条件下，只能采用提高转炉出钢温度的方式来弥补浇钢过程盛钢桶的热损失，此种工艺保证了生产顺行，但却降低了转炉、盛钢桶、中间包使用寿命及金属收得率和连铸技术经济指标，造成了连铸生产的低效率、高消耗；而且转炉、盛钢桶、中间包被浸蚀掉的大量耐火材料严重污染了钢水，使铸坯质
量恶化，因而必须通过方坯高效化改造，三炉对三台方坯炉机匹配，进一步降低生产成本、优化各项指标。
根据国内有关报道（见表1）其高效后其综合效益为30-87元/吨钢。
表1高效连铸综合经济效益（冶金丛刊，2002.3）
也*
上产觀萌
万云丿年
元代
50
253A
50.72
260
7Q44
150
8004
53,36
宙专撓）
sc
6C
5226
S7.1
1.3生产顺行的需要。
目前我厂生产模式为三炉对四机，由于炉机的不匹配，造成生产
调度复杂性高，工艺制度的执行无法保证，连铸生产事故较高，有时铸机的漏钢率达0.97%。
实现炉机匹配后，生产模式简单化，钢水温度、衔接时间都可以得到保证，漏钢率降低至0.4%（济钢120X
120mm2，0.32%;南昌钢厂120X120mm2，150X150mm2，0.301%）以下，从而确保了生产的顺行。
1.4提高铸坯质量的需要
高效连铸机的实现是依靠整个炼钢系统的系统优化，其是建立在钢水的较低过热度和良好的可浇注性、操作的标准化、优化和完善的铸机设备、严格的工艺纪律、稳定的生产调度组织基础上的，从而有利于铸坯质量的控制，大幅度提高铸坯的表面和内部质量。
因而必须对现有的3台120mmx120mm的方坯连铸机进行高效化的设备改造和工艺优化，使其具备炉机匹配的生产条件，最终实现二炼钢全厂炉机匹配的最佳生产组织模式，从而实现生产组织的最优化、消耗和成本的最低化、技术经济指标的最佳化、经济效益的最大化，为公司的经济效益增长发挥积极作用
2、第二炼钢厂三台方坯连铸机主要工艺参数
第二炼钢厂三台方坯连铸机主要工艺参数见表2
生产的主要钢种：
普碳钢Q215系列、Q235系列、船角A、45#等；
低合金钢HRB335HRB4O0Q345Q295系列、
27MnSi、船角B等；
低碳钢包括：
Q195系列、C7D等。
表2三台方坯连铸机主要工艺参数
序号
名称
单位
参数
1#机
2#机
3#机
1
机型
ROKOP型
上海
德马克
2
弧形半径
mm
5250
6000
5250
3
台数X机数X流数
1X4X4
1X4X4
1X4X4
4
断面
2
mm2
120X120
120X120
120X120
5
流间距
mm
1100
1100
900
6
改造前工作拉速
m/min
2.5〜3.0
2.5〜3.0
2.5〜3.0:
7
拉速调整范围
m/min
0〜3.7
1.5〜4.5
1.5〜4.5
8
浇注方式
定径水口敞开浇注
浸入式水口保护浇注
定径水口敞开浇注
9
引锭装置
刚性引锭杆
刚性引锭杆
刚性引锭杆「
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问题
3.1中间包
中间包为矩形包，中间包型状较长、较窄容量偏小，在浇注过程中钢包钢水注流对中间包水口和包壁较近，对中间包注流产生扰动，同时对外壁的冲刷侵蚀严重，影响包龄寿命；1#、3#包的高度低只有700mm钢液在中间包内的停留时间短，夹杂物不容易上浮，也不利于钢水的衔接，特别是提高拉速后，造成中间包下渣，从而形成铸坯的加杂物缺陷，甚至造成夹杂漏钢。
3.2结晶器工艺参数不合理，见表3
结晶器工艺参数不合理，结晶器铜管长度812.8mm,长度短，拉速只能控制在2.5〜3.2m/min，限制铸机拉速的提高，使用寿命短，结晶器漏钢事故多，铸坯质量难以保证。
铜管壁薄，水套用四块钢板焊接而成，存在扭曲变形，制作和安装精度难以保证工艺要求，采用的定距螺栓为普通螺栓，容易生锈和捋丝，保证不了水缝的宽度均匀，造成铸坯菱变和角部裂纹，增加角裂漏钢的发生。
特别是漏钢一度成为制约方坯连铸机增产降耗的主要因素，直接导致拉速下降，注流断浇，延长备机时间，降低铸机作业率。
这就限制铸坯质量和产量的进一步提高，已成为方坯质量、产量上台阶一个瓶颈。
作为连铸机的“心脏”的结晶器的设计必须得到优化，从而与高质量产品、低操作成本和严格的生产周期相适应。
另外结晶器冷却水压力低，不能保证高拉速对结晶器冷却水量的要求。
3.3振动装置
由于振动参数和振动运行不平稳造成生产操作难度大、生产事故多,
具体来讲：
1）振幅、拉速与振频关系不合理:
2）振动偏摆量大：
表3改造前结晶器主要工艺技术参数
项目
原用主要工艺技术参数
1#机
2#机
3#机
铜管长度
812.8mm
800mm
812.8mm
铜管锥度
1.0%m
0.5〜0.7%m
1.0%m
内腔形状
抛物线型
抛物线型
抛物线型
铜管壁厚
10mm
10mm
10mm
铜管内圆角
R6
R8
R6
铜管材质
磷脱氧铜
磷脱氧铜
磷脱氧铜
冷却水量
100〜110m3/h
80〜90m3/h
100〜110m3/h
进水压力
0.55〜0.65Mpa
0.55〜0.65Mpa
0.55〜0.65Mpa
水缝宽度
4mm
4mm
4mm
水缝流速
8〜10m/s
8〜10m/s
8〜10m/s
水套结构
钢板直角焊接
钢板直角焊接
钢板直角焊接
固定方式
上口侧端卡板
上法兰压紧
上口侧端卡板
3.4二冷系统
（1）三台方坯的二冷系统只有一个冷却段，二冷冷却段短，冷却长度1#方坯2.1m，2#方坯1.8m3#方坯2m二冷控制上部冷却强度大，下部没有冷却，铸坯回温严重，存在中间裂纹、中心裂纹、矫直裂纹。
内部质量见表4。
（2）喷嘴距铸坯的距离四面不等，铸坯冷却不均匀。
（3）二冷竖管上部供水，在换包总是引起下部变形，变形后必须进行更换，二冷竖管消耗高。
（4）浊水泵房设备老化，三台铸机同时生产，二冷水压仅有0.55「
0.65Mpa，单流最大水量33t/h。
拉速大于3.2m/min后，水量偏小,造成铸坯缩孔严重，同时铸坯带液芯矫直，易于生成矫直裂纹。
（5）流量电磁控制阀故障多，特别是到夏季，因温度高，利用率更低，为避免影响正常生产，一般使用手动配水，铸坯质量难以保证。
表4三台方坯内部质量
中间裂纹
中心裂纹
缩孔
1#
〜1.5级
0
3级左右:
2#
2〜4级
0〜2级
3级左右|
3#
〜1.5级
0
3级左右[
4、高效改造的原则
1）不能影响正常生产，改造以有序稳定、稳产、高效、低耗为目的,通过减少连铸的各类事故及故障，实现铸机拉速的提高，满足一炉配一机的生产组织模式。
2）结合我厂实际情况，以改造关键工艺技术为基础，对连铸机
进行系统改造。
选用工艺先进，技术成熟的工艺设备，保证改造后设备故障少,提高铸机作业率和台时产量。
3）在保证改造后先进性、适用性前提下，尽量减少改造成本。
4）满足普碳钢、优质碳素结构钢、低合金钢等多钢种高拉速、
高质量、高作业率、高连浇率的要求，同时降低备件与耐火材料消耗。
5、高效改造目标
1）工作拉坯速度3.3〜3.8m/min，最高拉速4.0m/min。
2）方坯铸机溢漏率＜0.3%
3）铸坯内部质量，中间裂纹：
＜1.0级比例》70%＜2.0级比例W30%
中心裂纹:
1.0级比例》80%w2.0级比例w20%
缩孔w2.0级比例》80%
3）铸坯合格率>95%。
6、高效改造的工艺方案
（1）系统规划，分步实施。
（2）解决主要矛盾。
1）结晶器
铜管采用850mn长，壁厚为12mm圆角6mm抛物线（或多锥度）形式。
水缝4mm水套为整体冲压不锈钢圆角形式，水速12m/s。
2）振动装置
采用半板簧振动，振幅4-6mm振频0-240次/min，振动参数优化。
3）二次冷却系统
分为3段，比水量1.5-2.5，自动配水，采用原模型和比例控制形式，二冷参数优化。
4）辅助
方坯二冷浊水泵房改造。
7、改造方案的实施及主要技术措施：
7.1中间包改造
由长方形中间包改为深溶池梯形中间包，满足钢包合理浇注，减小了钢包注流对中间包流的冲击影响，保证了中间包注流的稳定浇注，提高中间包使用寿命。
钢水在中间包内停留时间12min左右，有利于促进钢中夹杂物上浮，同时有利于实现多炉连浇。
据统计中间包（干式包）平均寿命由2004年的平均115炉，提高到现在的154炉，最高包龄达到236炉，创造了单包浇注超过80小时的国际先进水平。
7.2温度制度的修改
高效连铸与普通连铸相比对钢水的温度要求更加严格，低温浇注并严格控制钢水过热度是减少事故，实现高效连铸的前提。
为满足方坯高效连铸的需要，对第二炼钢厂的温度制度进行了多次适意性的修改，保证我厂方坯连铸机钢水过热度为10〜20C。
7.3结晶器高效改造
要实现连铸的高效化,必须有相关的技术支撑,高效连铸的关键技术---高冷却强度的，导热均匀的长寿结晶器总成。
7.3.1结晶器特性参数优化高效改造后的结晶器主要工艺技术参数见表5
1）优化结晶器铜管长度，加长至850mm,有利于延长凝固壳在结晶器
内的停留时间，增大出结晶器坯壳的厚度，减少漏钢。
2）优化铜管倒锥度，结晶器铜管的倒锥度0.7〜0.8%/m,采用三锥度
抛物线，使其内腔尺寸更趋符合高拉速下结晶器传热曲线。
3）优化铜管材质，铜管材质选用含磷Cu—Ag合金，具有良好的导热性、抗变形能力，较高的硬度及耐磨性，有效提高了铜管的使用寿命。
4）优化铜管厚度，铜管壁厚增至12mm和12.5mm,可有效提高铜管强度。
表5高效改造后结晶器主要工艺技术参数
项目
原用主要工艺技术参数
1#机
2#机
3#机
铜管长度
850mm
850mm
850mm
铜管锥度
0.7〜0.8%m
0.7〜0.8%m
0.7〜0.8%m
内腔形状
抛物线型
抛物线型
抛物线型
铜管壁厚
12mm
12.5mm
12mm
铜管内圆角
R6
R6
R6
铜管材质
含磷银铜合金
含磷银铜合金
磷脱氧铜
冷却水量
110〜120m3/h
110〜120m3/h
110〜120m3/h
进水压力
0.75〜0.85Mpa
0.75〜0.85Mpa
0.75〜0.85Mpa
水缝宽度
3.5mm
3.5mm
3.5mm
水缝流速
12〜15m/s
12〜15m/s
12〜15m/s
水套结构
整体冲压圆角不锈钢
整体冲压圆角不锈钢
整体冲压圆角不锈钢
固定方式
上法兰压紧
铜管上翻边
上口侧端卡板
5）优化铜管固定支撑方式
1#机采用顶端密封，2#机采用上口翻边结晶器铜管，3#机采用特殊的密封结构，使结晶器的安装精度达到理想水平。
7.3.2结晶器冷却参数优化
1）优化冷却水水缝宽度，水缝改为3.5mm。
水速提高〉12m/s。
2）采用高效圆角整体不锈钢水套，厚度为8mm,同时保证水缝的宽度一致，从而达到铜管四周冷却均匀，防止铸坯脱方和纵裂纹。
3）提高结晶器冷却水压力，保证了三台方坯结晶器冷却水的压力大
于0.8Mpa。
7.4振动改造和参数优化
三台方坯均采用半板簧振动装置，提高振动的仿弧精度和平稳
性，改善铸坯表面质量。
为改善高拉速下的脱壳效果，对振动参数进行优化设计。
振幅为
5.0mm时，振动工艺参数较为合理，因而确定振动的最大振动频率为
240opm振幅为5.0mm设计以负滑脱时间0.1s~0.25s，负滑脱率
-20%~20%为目标，具体设计为振幅4~6mm振频0~240次/min,改变振动模型，当V<1m/min时，f=90HZ;V>1m/min时，f=46V+44H乙从而延长在低拉速及高拉速下的负滑脱时间，改善脱壳效果。
振动参数如下表6所示：
表6:
改进后振动参数
拉速
/m/min
振频/c/min
h/mm
tn负滑脱时间/S
负滑脱率/%
正滑脱时
间/s
超前量/mm
2.8
170
5
0.119
-30.8
0.234
3.563
3
180
5
0.112
-28.6
0.222
3.475
3.2
190
5
0.105
-26.7
0.211
3.397
3.3
200
5
0.099
-25.0
0.201
3.327
3.4
200
5
0.097
-21.2
0.203
3.164
3.6
200
5
0.095
-17.6
0.205
3.003
3.8
200
5
0.092
-11.1
0.208
2.692
4
200
5
0.088
-5.3
0.212
2.392
7.5二冷系统改造和二冷参数优化
优化二冷竖管喷嘴布局设计见表7,满足铸机提高拉速和铸坯质
量的要求。
表7:
二冷各段长度及喷嘴分布表
1#机
段数
0段
一段
二段
合计
长度
200
2128
1470
3800
分区
1
2
3
4
1
2
喷嘴数量
18
8
44
28
98
间距
100
110
150
190
220
230
250
喷嘴型号
HH15
HH15
HH6.5
HH6.5
2#机
段数
一段
二段
合计
长度
1940
1700
:
3640
分区
1
2
3
4
5
6
1
2
喷嘴数量
60
24
84
间距
90
100
130
140
150
170
230
310
喷嘴型号
HH15
HH6.5
3#机
段数
0段
一段
二段
合计
长度
330:
1550
2200
「4080
分区
1
1
喷嘴数量
9
44
46
99
间距
100
140
225
喷嘴型号
HH15
HH15|HH15
HH6.5HH6.5
配水模型
2#机由计算机根据各段静态模型Q=AV+BV-C计算水量。
1#、3#机配水模型采用比例控制形式。
根据钢种不同设计了三种冷却曲线，生产过程中根据钢种选择合适的二冷曲线。
利用原有的二次冷却供水系统，将原有一流一段的水量自动控制系统改成每一流分为三段实现自动控制，同时对配水参数进行了优化，采用1.6〜2.3Kg/L比水量，提高了铸坯内部质量。
为保证喷嘴雾化效果，对二冷浊水泵房和管道进行改造，同时将设备冷却水和二冷水分开管理，二冷水压提高到1.0Mpa以上。
满足了三台方坯高拉速对二冷水压的要求。
7.6对1#方坯拉矫机进行了改造
拉矫电机采用变频电机，通过电机频率的提高实现拉矫机最大拉
速的提高，达到4.2m/min，又满足了工艺要求。
7.7中间包水口
根据拉速提高得需要，水口从014.5mm,C15mm增大到016mm
—016.5mm
&三台方坯高效化改造取得的效果:
二台方坯连铸机咼效化改造完毕，铸机生产能力大幅度提咼，完
全满足一炉对一机的炉机匹配要求，铸机多项生产技术指标得到大幅提高，改造前后生产技术指标对比如表&
（1）浇注120mmX120mm铸坯工作拉速由2.5〜3.0m/min提高到3.3〜3.8m/min，改造后铸机最大拉速达到4.2m/min，单炉浇注时间由平均21.8min减少到17.7min。
铸机单流产量平均19万吨/年，最高达到20万吨/年，达到了国内小方坯高效连铸的先进水平。
。
表8改造前后生产技术指标对比
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
产量/万吨
15.6
16.4
17.8
16.9
15.7
17.5
19.3
18.2
19.9
17.8
19.2
18.5
年单流产量/万吨
15.6
16.4
17.8
16.9
15.7
17.5
19.3
18.2
19.9
17.8
19.2
18.5
台时产量/吨/小时7台
73.41
79.12
81.87
82.23
84.89
82.01
88.5
87.12
88.45
87.46
87.2
88.6
溢漏率/%
0.44
0.35
0.41
0.38
0.50
0.55
0.38
0.29
0.26
0.18
0.21
0.24
铸坯合格
率/%
99.89
99.93
98.24
99.98
100
99.96
99.97
99.93
99.92
99.97
100
99.96
附2006年2月由于公司方坯库存量过大，控制方坯生产。
（2）实现了低过热度浇注，钢水的过热度控制在10C〜20C,
有效防止温度波动剧烈导致的漏钢。
控制了铸坯拉断和角裂事故，铸机溢漏钢率得到了有效控制，溢漏钢率控制到0.30%，保证了生产的
顺行。
（3）高效改造后，对铸坯取低倍样，铸坯内部质量得到有效改善，特别是内部裂纹级别减小。
1#、3#低合金无内部裂纹。
铸坯低倍状况见表9,铸坯合格率见表&
表9高效改造后铸坯低倍状况表
钢种
中心裂纹
中间裂纹
缩孔
最大
级别
平均
级别
<1级比例
最大
级别
平均
级别
<2级比例
最大
级别
平均
级别
<2级比例
HRB335
0.5
0.06
100%
1.5
0.5
100%
2
1.5
100%
Q235B
1
0.7
100%
2
1.25
100%
3
2
95%
（4）在2005年10、11月12月钢材市场低谷的时候，特别是板材降到没有效益的时候，二炼钢全方坯生产，二炼-小型线为公司创造效益，度过难关。
（5）降低了成本消耗，三台方坯全部采用干式料中间包快换水口技术，提高了中间包寿命，降低耐材消耗。
中间包浇余、头尾坯、换包重接和中间包摆槽废等都明显减少，增加了钢水的收得率和主机
作业率，降低了生产成本，带来较好的经济效益。
8.经济效益分析
三台方坯高效化改造，最终实现第二炼钢厂炉机匹配，进一步降低生产成本、优化各项指标。
三台方坯年产钢大于210万吨，年增产量45万吨左右，经济效益非常可观。
直接经济效益：
3353.92-万元
系统技术改造投资：
385.64万元
本项目年综合经济效益：
3353.92-385.64=2968.28万元。
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