連鑄機(jī)改造實(shí)踐

沈 康 曹云星

作者通聯(lián)：寶鋼集團(tuán)特種材料有限公司 上海市上海市寶山區(qū)水產(chǎn)路1269號(hào) 200940

E-mail：maohaidong@baosteel.com

一、概述

寶鋼集團(tuán)特種材料有限公司煉鋼廠2003年從意大利達(dá)涅利公司引進(jìn)不銹鋼長(zhǎng)型材生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線煉鋼單元由交流電弧爐、精煉爐、氬氧爐、真空處理爐、連鑄機(jī)所組成。其中連鑄機(jī)為全弧形三機(jī)三流，主要工藝參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 連鑄機(jī)的主要工藝參數(shù)

公司根據(jù)市場(chǎng)需求，結(jié)合發(fā)展規(guī)劃和供坯平衡，要求煉鋼廠擴(kuò)大品種規(guī)格，新增加140mm方坯、Φ180mm圓坯以及定尺為3.1m的160mm方坯。而現(xiàn)有連鑄機(jī)只能生產(chǎn)單一的最短定尺長(zhǎng)5.5m的160mm方坯，因此對(duì)該連鑄機(jī)進(jìn)行如下改造。

二、改造考慮的主要問(wèn)題

連鑄坯斷面的形狀主要取決于結(jié)晶器形狀，改變結(jié)晶器的形狀尺寸即可獲得所需鑄坯形狀，但在實(shí)際改造中還應(yīng)當(dāng)考慮以下主要問(wèn)題。

1.結(jié)晶器

生產(chǎn)的規(guī)格取決于市場(chǎng)需求，鋼廠需要經(jīng)常進(jìn)行不同斷面的結(jié)晶器更換，要求更換結(jié)晶器必須快捷、便利、易于操作，因此新增加的140mm結(jié)晶器和Φ180mm結(jié)晶器與原有的160mm結(jié)晶器要有較強(qiáng)的兼容性。

2.圓形結(jié)晶器與足輥的對(duì)弧

結(jié)晶器下方安裝足輥對(duì)鑄坯進(jìn)行支撐，足輥中心與結(jié)晶器銅管中心相吻合。方形結(jié)晶器可以通過(guò)判定足輥面是否在結(jié)晶器銅管面的延伸線上來(lái)進(jìn)行判定。而圓形結(jié)晶器銅管的面為圓形，有無(wú)數(shù)個(gè)中心線可以進(jìn)行對(duì)應(yīng)，因此必須找出處于外弧基準(zhǔn)線上的中心線來(lái)進(jìn)行足輥位置的定位。

3.二冷噴淋管

二冷噴淋管是用于對(duì)鑄坯進(jìn)行二次冷卻的設(shè)備，要求位于鑄坯四側(cè)的噴淋管與鑄坯保持特定的距離以及嚴(yán)格的對(duì)中。由于連鑄機(jī)是以外弧作為基準(zhǔn)線，新增加的140mm方坯及Φ180mm圓坯都是以外弧做為基準(zhǔn)進(jìn)行尺寸的改變，因此噴淋管需要做相應(yīng)的調(diào)整，因此要求噴淋管的調(diào)整作業(yè)簡(jiǎn)便，能保持較高的精度，同時(shí)要有較高的通用性。

4.引錠桿導(dǎo)向裝置

現(xiàn)有引錠桿導(dǎo)向裝置采用側(cè)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)，即在引錠桿行進(jìn)路線的兩側(cè)安裝導(dǎo)向輪，兩側(cè)導(dǎo)向輪的間距等于引錠桿的寬度，從而使引錠桿嚴(yán)格按照兩側(cè)導(dǎo)輪所形成的路徑進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。這種方式要求兩側(cè)導(dǎo)向輪的間距等于引錠桿的寬度，但由于鑄坯的規(guī)格為方140mm、方160mm及圓180mm，三者的尺寸大不相同，側(cè)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)無(wú)法同時(shí)滿足這三種要求。而且從結(jié)晶器出來(lái)的連鑄坯表面溫度達(dá)到550℃以上，表面硬度較低，而導(dǎo)向裝置處于高溫、潮濕環(huán)境，輥輪容易生銹而使輥輪卡死。輥輪與連鑄坯接觸為面接觸，一旦輥輪發(fā)生不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)動(dòng)不靈活時(shí)，鑄坯與輥輪之間的滾動(dòng)摩擦變成滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)致鑄坯表面擦傷，引起質(zhì)量問(wèn)題。

5.圓坯的收集、堆跺和吊運(yùn)

現(xiàn)有鑄坯的快速吊運(yùn)主要采用吸鐵盤吊運(yùn)和夾鉗。吸鐵盤吊運(yùn)不受鋼坯形狀的影響，但卻受到鋼坯材質(zhì)的影響，而煉鋼廠的主要產(chǎn)品為不銹鋼，因此不能采用吸鐵盤進(jìn)行吊運(yùn)。

夾鉗吊運(yùn)不受鋼坯材質(zhì)的影響 ，卻受鋼坯形狀的影響。方形鋼坯由于相互之間的接觸為面接觸，因此一次可以起吊五根以上的鋼坯，而圓形鋼坯的接觸面為線接觸，摩擦力較小，故一次吊運(yùn)不能超過(guò)兩根。不銹鋼圓形鋼坯最佳吊運(yùn)方式是夾鉗吊運(yùn)，但受一次吊運(yùn)鋼坯數(shù)量限制，吊運(yùn)效率不高。

6.定尺長(zhǎng)度由5.5m縮短至3.2m

影響連鑄坯定尺長(zhǎng)度的主要因素有拉坯速度、切割時(shí)間、臺(tái)車返回速度以及切割后鋼坯所在位置等。根據(jù)現(xiàn)有切割模式，連鑄機(jī)切割最短長(zhǎng)度為5.5m。同時(shí)，在出坯輥道、撥鋼機(jī)等設(shè)備存在輥間距、撥爪間距過(guò)大無(wú)法滿足3.2m坯使用。

三、改造的主要措施

1.結(jié)晶器

以160mm方結(jié)晶器的安裝尺寸為基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)新加140mm方和Φ180mm圓的結(jié)晶器，確保三種規(guī)格的結(jié)晶器具有相同的安裝尺寸，以實(shí)現(xiàn)兼容性。

考慮長(zhǎng)時(shí)間使用后結(jié)晶器筒體銹蝕對(duì)銅管水縫產(chǎn)生的影響，結(jié)晶器筒體采用不銹鋼制作。但由于該結(jié)晶器的液位控制采用鈷60放射源，同時(shí)在結(jié)晶器外設(shè)置電磁攪拌，電磁攪拌工作時(shí)會(huì)對(duì)鈷60接受產(chǎn)生干擾，故在放射源接收儀外加裝鋼套進(jìn)行磁場(chǎng)屏蔽。

2.圓形結(jié)晶器與足輥的對(duì)弧設(shè)計(jì)（裝置專利號(hào)：201120153759.5）

針對(duì)圓坯結(jié)晶器只有唯一一根外弧線的特點(diǎn)，在結(jié)晶器本體上設(shè)置定位孔，設(shè)置一凹型卡板，凹型卡板上帶有凹槽和通孔，通孔可與結(jié)晶器本體上的定位孔進(jìn)行裝配，通過(guò)銷孔連接使凹型卡板的凹槽中心為外弧線中心。再配備相應(yīng)?；“?，使?；“逶诳ò宓陌疾蹆?nèi)滑動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)?；影迮c結(jié)晶器外弧線的對(duì)中。

3.二冷噴淋裝置（裝置專利號(hào)：200620046591.7）

為了使噴淋管能夠根據(jù)生產(chǎn)斷面變化做調(diào)整，設(shè)計(jì)可調(diào)的二冷噴淋管裝置，可調(diào)機(jī)構(gòu)采用上下兩套活動(dòng)三角支架來(lái)實(shí)現(xiàn)?；顒?dòng)三角支架由兩塊支撐板、噴淋集管及銷軸構(gòu)成。每個(gè)活動(dòng)三角支架可以單獨(dú)進(jìn)行左、右、前、后四個(gè)方向的平行移動(dòng)，通過(guò)上下兩組活動(dòng)三角支架的四個(gè)方向動(dòng)作可實(shí)現(xiàn)噴淋管的八個(gè)方向運(yùn)動(dòng)。

4.引錠桿導(dǎo)向裝置（裝置專利號(hào)：ZL201020033062.X）

采用上置式浮動(dòng)V形壓輥導(dǎo)向裝置替代原有的側(cè)導(dǎo)輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)滑槽三角支架對(duì)V形壓輥進(jìn)行浮動(dòng)支撐，并將V形壓輥布置在引錠桿的上方。利用V形導(dǎo)向壓輥?zhàn)笥倚泵鎸?duì)稱的特性，確保引錠桿的運(yùn)動(dòng)軌跡正確。同時(shí)，采用V形壓輥的斜面對(duì)引錠桿進(jìn)行接觸，使V形壓輥與引錠桿之間的接觸點(diǎn)在角部，接觸面積由面變?yōu)榫€，其接觸的位置由平面轉(zhuǎn)為角部，杜絕了鑄坯表面發(fā)生損傷的機(jī)會(huì)。由于導(dǎo)向壓輥布置在引錠桿的上方，通過(guò)壓輥的自重使壓輥始終向下運(yùn)動(dòng)，消除因輥?zhàn)幽p而造成的間隙。

5.圓坯的收集、堆跺和吊運(yùn)

如果能夠?qū)A形鑄坯堆垛呈品字形，則可以通過(guò)夾持力的分力（該分力的方向同摩擦力的方向相同）來(lái)增加鑄坯的摩擦力。從而解決圓形鑄坯之間因摩擦力小而導(dǎo)致鋼坯在吊運(yùn)過(guò)程掉落的情況，為此設(shè)計(jì)了圓坯收集裝置和堆跺裝置。

（1）圓坯收集裝置（專利號(hào)：ZL200820156051.3），在集坯裝置的導(dǎo)軌上設(shè)置一可拆卸的山形擋塊，山形擋塊設(shè)有三個(gè)凸臺(tái)和兩個(gè)凹底，其中中部凸臺(tái)的頂部設(shè)有小型凹槽，凸臺(tái)和凹底采用斜面連接。在生產(chǎn)圓形坯時(shí)，安裝山形擋塊，當(dāng)集坯爪在推動(dòng)圓形鋼坯時(shí)，通過(guò)山形擋塊的設(shè)置，圓坯依次在擋塊上行進(jìn)并定位呈品字形堆放，便于鋼坯堆跺。

（2）堆跺裝置（專利號(hào)：ZL201120314396.9），采用凹形結(jié)構(gòu)，在底部的橫梁上方的中部設(shè)一墊塊，當(dāng)圓形鋼坯放入到存放架后，通過(guò)墊塊的設(shè)置，使得鋼坯呈品字形堆放。

6.合并切割步驟縮小輥間距和撥爪間距

將切割過(guò)程中夾緊裝置打開、割槍返回、小車返回等步驟進(jìn)行合并同時(shí)進(jìn)行，從而縮短切割過(guò)程時(shí)間，以獲得生產(chǎn)3.1m坯的必要條件；同時(shí)，加裝支撐輥，使輥道能夠有效支撐短坯，在一些無(wú)法加裝支撐輥的位置加裝托板，使短坯不會(huì)掉落；撥鋼機(jī)設(shè)備加裝撥爪，使撥鋼機(jī)設(shè)備能夠有效接觸到短坯，完成短坯的運(yùn)動(dòng)軌跡正確無(wú)誤。

四、改造效果

不銹鋼長(zhǎng)型材生產(chǎn)線連鑄機(jī)改造后，產(chǎn)品規(guī)格由單一160mm方增加到140mm方、160mm方、Φ180mm圓坯三種，最短定尺縮短為3.1m。圓坯生產(chǎn)的橢圓度、表面質(zhì)量及內(nèi)部低倍質(zhì)量完全達(dá)標(biāo)。

不銹鋼長(zhǎng)型材生產(chǎn)線連鑄機(jī)多斷面及短定尺改造在原有的連鑄機(jī)上進(jìn)行，利用日常檢修時(shí)間分段完成，投資少、工期短、見(jiàn)效快，滿足后續(xù)加工工序的供坯需求，同時(shí)為集團(tuán)新建圓坯高合金鋼連鑄機(jī)提供可靠的實(shí)施依據(jù)，并推動(dòng)生產(chǎn)工藝、組織調(diào)度和各項(xiàng)管理制度的更新。