南陽漢冶特鋼420 mm×2 700 mm直弧形板坯連鑄機

王西林，許少普，周士凱，王 新

(1．中國重型機械研究院有限公司，陜西 西安 710032;2．南陽漢冶特鋼有限公司，河南 南陽 474500)

0 前言

中國重型機械研究院自主創新設計的420 mm×2 700 mm直弧形板坯連鑄機于2011年5月18日在南陽漢冶特鋼有限公司一次熱試車成功，該連鑄機投產后已成功澆鑄了厚250 mm、300 mm、350 mm、400 mm規格，鋼種主要包括碳結鋼、低合金高強度鋼、船板鋼、客器鋼、高層建筑用鋼等多個品種，鑄坯質量良好。軋制板材厚150～180 mm保性能，厚120 mm保探傷，符合國標 GB/T 2970－2004，美標 ASTM A578/A578M，歐標EN 10160－1999，級別為1級，已出口韓國等多個國家。

該連鑄機是直弧形特大型寬厚板坯連鑄機，其成功投產打破了我國由連鑄坯直接軋制特厚特寬鋼板的瓶頸，標志著我國連鑄工藝技術及裝備水平邁上新臺階。

1 連鑄機基本技術參數

轉爐平均出鋼量 100 t

轉爐冶煉周期 35 min

精煉設備 LF爐100 t+VD爐100 t

連鑄機臺數 1臺1機1流

機型 直弧10點彎曲/10點矯直

鑄機主半徑 12 000 mm

板坯斷面 (250、300、350、400、420)mm×(1 800～2 700)mm

定尺長度 3.6～11.5 m

年生產能力 150萬t/臺

拉速范圍 0.4～1.5 m/min

送引錠速度 5.0 m/min

冶金長度 37.318 m

生產鋼種 碳素結構鋼、低合金鋼、船板鋼、耐候鋼、壓力容器鋼、汽車大梁鋼、汽車板、管線鋼、模具鋼、耐磨鋼、高層建筑用鋼(Z向性能)

2 連鑄機關鍵技術及主要工藝控制

該連鑄機主要生產特厚特寬斷面規格鑄坯，其鋼種多為品種鋼，尤其是包晶合金鋼生產比例較大，鑄坯凝固傳熱機理復雜;較常規連鑄機拉速低，鑄坯彎曲、矯直時設備受力大，易產生變形。為確保鑄坯的表面質量和內部質量，該連鑄機的設計采用了諸多關鍵技術，并規范了主要工藝控制要點。

2.1 關鍵技術

該連鑄機采用的主要關鍵技術包括適用于特厚鑄坯的直弧形多點彎曲多點矯直曲線、鋼流防氧化保護澆鑄、大容量中間包及中間包在線連續測溫、結晶器液壓非正弦振動、結晶器液面自動控制、結晶器在線調寬、漏鋼預報及結晶器專家系統、二冷卻水動態控制及隨鑄坯寬度變化的二冷水幅切技術、動態輕壓下、二冷區電磁攪拌、輥縫自動測量、板坯切割優化及在線去毛刺技術等。

2.2 工藝控制要點

(1)根據結晶器內鋼水的流場分析，澆鑄不同厚度鑄坯采用相對應的浸入式水口，并控制水口在鋼水內的插入深度(125～150 mm)，水口安裝時檢查兩側水口的形狀及水口的對中精度;

(2)根據鋼種及鑄坯規格，采用相對應的結晶器錐度，并調整結晶器寬面、窄面的冷卻水流量，使結晶器的傳熱均勻;

(3)保證連鑄機的對弧精度(±0.1 mm)和輥子的開口度精度(±0.2 mm)，盡量消除因輥子的錯位應變而導致的鑄坯內部缺陷;

(4)控制澆鑄溫度。中間罐內鋼水過熱度偏高，會使柱狀晶發達，中心等軸晶區減小，中心疏松和中心偏析加重，易產生中間及中心裂紋;鋼水過熱度偏低，夾雜物上浮困難，易產生低倍夾雜。中間罐內鋼水過熱度控制在15～25℃較好;

(5)結晶器保護渣的選用。保護渣具有保溫、防止二次氧化、吸收鋼水中夾雜物、形成渣膜的潤滑作用。應選擇物化特性與所澆鋼種及澆鑄速度相適應的保護渣。保護渣正常消耗量為0.40～0.60 kg/t;保護渣正常液渣層厚度為8～15 mm，總渣層厚度一般保持在40～60 mm;

(6)拉速控制。制定合理的開澆拉速曲線，防止開澆時液面突降和粘結漏鋼;根據過熱度即時調整拉速(過熱度高時降速，過熱度低時提速);控制不同厚度不同鋼種的最低拉速，以避免全凝固矯直;對一些特殊鋼種應根據具體情況及鑄坯內部質量調整拉速，必要時限定最大拉速;

(7)氬氣流量控制。大包長水口密封、中間包塞棒及浸入式水口密封的氬氣流量要根據實際情況即時調整，尤其是結晶器內鋼液面不允許有翻騰現象;

(8)結晶器液面控制。液面波動會使鑄坯表面非金屬夾雜物增加，導致鑄坯表面缺陷加重，液面波動加劇時還會造成諸如漏鋼等生產上的問題，因此正常澆鑄時液面應控制在±2 mm以內;

(9)結晶器振動模型。振動的作用即利于保護渣滲入，形成保護渣的潤滑膜，避免鑄坯與銅板粘結，減少拉坯阻力，防止拉漏事故。負滑動時間增大，振痕加深，鑄坯橫裂紋、角部縱裂紋及角部橫裂紋增加。中國重型機械研究院開發的正弦、非正弦、反向振動等多種振動模型適應超厚斷面和特種鋼的生產工藝;

(10)動態二冷水控制。板坯連鑄機二次冷卻水動態自動控制是連鑄核心技術之一。經過二次冷卻的鑄坯易出現表面缺陷和內部缺陷。通常表面缺陷起源于結晶器，內部缺陷主要是二冷區的不均勻冷卻造成的。二次冷卻局部過冷產生縱向凹陷而導致表面縱向裂紋;二次冷卻的水量過大或角部水量過大易造成表面、角部橫向裂紋;鑄坯在凝固過程中過冷或不均勻二次冷卻產生的熱應力作用在樹枝晶較弱的部位而產生中間裂紋;二次冷卻過激易造成中心星狀裂紋;二次冷卻不均勻，柱狀晶生成不規則，產生了“搭橋”而導致中心偏析與中心疏松。為提高板坯內部質量和表面質量，二次冷卻水動態自動控制尤為重要。中國重型機械研究院開發了適應超厚大斷面和特種鋼生產動態二次冷卻水控制制度;

(11)動態輕壓下控制。中心偏析與疏松是傳統連鑄坯的主要缺陷之一，對于超厚斷面鑄坯此缺陷尤為突出。采用適應超厚大斷面和特種鋼生產的動態輕壓下，減少或消除鑄坯的中心偏析與疏松。根據計算和多次試驗確定澆鑄不同厚度、不同鋼種凝固末端位置、輕壓下區間、輕壓下率及輕壓下量。輕壓下時壓下率為0.6～1.5 mm/m，總輕壓下量為4～8 mm。

3 結束語

隨著生產超厚超大斷面及特殊鋼種的工藝及技術參數的進一步優化，加之生產組織管理的逐步完善，使該連鑄機投產后澆鑄優質合格的鑄坯得以保證，該連鑄機必將為南陽漢冶特鋼有限公司產生顯著的經濟效益和社會效益。

［1］ 干勇．現代連續鑄鋼實用手冊［M］．北京:冶金工業出版社，2010．

［2］ 蔡開科．連鑄坯中心缺陷的控制［M］．北京:冶金工業出版社，2003．

［3］ 蔡開科．連鑄坯表面縱裂紋控制［M］．北京:冶金工業出版社，2003．

［4］ 王西林．漣鋼250 mm×2 150 mm板坯連鑄機設計特點［J］．重型機械，2010(1)．