小方坯連鑄機方圓結合改造*

楊奕兵， 周 劍， 吳建永

(南京鋼鐵聯合有限公司第三煉鋼廠， 江蘇 南京 210035)

引 言

南京鋼鐵有限公司(以下簡稱“南鋼”)第三煉鋼廠現有1座100噸電弧爐，1臺4機4流大方坯連鑄機和1臺5機5流小方坯連鑄機。其中5機5流小方坯連鑄機于1996年建成投產至今，經歷多次、局部的改造，目前以方圓兼容、方坯為主的模式在組織生產；目前主要生產斷面為150 mm×150 mm，150 mm ×220 mm和Φ150，160，180，200，210 mm；主要生產鋼種為彈簧鋼、軸承鋼、合金管坯鋼、球磨鋼等，年生產能力約70萬噸。

1 項目現狀

2013年以來，南鋼第三煉鋼廠陸續開發了Φ150，160，180，200，210 mm等尺寸的圓坯，圓坯產量在3-5萬噸/年左右。在連鑄生產過程中，由于方圓坯兼容，以方坯為主，拉矯輥為平輥，始終存在著扁平區，圓坯的橢圓度合格率一直處于90%左右，與專業圓坯廠家相比，外形質量存在較大差距；連鑄坯表面振痕不規則(局部偏深，連鑄坯橫向及縱向凹陷時有發生)；合金鋼圓坯低倍質量還不能保證完全過關(偶發的皮下裂紋，中心疏松不在中心等)；圓坯表面劃傷、撞傷時有發生；不能滿足中高檔圓坯用戶質量要求。

為提高圓坯橢圓度合格率，一直采用低拉速生產，每爐鋼的澆注時間70-75 min，與電弧爐冶煉33-38 min的生產節奏存在嚴重的爐機不匹配情況，造成工序成本增加，削弱了圓坯的成本競爭力。

2 改造原因

2.1 坯料平衡

根據南鋼特鋼事業部坯料平衡計劃，預計外銷鋼坯82.7萬噸，其中第三煉鋼廠小方坯連鑄機計劃生產、外銷鋼坯33.5萬噸(其中圓坯約20萬噸)。目前市場上利用連鑄坯穿管正在逐步成為主流方式，主要競爭對手均用連鑄坯直接穿管，圓坯市場在未來行情看好。針對這種情況，需對第三煉鋼廠小方坯連鑄機進行升級改造，生產方坯及圓坯(Φ200，180，150 mm)，滿足圓坯市場用戶需求。

2.2 主要生產廠家分析和結論

1)南鋼 主要裝備有100噸超高功率交流電弧爐1座，2座LF爐、2座VD爐，1臺5機5流8米弧的方圓坯連鑄機(達涅利設計)，主要生產Φ150，160，180，200，210 mm斷面共5個規格圓坯及150 mm×150 mm，150 mm×220 mm，175 mm×220 mm方矩坯，目前方矩坯約占產能的90%，年產量50萬噸；1臺4機4流12米弧的大方坯連鑄機(奧鋼聯設計)，年產60萬噸。公司總年產量在110萬噸。

2) 寶鋼 寶山鋼鐵股份有限公司(以下簡稱“寶鋼”)主要裝備有150噸超高功率雙爐體直流電弧爐1座，150噸超高功率交流電弧爐1座；2座LF爐、2座VD爐，1臺6機6流10米弧的圓方坯連鑄機(達涅利設計)，主要生產Φ150，178，195 mm共3個規格圓坯及160 mm方坯；由于生產Φ150 mm坯料事故率高，生產一次后基本已淘汰此斷面，160 mm方坯約占產能的10%，年產量在120萬噸；1臺4機4流14米弧方坯連鑄機，生產320 mm×425 mm矩形坯目前年產量100萬噸。公司總年產量在220萬噸。

3)承德建龍 承德建龍特殊鋼有限公司(以下簡稱“承德建龍”)共3座80噸轉爐，由于產能置換的原因有1座80噸轉爐目前處于停產狀態，1座140噸提釩轉爐，3座LF精煉爐，2座VD真空爐，1臺5機5流10米弧國產方圓坯連鑄機有200 mm方、240 mm方、160 mm×250 mm矩形坯、Φ210 mm及Φ250 mm圓坯斷面，年產量100萬噸，其中40萬噸圓坯外賣，60萬噸方坯本部軋制棒材銷售； 1臺5機5流14米弧達涅利進口圓坯連鑄機，生產Φ280-600 mm斷面共11個規格圓坯，目前年產量100萬噸。公司總年產量在200萬噸。

4) 分析結論 寶鋼與承德建龍圓坯的橢圓度、表面質量優于南鋼，承德建龍5機5流10米弧的圓方坯連鑄機與80T轉爐實現爐機匹配；寶鋼6機6流10米弧的圓方坯連鑄機(達涅利設計)與 150T超高功率雙爐體直流電弧爐實現爐機匹配，生產效率高于南鋼；但南鋼通過學習先進廠家的經驗，圓方坯連鑄機經過設備優質高效改進、中包快換操作等技術的運用，需要對小方坯連鑄機設備進行適應性改造，以提高圓坯拉速，降低圓坯成本，保證橢圓度100%達標，消除扁平區，提升圓坯實物質量，能夠滿足市場需求，達到質量和成本最優。

3 改造方案

在連鑄機設備基礎不做大修改的情況下，主要對以下設備進行相關改造：振動裝置、導向段和噴淋集管、拉矯機、移鋼機、出坯輥道、翻轉冷床。設備控制部分盡量利舊現有系統，不能利舊部分按新增考慮。

3.1 振動臺

第三煉鋼廠小方坯連鑄機振動臺目前為老式的四連桿電動缸結構，平穩性差，連鑄坯在結晶器內脫模效果不好，帶來坯料表面振痕不規則，表面質量不能滿足中高檔圓坯用戶需求；振動臺電動缸抗拉坯阻力的能力弱，無法對接生產，連鑄機作業率低。為保證圓坯表面質量，提高設備功能精度，需進行技術改造，實現中包快換對接操作，提高生產效率和鑄坯實物質量，考慮優化設計為全板簧液壓振動，導向性好。采用液壓缸驅動，提高驅動力，可實現振幅及振頻的在線實時調整。

3.2 導向段和噴淋集管

現有設備對中性能不佳，噴淋條更換不方便。重新設計二冷導向段，托輥底部設鋼結構支撐架(沿鑄流方向，類似板坯鑄機的香蕉座)，托輥、噴淋條固定架、電攪裝置直接安裝在支撐架上，維修、維護方便，提高設備安裝精度。保證各斷面的鑄坯導向對中。

重新設計二冷噴淋集管裝置，優化設計。盡量統一噴淋條規格，減少噴淋條數量，不同斷面的鑄坯只需移動噴淋條位置即可，減少更換斷面時設備準備時間。不銹鋼噴淋管壁厚3.5 mm或以上。

3.3 拉矯機

現有結構型式拉矯機精度偏低，剛性差，工作時或導致液面波動。重新設計制作拉矯機，采用單機架型式，全水冷防護結構。共設置4個機架(油缸壓力單獨遠程可調)，以減少鑄機生產時的熱坯壓力，從而減少方坯在開槽的拉矯輥上壓出凸起的可能，提高方坯鑄坯質量。

3.4 移鋼機

現有移鋼機是1996年投產上線使用的，當時為提鋼機，2000年“雙加改造”時自主在線改為移鋼機，新增翻鋼機，冷床和翻鋼機設備存在約500 mm的高度差，傾翻力矩大，錯齒等故障率偏高，不能完全滿足圓坯表面質量和生產順行要求。移鋼機、翻鋼機優化設計更新：取消冷床斜滑軌，改為直接取坯，以徹底消除圓坯沿斜滑軌加速下滑造成的劃傷、撞傷缺陷；目前缺陷比例不高，可通過修磨予以挽救。

3.5 出坯輥道

出坯輥道設備，原設計是針對130，150 mm方坯，對矩形坯和圓坯適應性差，今后若圓坯產量大幅提高，需提質、提速，原設計輥道強度和線速度不能滿足要求，為保證圓坯出坯順行，輸送輥道、導向均須優化改進，以適應方圓結合生產要求。

3.6 翻轉冷床

取消現有連鑄坯在冷床頭部下滑斜坡和冷床尾部的上坡，改造翻轉冷床齒條設計(驅動裝置及支架不做改動)，既滿足動齒條自動取坯和分坯功能，同時消除原有取坯位置與改造后取坯位置約400 mm的高度差。

4 結束語

本項目實施后，能夠滿足特鋼生產工藝質量要求，主要有以下兩個方面的益處：一是提高連鑄坯表面質量和內部質量，保證橢圓度100%達標；二是滿足方圓結合、優質高效生產的要求，提高連鑄機作業率，達到爐機生產節奏接近匹配。