降低中間包控流系統事故率的研究和實踐

陳志月，閆若璞

（河鋼集團唐山鋼鐵集團有限責任公司，河北，063016）

0 引言

隨著我國鋼鐵產業的不斷發展,連鑄技術得到了快速發展,高效連鑄技術日趨成熟，已成為企業降低生產成本、增加效益的重要手段。高效連鑄是以高拉速為核心，實現連鑄機高產量、高質量、高效率、高作業率生產。而制約高效連鑄生產的主要因素為非計劃的生產中斷，其通常為生產事故所致。2019年下半年唐鋼二鋼軋廠連鑄中間包控流系統事故發生頻繁，已經影響到連鑄機的正常生產，因此降低中間包控流系統事故率，已成為保證連鑄機高效運行的重要任務和措施[1]。

本文介紹了唐鋼二鋼軋廠連鑄生產事故調查情況，統計了2019年下半年連鑄中間包控流系統事故按月分布情況、事故類型及各類事故的發生頻次，對中間包控流系統事故頻發的原因進行了研究分析，給出了減少和消除中間包控流系統事故的工藝優化措施，并對措施實施后的改善效果進行了分析。

1 連鑄生產事故調查

1.1 2019年下半年中間包控流系統事故分布情況

2019年7～12月產量及中間包控流系統事故率按月統計如表1所示。

表1 2019年7～12月份產量及事故率

1.2 中間包控流系統事故類型統計情況

對中間包控流系統引起的連鑄機非計劃停流事故的類型進行了調查統計，確認了事故類型主要包括上水口夾鋼、上水口擴徑、上水口炸裂、機構故障、滑塊侵蝕，具體統計情況如表2所示。

表2 影響中間包控流事故類型次數統計

1.3 中間包控流系統各類事故發生頻次統計情況

根據統計出的連鑄中間包系統控流事故的類型及發生頻次，繪制了2019年7～12月事故分類及發生頻次排列，如表3所示。

通過表3可以看出，上水口夾鋼是中間包控流系統事故發生的主要因素，通過對連鑄作業區6號機非計劃停流下線中間包上水口的取樣、調查，發現上水口殘鋼表面出現點狀鋼瘤，并從鋼柱中流出鋼水，在上水口與滑塊之間形成夾鋼，中間包上水口與滑塊之間夾鋼宏觀形貌如圖1所示。

圖1 中間包上水口與滑塊之間夾鋼宏觀形貌

表3 2019年7～12月各類控流系統事故發生情況統計

2 中間包控流系統事故原因分析

2.1 水口對中精度

按照上水口與下滑塊同心的技術要求對現場事故中間包進行確認，發現上水口與下滑塊未能完全同心（如圖2所示）[2]。

如果澆鋼過程中水口對中精度差，鋼水會對水口表面嚴重侵蝕，上水口出口表現出“碗狀”侵蝕，造成上水口與下滑塊配合失效，造成夾鋼。由圖2可以看出，上水口與下滑塊不對中，則會在A點侵蝕上水口，在B點侵蝕下滑塊。

圖2 上水口與下滑塊鋯芯不對中侵蝕主視圖及俯視圖

2.2 上水口與滑塊之間配合

按照上水口與下滑塊表面配合的技術要求對事故中間包進行檢測，發現上水口與下滑塊匹配效果差[3]。

下滑塊長方形的工作面與上水口圓形工作面相配合，經常出現因上水口工作面露出機構底板平面尺寸偏小，機構底板將下滑塊的4個角部墊起，下滑塊方形工作面與上水口的圓形工作面不能重合。由于下滑塊角部與上水口機構面相干涉，使用過程中滑塊與水口之間出縫隙，造成夾鋼的問題，如圖3所示的B點。

圖3 機構與上水口配合主視圖及俯視圖

2.3 基礎安裝板精度

按照中間包下滑塊安裝的技術要求對事故中間包進行檢測，發現下滑塊基礎板安裝精度偏低，需提高安裝精度[4，5]。

下滑塊是通過定徑滑道進行快速更換，工作狀態下的滑塊和備用滑塊均定位在滑道內，若安裝基礎板出現精度低的情況，則會導致滑塊與安裝板機構之間存在縫隙，就會破壞機構運行的平穩性，造成上水口、下滑塊之間壓力分布不均，鋼水就會從上水口、下滑塊之間溢出形成夾鋼。

3 中間包控流系統的工藝優化措施

3.1 改進中間包上水口結構形式

（1）針對中間包上水口母體與鋯芯之間滲鋼的情況，將上水口高度由原來的95 mm加長到130 mm；為了使下滑塊更好的進入工作位置，降低與上水口之間的碰撞應力，將上水口工作面倒角由1×34°改為3×34°。上水口結構改進前后對比如圖如4所示。

圖4 上水口結構改進前后對比

（2）根據上水口與機構平面差的設計標準，上水口應高于機構平面0.3～0.5 mm（如圖5尺寸L）。為此，調整上水口凸臺高度由原來的18.1 mm提高到18.3 mm（機構凹槽深度17.9 mm），確保上水口與機構平面差的設計標準。

圖5 中間包上水口與機構底板相對高度示意圖

通過優化中間包上水口結構參數，結合模擬與現場實際，可使水口對中精度有較大提高。

3.2 改進中間包下滑塊及入口碗部結構形式

（1）將下滑塊與上水口接觸平面的直角形式改為圓角形式，在工作狀態下滑塊與上水口完整接觸吻合，解決上水口機構底板與下滑塊之間因干涉不能壓緊的問題。改進前后對比如圖6所示。

圖6 改進前、后下滑塊的結構形式

（2）將下滑塊入口碗部倒角半徑由R25 mm改為R7.5 mm，入口直徑由Φ26 mm改為Φ22.5 mm，優化上水口、下滑塊結合部位鋼水流場，降低此部位的侵蝕速率，減少水口滑塊夾鋼現象發生。優化尺寸前后對比如圖7所示。

圖7 改進前、后的下滑塊入口碗部半徑結構

通過優化中間包下滑塊及入口碗部結構參數，提高上水口與下滑塊間的配合精度，降低結合部位的侵蝕速率，可有效減少水口與滑塊間夾鋼現象的發生。

3.3 提高機構設備控制精度

為了確保上水口面高出基礎板的滑道面0.3～0.5 mm，將基礎板與上水口的配合尺寸由18±0.2 mm，調整為18-0.03mm-0.01，調整后基礎板尺寸如圖8所示。

圖8 調整后基礎板尺寸

通過優化中間包上水口機構基礎板尺寸參數，可防止下滑塊與基礎板之間的干涉，提高上水口與下滑塊之間的配合精確度。

4 改善效果

通過上述措施的實施，優化了上水口與下滑塊的外形結構尺寸，將上水口與滑塊同心度差控制在±0.5 mm，改善上水口與下滑塊間的匹配狀況，消除了下滑塊與上水口基礎板之間的干涉，解決了水口夾鋼問題。通過2020年4～6月份產量及事故率統計（見表4），顯示中間包上水口與下滑塊之間無明顯夾鋼現象。改善后的中間包水口與滑塊間狀況如圖9所示。

圖9 改善后的中間包水口與滑塊間狀況

由表4可以看出，唐鋼二鋼軋廠中間包控流系統的事故率實現了由2019年7～12月的平均每萬噸鋼1.45次，降到2020年4～6月的平均每萬噸鋼0.1次以下成效，有效保證了連鑄工序生產穩定順行。另外在降低中間包控流系統事故的同時，連鑄月產提高了500噸，噸鋼增效450元，減少了工人的勞動強度。

表4 2020年4-6月份產量及事故率

5 結語

唐鋼二鋼軋廠從提高連鑄生產效率出發，對影響連鑄生產順行的各類因素進行了分析，并實施了一系列降低中間包控流系統事故的工藝優化措施，實現了降低連鑄生產事故、提高生產效率的目標。

（1）通過優化中間包上水口結構參數，依據模擬與現場實際結合，顯著提高了中間包水口對中精度。

（2）通過改進中間包下滑塊及入口碗部結構形式，提高上水口與下滑塊配合精度，解決了上水口與下滑塊配合不好的問題。

（3）通過優化中間包上水口機構基礎板尺寸參數，消除了下滑塊與上水口基礎板之間的干涉，提高上水口與下滑塊之間的配合精確度。