連鑄自動加渣機概述

譚 楓，宋 瑤，侯海龍

(黑龍江省冶金研究所，哈爾濱 150040)

隨著我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展，企業(yè)規(guī)模不斷壯大，裝備水平不斷提升，以薄板坯、異型坯生產(chǎn)為代表的近終形連鑄，是近年來迅猛發(fā)展的連鑄新技術(shù)。無缺陷連鑄坯生產(chǎn)技術(shù)是實現(xiàn)連鑄連軋的關(guān)鍵。由于薄板坯結(jié)晶器斷面小、工作拉速快，而異型坯結(jié)晶器斷面不規(guī)整，對保護渣的熔融特性、鋪展性能、加入穩(wěn)定性提出了更高的要求。保護渣的配比及物理形態(tài)是控制連鑄工藝的關(guān)鍵技術(shù)，連續(xù)穩(wěn)定加入保護渣是連鑄過程順行的技術(shù)保證。連鑄結(jié)晶器保護渣是連鑄工藝過程中的關(guān)鍵性材料，對鑄坯質(zhì)量及連鑄工藝順行具有非常重要和不可替代的作用。保護渣的主要作用有:絕熱保溫;隔絕空氣，防止鋼水二次氧化;吸附鋼水夾雜，凈化鋼水;在結(jié)晶器壁和鋼水凝固殼之間形成渣膜，減少拉坯阻力，防止凝固殼與結(jié)晶器壁粘連;填充凝固殼與結(jié)晶器壁之間的空隙，改善結(jié)晶器傳熱條件。采用保護渣自動加入技術(shù)，可以減少在危險區(qū)域配備的操作人員數(shù)量，在連鑄過程中使保護渣加入更加均勻穩(wěn)定，從而確保澆注過程中保護渣潤滑效果，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

20世紀70年代，國外開始研發(fā)自動添加保護渣技術(shù)，已開發(fā)出多種類型的結(jié)晶器自動加渣技術(shù)，寶鋼、太鋼等國內(nèi)大型鋼鐵企業(yè)引進國外進口的自動加渣機并投入使用，取得良好效果。國內(nèi)已經(jīng)開始研發(fā)結(jié)晶器自動加渣裝置，但總體上還處于起步階段。

1 自動加渣技術(shù)的優(yōu)點

(1)保護渣的物理狀態(tài)穩(wěn)定。

(2)保護渣加入量保持恒定，結(jié)晶器中渣層分布均勻，降低連鑄坯質(zhì)量缺陷。

(3)易于操作，便于維護，且維護成本低。

(4)自動加渣設(shè)備不影響連鑄機的正常操作。

(5)避免人工誤操作，降低工人勞動強度。

(6)減少浪費，降低生產(chǎn)成本。

(7)降低保護渣粉塵污染，創(chuàng)造良好的工作環(huán)境。

2 自動加渣機的設(shè)計要求

(1)實現(xiàn)保護渣全封閉連續(xù)加入到結(jié)晶器中，加入量可調(diào)，避免自動加渣機工作時粉塵污染。

(2)結(jié)構(gòu)緊湊，可以布置在中間罐車側(cè)位且不影響連鑄機正常操作，將保護渣均勻地加到結(jié)晶器內(nèi)。在結(jié)晶器內(nèi)不同位置上，渣層的溫度場、熔化速度存在差異，單位時間所需保護渣渣量不同，自動加渣機能滿足對渣層厚度、布渣速度等動態(tài)要求。

(3)適應(yīng)多種規(guī)格連鑄坯要求，可以填加實心型和中空型顆粒保護渣。與人工加渣相比，提高保護渣利用率，易換渣。

(4)操作簡便，運行安全可靠，易于管理。

3 自動加渣機的工作原理：

(1)按保護渣輸送和布料的動力來源分為:重力輸送、螺旋輸送、氣動輸送。

(2)按連鑄機類型分為:方坯、圓坯加渣機和板坯加渣機。

(3)按裝置移動靈活性分為:移動式和固定式加渣機。

(4)按布料機構(gòu)運動形式分為:一維平移型、一維轉(zhuǎn)動型、二維直角坐標型、二維極坐標型和三維布料機構(gòu)。

現(xiàn)在保護渣自動加渣機的輸送動力多為重力式和螺旋式，部分采用氣動或振動型。大多固定安裝，少數(shù)采用移動小車。

4 各種自動加渣機技術(shù)比較

4.1 重力式加渣機

利用重力作用將保護渣加入結(jié)晶器中。重力式加渣器的具體要求是:(1)應(yīng)具有足夠的高度，以便保護渣能流入連鑄結(jié)晶器。(2)應(yīng)配置大型保護渣供料斗。(3)采用剛性輸送管線，以保持必要的布料角度，這樣能保證保護渣在輸送管道中的流動性。

重力式加渣器結(jié)構(gòu)簡單，但在設(shè)計上存在諸多問題，如:連鑄工位沒有充裕的垂直空間以滿足保護渣流動角的要求，自動加渣器不能布置在離結(jié)晶器較近的地方。保護渣料倉通常需用人工或吊車裝料，且在更換澆鑄鋼種時，料倉保護渣需要重新更換以便與所澆鑄鋼種相匹配，設(shè)備設(shè)計及操作程序相對復(fù)雜。

4.2 機械式加渣機

典型機械式加渣機的技術(shù)核心是螺旋送料，并配備多根移動加料管，能實現(xiàn)多點布料，加料速率控制精確，使結(jié)晶器保護渣在結(jié)晶器內(nèi)均勻分布。由于受螺旋輸送機構(gòu)件長度的限制，這種加渣裝置必須安裝在結(jié)晶器附近。這種裝置的缺點是結(jié)晶器周圍空間過度擁擠。

4.3 氣動加渣器

在這種裝置中，用氮氣作為載流氣體將粉狀保護渣經(jīng)流化床輸入結(jié)晶器內(nèi)。為了改善工作環(huán)境，減少對粉狀保護渣的使用，改用顆粒狀保護渣。顆粒狀保護渣比粉狀保護渣具有較高的空隙比，使保護渣顆粒間的縫隙變大，由此難于形成流態(tài)化層，較難有效控制加入結(jié)晶器內(nèi)的保護渣渣量。氣動加渣器料倉和管線系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價比較高，維修工作繁雜。

由于各鋼鐵企業(yè)的連鑄機現(xiàn)場布置存在很大差異，有些連鑄機沒有給自動加渣機預(yù)留出足夠的安裝空間，可以結(jié)合幾種加渣器的特點，將幾種自動加渣機的技術(shù)特點融為一體，取長補短，既不影響連鑄機的正常生產(chǎn)，又能最大程度發(fā)揮自動加渣的作用。

達涅利自動化試驗室正在開發(fā)新型連鑄機，對結(jié)晶器系統(tǒng)進行重新設(shè)計，增加必要的輔助設(shè)備，如自動加入保護渣的機器人，增加給料器和加渣裝置上不同結(jié)點之間的網(wǎng)絡(luò)通訊，建立機器人工作任務(wù)的算法和澆鑄設(shè)備保護渣消耗量計算數(shù)學(xué)模型。安置一個專用光學(xué)傳感器，用于實時檢測保護渣在結(jié)晶器彎月面上的分布狀況，以便根據(jù)需要及時做出調(diào)整，形成閉環(huán)控制和自診斷回路，使其應(yīng)用特性越來越像一套設(shè)備自動控制裝置，而無需任何物理連接，可以自動采集結(jié)晶器保護渣信息，并應(yīng)用于結(jié)晶器彎月面控制。即使在部分區(qū)域出現(xiàn)保護渣消耗不均現(xiàn)象之后，當連鑄結(jié)晶器設(shè)計修改或設(shè)備結(jié)構(gòu)改變時，可重新編程。

5 結(jié)語

近年來，以高拉速、高連澆率、高作業(yè)率及高質(zhì)量為特征的高效連鑄技術(shù)快速發(fā)展，由于保護渣在連鑄過程的重要作用，鋼鐵企業(yè)更加重視保護渣的使用效果，對自動加入保護渣技術(shù)予以高度重視，從提高連鑄坯質(zhì)量、減少漏鋼事故、提高連鑄機生產(chǎn)率和自動化程度等方面考慮，自動加渣技術(shù)的應(yīng)用是必要的。如何充分發(fā)揮連鑄保護渣的各種功能和作用，保證不同鋼種在不同連鑄工藝條件下的順利生產(chǎn)并得到高質(zhì)量的鑄坯，成為冶金工作者關(guān)注的重要問題。

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