河钢宣钢1段喷嘴改造提高拉速生产试验

徐 亮

（河钢河钢宣化钢铁集团有限责任公司二钢轧厂，河北 宣化 075100）

1 宣钢二钢轧厂连铸主要设备情况

河钢宣化钢铁集团有限责任公司（全文简称宣钢）150 t炉区1号连铸机为12机12流小方坯弧形连铸机，弧长10 m，断面150 mm×150 mm、165 mm×165 mm两种断面，主要钢种低合金系列。设计年产量200万t，该机采用全弧形连续矫直工艺，配置蝶式液压升降钢包回转台，全程无氧保护浇注，钢包下渣检测，结晶器液压面控制技术，结晶器电磁搅拌，连铸矫直技术，红外线自动定尺切割，装配水平是目前世界上流数最多，产量最高的小方坯连铸机之一。150 t炉区连铸机主要参数(见表1)。

表1 连铸机主要参数

2 拉钢条件

宣钢二钢轧厂1号连铸机在改造之前，二冷喷嘴参数如表3，0段喷嘴采用不锈钢喷咀-1/4PZ9490QZ5，12个，1段喷嘴采用不锈钢喷咀-1/4PZ2665QZ5，52个，2段喷嘴采用喷嘴-1/4PZ2065QZ5，28个，比水量在0.80L/KG。在拉低合金HRB400EZT2（SY）拉速165断面达到2.4 m/min时，150断面达到2.6 m/min时有轻微脱方现象，并且中包连浇次数2次1段、2段喷嘴堵塞严重（见图1）。拉速在2.2～2.4 m/min时液面波动较大，漏钢拉断频率明显增加。

表3 改造前二冷喷嘴参数

图1 连浇2次后的1段喷嘴

1号机日产要达到7500 t，减去每月定修两次24 h，小修及日常工艺停机累计24 h，平均日产需达到8035 t才能完成目标任务。表2为对应断面及拉速（出钢量205 t）。

表2 断面及拉速对照表

由于开浇及连浇前两炉温度高，拉速慢，周期在45～50 min左右，正常浇注过程需165断面平均拉速达到2.4 m/min，150断面平均拉速达到2.8 m/min，才能完成生产目标。所以提高拉速是急需解决日产7500 t问题所在。提高拉速首先满足钢坯出结晶器时有足够的坯壳厚度，坯壳厚度在10～15 mm为安全拉钢范围。

3 出结晶器坯壳厚度

根据公式：

式中：e为坯壳厚度；K为凝固系数；h为结晶器有效高度；v为拉坯速度。

计算出拉速v分别为2.4 m/min和3 m/min，K=22 mm/min1/2，h=0.8 m时，坯壳厚度e：

坯壳厚度在2.4～3.0 m/min都满足安全坯壳厚度要求。所以在现有的工艺下只要改善铸机铸坯的脱方和喷嘴的堵塞问题，就能满足日产7500 t的要求。

4 生产工艺优化与实践

4.1 喷嘴优化布置

二次冷却区内部的传热方式以喷嘴喷淋水、铸坯表面传热为主，具有可控性。二冷区应当具备较宽的流量调节范围、水量分布受流量变化的影响较小、较高的喷射速度，且易于蒸发、覆盖面大等。喷嘴冷却水与铸坯接触面积一般为喷嘴面积的3～5倍。相关研究表明，连铸二冷区的冷却对内部质量有一定的影响。冷却凝固不均匀，裂纹就会越来越多，对于高温区域会发生严重的偏析，通过根据喷嘴水量分布特性进行设定，控制喷嘴组合体的水量分布均匀，就能够避免对铸坯质量的影响。原先的1段喷嘴为不锈钢喷嘴-1/4PZ2665QZ5，2段喷嘴为喷嘴-1/4PZ2065QZ5，保持0段足辊不锈钢喷咀-1/4PZ9490QZ5不变，改1段喷嘴为不锈钢喷嘴-1/4PZ4065QZ5,2段喷嘴为喷嘴-1/4PZ4065QZ5，改善后的二冷比水量达到1.0 L/kG，二冷水增加量为129 m3/h。优化之后的喷嘴，堵塞情况明显改善，连浇次数可以增加到5次以上，经过生产试验165 mm×165 mm断面连铸机拉速达到2.7 m/min，没有明显脱方现象。

4.2 结晶器振动改造

原先设计的结晶器振动为全板簧振动机构,通过减速机上的偏心套和连杆使置于振动架上的结晶器上下振动,运行轨迹呈正弦波.振幅在线不可调，通过更换偏心套可以调整振幅。改变电机输出转速，可使振动频率在40～300次/min范围内进行调整。在改进之前振频超过180～190次/min时振动精度明显降低，偏摆量较大，液面波动不稳定，不能满足高拉速的需要。改造后电动缸控制，可实现非正弦振动，可在线调节结晶器振动的波形、频率和振幅，选择最佳的振动特性参数，从而在不同拉速下均可获得最佳的铸坯表面质量，满足铸坯高拉速需求。

4.3 降低中包过热度提高中包寿命

拉速稳定在2.4 m/min，从表3可以看出拉钢周期在33.11 min，由于钢包周转加快，放钢温度可以降低20℃，由于中包温度降低，中包耐材使用时间增加，中包过钢炉数也明显增加。据统计增加拉速后中包寿命提高到37.21炉/23.8 h，比原先增加3.41炉/1.8 h，月减少2对中包。

5 经济效益

5.1 降低放钢温度节约成本

转炉每降低1℃，吨钢节约成本0.325元，按照日产7500 t计算，则全年节约成本：0.325×20×7500×365=17793750元。

5.2 耐材节约成本

按照每月节省2对中包计算，没对中包成本10万元，则可节约成本：2×12×100000=2400000元。

5.3 投入成本

振动电缸改造投入费用单价5万元，12个在线使用，3个备用。则投入：15×50000=750000元。喷嘴单价与原类别喷嘴单价相同，不做计算。

则总效益为：17793750+2400000-750000=19443750元。

6 结语

宣钢经过生产过程中不断对连铸工艺的调整优化，1号机满足日产7500 t的同时，连铸浇注顺利，铸坯质量控制良好，并且节约成本19443750元。