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1、涟钢CSP连铸理论培训教材涟钢CSP 连铸理论培训教材一、 csp连铸总体描述连续铸钢技术的发展趋势是近终型连铸技术的开发应用，上下连铸与轧钢工序的无缝连接，实现紧凑的生产工艺流程，最大限度的节能和减少环境污染，提高金属收得率，缩短从钢水到成材的生产周期。涟钢csp连铸机为立弯式，于2004年2月5日一次热试车成功，生产第一块连铸坯，创造了达产达效世界第一的世界记录。铸机主要设备为蝶式钢包回转台、中间包车、漏斗型结晶器、液压振动台、扇形1、2、3、4段，带刚性引锭杆的顶弯夹送装置、拉矫装置、以及摆动剪，其核心设备是漏斗型结晶器。在钢包回转台的两侧各有一个中包车和和中包预热站，车上配有浸入式水口

2、预热烧嘴。每台中包车都配备有称重系统，以称量中间包钢水重量。每个中间包在正常工作情况下，容量为2628吨，溢渣情况下为3032吨。中间包钢水液位可采用自动和手动进行控制，钢水从中间包注入结晶器采用塞棒伺服机构控制，它和Co60放射源、闪烁记数器和PLC装置一起组成结晶器液位控制系统。塞棒是整体式的，而塞棒机构采用压缩空气冷却。结晶器液位控制系统可实现连铸机的自动开浇，即当液位控制系统检测到钢水液位的10时，铸机振动台开始振动，夹送辊开始拉坯。钢水从中间包注入结晶器，是通过一个扁平式的整体式浸入式水口，它的出钢口是专门设计的，以适应结晶器形状结构要求。结晶器是一个直的漏斗式结晶器，上大下小，在宽

3、边铜板上部中心有一个宽的垂直、锥形的漏斗区域，以保证浸入式水口有足够的空间。漏斗区域为从铜板上部向下大约850mm，以下便是结晶器下部平行出口部分。下部结晶器模壁是平行的，从而形成最后铸坯的断面尺寸。结晶器振动装置是一个短杆式的液压振动系统，可以产生正弦和非正弦振动，目前涟钢采用的是非正弦振动。而结晶器下面则为铸坯导向的扇形1、2、3、4段。打开结晶器后，可以允许刚性引锭杆的插入，也可以清除漏钢后形成的坯壳。漏钢后通常影响到结晶器和扇形1段，他可以很容易的作为一个整体用吊车吊出更换。结晶器的宽度和锥度可以远程调整，借助于主控室内驱动PLC方式进行预设定，在浇注期间，主控操作人员可以根据生产计划

4、或轧制规格要求进行在线调宽，通常情况下还可以通过调锥来进行结晶器热流的控制，以稳定浇注状态，确保铸坯坯壳的均匀冷却。通常涟钢二次冷却有3条冷却曲线，根据不同钢种，选择不同的冷却曲线，随着拉速的增加，水量不断增大。铸坯出扇形段后，进入夹送辊顶弯装置，依靠液压，顶弯辊将铸坯与引锭杆分离，铸坯进入3.25m半径的弧形段，再通过拉矫机进行一点矫直。夹送辊顶弯装置及拉矫装置的冷却均为内冷。然后铸坯进入摆动剪，在摆动剪处进行铸坯切头和定尺铸坯的剪切，在主控室HMI画面可进行铸坯长度的设定。通常铸坯在摆剪处的温度为9501050，主要由于不同拉速所致。二、技术参数机型 立弯式流数 2流流间距 26000mm

5、浇铸平台标高 15165mm冶金长度 9705mm顶弯半径 3250mm浇注断面： 9001600mm7055mm（冷尺寸）回转台参数：回转台承载能力 2200t回转半径 5500mm回转速度 1.0rpm（电机驱动） 0.5rpm（事故驱动）回转臂升降行程 1000mm 回转臂升降速度 30mm/s包盖升降行程 850mm包盖旋转角度 65包盖升降速度 50mm/s中间包容量： 工作液位 27t（液位深度 1050mm）溢流液位 30t（液位深度 1150mm）中间包车参数：中间包车承载能力 65t 行走速度 1.5/15m/min中间包升降行程 600mm 中间包升降速度 60mm/s中包

6、横移距离 40mm位置精度 1mm结晶器：材质 宽面：Cu-Ag；窄面：Cu-Ni-Be高度 1100mm出口宽度 9001600mm72mm结晶器漏斗上口宽度长度高度 180/190mm880/1100mm850mm结晶器振动： 振幅 2mm5mm 基本设定 3mm 频率 0600cpm EMBr： 最大线圈电流 460A 变压器功率 160kVA塞棒：行程 100mm（50mm）驱动方式 机电驱动 引锭杆形式： 刚性下装式拉矫辊对数 4对（其中24上辊为驱动辊）铸坯清洗装置：喷咀数 213（上下各13个）喷咀压力 610bar 摆动剪：剪切力 12400kN马达功率 450kW最快剪切速度

7、 8块/分钟三、 浇注工艺技术参数1、 钢水温度控制1.1液相线温度的计算钢水液相线温度取决于每炉钢水的化学成份。因为钢水凝固的初试点受熔融形核条件的影响，因而不可能从液相线温度来预测钢水凝固的初始温度。虽然如此，液相线温度还是被当做每炉钢水能否适合浇注的一个主要的参考温度。液相线温度TL1536+元素含量系数液相线温度计算系数如下表1： 表1 液相线温度计算系数表元素名称系数C0.2%0.2%C0.5%C0.5%C-65-88-(9+65*C)Si-8-8-10Mn-5-5-6P-30-30-30S-25-25-30Al-1.7-1.7-3Cu-5-5-5Cr-1.5-1.5-1.5Ni-4

8、-4-3.5V-2-2W-1Co-1.7Zr-12.8Nb-7Ta-3Ti-14As-14Sn-10通常，中间包钢水实测温度减去计算的液相线温度，就可以知道该炉钢水的过热度。钢水的过热度不仅影响到钢水的凝固行为，而且影响到浇铸保护渣的熔融行为。1.2 钢水过热度控制不同钢种中间包钢水过热度要求：见表2。表2，不同钢种过热度范围钢 种中间包钢水过热度连浇炉次开浇第一炉低碳钢(C0.07，Mn0.5)20403050高强度低合金钢(C0.07，Mn0.5)20402545中碳钢(C0.15)20352545高碳钢(C0.25)153525452、 拉速控制2.1开浇拉速控制开浇拉速设定一般为3.4

9、4.0 m /min，开浇拉速控制曲线如下：第一步：在8s内加速到1.75m/min（a13.13m/min2）第二步：以2.14m/ min2加速度将速度上升到设定的拉速（在切头后根据情况再调速）。2.2浇铸过程中拉速控制 最大可能浇铸速度取决于：冶金长度、结晶器冷却和二次冷却的类型和强度、液芯压下厚度、钢种、钢水过热度、中间包液面、生产节奏等。2.2.1中间包钢水过热度在规定范围内的拉速优化控制：见表3表3，中间包钢水过热度在规定范围内的拉速优化控制钢 种中间包钢水过热度Vc（m/min）57mm厚坯Vc（m/min）72mm厚坯低碳钢（C0.07，Mn0.5）20403.76.03.05

10、.0高强度低合金钢（C0.07，Mn0.5）20403.54.82.84.8中碳钢（C0.15）15353.54.52.84.4高碳钢（C0.25）15353.54.52.84.42.2.2如果过热度超过表3范围，则最大拉速按表4进行控制。表4，过热度超标最大拉速控制表（72mm厚板坯）钢种过热度低于下限过热度高于上限过热度Vmax（m/min）过热度Vmax（m/min）72mm57mm72mm57mm低碳钢15205.56.040455.05.5高强度低合金钢15205.05.040434.34.3中碳钢12154.74.835404.24.3高碳钢12154.74.835404.24.3

11、2.2.3中间包吨位与拉速关系，见表5：表5，不同中间包液面下的最大拉速中间包钢水吨位（吨）最大拉速（72mm9001600mm）低碳钢高强度低合金钢中碳钢高碳钢20不限制154.84.54.54.2124.54.34.34.0104.24.14.13.884.03.93.93.863.8（尾出后）3.8（尾出后）3.7（尾出后）3.7（尾出后）2.2.4 LCR时拉速控制，见表6：表6，LCR时拉速控制表（低碳钢、HSLA、中碳钢的K分别取26.5，26，25）液芯压下量mm最低事故拉速（m/min）最高拉速（m/min）低碳钢HSLA中碳钢低碳钢HSLA中碳钢72 682.32.22.15

12、.65.45.072 662.52.42.25.95.75.372 642.62.52.36.16.15.672 622.82.72.56.76.56.072 603.02.92.77.26.96.472 573.33.22.98.07.77.1 2.2.5浇铸过程中最低拉速控制 57mm厚铸坯：3.5m/min 72mm 厚铸坯：2.8m/min2.2.6紧急降速控制在漏钢预报系统发出警告后，自动或手动激活紧急降速。不同钢种的紧急降速控制如表7所示：表7，紧急降速控制步骤拉速（m/min）时间（s）加速度（m/min2）从到低碳钢中碳钢高碳钢低碳钢中碳钢高碳钢1Vc1.02229090902

13、1.01.055500031.01.753.43.43.413.12513.12513.12541.754.0（或Vc）65901002.1431.51.352.3尾出拉速控制第一步：降低拉速到0.5m/min；第二步：保持0.5 m/min的拉速40s；第三步：提高拉速到5.0m/min。3、结晶器冷却控制 采用ISO控制，结晶器冷却水从上到下流经冷却水槽。3.1结晶器冷却水参数进水压力 宽面14.5bar；窄面16.5bar出水压力 810bar进水温度 设计为38，操作时3540（启动温度30）出水温度 54最大进出水温差 16补偿水： 压力 6bar 流量 10 m3/h事故水： 流量

14、 250m3/h（15min）压力 3bar3.2结晶器冷却水流量控制，见表8：表8，结晶器冷却水流量控制表宽面流量控制窄面流量控制铜板厚度(mm)冷却水流量(L/min)铜板厚度(mm)冷却水流量(L/min)15165600（v9.0m/s）1112190（v8.2m/s）161756001213195171857001314200181958001415205192059001617210202160001718215212261001819220（v9.2m/s）222362002324630024256400（v11.0m/s）3.3结晶器冷却水水质要求，见下表9：表9，结晶器冷却水

15、水质要求项目单位参数项目单位参数PH（20）./.8.59.5不溶解固体总量mg/L300总硬度dH0.5Cl2（mg/L）mg/L50碳酸盐硬度dH0.5Fe+Mnmg/0.5沉淀悬浮物mg/L10SiO2mg/L10硫酸盐mg/L100氨mg/L0.1油脂mg/L03.4结晶器冷却水报警，见表10：表10，结晶器冷却水报警浇注危险报警水流量低于正常10%进水温度45出水温度58进水压力12bar浇注停止报警水流量低于正常15%进水温度48出水温度60进水压力10bar浇铸停止报警5s钟内必须停浇。如果进水压力低于2.5bar事故水自动打开，必须停浇。4、二次冷却控制4.1二次冷却水水质要求

16、，见表11：表11，二冷水水质要求项目单位参数项目单位参数PH./.6沉淀和悬浮物mg/L20暂时硬度dH10Fe+Mnmg/L0.5总硬度3dH25Cl-mg/L400碳酸盐硬度dH15总溶解固体mg/L15004.2二冷水参数最大进水压力 14.0bar最大流量 990m3/h最低流量 300 m3/h进水温度 35喷咀压力：扇形段1 15bar（通过增压泵增压）扇形段2、3、4 10bar事故水流量 190m3/h（持续15分钟，其中扇形段1为90 m3/h，扇形段2、3、4为100 m3/h）4.3二次冷却喷淋区和控制回路二次冷却系统分为6个喷淋区，14个控制回路，其分布见图1。喷淋区

17、11.0 喷淋环+窄侧 格栅喷淋区22.0喷淋区33.23.13.03.13.2扇形段 1喷淋区44.24.14.04.14.2扇形段2喷淋区55.25.15.05.15.2扇形段 3喷淋区66.26.16.06.16.2扇形段 4图1，二次冷却水系统分布图控制回路的面积、位置、流量、喷咀数量、喷咀排数见表11：表11，每个区域喷嘴数量、直径、流量、类型控制回路喷咀排数喷嘴数水流量 L/min单位面积水流量（L/m2min）开始位置mm终止位置mm每一喷嘴每一区域最小最大最小最大最小最大1.0 窄边11245.65.627.127.1672232510835039016911884100010

18、00106013192.0241614162211.011.06.96.945.945.927.627.61761541101517346434426073771547106015503.05121442.63743741748174813155028203.1512642.61661667773.2512642.61661667774.01323669.66366361980159517282047954.11323444.21851856424.21323444.21851856425.02435725.5396396139085297479572455.12435482.81341344

19、705.22435482.81341344706.03647723.827127193666216724597056.13647482.61251253846.23647482.6125125384注：喷淋区13，Pmax15bar；喷淋区46，Pmax10bar； 喷淋区16，Pmin0.7bar位置从结晶器液面即铜板顶部以下100mm开始计。4.4二冷水量的确定4.4.1概述PLC系统为二次冷却提供了10条冷却曲线用于72 mm厚结晶器，其中15号冷却曲线备用，610冷却曲线根据钢种选择，高强钢和耐候钢用7#，中碳钢用8#，低碳钢用9#。选择好合适的冷却曲线后，PLC系统将根据铸坯宽度、钢

20、水过热度、二冷进水温度、液芯压下厚度及拉速等自动调节二冷水量。二冷水的修正系数有：宽度修正系数fwidth、厚度修正系数fthickness、中间包钢水过热度修正系数fsuperheat、二冷水进水温度修正系数finlettemp总系数f总fwidthfthicknessfsuperheatfinlettemp二冷水流量喷淋表流量值f总，当该值小于允许的最小流量值时，以最小流量来控制。最小流量值如下表12：表12，二冷区最低流量控制表控制回路1.02.03.03.1/3.24.04.1/4.25.05.1/5.26.06.1/6.2流量L/min905903701456301603901002

21、701004.4.2二冷水修正系数宽度修正系数，见表1314：表13，控制回路3.1、4.1、5.1、6.1冷却曲线宽度系数冷却曲线浇注宽度950mm1040mm1100mm1140mm1350mm1100.250.350.450.50.9 表14，控制回路3.2、4.2、5.2、6.2冷却宽度系数冷却曲线浇注宽度1360mm1400mm1450mm1500mm1700mm1100.250.350.450.50.9 铸坯厚度修正系数在控制回路1.0、2.0、3.0、3.1、3.2，铸坯厚度变化对二冷水的设定没有影响。控制回路4.06.2，二冷水设定值与厚度有关。4.04.2：fthicknes

22、sd/D5.06.2：fthickness1L（1d/D）/Vc（d/2k）2d：在扇形段4出口测得的铸坯厚度 D：基准厚度，70mm L：冶金长度，9705mm 二冷水进水温度修正系数，见图2修正系数 1.041.021.000.980.960.94 10 15 20 25 30 35 40 45 进水温度（） 图2 二冷水进水温度修正系数中间包钢水过热度修正系数，见图4 修正系数 1.061.051.041.031.021.011.000.99 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60 65 70 过热度（） 图3 中间包过热度修正系数4.5二冷水的报警，见表15表

23、15，二冷水报警报警信号极限条件措施1，2，3区域浇铸停止报警低于设定值60紧急关闭滑动水口，紧急关闭塞棒，尾出1，2，3区域浇铸危险报警低于设定值80降低拉速到2.5/3.5m/min（区域3），如果不能排除故障，在5分钟内停止浇铸4，5，6区域浇铸危险报警低于设定值80区域4：降低拉速至3.6m/min；区域5、6：降低拉速至2.5/3.5m/min；如果不能排除故障，在15分钟内终浇。4.6侧喷水控制 在扇形四段下有一排侧喷水，其作用是防止边部过冷。 喷嘴数目：14个（在固定侧左右两边各7个） 水压： 19bar 流量： 80L/min（每个喷嘴） 喷嘴的开关根据铸坯宽度来控制，如下表16：表16，侧喷水开关控制喷嘴结晶器出口宽度 mm9001000100111001101120012011300130114001401150015011600160117001234567开开开开开开开关开开开开开开关关开开开开开关关关开开开开关关关关开开开关关关关关开开关关关关关关开关关关关关关关5、设备冷却水5.1设备闭路冷却水5.1.1设备闭路冷却水水质要求 ，见表17：表17，设备冷却水水质要求项目单位参数项目单位参数PH./.7.58.3Fe+Mnmg/L0.5水中沉淀mg/L20Cl-mg/L150碳酸盐硬度dH5沉淀