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安钢小方坯连铸机的改造 陈树林 张怀宾 李 勇 姜振强 吴勇慧 安阳钢铁股份有限公司,安阳455004 摘 要 通过对德马克铸机进行高效化改造,铸机满足了炉机匹配需求,铸坯质量及铸机产量均有明显提高。 关键词 小方坯连铸机,高效化,改造 中图分类号 TF777. 3 文献标识码 B Billet caster revamping in Anyang Steel CHEN Shulin, ZHANG Huaibin,L I Yong, J I ANG Zhenqiang,WU Yonghui Anyang Iron and Steel Co. ,Ltd. ,Anyang 455004 ABSTRACT Revamping of the billet caster to enhance its efficiency at No. 2 Steel making Plant in Anyang Steelwas implemented. After revamping, the caster can meet the requirements satisfactorily in both productivity and billet quality . KEY WORDS billet caster, high efficiency, revamping 1 前言 安钢第二炼钢厂3号小方坯连铸机于1984年 投产,铸坯断面为120mm120mm,铸机半径为 5250mm, 4机4流,流间距为900mm,铜管长度为 812. 8mm,生产钢种为Q235普碳系列和HRB低合 金系列。平均拉速为2. 7～3. 2m /min,浇注周期为 20～22min/炉。随着公司坯料结构的调整,要求3 号铸机平均拉速达到3. 5m /min左右,现有设备已 不能满足高拉速要求,铸坯中间裂纹、 中心裂纹以及 缩孔现象严重。为此,对3号连铸机进行了高效化 改造,以提高铸坯质量与铸机生产能力。 2 连铸机存在的问题 2. 1 结晶器有效长度短 改造前3号连铸机结晶器长度为812. 8mm,有效 长度按780mm计算,当拉速达到3. 5m /min时,结晶 器凝固系数按21mm /min 1/2 ,出结晶器坯壳厚度e kt 1/2 210. 78/3. 5 1/2 9. 9mm。坯壳厚度e[δ] 10～15mm的安全坯壳厚度,易于发生漏钢事故。 2. 2 振动偏振,铸坯不脱壳现象严重 3号铸机原振动为半板簧振动,四连杆设计尺 寸存在偏差,板簧与连杆的延长线不交于铸机圆心, 振动偏摆量达到了0. 3～0. 5mm。同时原有振动模 型为fav,振动频率随拉速的提高呈线性增加,当 拉速达到3. 5m /min时,负滑脱时间只有0. 08s左 右,铸坯脱壳困难。 2. 3 二冷段短,冷却能力小 原二冷系统只有一个冷却段,长2m,二冷水压 力为0. 6MPa,拉速大于3. 2m /min后,水量偏小,造 成铸坯缩孔严重,同时铸坯带液芯矫直,易于生成矫 直裂纹。 2. 4 铸坯切割断面质量差 拉速提高以后,铸坯窜动、 跑偏现象时有出现, 原有罗克普割枪因由铸坯带动运行,造成铸坯切割 断面参差不齐。 针对以上铸机存在的主要问题,对3号连铸机 进行了高效化改造。 3 主要改造内容 3. 1 采用高效结晶器 结晶器长度由812mm增加到850mm,铜管壁厚 增加到12mm,提高铜管抗变形能力。结晶器铜管 采用连续锥度,平均锥度为0. 7 /m左右,采用整 体拉拔铜管水套,水缝宽度为3. 5mm,采用等高定 位铆钉固定铜管,保证水缝的宽度一致,从而达到铜 管四周冷却均匀,防止铸坯菱变;同时采用特殊的密 封结构包括上口的顶密封,下口的侧密封及水套 的密封既解决了铜管的热胀冷缩问题,又可自动 补偿铜管制造产生的壁厚公差,使结晶器的安装精 度达到理想水平。结晶器下口装有2排水喷嘴,加 强了铸坯出结晶器时的冷却强度,降低了铸机溢漏 率。结晶器改造前后铜管参数对比如表1。 表1 结晶器改造前后铜管参数对比表 材质 长度 /mm 壁厚 /mm 圆角半径 /mm 锥度 形式 锥度大小 / /m 磷脱氧铜812. 8106单维度0. 5～0. 7 磷脱氧铜850126连续锥度0. 7 23连 铸 2007年第1期 改造前后铜管使用变形情况如图1、 图2所示。 从图1、 图2可看出,改造前使用壁厚10mm铜 管距上口150mm弯月面处变形远远大于改造后使 用壁厚12mm铜管弯月面变形情况。 3. 2 改进振动机构,优化振动参数 对比分析四连杆、 半板簧及全板簧振动的稳定 性和易维护性,仍采用半板簧振动装置,改进前后振 动机构对比简图如图3所示。 改造后振动机构带有自动定位检测装置5 , 既便于安装时准确定位,还可在日常运行过程中很 方便地随时检查振动装置的状态精度,便于点检人 员及时发现并解决问题。振动的安装采用免调整形 式,以便维修后仍能保持准确的安装位置;振动的平 衡弹簧8的作用点位于振动臂与振动框架铰接点 的向圆心一侧,可以使弹簧的平衡力转换成对板簧 的拉紧力,既平衡了结晶器的重力又增加了板簧的 张紧力,对克服振动向上运动时的惯性力矩起到有 图3 半板簧振动机构改造前后对比简图 1 电动机; 2 减速机及偏心轴; 3 连杆; 4 振动杆; 5 定位销; 6 轴承; 7 板簧连杆; 8 平衡弹簧; 9 振动台 益的作用,有利于振动运行的平稳;提高振动的仿弧 精度和平稳性。改变振动模型,当v≤1m /min时,f 90Hz;v≥1m /min时,f46v44Hz。从而延长在 低拉速及高拉速下的负滑脱时间,改善脱壳效果。 改动前后振动模型和振动参数如图4、 表2所示。 图4 改进前后振频和拉速的匹配关系图 表2 振动参数对比 拉坯 速度/ m /min f74v h9mmf46v44 h10mm 振动频率 /次/min 负滑脱 时间/s 负滑脱 率/ 振痕间 距/mm 振动频率 /次/min 负滑脱 时间/s 负滑脱 率/ 振痕间 距/mm 1740. 276 - 0. 332 13. 51990. 226 - 0. 653 12. 09 21480. 23- 0. 332 13. 511360. 152- 0. 3614. 7 2. 6192. 40. 23- 0. 332 13. 511640. 121 - 0. 258 15. 89 3. 2236. 80. 23- 0. 332 13. 511960. 097 - 0. 186 16. 85 3. 72400. 23- 0. 167 15. 412000. 087 - 0. 05219 3. 3 二次冷却系统的改进 1配水模型的改进 原自动配水采用参数控制法,水量按QAv 2 Bv-C的一元二次方程的数学模型进行调节,其中符 号Q 水量 m 3 /h 、v 拉速m /min。改造后 利用原有的二次冷却供水系统,将原有1流1段的水 量自动控制系统改成每一流分为3段实现自动控制, 33 设 备 技 术 水量分配比为5∶11∶4,配水模型采用比例控制形式, 喷嘴型号为HH15和HH6. 5。使铸坯的冷却水量分 布的更为合理,有利于拉速的进一步提高和改善铸坯 质量。各段长度及喷嘴分布如表3。 表3 二冷各段长度及喷嘴分布表 段数0段一段二段合计 长度/mm330155022004080 喷嘴数量9444497 间距/mm125140225 喷嘴型号HH15HH15HH6. 5 2导向段的改进 导向辊全部采用免调整结构,只要导向轮安装 螺栓紧固,导向辊就正确地定位在R5. 25m半径上, 托辊表面焊有耐磨材料,可保证铸机在长期的运行 下始终保持R5. 25m圆弧的正确性,如图5所示。 图5 改进后二冷导向辊示意图 3. 4 切割系统的改进 采用以图像处理的红外摄像自动定尺智能测量装 置,可实现铸坯的自动定尺切割,大幅度减少铸机切割 系统的故障率,改善了铸坯切头断面质量,提高了铸坯 切割精度。红外线定尺切割装置示意图见图6。 图6 红外线定尺切割系统示意图 4 改造后效果 3号铸机通过高效化改造后,经过3个月的运 行,各项技术指标较改造前大幅提高,振动运行质量 平稳,偏振大大减小,改造前后偏摆量对比如表4。 表4 改造前后振动偏摆量对比表 一流二流三流四流 原振动偏摆量/mm0. 350. 400. 300. 45 新振动偏摆量/mm0. 100. 080. 140. 10 改造后铸机最大拉速达到3. 8～4. 0m /min,溢 漏率平均下降0. 15个百分点,最高日产达到2252t。 改造前3个月与改造后3个月溢漏率及月产量对比 如表5所示。 表5 改造前后月溢漏率及月产量对比 改造前改造后 月份678101112 溢漏率/0. 380. 350. 320. 180. 270. 20 产量/t549105315356715589066511664553 同时采用红外线定尺切割系统后,铸坯切割精 度最大误差为 20mm,切头断面平整度提高,采用 罗可普枪与使用红外线定尺切割后铸坯断面照片如 图7所示。 图7 改造前后铸坯切割断面对比图 5 结论 1本次改造重点对铸机振动装置、 结晶器、 二 次冷却系统、 切割系统进行了设备和工艺优化,提高 了铸机拉速,达到了炉机匹配的高效化改造目的; 2采用了三段配水模式,延长二次冷却段,保 证了高拉速下铸坯内部质量; 3高拉速条件下,适当延长负滑脱时间有利 于铸坯脱模; 4红外线定尺切割系统可满足高拉速下切割 精度要求,提高了铸坯切割断面质量。 43连 铸 2007年第1期