寶鋼湛江高效板坯連鑄機設計實踐
2018-01-02 12:02:17
寶鋼羅涇兩臺單流2300mm連鑄機分別于2007年、2009年建成投產，2012年停產。2013年，寶鋼決定將寶鋼羅涇已停產的這兩臺單流連鑄機扇形段主體設備搬遷到寶鋼湛江鋼鐵基地，合并改造為一臺雙流連鑄機，改造后連鑄機的主要技術性能參數見表1，中冶賽迪承擔總體設計和主要設備供貨。本搬遷改造項目的目標是將該連鑄機改造為高效率、低成本的高品質連鑄機。2013年5月項目啟動，經歷了3年的設計、設備拆除、設備改造、設備安裝、設備調試過程，于2016年5月15日一次性熱負荷試車成功。
表1寶鋼湛江2300mm連鑄機的主要技術性能參數
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項目名稱
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工藝參數
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連鑄機流數/流
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2－2
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連鑄機機型
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垂直彎曲型、連續(xù)彎曲矯直
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生產鋼種
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管線鋼、壓力容器鋼、結構鋼、船板鋼、特殊專用鋼等
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引錠桿裝入方式
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上裝引錠桿
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板坯斷面尺寸/(mm×mm)
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200/230/250×(1200～2300)
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連鑄機生產能力/(萬t·a－1)
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275
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1、高效率技術
1.1、結晶器在線熱調寬技術
在拉速穩(wěn)定的前提下，提高連鑄機產能最有效的方式是提高連鑄機的連澆爐數。但是在傳統(tǒng)連鑄生產中，更換鑄坯寬度規(guī)格時，不得不中斷澆鑄，更換結晶器或停機在線調整結晶器寬度，重新裝引錠，重新開澆，因此生產效率低，勞動強度大，金屬損耗大。
中冶賽迪經過多年研發(fā)，成功開發(fā)了結晶器在線熱調寬技術，可在全拉速條件下快速、安全、穩(wěn)定地完成結晶器寬度調整，以滿足連續(xù)生產條件下調整板坯寬度規(guī)格的要求，從而提高金屬收得率和作業(yè)率，提高連鑄機生產能力。中冶賽迪深入研究了調寬過程中連鑄坯殼應變及氣隙產生的機理，為實現快速、安全、穩(wěn)定的在線熱調寬技術奠定了理論基礎。在此基礎上成功開發(fā)了高精度結晶器調寬裝置，包括控制精度高、自鎖能力強的調寬驅動裝置，以及保證澆鋼安全的寬邊軟夾緊裝置和實現調寬要求的結晶器本體。調寬方式為電動伺服驅動，結晶器兩個窄邊的4套蝸桿伺服馬達傳動裝置驅動兩個窄邊相向或反向同速運行，實現調寬所要達到的寬度和錐度。其具有調寬精度高、穩(wěn)定性好等特點，可有效抑制生產過程中窄面寬度和錐度漂移。
寶鋼湛江2300mm連鑄機采用了中冶賽迪結晶器在線熱調寬技術，投產以來一直穩(wěn)定運行，平均每天調寬2次以上，調寬調錐精度在±0.2mm以內，用戶畫面如圖1所示。
圖1：湛江2300mm連鑄機結晶器熱調寬用戶畫面
1.2、鑄流雙跟蹤技術
在拉速穩(wěn)定、連澆爐數確定的前提下，減少澆鑄準備時間可有效提高連鑄機產能。如果采用下裝引錠桿方式，必須待尾坯運出引錠桿存放區(qū)域后，才能開始進行下一澆次的裝入引錠桿作業(yè)，準備時間長達80min左右。減少準備時間的有效措施是采用上裝引錠桿技術，待尾坯出扇形段后即可開始下一澆次裝入引錠桿作業(yè)，可將準備時間縮短到50min左右。寶鋼湛江2300mm連鑄機采用了上裝引錠桿技術，并且采用了鑄流雙跟蹤技術，如圖2所示。
可以實現邊拉尾坯、邊送引錠桿，尾坯離開弧形區(qū)扇形段后，即可開始下個澆次裝引錠桿作業(yè)，可將準備時間進一步壓縮到35min左右。鑄機生產更靈活，并有效提高連鑄機產能。
1.3恒拉速生產工藝
傳統(tǒng)連鑄生產中，受前工序鋼水成分、溫度、鋼水供應節(jié)奏的制約，以及受后工序軋鋼對鑄坯斷面、鋼種需求變化的影響，連鑄澆鑄鋼種、斷面頻繁變化，為了實現爐機匹配，拉速時常大幅波動，鑄機生產節(jié)奏和鑄坯質量都不穩(wěn)定。
寶鋼湛江連鑄以熱軋定寬側壓技術為基礎，連鑄機按少數幾個典型的鑄坯寬度組織生產，熱軋通過大側壓技術實現對所有寬度規(guī)格的需求，連鑄機不需頻繁更換鑄坯寬度，從而可以實現單個寬度規(guī)格鑄坯更多的連澆爐數。另外連鑄前工序配置了充足的精煉設施，能夠按連鑄需求的節(jié)奏提供成分、溫度穩(wěn)定的合格鋼水，真正實現以連鑄為中心組織生產。連鑄按恒拉速方式生產，通過穩(wěn)定的中間罐鋼水流場分布、穩(wěn)定的結晶器液面、穩(wěn)定的設備狀態(tài)，實現連鑄生產高效率，并達到生產鑄坯高質量。
圖2雙跟蹤示意圖
2、低成本技術
2.1、獨立設置機械維修車間及公輔設施緊湊化布置
傳統(tǒng)設計中，連鑄機械維修設施布置于連鑄主廠房內，而高壓電氣室、水處理站、空壓站等公輔設施不得不設置于離連鑄機本體更遠的區(qū)域。寶鋼湛江連鑄工程將所有連鑄機的機械維修設施集中布置，在連鑄主廠房外獨立建設輕量化的機械維修中心。一方面降低了機械維修設施本身的建設投資和運行成本；另一方面機修設施移出主廠房后，旋流池及水處理設施、二冷空壓站、高壓電氣室等有條件靠近連鑄機本體布置，不僅減少管道、電纜的長度，并且提高了公輔介質對連鑄本體需求變化的響應速度和靈敏度，有利于降低投資和運行成本，提高鑄坯質量。
2.2冷卻水閥站和液壓閥站緊湊化布置傳統(tǒng)設計中，冷卻水閥站和液壓閥站分別布置在包括有地下管廊的多層平臺上。寶鋼湛江連鑄工程將所有冷卻水閥站集中布置在連鑄機兩旁的地坪層，所有液壓閥站布置在連鑄機兩旁的第二層平臺，不僅大幅減少了管道長度，而且縮短了調節(jié)閥到最終用戶的距離，提高了冷卻水和液壓介質對設備需求變化的響應速度和靈敏度，因此有利于降低投資和運行成本，并提高鑄坯質量。
3.3冷卻水泵站露天布置
傳統(tǒng)設計中，連鑄冷卻水泵站多采用室內布置方式。寶鋼湛江連鑄將所有冷卻水泵站均露天布置，投產一年來的生產實踐證明，泵站露天布置是成功的，不僅降低了工程建設投資，并且節(jié)省了廠房通風、照明等生產運行成本。
3、結語
寶鋼湛江連鑄工程通過采用結晶器在線熱調寬技術、上裝引錠桿技術、鑄流雙跟蹤和恒拉速等技術，實現了連鑄生產高效率。投產一年的生產實踐證明，雙流板坯連鑄機產能達到280萬t/a，鑄坯合格率在99%以上。批量穩(wěn)定生產900MPa以上超高強度厚板鋼，所有鋼種無角裂，中心偏析全部伏于C級。
通過獨立設置機械維修車間、公輔設施緊湊化布置、冷卻水閥站和液壓閥站緊湊化布置、冷卻水泵站露天布置等方式，實現了連鑄生產低成本。投產一年的生產實踐證明，湛江連鑄工序能耗比同類連鑄項目降低約30%。
來源：中國冶金(有刪節(jié))、TNC編輯部整理
