合金鋼大方圓坯連鑄機的工藝參數(shù)及設(shè)計特點

王 歡 楊智軍

(中冶賽迪工程技術(shù)股份有限公司，重慶 401122)

江蘇蘇南重工機械科技有限公司(以下簡稱蘇南重工)是現(xiàn)代化鍛造研發(fā)、生產(chǎn)企業(yè)。2009年蘇南重工啟動大型鍛件項目，建成后將擁有100 t 電爐、大型鍛件坯料連鑄設(shè)備等，形成年產(chǎn)各類大型鍛件25 萬噸的能力。

為滿足項目建設(shè)要求，需新建一臺4 機4 流澆注合金鋼的方圓坯兼容的連鑄機，鋼水由煉鋼廠的一座100 t 電爐供給。由于澆注合金鋼的連鑄機裝備水平要求較高，所以連鑄機的工藝參數(shù)及主要設(shè)備結(jié)構(gòu)的選擇顯得尤為重要。

1 產(chǎn)品大綱及工藝流程

新建的連鑄機為方圓坯兼容，產(chǎn)量為52.5 萬噸/年，其中圓坯29.5 萬噸/年，方坯23 萬噸/年，其產(chǎn)品及代表鋼種見表1，連鑄機的工藝流程見圖1。

產(chǎn)品規(guī)格:方坯320 mm×340 mm，定尺長度3 m～6 m;圓坯?500 mm、?600 mm，定尺長度4 m～8 m。

2 連鑄機工藝參數(shù)

連鑄機臺數(shù)/臺:1

連鑄機流數(shù)/流:4

流間距/mm:2 000

連鑄機機型:全弧形(連續(xù)矯直)

連鑄機半徑/m:R16

拉速范圍/(m/min):0.1～0.8

引錠桿型式:柔性引錠桿

引錠桿裝入方式:下裝

引錠桿裝入速度/(m/min):3.5

鑄坯二次冷卻方式:氣-水噴淋冷卻

鑄坯切斷方式:火焰切割機

輥面標高/m:～-1.150

出坯方式:方坯為出坯輥道→拉鋼機→起重機下線;圓坯為出坯輥道→起重機下線。

表1 連鑄機產(chǎn)品及代表鋼種Table 1 Products and typical steel kinds of continuous caster

圖1 連鑄機工藝流程框圖Figure 1 Block diagram of continuous caster technology flow

3 連鑄機采用的關(guān)鍵技術(shù)及設(shè)計特點

3.1 鋼水罐回轉(zhuǎn)臺

鋼水罐回轉(zhuǎn)臺采用中冶賽迪的專利技術(shù)，承載能力為220 t，短臂四連桿升降機構(gòu);回轉(zhuǎn)采用漸開線齒輪傳動，絕對式編碼器控制;液壓旋轉(zhuǎn)接頭及電氣滑環(huán)，可使回轉(zhuǎn)臺360°無限制旋轉(zhuǎn);采用空氣冷卻的稱量裝置，稱量精度高;雙加蓋機構(gòu)。設(shè)備重量輕，結(jié)構(gòu)合理、可靠，安裝維護方便。

3.2 全程保護澆注

全程保護澆注為5 個環(huán)節(jié)，鋼包覆蓋劑對大包液面的保護;鋼包長水口對大包至中包間注流的保護;中包覆蓋劑對中包液面的保護;浸入式水口對中包至結(jié)晶器間注流的保護;結(jié)晶器保護渣對結(jié)晶器液面的保護。全程保護澆注有利于減少鋼坯中的夾雜物含量，減少水口絮死的幾率。

3.3 結(jié)晶器液壓振動裝置

結(jié)晶器液壓振動裝置采用中冶賽迪自主研發(fā)的兩片式，內(nèi)外弧布置的結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)仿弧振動，在線調(diào)整和設(shè)定振動曲線;采用液壓伺服控制，精度高，同步性能好;采用無磨損的預(yù)應(yīng)力板簧導(dǎo)向，無需潤滑，導(dǎo)向精度高，偏擺小;機構(gòu)合理，性能穩(wěn)定。

3.4 結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)

結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)用于實時檢測結(jié)晶器內(nèi)的鋼水液面，并實時輸出對應(yīng)液面高度的模擬量。結(jié)晶器液位控制采用渦流式，控制精度≤±3 mm，包括檢測裝置、控制系統(tǒng)等。

3.5 結(jié)晶器

方/圓坯結(jié)晶器均采用管式結(jié)晶器，銅管錐度曲線為拋物線型，銅板長度為800 mm，銅管材質(zhì)為銀銅，內(nèi)表面鍍鉻。結(jié)晶器足輥內(nèi)、外弧2 對，側(cè)面2 對;結(jié)晶器冷卻水與振動裝置自動連接。

3.6 鑄流導(dǎo)向段

鑄流導(dǎo)向段分扇形段Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ。在澆注方坯和圓坯時更換扇形段Ⅰ和Ⅱ，各種斷面共用扇形段Ⅲ和Ⅳ。

在澆注大方坯時，扇形段Ⅰ采用小輥徑密排形式，內(nèi)外弧各13 個輥，側(cè)輥7 對;扇形段Ⅱ外弧9 個輥，內(nèi)弧6 個輥。

在澆注圓坯時，扇形段Ⅰ外弧7 個輥，內(nèi)弧7個輥，側(cè)面4 對輥;扇形段Ⅱ外弧6 個輥。為方便扇形段Ⅱ的安裝，在振動梁和扇形段支座上安裝有導(dǎo)向裝置。

扇形段Ⅲ外弧4 個輥，內(nèi)弧1 個壓輥，并設(shè)計隔熱保溫罩，同時可以安裝末端電磁攪拌裝置。

扇形段Ⅳ外弧3 個輥，內(nèi)弧2 個壓輥，并設(shè)計隔熱保溫罩。

扇形段側(cè)面安裝導(dǎo)向裝置，防止引錠桿和鑄坯跑偏。輥子通水冷卻，冷卻水安裝時自動接通，軸承集中干油潤滑。

3.7 電磁攪拌裝置

電磁攪拌分別安裝在結(jié)晶器及扇形段處。結(jié)晶器電磁攪拌安裝在結(jié)晶器外，由扇形段Ⅰ支撐，一種規(guī)格適用各生產(chǎn)斷面，電磁攪拌可隨結(jié)晶器與扇形段Ⅰ同時吊裝，維護方便。

凝固末端電磁攪拌裝置根據(jù)鑄坯斷面大小安裝在扇形段III 或扇形段Ⅳ上，一種規(guī)格適用各生產(chǎn)斷面，其位置在一定范圍內(nèi)可調(diào)。

3.8 拉矯機

拉矯機采用牌坊框架式，各機架通用互換;上輥傳動，交流調(diào)速電機;上輥由液壓缸驅(qū)動，調(diào)節(jié)輥子開口度。驅(qū)動電機、減速器、液壓缸、輥子、拉矯機框架均采用水冷結(jié)構(gòu)。拉矯機設(shè)有一套完整的由水冷隔熱罩和機架間隔熱罩組成的隔熱保護系統(tǒng)，避免拉矯機架及傳動受熱，改善拉矯機工作環(huán)境，維護的工作量小，有效降低了設(shè)備的故障率。

3.9 拉鋼機

拉鋼機將流線上的方坯運離出坯輥道，起重機吊坯下線。拉鋼機主要由帶撥爪的移送小車、軌道梁、傳動裝置、張緊裝置、接近開關(guān)等組成。該結(jié)構(gòu)新穎，操作方便，運行平穩(wěn)可靠，無沖擊，維修方便。

4 投產(chǎn)及質(zhì)量情況

4.1 投產(chǎn)情況

合金鋼大方圓坯連鑄機工程經(jīng)歷一年多的緊張設(shè)計與施工，320 mm×340 mm 方坯、?500 mm和?600 mm 圓坯均試車成功，目前生產(chǎn)情況良好。

4.2 鑄坯內(nèi)部質(zhì)量

對材質(zhì)為16Mn 的?600 mm 圓坯取樣并進行連鑄坯低倍常規(guī)檢驗。檢驗標準采用YB/T153—1999 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金結(jié)構(gòu)鋼連鑄方坯低倍組織缺陷評級圖。連鑄圓管坯低倍組織檢驗結(jié)果表明，除存在一定的中心疏松、中心偏析及個別縮孔和中心裂紋外，沒有出現(xiàn)其他低倍缺陷，連鑄圓管坯低倍質(zhì)量較好。低倍組織檢驗結(jié)果如表2 所示，低倍照片如圖2、圖3、圖4、圖5 所示。

表2 低倍組織檢驗結(jié)果Table 2 Macrostructure inspection results

圖3 爐號3165 鑄坯低倍組織Figure 3 Macrostructure of furnace no.3165 casting blank

圖4 爐號3166 鑄坯低倍組織Figure 4 Macrostructure of furnace no.3166 casting blank

圖5 爐號3168 鑄坯低倍組織Figure 5 Macrostructure of furnace no.3168 casting blank

5 結(jié)束語

該大方圓坯連鑄機在設(shè)計的過程中，充分考慮了產(chǎn)品方案的要求，同時努力提高技術(shù)裝備水平，其主要技術(shù)經(jīng)濟指標達到了國內(nèi)先進水平。

［1］王愛國.方圓坯兼容連鑄機工藝參數(shù)及主要設(shè)備結(jié)構(gòu)優(yōu)化［J］.重型機械，2011，(01).

［2］楊智軍，彭曉華，羅利華，閻建武.天鐵方/圓坯連鑄的工藝設(shè)備設(shè)計及特點［J］.重型機械，2009，(06).

［3］張亞東，毛敬華.攀鋼大方坯連鑄機設(shè)計特點與裝備水平［J］.河南冶金，2006，(09).

［4］蒲學(xué)坤.42CrMo 合金結(jié)構(gòu)鋼大方坯連鑄工藝研究與應(yīng)用［J］.中國冶金，2007，(09).