連鑄方坯二冷冷卻的優(yōu)化及改進(jìn)

1、連鑄方坯二冷冷卻的優(yōu)化及改進(jìn)摘要：本文介紹了新疆伊犁鋼鐵有限責(zé)任公司煉鋼廠小方坯連鑄優(yōu)化二次冷卻 制度過程，并根據(jù)實(shí)踐結(jié)果對(duì)二冷配水量控制等方面進(jìn)行了分析，并對(duì)二次冷卻配 水參數(shù)進(jìn)行了優(yōu)化以及調(diào)整，使鑄坯質(zhì)量得到明顯提高。關(guān)鍵詞：二次冷卻的重要性；存在問題；優(yōu)化過程一 、八1.刖言連鑄機(jī)的二次冷卻系統(tǒng)起著對(duì)鑄坯進(jìn)行連續(xù)冷卻，使其逐漸完全凝固的作用。在連鑄生 產(chǎn)中，二次冷卻系統(tǒng)對(duì)鑄坯的表面質(zhì)量、坯殼厚度均勻形成、矯直效果等都有至關(guān)重要的影 響，因此連鑄二冷技術(shù)對(duì)連鑄生產(chǎn)過程順行、產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率均有重要影響。隨著連鑄 技術(shù)的高速發(fā)展，以及市場(chǎng)對(duì)鑄坯質(zhì)量要求的不斷提高，尤其是對(duì)內(nèi)部質(zhì)量提出了更高

2、的標(biāo) 準(zhǔn)，二次冷卻問題受到越來越多的重視。2存在問題在生產(chǎn)過程中，由于二次冷卻制度不當(dāng)，出現(xiàn)的鑄坯缺陷有：1在二冷區(qū)各段之間冷卻不均勻，鑄坯表面溫度呈現(xiàn)周期性的回升?；販匾鹋鳉づ蛎洠?當(dāng)施加到凝固前沿的張應(yīng)力超過鋼的高溫允許強(qiáng)度和臨界應(yīng)變時(shí)，鑄坯表面和中心之間就會(huì) 出現(xiàn)中間裂紋，從而導(dǎo)致鑄坯出現(xiàn)內(nèi)部質(zhì)量問題。2二冷區(qū)鑄坯四個(gè)面的非對(duì)稱性冷卻，造成某兩個(gè)面比另外兩個(gè)面冷卻得更快，鑄坯收 縮時(shí)在冷面產(chǎn)生沿對(duì)角線的壓力，加重鑄坯扭轉(zhuǎn)，產(chǎn)生菱變，從而導(dǎo)致鑄坯脫方加劇，制約 了連鑄的產(chǎn)量及鋼坯質(zhì)量。3二次冷卻太弱，鑄坯表面溫度過高，鋼的高溫強(qiáng)度較低，鋼水在靜壓力作用下，凝固 殼就會(huì)發(fā)生蠕變而產(chǎn)生鼓肚。

3、3原因分析及解決措施3.1二冷配水原則連鑄機(jī)的生產(chǎn)率與鑄坯質(zhì)量在很大程度上取決于二次冷卻。為保證鑄坯質(zhì)量和產(chǎn)量，基 于這兩個(gè)方面的考慮，二次冷卻都應(yīng)遵循以下幾個(gè)原則1：1上強(qiáng)下弱。鑄坯出結(jié)晶器后，在二冷上段坯殼薄、熱阻小、坯殼收縮產(chǎn)生的應(yīng)力亦小， 這些條件有利于強(qiáng)冷以增加坯殼厚度，減少漏鋼事故。隨著鑄坯不斷地向二冷下段運(yùn)動(dòng)，坯 殼逐漸加厚，熱阻增大，為避免鑄坯表面因應(yīng)力過大而產(chǎn)生裂紋，要逐漸減小冷卻強(qiáng)度。采 用上強(qiáng)下弱的冷卻制度，控制鑄坯的液芯長(zhǎng)度在連鑄機(jī)的冶金長(zhǎng)度內(nèi)，才能避免帶液相矯直 而產(chǎn)生內(nèi)裂紋。2最大液芯長(zhǎng)度準(zhǔn)則。從鑄坯質(zhì)量的要求和安全因素考慮，應(yīng)限制鑄坯液芯長(zhǎng)度。當(dāng)需 要增加鑄機(jī)產(chǎn)量

4、提高拉速而采用液芯矯直時(shí)，液芯長(zhǎng)度也必須小于鑄機(jī)切割點(diǎn)長(zhǎng)度。3表面溫度最大冷卻速率和回?zé)崴俾蕼?zhǔn)則。因避免鑄坯從一區(qū)到另一區(qū)時(shí)表面溫度過大 的回升和大幅度下降，一般要求沿鑄坯長(zhǎng)度方向冷卻速率不超過200C/m，溫度回升速率不 超過 100C/m。4二冷區(qū)鑄坯表面的最大溫度或最小溫度準(zhǔn)則。對(duì)于方坯，如果角部區(qū)冷卻過大，則出 二冷區(qū)后角部溫度回升大于表面中部，從而形成裂紋和菱變?nèi)毕荨?矯直點(diǎn)最?。ɑ蜃畲螅┍砻鏈囟葴?zhǔn)則。矯直時(shí)鑄坯表面溫度應(yīng)避開鋼種脆性溫度區(qū)。3.2二次冷卻對(duì)鑄坯的影響1伊鋼二冷設(shè)備連鑄機(jī)二冷分為I段、口段、皿段、IV段，其中I段采用全水冷卻?？诙巍⒚蠖?、IV段 均采用氣-水冷卻。噴嘴

5、型號(hào)為：I段采用3/8PZ7560QZ2型號(hào)，共16個(gè)。口段采用HPZ2.0-60QZ6型號(hào)，共40個(gè)（上下10排）皿段采用HPZ1.8-60QZ6型號(hào)，共20個(gè)（上下5排）V段采用HPZ1.5-60QZ6型號(hào)，共20個(gè)（上下5排）連鑄機(jī)選用的配水法為自動(dòng)配水法。所謂自動(dòng)配水法就是連鑄機(jī)的PLC根據(jù)二冷區(qū)的各 段水量和拉速的正比例關(guān)系進(jìn)行自動(dòng)控制，按照已經(jīng)設(shè)定好的拉速與二冷各段水量的關(guān)系通 過PLC自動(dòng)實(shí)現(xiàn)。2二冷配水對(duì)鑄坯的影響（1）二冷水配比對(duì)鑄坯的影響伊鋼1#連鑄機(jī)二冷采用的是四段式冷卻，按照初期設(shè)定配水制度計(jì)算，其足輥段、一段、 二段、三段的冷卻強(qiáng)度（水流密度）足輥的冷卻強(qiáng)度是二冷一段

6、的4.2倍，一段是二段的1.5倍，二段是三段的1.5倍.從以 上數(shù)據(jù)看，二冷配水符合上強(qiáng)下弱的原則，但是足輥水的冷卻強(qiáng)度過大，一段、二段、三段 冷卻強(qiáng)度過小，且二段、三段冷卻強(qiáng)度差別較小。在鑄坯運(yùn)行過程中，由于水霧的影響，紅 外線測(cè)溫儀（Raynger 3i Plus）難以準(zhǔn)確的測(cè)量鑄坯溫度，但是運(yùn)行過程中可以明顯看出，鑄 坯在足輥區(qū)顏色較暗，進(jìn)入與一段后鑄坯顏色逐漸變紅變亮。至此可以說明鑄坯在足輥區(qū)的 冷卻強(qiáng)度過大，二冷一段冷卻強(qiáng)度相對(duì)較小，鑄坯表面溫度在一段回溫較大而產(chǎn)生熱應(yīng)力， 導(dǎo)致鑄坯出現(xiàn)中間裂紋。鑄坯到拉矯機(jī)矯直前表面溫度為1010C-1055C之間。觀察連鑄坯樣，裂紋在鑄坯斷面的大

7、部分位置位于距表面26mm以上，裂紋在二冷一段 出現(xiàn)。（2）二冷水量對(duì)鑄坯的影響在連鑄坯的缺陷中，二冷水量的大小對(duì)鑄坯的裂紋有直接的影響。不同鋼種的差異性主 要體現(xiàn)在裂紋的敏感性上。一般來講，高溫下鑄坯的塑性和強(qiáng)度變化主要分為兩個(gè)脆化區(qū)。 其中700C-900C的脆化區(qū)是發(fā)生y相向a相轉(zhuǎn)化的過程。當(dāng)鑄坯處于這個(gè)溫度區(qū)間內(nèi)時(shí)， 處于裂紋敏感區(qū)，應(yīng)當(dāng)避免進(jìn)行彎曲以及矯直。鑄坯的二次冷卻在出結(jié)晶器后表面溫度逐漸 降低，進(jìn)拉矯機(jī)前應(yīng)保持在900C以上。二冷水量的分布應(yīng)符合其高溫脆性曲線，防止裂紋 的產(chǎn)生。900C以上，隨著溫度不斷升高，鋼的高溫塑性不斷升高，至1300C后呈明顯下降的趨（3）二次冷卻不

8、均勻?qū)﹁T坯的影響伊鋼連鑄機(jī)設(shè)計(jì)的斷面有150*150mm、200*240mm。二次冷卻裝置的二冷噴淋段分兩 段控制，噴淋段集管采用插裝式結(jié)構(gòu)。二冷一段的分水環(huán)和噴淋管固定架位置是固定的，噴 淋管上端與分水環(huán)相連接（由固定銷控制），下端為懸空狀態(tài)，未與擋渣板相連。使用一段 時(shí)間后，下端因沒有支撐位置發(fā)生跑偏，噴嘴距離鑄坯距離發(fā)生變化根據(jù)以上情況分析，鑄坯在一段冷卻時(shí)四個(gè)面呈非對(duì)稱性冷卻，二次冷卻也是不均勻， 這就增大了鑄坯脫方的幾率，同時(shí)加劇了鑄坯出現(xiàn)裂紋的可能性。3.3解決方法1優(yōu)化二冷水配比HPB300保持HPB300溫度拉速制度不變，降低比水量，由1.36L/Kg逐漸降至1.01L/Kg，

9、 各段水量隨比例降低；降低足輥段水量比例，加強(qiáng)二冷二段、三段水量比例。足輥段水量降幅較大（降低幅度為17.7%），一段降幅較?。ń捣鶠?1.1%）。優(yōu)化比 例后，足輥的冷卻強(qiáng)度（水流密度）是二冷一段的3.9倍，一段是二段的1.4倍，二段是三 段的1.3倍，滿足了二冷水量沿著鑄機(jī)高度方向從上到下的基本原則，各段水量配比更加合 理。對(duì)鑄坯進(jìn)拉矯機(jī)矯直前的表面溫度進(jìn)行了測(cè)量，其表面溫度范圍在1032C-1091C之間， 較優(yōu)化之前提高22C-36C，鑄坯裂紋明顯改善。隨著鑄坯表面溫度的升高，鋼的高溫塑性 得到升高，降低了鑄坯的裂紋敏感性。2改造二冷噴淋管（1）經(jīng)過以上分析以及現(xiàn)場(chǎng)跟蹤，足輥區(qū)噴淋區(qū)冷卻強(qiáng)度降低后，鑄坯角部冷卻較弱， 回溫明顯，在足輥區(qū)上端噴淋管加裝4個(gè)角噴，降低鑄坯出結(jié)晶器后的角部回溫。（2）對(duì)二冷一段噴淋管進(jìn)行了改造，在下端增加固定裝置，使噴淋管從上到下保持到 鑄坯表面距離的均勻性，保證鑄坯冷卻的均勻性，降低因噴淋不對(duì)稱對(duì)鑄坯質(zhì)量的造成的影 響。3.4取得的成效完成以上整改措施后，在后續(xù)一年的生產(chǎn)中，高拉速期間的脫方廢品率由原先的0.052% 降低至0.024%左右；中間裂紋由原先的14%降低至4%左右，裂紋級(jí)別由原來的2.0級(jí)降至 1.0 級(jí)。4結(jié)語優(yōu)化二冷鑄機(jī)噴淋結(jié)構(gòu)和配水工藝，從