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快換水口過程板坯質量的改進措施

發布時間:2016-01-11 11:40:00 點擊:
快換水口過程板坯質量的改進措施

    板坯連鑄中間包在澆鑄過程中快速更換浸入式水口(后文簡稱快換水口)是提高板坯連澆爐數,確保生產穩定順行的必要條件。快換水口是一個非穩態澆鑄過程,如操作不當經常會引發坯殼與結晶器銅板粘結等事故,從而導致大量廢坯產生,甚至導致連鑄斷澆。伴隨著鋼鐵行業微利時代的到來,遷鋼正面臨著嚴峻的考驗,“降本增效”要求筆者對工作中任何一個細節都不能放過。

   遷鋼一煉鋼現有2臺連鑄機,均為一機雙流板坯連鑄機。澆鑄斷面分別為230mm×(900~1600)mm和230mm×(1100~2150)mm板坯連鑄機。本文僅對其中230mm×(900~1600)mm板坯連鑄機進行研究。230mm×(900~1600)mm板坯連鑄機是從奧鋼聯(VAI)引進的直弧型、連續彎曲、連續矯直的連鑄機,其主要參數:結晶器長度900mm、工作拉速0.85~1.5m/min、鑄機弧型半徑為9m、鑄機冶金長度為34.5m,可在線調寬,澆鑄鋼種以碳鋼為主。
    本文通過對快換水口現場操作的深入研究,總結出一套快換水口的標準化操作來預防快換水口時發生的異常事故,對企業的“降本增效”意義顯著。
 
1、快換水口對鑄坯質量的影響
    通過對遷鋼近年來快換水口操作對鑄坯質量影響的總結,發現快換水口對鑄坯質量的影響主要集中在重接、粘結、凹坑和縱裂上,所占比例分別為重接缺陷占62%、粘結缺陷占22%,凹坑缺陷占9%和裂紋缺陷占6%,從中可以看出以重接缺陷的影響最為嚴重。
2、不同快換水口操作影響鑄坯質量的原因分析
通過對現場近期甲、乙、丙、丁4個班組快換水口操作給鑄坯質量帶來影響的對比,找出不同快換水口操作對鑄坯質量的影響。下文將不同快換水口操作對鑄坯造成的重接、粘結、凹坑和縱裂等缺陷統稱為鑄坯質量缺陷,以便于統計研究。本文任選優化快換水口操作前4個月的數據作為研究對象,分別研究了快換水口操作時不同的條件對鑄坯質量缺陷的個數影響。
2.1快換水口前中包過熱度對鑄坯質量的影響
遷鋼中間包鋼液過熱度的要求一般為15~35℃,范圍比較寬,正常澆鑄過程中通常按目標中限控制。快換水口前不同中間包鋼液過熱度對鑄坯質量影響如圖1所示。

 
從圖1中可以看出快換水口前中間包鋼液過熱度為下限15~20℃快換水口操作對鑄坯質量影響最大,而當快換水口前中間包鋼液過熱度為中上限25~30℃時,快換水口操作對鑄坯質量影響最小。原因是新換上的水口溫度要比在線使用的水口溫度低,快換水口后新水口與結晶器內鋼液進行熱量交換,一段時間后才能使新水口與結晶器內鋼液溫度相同,快換水口后一段時間內結晶器內鋼液必然要降溫。如果快換水口時中間包鋼液溫度處于澆注目標溫度的中下限,快換水口后結晶器內鋼液溫度勢必會更低,而溫度過低不利于保護渣化渣,從而導致鑄坯在快換水口時出現粘結等質量缺陷。當中間包過熱度過高時,結晶器內形成的坯殼較薄容易產生裂紋,嚴重時誘發漏鋼事故,且不利于等軸晶的成長。因此快換水口時的這爐鋼水溫度要比正常連澆時的鋼水溫度高一些,按目標溫度的中上限控制,通常中間包鋼液過熱度以25~30℃為宜。
2.2快換水口前關塞棒時間對鑄坯質量的影響
快換水口時,要求關閉塞棒數秒后再重新打開塞棒,以免塞棒關閉不嚴造成快換水口機構刺鋼,給快換水口操作帶來不便。遷鋼快換水口前關閉塞棒時間要求為3~4s。如果關塞棒時間太短容易出現塞棒關閉不嚴,造成快換水口機構刺鋼事故;關塞棒時間太長,結晶器液面下降高度太大,易造成鑄坯質量缺陷。
2.3快換水口前結晶器液面高度對鑄坯質量的影響
    遷鋼連鑄機結晶器銅板高度全部為900mm,正常澆鑄過程中結晶器液面高度設定值為800mm,即結晶器內鋼水液面距離結晶器銅板上沿為100mm。關閉塞棒期間結晶器液面高度會有所下降,為彌補快換水口期間結晶器液面的下降高度,在快換水口前適當的提高了結晶器液面高度,對快換水口期間下降的液面高度做出適當的補償。圖2為快換水口前不同結晶器液面高度對鑄坯質量的影響。
    從圖2中可以看出快換水口前結晶器液面高度為830~840mm時,對鑄坯的質量影響最小。遷鋼連鑄機采用的是奧鋼聯漏鋼預報結晶器專家系統,如果熱電偶曲線波動異常,系統會認為是漏鋼前兆,自動將拉速將至0.1m/min,然后在自動上漲到設定拉速,造成重接缺陷。快換水口前結晶器液面高度如果為820mm,或者850mm,當快換水口后漲至正常澆鑄液面800mm時,由于結晶器液面高度變化較大,容易造成熱電偶曲線波動異常,從而造成結晶器專家誤報警,引發重接缺陷。
快換水口時的澆鑄速度為0.6m/min,塞棒關閉時間為3~4s,通過計算也可以得出快換水口期間結晶器液面的下降高度為30~40mm,與現場統計得出的快換水口前最佳的結晶器液面高度結論相同。
2.4快換水口后手動控流時間對鑄坯質量的影響
    遷鋼連鑄機結晶器液面是由電磁渦流式傳感器自動控制,其原理是電磁渦流傳感器檢測到結晶器內鋼水液面后,將信號傳遞給控制塞棒開口度的液壓控制系統,通過塞棒液壓控制系統改變塞棒的開口度來控制流入結晶器內的鋼水量,從而實現結晶液面的自動控制。遷鋼一煉鋼板坯作業區在快換水口的過程中,需人為的手動關閉塞棒,然后手動控制塞棒開口度一段時間直至結晶器內液面穩定后,再切換到自動控流模式下澆鑄。圖3為快換水口后不同的手動控流時間對鑄坯質量的影響。
 
從圖3中可以看出,快換水口后手動控流的時間越短越有利于鑄坯質量的提高。快換水口后隨著手動控流時間的增長,鑄坯質量缺陷個數均有不同程度的提高。手動控流時的液面波動量一般要比自動控流時的液面波動量大。當快換水口后手動控流的時間為30~40s時,液面很快就穩定,有利于鑄坯質量的提高;當手動控流時間為40~50s時,由于手動控流比自動控流液面波動大,易引發鑄坯質量缺陷;而當手動控流時間為60~70s時,手動控流的液面也相對穩定,鑄坯質量又有所提高;但當手動時間過長,70s以上時,由于手動控流時間過長,結晶器內液面頻繁波動,液面波動必然變大,鑄坯質量缺陷個數增多。
2.5快換水口后鑄機漲至正常拉速所需時間對鑄坯質量的影響
遷鋼一煉鋼2號連鑄機的澆鑄斷面為230mm×(1100~2150)mm,按斷面大小正常拉速通常為1.0~1.4m/min。快換水口操作時要求先降低拉速,如以正常拉速快換水口,快換水口后結晶器內初生坯殼過薄容易出現裂紋,嚴重時甚至造成板坯漏鋼。遷鋼連鑄作業區現要求均是在將拉速降至0.6m/min時進行快換水口操作。快換水口后要將拉速漲到正常的澆鑄速度,防止低拉速澆鑄對鑄坯質量不利。圖4為在拉速為0.6m/min時快換水口后連鑄機漲到正常拉速所需不同時間對鑄坯質量的影響。
    從圖4可以看出當快換水口后將連鑄機過快或過慢漲至正常拉速對鑄坯質量都不利。當快換水口后將連鑄機漲至正常拉速時間為2min時,對鑄坯質量影響最小。快換水口后如果連鑄機漲至正常拉速時間過長,會使結晶器內熱量傳遞向不利于鑄坯質量的方向改變,從而加大鑄坯縱裂發生的概率,尤其是大斷面鑄坯更易出現縱裂缺陷。但是如果快換水口后連鑄機漲至正常拉速時間過快,容易造成新加入的保護渣形成的液渣層偏薄,使坯殼與銅板之間的摩擦力增大,最終在其他因素共同作用下導致坯殼撕裂發生粘結缺陷。因此快換水口后將連鑄機漲至正常拉速的時間也應以2min為宜。
3、實施效果
    自實施上述優化措施以來,在快換水口時,鑄坯質量缺陷明顯改善。近4個月來板坯1號機共計快換水口258次,由快換水口造成的鑄坯質量缺陷只出現了18次,為提高鑄坯質量奠定基礎,此數據有力的說明了改進快換水口措施對提高鑄坯質量意義重大。
4、降低快換水口對鑄坯質量影響的具體措施
    通過對不同的換水口操作對鑄坯質量影響進行總結分析,制定出了一套相應的快換水口標準化操作,其主要內容如下:
    (1)快換水口操作是一個連貫動作,提高崗位工人快換水口操作技能。整個快換水口過程要求緊湊連貫,動作簡潔熟練。負責安裝新水口與拆除舊水口的崗位操作人員(澆鋼工助手)與負責控制塞棒關、開的崗位操作人員(澆鋼工)配合不默契,動作不連貫,致使快換水口的時間人為的延長也容易引發鑄坯粘結。
    (2)快換水口時的這爐鋼水溫度要比正常連澆時的鋼水溫度高一些,中包鋼水過熱度按目標溫度的中上限25~30℃控制。
    (3)為了有效防止快換水口機構發生刺鋼事故,快換水口前關閉塞棒時間要求為3~4s。
    (4)快換水口前,將液面緩慢漲至820~830mm,以補償快換水口時液面的下降。
    (5)快換水口后,手動控流將結晶器液面高度調整至正常的澆鑄液面,時間應控制在30~40s之間,然后切換到自動控流模式下進行澆鑄。
    (6)快換水口后,將拉速漲至正常澆鑄速度的時間以2min為宜
5、結語 
    通過實施以上措施,板坯由于快換水口操作造成的鑄坯質量缺陷明顯降低。快換水口操作是一個連貫動作,由若干操作環節組成。每一個環節的失敗都可能導致鑄坯出現質量缺陷,嚴重時甚至造成事故斷澆。在日常工作中應提高崗位工人快換水口操作技能,保證整個快換水口過程緊湊連貫,動作簡潔熟練







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