冶金企业中连铸设备的概况与发展

冶金企业中连铸设备的概况与发展

石林

21138219870426**** 江苏盐城市联鑫钢铁有限公司

摘要：连铸是实现中国钢铁工业现代化的重点项目之一。因此，积极推广和普及连铸技术知识是非常必要的。本文简要介绍了中国现有的连铸设备，重点介绍了国内连铸设备的生产状况和未来连铸设备的生产思路。

关键词：连铸设备，连铸机生产，连铸技术

随着钢铁冶金技术的不断发展，就目前的钢铁形势而言，中国大多数大型国有钢铁企业的落后炼钢工艺得到了有效改善，连铸等生产工艺也有了飞跃。为此，您需要进一步协调整体情况，并做好设备的保养和维护。在炼钢全过程中，连铸生产是轧钢生产的第一道工序，也是炼钢生产的重要环节。

1连铸技术概况

连铸工序是将装有精炼钢水的钢包输送到转台的过程，在转台旋转至浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包通过喷嘴将熔融钢分配到各个模具中。结晶器是连铸机的核心设备之一，它能形成铸件的形状并快速凝固和结晶。张力矫直机和晶体振动装置共同作用，将铸件从结晶器中拉出，进行冷却和电磁搅拌，然后将其切成一定长度的板坯。连铸的自动控制主要包括连铸机拉拔辊速度控制，结晶器振动频率控制和定长切割控制的控制技术。

铸铁水平连续铸造的主题是国家“第七个五年计划”项目。水平连续铸造生产的铸铁型材没有砂铸中经常遇到的诸如夹渣和收缩的缺陷。表面平坦，板坯尺寸精度高。可用于加工各种零件而无需进行粗糙表面处理。特别是铸铁型材的组织致密，灰口铸铁型材的石墨小且强度高，球墨铸铁型材的石墨球小而圆形，机械性能具有高强度和高韧性相结合的优点。在国际上，铸铁型材已广泛用于制造液压阀体，高压零件，齿轮，轴，柱塞，印刷压辊和纺织机械零件。广泛用于汽车，内燃机，液压，机床，纺织品，印刷和制冷等行业。

随着中国与国际社会的距离越来越近，中国钢铁行业面临着新的机遇，面临着更大的挑战。在这种情况下，钢铁制造商希望在市场上获得更多机会。强大的竞争力和更好的发展要求我们自己的生产设备发生积极变化，生产技术也需要积极改善，以获得更强大的生产能力和生产质量。本文以中国一家钢厂为例，对连铸设备的结构和布置进行具体研究。

2炼钢连铸系统配置及特点

在该炼钢厂中，其在连铸机配置方面严格根据自身实际情况进行实施，从1998年开始，该炼钢厂就对较为罗的模铸系统进行了拆除，而引进了国外公司2台具有先进水平的双流板坯连铸机，在投入使用之后，这两台连铸机年产板坯达400万吨，连铸比甚至达到了90%以上，基本实现了全连铸生产，使企业炼钢水平提升了一个台阶。同时，通过对这部分连铸设备的应用，也对该企业的连铸技术应用积累了十分宝贵的经验，为企业未来连铸机技术的应用与推广都产生了十分重要的影响。随后，该企业又根据市场需求建立起了一条具有国际先进水平的高墙钢轧机连铸生产线，并从意大利引进了两台薄板坯连铸机，其规格厚度在80cm。而近年来，该企业在对矩形坯连铸、板坯连铸以及三热轧连铸机进行建设的同时，其也对转炉等设施进行了建设，并以此在企业内部形成了一套集炼钢、精炼、连铸等具有优化、高效特征的生产运行机制。

对于高效连铸技术来说，其是以高作业率、高生产能力、高拉速为主要特征的一类技术，而对于高效连铸的核心技术来说，就是高拉速技术。为了能够对该技术进行良好的实现，该企业在连铸设备的选择方面都装备了诸如钢水二次精炼和中间包冶金、直结晶器及液压振动、保护渣浇铸、结晶器液面检测等多项技术，对连铸机的稳定、高拉速生产作出了较好的保证。再辅以实际生产过程中的高质量管理，连铸机铸坯质量的合格率达到了90%以上，且在生产钢种类型方面也具有着较强的多样化特点，涵盖了低碳钢、中碳钢、硅钢以及高碳钢等等，为企业生产组织的实施以及对品种需求的适应创造了非常多的有力条件。

薄板坯连铸设备方面，该企业所使用的技术是现今非常先进的一类近终型连铸技术，其能够在保证钢材质量能够满足要求的基础上尽可能的对铸坯断面进行缩小，以此保证薄板坯的断面尺寸能够同最终产品更为接近，以此对压力加工方式进行完全的取代。同时，由于薄板坯连铸厚度一般在60至100mm之间，其需要能够在较高的拉速状态下进行浇筑，这就对企业所使用的连铸机性能提出了较高的要求。

对此，该企业在对相关设备进行设计时使用了很多想国外先进连铸技术，如漏斗型H2结晶器、无氧化保护浇注系统、结晶器在线调宽、结晶器热相图和漏钢预报系统、结晶器液压振动、结晶器电磁制动、扇形段动态软压下、旋转除鳞、长寿命浸入式水口等,并在装备上述设备的同时辅以现今的计算机技术，获得了非常好的应用效果。

3连铸技术的优点

3.1连铸工艺的优点

连铸的生产过程是个连续动态的过程，钢液将潜热和显热释放出来，凝固成有规则的铸坯形式。钢在这种过程中完成由液态向固态的转变过程，这一过程较为复杂，钢内部的热量、动量和质量，在传输过程中发生了一定的相变过程，通过应力和外力作用产生形变过程，这一过程相互影响，往耦合进行。同传统的模铸―初轧开坯的工艺相比，连铸工艺有其自身的工艺特点：

首先是连铸的生产极其简化了生产工艺流程，原有的模铸工艺从脱模、整模、钢锭均热到开坯，极大的增加了生产投资，据有关报道，采用连铸工艺进行生产，可减少30%占地面积，可节省40%操作费用，可节省40%基建投资，可减少15%耐火材料的消耗。在很多程度上提高了金属的收得率，一方面，连铸生产中使得钢坯的切头切尾损失大幅度降低;另一方面，通过连铸生产其产品更容易接近最终产品，不再使用原有模铸工艺中的加热开坯环节，将金属损失进一步减少，有效地提高了金属的收得率。其次，有效地使生产过程中的能耗降低，避免了钢锭开坯加热过程中的燃料消耗，总体减少消耗接近一半。第三，提高了生产过程中的自动化控制及机械化控制水平，提高了劳动生产率，为现代化企业升级改造创造条件。

3.2主要工艺参数

连铸机的主要工艺参数决定了产品规格和设备性能，同时也是机械设计和设备选型的重要依据，现将主要工艺参数介绍如下：

铸坯断面，是确定连铸机功能要求与机型选擇的重要参考数据，我们不但要结合炼钢炉的容量大小和连铸机的生产能力，同时要兼顾到轧钢机的规格同连铸坯断面之间的联系，以保证生产出合格质量产品的同时保证其断面最小最经济。拉速：在连铸机生产过程中，拉速（m/mim）或注速（kg/min·流）是衡量连铸机生产能力的重要标志，也是生产过程中，操作人员的主要控制参数，其速度受到铸坯质量（内裂、偏析）、安全浇注（防止漏钢）、设备条件（冶金长度等多重因素影响。冶金长度，就是我们日常所说的铸坯的液心长度。通常在最大拉速并且浇注最厚连铸坯过程中，钢液从结晶器液面位置到全部凝固完全的距离。它是影响弧形连铸机半径和二次冷却区长度最为重要的工艺参数。

3.3薄带连续铸轧

薄板坯连续铸轧是将热轧同薄板坯铸造联系在一起进行，也就是金属凝体在连铸机生产过程中通过结晶器使金属凝体凝固成薄板坯，之后的工序为通过连轧机最终轧成板材，实际上轧钢和铸造是两种独立的工序。薄板坯连续铸轧工艺从本质上将传统的钢材生产方法进行改变，避免了热轧、粗轧、连铸及相关的加热切头等相关工序，直接将金属液体凝固成型，将轧制和铸造过程结合在一起，极大的缩短了工艺流程，有效地减少了能源消耗，降低了生产成本。

4对发展我国高效连铸技术的看法

第一，要保证炼钢生产的稳定性和节奏性。为实现高效快节奏的连铸生产，炼钢部门不但要供应稳定，而且要保证供应钢水温度合适、成分稳定。原因主要在于钢铁与溶解氧反应也可能产生碳化物。由于金属是液态，这种碳化反应是非常的快，同时产生大量高温气体，如果是在中间包或者结晶器中发生碳化反应，氧元素还会反应生成氧化硅或氧化铝，如果产生过多的氧化硅或氧化铝将有可能堵塞中间包与结晶器中间的连接管，进而导致破坏生产。第二，对炉机配合给予高度重视。对于新建项目，要充分考虑到炼钢与连铸车间的炉机配合情况。而对于旧连铸机改造来说，炉机配合更为重要，将原有的连铸机台数多，小容量炼钢炉多的情况，改造为高效连铸机，要求加强钢水分配与调度，适当取舍部分连铸机，已达到合理生产的目的，取得切切实实的经济利益。

5连铸设备总图工艺布置

随着近年来社会连铸工艺技术的进步、板坯质量的提升，企业为了保持自身生产节奏同生产能力的良好匹配，特建立起了一套炼钢-精炼-连铸-轧钢等多单元生产的建设体系，而在现今该企业的设计规划中，从炼钢与轧钢都以车间布置方式进行了衔接，实现了物流直通、设备直流的一体化工艺流程，且生产车间也以上下毗连的方式进行布置，这种思路也在该企业的整体布置过程中得到了较好的体现。

在整体布置上，该企业为沿转炉顺序方向以平行方式进行布置，从其总体规模上可以看到，连铸机总图布置对于后续热轧车间以及转炉车间的布局情况都进行了较好的考虑，而连铸机在该体系中则具有着一个重要的承上启下作用，通过其效果的良好发挥，则能够使炼钢-精炼以及轧钢等生产线连成一体。在企业中，所具有的两台大板坯连铸机是在对以往落后模铸系统拆除后进行建设的，而为了能够对连铸坯直接热送车间效果进行保证，该两台连铸机也布置在原有的初轧均热炉以及模铸位置上，以该种设计方式使连铸车间同企业的炼钢车间之间具有着约150m的距离，并通过两条钢水渡车线的运行对钢水进行运送。经过实践证明，该设计方案具有着非常合理、科学的特点。

而在后续建设的矩形坯连铸机中，则是在该企业富余钢水能力下所建设的大棒材车间，且由于特钢厂同炼钢厂之间所具有的距离较远，在矩形坯生产完毕之后则需要通过公路将其运送到特钢厂。在此过程中，为了能够最大程度节省投资成本，连铸机布置在已有大板坯连铸车间的连铸机设备维修区，以并排的方式同两大板坯连铸机进行布置。

薄板坯连铸机方面，其于2007年建成投产，是该企业高强高轧机项目的一个重要部分，在布置方面，其同企业炼钢厂房连接的比较紧密，不仅起到了节约占地的效果，且能够在对旧厂房进行合理利用的基础上起到了节约投资的效果。此外，在板坯连铸机方面，在设置时由于受到现场条件的限制，则不能够使浇铸、中间包维修、设备维修都能做到流程合理、紧凑，仅能够根据现场实际条件以集散布置方式在主体工艺设备布置合理的情况下实现连接。而线外维修则以分散布置的方式进行解决。后部连接加热炉和轧钢车间。形成钢、铸、轧车间厂房毗邻,在线设备相连,物流直通直送的现代板材生产系统。

6其它传统仪表安装调试

传统仪表主要指没有数据转化功能的简单机械式仪表。安装过程中，严格按照说明书指示操作，明确配件安装的先后顺序，进而依据不同的安装目标使用不同的方法进行安装。在调试过程中，以下几点需要注意：注意大气环境压力和环境温度对仪表的影响，在标准环境下对仪表零点进行标定，对仪表的实际用量和量程进行测算。检查仪表设备的零部件质量，保证所有组件都能够平稳运行。充分的准备调试工作能够很大程度上降低设备操作失误概率，提高设备运行的稳定性和检测的准确性。

7提高技术人员的综合素质

自动化仪表的发展对安装和维护人员的技能素养也有了更高的要求，目前宝钢正在通过定期组织学习班和网络远程交流，为不同单位的仪表技术人员搭建了一个知识交流、经验互通和技能展示的平台。通过这些手段，既提升了仪表技术人员的综合素质，也提升了兄弟单位间的组织向心力。

8先进控制与智能化控制相结合

炼钢连铸行业中智能化控制的实现不需要操作人员掌握高技术含量的生产技能，仅需掌握简单的操作技能，就可以保证生产的持续进行。在具体的操作中，只需要在仪表界面输入生产数据，之后的工作全由智能化系统完成，不仅有效提升了连铸的生产效率，同时减少了人工误差带来的失误。近年来，国内多数钢铁企业都对产线开展了升级改造工作，更多的智能化仪表被应用在生产环节，企业的生产效率进一步提高。此外，在科学技术快速发展的背景下，先进的检测技术得到不断的完善，进一步提升了智能控制水平，将先进的检测技术与智能化控制技术相结合，能够进一步促进钢铁行业朝向现代化方向发展。

9连铸坯夹杂物的改进措施

9.1严格依据规范进行操作

首先，提升吹氩效果。研究发现，钢水具有不均匀的成分和温度分布，且有大量的气体和非金属夹杂物存在，通过吹氩操作，可以显著上浮气体和非金属夹杂物，促使钢水纯净度得到提升。进行多次试验后，决定延长吹氩时间，同时对氩气的压力、流量等严格控制。

其次，对中间包渣层厚度严格控制。针对普碳钢的排渣工序，控制在每6个小时进行一次。如果渣层在100mm以上，排渣工序则需要提前实施，这样可以促使中间包覆盖剂吸附夹杂物的能力得到显著提升。

最后，对中间包、结晶器液面严格控制。一般来讲，需要按照5mm的标准控制结晶器液面。浇筑过程中，中间包液面需要在800mm以上，钢包更换时，控制液面在600mm以上。

9.2避免钢水出现二次氧化问题

钢中夹杂物的出现，很大一个原因是二次氧化现象发生于钢水浇筑过程中，进而导致有大量的粒夹杂物形成。这些夹杂物会严重危害到产品质量，因此，就需要采取措施，避免有二次氧化现象出现于钢水浇筑过程中。

首先，规范使用保护渣。一般情况下，完成开浇后，方可以加入保护渣。要适当增加保护渣的加入频率，减少每一次的加入量。且禁止在结晶器角部添加保护渣。

其次，对大包长水口、浸入式水口准确安装，促使水口的密封效果得到提升。结合实际情况，可以将耐火纤维密封圈加裝于长水口与滑动水口之间，且将惰性气体氩气运用过来，密封保护注流，促使有正压形成于长水口顶部，有效隔绝掉注流与空气，这样空气吸入量即可得到有效控制。长水口安装前，需要仔细彻底的清理长水口碗部的粘钢，对正处理长水口，严格控制密封效果，避免二次氧化到钢流。

9.3对中间包过热度严格控制

将绝热层加装于钢包外，促使包衬散热损失得到降低。对钢包周转速度进行增加，促使钢包衬温度得到提升。将保温材料加设于钢包表面，促使热损失得到减少。对吹氩效果适当提升，促使钢水温度均匀性得到保证。实践研究表明，通过这些措施的运用，显著降低了中间包过热度。

9.4促进夹杂物上浮

将中间包大容量、深熔池运用过来，以便有效上浮夹杂物。用铝质挡渣墙替代传统的镁质挡渣墙，促使挡渣墙寿命得到延长。采取措施，将中间包底部的死区消除掉，这样钢水流动轨迹能够改善，夹杂物的上浮距离得到缩短，保护渣能够更加高效的吸收夹杂物。同时，通过使用挡渣墙，还可以在局部区域内有效限制钢包注流冲击所带来的强烈涡流，避免有钢水内部卷渣问题出现。

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