宝钢湛江高效板坯连铸机设计实践
2018-01-02 12:02:17
宝钢罗泾两台单流2300mm连铸机分别于2007年、2009年建成投产，2012年停产。2013年，宝钢决定将宝钢罗泾已停产的这两台单流连铸机扇形段主体设备搬迁到宝钢湛江钢铁基地，合并改造为一台双流连铸机，改造后连铸机的主要技术性能参数见表1，中冶赛迪承担总体设计和主要设备供货。本搬迁改造项目的目标是将该连铸机改造为高效率、低成本的高品质连铸机。2013年5月项目启动，经历了3年的设计、设备拆除、设备改造、设备安装、设备调试过程，于2016年5月15日一次性热负荷试车成功。
表1宝钢湛江2300mm连铸机的主要技术性能参数
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项目名称
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工艺参数
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连铸机流数/流
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2－2
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连铸机机型
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垂直弯曲型、连续弯曲矫直
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生产钢种
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管线钢、压力容器钢、结构钢、船板钢、特殊专用钢等
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引锭杆装入方式
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上装引锭杆
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板坯断面尺寸/(mm×mm)
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200/230/250×(1200～2300)
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连铸机生产能力/(万t·a－1)
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275
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1、高效率技术
1.1、结晶器在线热调宽技术
在拉速稳定的前提下，提高连铸机产能最有效的方式是提高连铸机的连浇炉数。但是在传统连铸生产中，更换铸坯宽度规格时，不得不中断浇铸，更换结晶器或停机在线调整结晶器宽度，重新装引锭，重新开浇，因此生产效率低，劳动强度大，金属损耗大。
中冶赛迪经过多年研发，成功开发了结晶器在线热调宽技术，可在全拉速条件下快速、安全、稳定地完成结晶器宽度调整，以满足连续生产条件下调整板坯宽度规格的要求，从而提高金属收得率和作业率，提高连铸机生产能力。中冶赛迪深入研究了调宽过程中连铸坯壳应变及气隙产生的机理，为实现快速、安全、稳定的在线热调宽技术奠定了理论基础。在此基础上成功开发了高精度结晶器调宽装置，包括控制精度高、自锁能力强的调宽驱动装置，以及保证浇钢安全的宽边软夹紧装置和实现调宽要求的结晶器本体。调宽方式为电动伺服驱动，结晶器两个窄边的4套蜗杆伺服马达传动装置驱动两个窄边相向或反向同速运行，实现调宽所要达到的宽度和锥度。其具有调宽精度高、稳定性好等特点，可有效抑制生产过程中窄面宽度和锥度漂移。
宝钢湛江2300mm连铸机采用了中冶赛迪结晶器在线热调宽技术，投产以来一直稳定运行，平均每天调宽2次以上，调宽调锥精度在±0.2mm以内，用户画面如图1所示。
图1：湛江2300mm连铸机结晶器热调宽用户画面
1.2、铸流双跟踪技术
在拉速稳定、连浇炉数确定的前提下，减少浇铸准备时间可有效提高连铸机产能。如果采用下装引锭杆方式，必须待尾坯运出引锭杆存放区域后，才能开始进行下一浇次的装入引锭杆作业，准备时间长达80min左右。减少准备时间的有效措施是采用上装引锭杆技术，待尾坯出扇形段后即可开始下一浇次装入引锭杆作业，可将准备时间缩短到50min左右。宝钢湛江2300mm连铸机采用了上装引锭杆技术，并且采用了铸流双跟踪技术，如图2所示。
可以实现边拉尾坯、边送引锭杆，尾坯离开弧形区扇形段后，即可开始下个浇次装引锭杆作业，可将准备时间进一步压缩到35min左右。铸机生产更灵活，并有效提高连铸机产能。
1.3恒拉速生产工艺
传统连铸生产中，受前工序钢水成分、温度、钢水供应节奏的制约，以及受后工序轧钢对铸坯断面、钢种需求变化的影响，连铸浇铸钢种、断面频繁变化，为了实现炉机匹配，拉速时常大幅波动，铸机生产节奏和铸坯质量都不稳定。
宝钢湛江连铸以热轧定宽侧压技术为基础，连铸机按少数几个典型的铸坯宽度组织生产，热轧通过大侧压技术实现对所有宽度规格的需求，连铸机不需频繁更换铸坯宽度，从而可以实现单个宽度规格铸坯更多的连浇炉数。另外连铸前工序配置了充足的精炼设施，能够按连铸需求的节奏提供成分、温度稳定的合格钢水，真正实现以连铸为中心组织生产。连铸按恒拉速方式生产，通过稳定的中间罐钢水流场分布、稳定的结晶器液面、稳定的设备状态，实现连铸生产高效率，并达到生产铸坯高质量。
图2双跟踪示意图
2、低成本技术
2.1、独立设置机械维修车间及公辅设施紧凑化布置
传统设计中，连铸机械维修设施布置于连铸主厂房内，而高压电气室、水处理站、空压站等公辅设施不得不设置于离连铸机本体更远的区域。宝钢湛江连铸工程将所有连铸机的机械维修设施集中布置，在连铸主厂房外独立建设轻量化的机械维修中心。一方面降低了机械维修设施本身的建设投资和运行成本；另一方面机修设施移出主厂房后，旋流池及水处理设施、二冷空压站、高压电气室等有条件靠近连铸机本体布置，不仅减少管道、电缆的长度，并且提高了公辅介质对连铸本体需求变化的响应速度和灵敏度，有利于降低投资和运行成本，提高铸坯质量。
2.2冷却水阀站和液压阀站紧凑化布置传统设计中，冷却水阀站和液压阀站分别布置在包括有地下管廊的多层平台上。宝钢湛江连铸工程将所有冷却水阀站集中布置在连铸机两旁的地坪层，所有液压阀站布置在连铸机两旁的第二层平台，不仅大幅减少了管道长度，而且缩短了调节阀到最终用户的距离，提高了冷却水和液压介质对设备需求变化的响应速度和灵敏度，因此有利于降低投资和运行成本，并提高铸坯质量。
3.3冷却水泵站露天布置
传统设计中，连铸冷却水泵站多采用室内布置方式。宝钢湛江连铸将所有冷却水泵站均露天布置，投产一年来的生产实践证明，泵站露天布置是成功的，不仅降低了工程建设投资，并且节省了厂房通风、照明等生产运行成本。
3、结语
宝钢湛江连铸工程通过采用结晶器在线热调宽技术、上装引锭杆技术、铸流双跟踪和恒拉速等技术，实现了连铸生产高效率。投产一年的生产实践证明，双流板坯连铸机产能达到280万t/a，铸坯合格率在99%以上。批量稳定生产900MPa以上超高强度厚板钢，所有钢种无角裂，中心偏析全部伏于C级。
通过独立设置机械维修车间、公辅设施紧凑化布置、冷却水阀站和液压阀站紧凑化布置、冷却水泵站露天布置等方式，实现了连铸生产低成本。投产一年的生产实践证明，湛江连铸工序能耗比同类连铸项目降低约30%。
来源：中国冶金(有删节)、TNC编辑部整理
