淺議板坯連鑄輕壓下對拉坯阻力的影響

張禹群　李正勇

摘要：在南鋼2#板坯連鑄機扇形段輕壓下控制實踐的基礎上，分析了輕壓下技術參數的改變對扇形段拉坯阻力的影響。

關鍵詞：板坯連鑄輕壓下；扇形段拉坯阻力；壓下量；壓下速率

中圖分類號：TG233文獻標識碼：A文章編號：1009-2374（2009）09-0037-02

扇形段拉坯阻力受到很多方面影響，如設備上：結晶器振動不正常；扇形段輥子軸承潤滑不好，轉動不靈活；輥子變形，彎曲段、扇形段輥縫差；彎曲段與結晶器、扇形段一段接口尺寸超差；火切機行走受阻；扇形段拉矯電機負載不平衡。工藝上：拉速變化；二冷水配水模式不對；坯子冷卻不均勻；中間包溫度測量不準，輕壓下位置不準確等方面原因。下面我們主要討論輕壓下參數的變化對扇形段拉坯阻力的影響。

南鋼中厚板卷廠2號連鑄的鑄機是直弧、連續彎曲矯直型，鑄坯厚度為180mm、220mm、260mm，板坯寬度為1600～2250mm，鑄機的基本半徑為10米，扇形段數為13個，具有全線輕壓下功能，采用的是多輥拉坯方式。輕壓下扇形段的特點：全部為分節輥密排，弧型段輥徑為230mm，驅動輥輥徑250mm，矯直段、水平段輥徑300mm，輥間距小。每個扇形段有7對夾棍，該區域所有非驅動輥都為三分節輥，驅動輥為兩分節輥，7#、8#段為矯直段?？蛇M行輕壓下的區域約為30米，但每次使用的扇形段是2～3個。相對連鑄機的其他工藝參數而言，輕壓下的工藝參數都是比較小的值，如每個扇形段的最大輕壓下率約毫米級，因此必須采用精度高的調節方法，才能達到工藝參數的要求，目前大多采用液壓驅動以及調節輥縫來解決。

一、實驗結果與討論

（一）輕壓下技術

輕壓下技術是在收縮輥縫技術的基礎上發展而來，它是通過在連鑄坯液芯末端附近施加適當壓力，產生一定的壓下量來補償鑄坯的凝固收縮量。輕壓下技術出現之初并沒有靜態和動態之分。直到20世紀90年代中后期，隨著遠程控制技術的進步，才提出了動態輕壓下的概念。靜態輕壓下是澆鑄前預先設定好輥縫，按照設定的拉速和工藝條件進行澆注，而動態輕壓下則是在澆鑄過程中能夠跟蹤凝固終點，并隨凝固終點的變化動態調整輥縫的一種方法。由于動態輕壓下比靜態輕壓下能更好地改善鑄坯內部質量，因此現階段關于輕壓下技術的研究多集中于動態輕壓下。輕壓下的主要工藝參數有：壓下位置、壓下量、壓下速率和壓下率。在不同鋼種以及澆鑄工藝條件（如拉速）發生變化的情況下，通過改變輕壓下的參數，達到改善板坯的內部質量。

（二）拉坯阻力組成

鑄坯通過導向輥裝置沿鑄流軌跡運動時，要承受拉坯阻力和拉坯輥強制拉力產生的拉伸應力，但采用分散多輥傳動則可把“拉坯過程”變為夾送鑄坯向前運動的“推坯過程”。這時鑄坯將只受壓縮應力，而不承受或可減輕拉伸應力，故這種拉坯方式稱為壓縮矯直。多輥傳動時每個驅動輥付出的拉力相對較小，因此，其傳動裝置也較小，可以通用化和標準化。鑄坯從結晶器中經過導輥裝置沿鑄流軌跡以一定的拉坯速度被拉出，將要受到5種拉坯阻力（包括幫助拉坯的下滑力），即結晶器內的摩擦阻力Rm（N），鼓肚變形的阻力Rb（N），輥子軸承的摩擦阻力Ri（N），鑄坯自重下滑力Rw（N），輥子矯直阻力Rs（N）。連鑄機的總拉坯阻力R=Rm+Rb+Ri-Rw+Rs。拉坯的目的就是要克服這些阻力并保持連鑄機的正常拉坯速度。

（三）壓下位置對拉坯阻力的影響

壓下位置是凝固的固相分率決定的，固相分率太低或者太高，采用輕壓下都達不到理想的結果。最理想的位置是在鑄坯剛好出輕壓下區間之前完全凝固，即鑄坯的最后凝固點必須落在輕壓下區間。本次實驗坯子斷面都是2280*220，拉速穩定在1.15米/分，在每組澆次的中間爐次中進行測試。從表1中可知不同的壓下位置對拉坯阻力有一定的影響，在矯直段7#、8#段壓下時，拉坯阻力明顯增大。

（四）壓下速率與壓下率對拉坯阻力的影響

壓下速率與壓下率是輕壓下技術的核心參數之一，是改善鑄坯質量的重要參數。壓下速率是指單位時間的壓下量，壓下率是指拉坯方向單位長度的厚度變化，而壓下速率與速度的乘積就是壓下率。在本次實驗中，我們將拉速控制在1.2米/分，即壓下速率與壓下率可作為一種參數。表2為鋼種D斷面2080mm×220mm，由下表中測的數據可知，壓下速率的變化，對拉坯阻力影響較小。

（五）壓下量對拉坯阻力的影響

壓下量是由鋼液在凝固過程中的收縮量決定的。壓下量的大小必須滿足三個要求：減少中心偏析和中心疏松；避免鑄坯產生內裂；輕壓下區壓下量產生的作用力不能影響鑄機扇形段機架結構的完整性，不能對支撐輥的疲勞壽命產生不利影響。一般情況下液芯厚度減少，最佳壓下的量就越小。由下表測得數據可知，壓下量越大，拉坯阻力也變大，壓下量與拉坯阻力呈正相關。

二、結論

拉坯阻力的大小與兩相區的壓下位置有一定關系：隨著固相率的增大，拉坯阻力也增大；但同樣的壓下量，在矯直段之前壓下，拉坯阻力變化較小，在矯直段壓下，拉坯阻力要大200KN～300KN。

拉坯阻力的大小與壓下速率、壓下率的關系不明顯，受之影響較小。

拉坯阻力大小與兩相區壓下量呈正相關：在壓下位置為0～0.2下，壓下量每增加1mm，拉坯阻力上升50KN～100KN，固相率越高，拉坯阻力變化越大。

作者簡介：張禹群（1971－），男，江蘇南京人，南鋼中厚板卷廠工程師。