重钢铁水“一罐制”条件下的国产板坯连铸机高效生产
2014-07-24 15:33:23
1、背景
重钢炼钢新流程处于“三座高炉-三座转炉-三台板坯连铸机-三台轧机”钢铁生产流程的中间环节，因其流程短、刚性强、生产断面规格多、品种复杂。要保证流程顺畅难度大，尤其是连铸机为连浇生产，一旦出现故障，上可能影响高炉正常生产、下可能导致轧钢生产计划兑现困难，自主集成的3台国产板坯连铸机能否正常运行就成了影响全流程生产顺行的关键。2012年下半年一开始，当全流程即将准备推行高效生产之际，连铸系统就暴露出较多的问题，造成当月高炉休风事故3次、非计划断浇事故17次，严重影响全流程高效生产的实现，探索连铸高效生产技术迫在眉睫。
2、高效生产体系的建立与完善
2.1、双流大板坯及多断面条件下连浇生产的保证
为了更好地满足用户需求，连铸机生产断面17个且更换频繁，如2#机换断面18.1次/月（停机后冷调宽），即1.66天更换一次断面，曾经一周换过8次；3#机换断面7.2次/月，即4.17天更换一次断面，曾经一周换过5次。过于频繁的换断面将影响连铸机作业率，因此，只有通过连铸机高炉数的多炉连浇，来保证高作业率和高产量，从而实现高效生产。
2.1.1、双流大板坯连铸机及宽厚板多断面快换中间包技术的开发
双流直弧型连铸机比单流全弧形连铸机换中间包操作在控制过程时间和板坯变形方面难度增大，而宽厚板连铸机由于断面宽度和厚度相差较大，更存在过程时间长，铸坯收缩严重，接痕衔接不好等直接影响生产顺行的致命缺陷。根据新工艺的特点，先对系统相关设备进行了相应的整改，缩短换中间包时设备运行时间，在中间包末期尾浇时进行模拟操作，抓好操作配合，控制坯壳收缩量的特别方法，使得换包时间能够保证在4min内，铸坯接合部位衔接良好，实现了换中间包的正常作业。2013年4月底，3#连铸机300mm厚度断面成功实现中间包换包，标志着所有断面单双流大板坯铸机已实现了多断面生产条件下同钢种或异钢种换包连浇，连浇炉数可达到60炉。
2.1.2、提高钢水可浇性
因钢包座砖清洗不当，钢包自动底吹氩接取装置的公榫与母榫漏气率高，造成底吹氩效果差，夹杂物上浮不足；生产节奏滞后造成CAS、LF、RH处理时间不足，影响其对钢水夹杂物的去除效果；CAS直走工艺路线时，转炉终点硫含量偏高，CAS因温度低无法钙处理，生产节奏紧张无时间钙处理，钢水流动性差；转炉出钢或精炼过程温降大导致RH被迫吹氧升温等原因导致钢水洁净度差。采取相应的技术措施后，可浇性问题导致连铸顺行的事故率大大降低。
2.1.3、加强耐火材料及中间包控流装置的质量稳定控制
连铸生产顺行、质量稳定达标与耐火材料的质量稳定密不可分。引进在国内210t转炉生产线及以上级别连铸机已投入大生产的耐材生产厂家供货，按月对各供货厂家的耐火材料使用情况进行质量评价，按优胜劣汰原则，制定严格的结算与考核制度，充分保证了连铸耐火材料的稳定。
2.2、“一罐制”条件下大炉机节奏的优化
针对铁水“一罐制”下的高效生产特点，在以“冶炼为基础、连铸为中心、设备为保障”的方针指导下，优化生产管理模式和大炉机节奏的管理，满足公司的高效化生产要求。大炉机节奏的优化和完善，保证了各工序过程处理时间、钢水成分、温度的精准控制，确保钢水有节奏地、均衡地输送至连铸机浇注，保证了各工序的生产顺行及产品质量的稳定。
2.3、推动板坯热送
在铁水“一罐制”条件下，为了保障钢-轧界面物流通畅，铸坯的热送是关键环节。为推进铸坯热送工作，1#、3#连铸机实现了铸坯表面质量在线检测大生产应用；同时开发了无缺陷坯控制技术，如采用高碱度保护渣、大倒角结晶器、电磁搅拌、动态二冷配水和动态轻压下等关键技术，强化非稳态状况下的标准化作业等，2013年5月3台连铸机均打通了热送路线，全厂板坯热送率48.22%，2#机82.54%，供1780产线板坯热送率82.51%。
3、连铸高效生产技术的开发应用
3.1、高拉速条件下无漏钢体系的建立
提出建立无漏钢保证体系的构想，通过控制钢水、耐火材料、保护渣质量，抓好设备精度保持（特别是结晶器的组装质量稳定可靠），提高操作责任心和操作技能，推行稳态操作和非稳态操作的标准化作业，做好漏钢预报系统的维护和参数的不断优化，确保其功能的正常发挥，以防止漏钢事故的发生。
3.2、非稳态下标准化作业，降低漏钢风险
漏钢事故绝大多数都是在“非稳态浇铸”时发生的。降低“非稳态浇铸”的机率是减少漏钢发生的前提，炼钢流程稳定顺行是防漏钢发生的基础；连铸机实现“恒稳浇铸”是防漏钢发生的必要条件。推行非稳态下的标准化作业，以“恒稳浇铸”为重点，强化过程监督检查，不仅减少了粘结漏钢的风险，同时非稳态下的接痕与纵裂废品也相对减少。
3.3、优化连铸工艺，降低粘结风险
结晶器流场温度的稳定和均匀是防止粘结发生的关键，在水口设计上进行思维创新，改进了设计思路，缩小结晶器液面上温度的不均匀性，强化水口浸入深度的控制，为保护渣的良好熔化创造良好的基础条件；在保护渣结晶性能的设计方面通过一系列研究和试验，找到了碱度在1.60-1.80之间的含特定成份的高碱度保护渣具有良好的传热和润滑平衡性，通过强化保护渣结晶性能的检验和监控，确保粘结预防和纵裂纹控制上的平衡稳定。
2013年下半年后已经实现300万t无漏钢，17个月以上未发生粘结漏钢。2011年后漏钢发生率变化如图1所示。
图1：2011年后漏钢情况
4、连铸设备“功能、精度”专项技术攻关及设备功能精度保持长效机制的建立与完善
炼钢生产素有：“三分冶炼、七分浇注”，“三分浇铸，七分设备”的说法，可见设备对连铸生产影响较大，为了确保板坯连铸机不再成为“短板”，连铸机设计时采用了一系列新技术，生产后还必须充分发挥这些技术的功能并达到对它的精度要求，才能有效保证高效生产的实现，为此围绕“精度恢复、功能投用”开展一系列铸机设备专题攻关。
4.1、降低轴承故障
通过抓好“精度、润滑、冷却”等基础工作，虽然有多次停电事故对辊子轴承寿命的影响，辊子轴承垮塌频率明显下降，铸机机架辊子垮塌从之前的2012年的平均15.92次/月，降低为平均2013年，6.00次/月，2014年1-2月2.50次/月。
4.2、提高机架修复质量
做好机架“精度、润滑、冷却、偏载”等基础工作，强化线外检修设施进行基准校准及精度保证、加强机架组装标准化作业及过程质量监控，机架达到目标寿命下线比例从攻关前的52.3%提高到攻关后的63.1%。
4.3、降低液压系统故障和漏油
连铸机漏油严重污染了浊环水水质，给铸坯质量带来了重大隐患。通过对机架液压管网改造、保证密封元件质量、强化过程组装检验质量等工作，液压设备漏油故障有了明显好转，3台铸机发生漏油从2012年的17次（109桶），2013年的11次（56桶），2014年1-2月的1次（2桶）。
4.4、改进结晶器系统质量
4.4.1、结晶器漏水
通过对总成框架、铜板背板、各种密封进行了整改，基本解决结晶器漏水问题。
4.4.2、弧度调校
年修时采用经纬仪对弯曲段的外弧基准和垂直度校正，结晶器与弯曲段校弧困难得到改善。
4.4.3、跑锥度
将1#、3#机调宽机构改为无间隙滚珠丝杆调节装置，2#机3个月定期对调宽调节装置解体检修以消除相应的间隙，结晶器跑锥问题得到有效控制。
4.4.4、宽面夹紧
将上口油缸（2#机油缸活塞加长25mm）和活塞进行改型，并改变碟簧排列组数，同时将油缸的修复夹紧力和位移标准多次修订，结晶器镶缝夹钢问题得到有效控制。
4.4.5、倒角结晶器侧板角部露铜
足辊支架配套足辊加工、强化足辊与铜板调校，改进300mm断面的倒角足辊角度、轴长、辊轮合理构造，夹紧力的调整以适应保护铜板的需要，效果良好。
4.5、线外备件修复改造
1）1#机结晶器总成
对已经变形的1#机结晶器总成（10台）制定了外送修复方案并进行了修复。
2）3#机结晶器本体框架
3#机机架本体框架开裂，进行了相应的修复。
3）1#机液压软管
1#机机架液压软管多次爆裂，进行了硬管改造。
4.6、提高“三电”系统可靠性
4.6.1、结晶器振动系统
对结晶器振动系统进行了改造，将位移与压力检测线路分别改为高温阻燃电缆，外穿保护管，分别加装可抗800℃高温的晶须防护套，最大限度的避免钢水高温对线路的影响。对所有检测线路的屏蔽重新对接。针对震动干扰大的问题加装24V电源对位移传感器检测电源单独供电，解决了波动问题。设立结晶器振动系统的点巡检制度，加大了对结晶器振动设备的监控力度。做到了定期对检测设备和线路的定期更换并制定定期更换结晶器振动系统位移、压力传感器和电缆的计划，结晶器振动系统可靠性明显提高。
4.6.2、程序完善
根据生产工艺要求，自主编程应用于大生产。1#机生产的板坯热送2700轧机因属工程遗留问题，许多控制程序都与设计目标相差较远，铸坯定尺8.5m以下不能热送，通过新编控制程序，加上多次调试修改，目前已实现规定长度的铸坯都能进行热送。3#连铸机板坯切割后切割断面易发生粘黏，通过新编控制程序，并多次修改后应用于大生产，效果良好。
4.7、建立与完善连铸相关设备功能精度达标的长效机制
4.7.1、健全质保体系、促进设备管理规范化
为实现铸机功能精度达标，相关各单位进行了过程质量保证体系的整改与完善，由品质部牵头对各单位质保体系进行定期检查，为关键环节把关，针对相关问题限期整改，同时加强复查工作。
4.7.2、全面推进设备检修标准化作业
以“为什么做？做什么？怎么做？”分层次对连铸机系统技术标准、作业标准、管理制度进行全面梳理，健全完善检修技术标准、检修作业标准。对连铸机关键设备提出了“在线使用标准、下线维修标准、线外修复标准”。按照“做所写，写所做”的原则不断完善标准化过程作业和记录。对关键部件（如结晶器铜板、结晶器总成、弯曲段）、工器量具（如电动板手、平尺、测量用弧板等）的管理、各岗位检测和监督作业的人员技能素质进行了规范，以保证测量数据的准确性。
5、高效生产效果
5.1、产量与作业率
板坯产量与作业率如表1所示。
表1：连铸机产量与作业率
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项目
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月平均产量，万t
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铸机作业率，%
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月最高产量，万吨
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铸机月最高作业率，%
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2012年
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43.875
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68.93
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50.966
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81.05
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2013年
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44.705
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73.30
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53.025
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84.92
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5.2、质量指标
质量指标如表2所示。
表2：质量指标完成及对比情况
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项目
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低倍评级≤B1.0，%
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表面原始合格率，%
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钢坯内裂率，%
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钢坯大纵裂纹率，%
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钢板探伤综合合格率，%
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2012年
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96.73
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90.09
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0.045
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0.131
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98.33
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2013年
|
98.83
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91.61
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0.015
|
0.028
|
98.44
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6、结语
重钢一炼钢厂经过投产4年以来的不断探索，建立与完善了连铸高效生产体系，开展了设备功能精度达标的专项技术质量攻关，构建了以“设备功能实现精度保持管理体系”为核心的长效机制，“以连铸为中心”的炼钢生产秩序已经形成，实现了重钢“一罐制”条件下的国产板坯连铸机高效生产目标。
收稿时间：2014年7月
来源：重钢
