吳金鐘 吳志會(huì) 宋衛(wèi)東

摘要：隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展，鋼鐵產(chǎn)量是評(píng)價(jià)一個(gè)國(guó)家的工業(yè)化程度的主要影響因素之一。而連鑄機(jī)是煉鋼過程中會(huì)影響到鋼鐵性能的一種重要設(shè)備，因此連鑄機(jī)扇形段的制造質(zhì)量直接決定了整個(gè)設(shè)備運(yùn)行是否可以順利進(jìn)行。由于不同的連鑄工藝對(duì)應(yīng)不同的連鑄機(jī)設(shè)備運(yùn)行狀況和相應(yīng)的生產(chǎn)工藝，所以要得到較好質(zhì)量的連鑄坯，應(yīng)該對(duì)連鑄機(jī)扇形段二冷區(qū)工藝，例如二次冷卻、動(dòng)態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計(jì)等進(jìn)行精準(zhǔn)把控，合理科學(xué)的應(yīng)用。

關(guān)鍵字：連鑄機(jī)，扇形段，二冷區(qū)

引言：通常在連鑄機(jī)的制造加工過程中，連鑄機(jī)扇形段特殊的結(jié)構(gòu)和性能要求加上各種生產(chǎn)技術(shù)手段的限制，這就導(dǎo)致在連鑄機(jī)扇形段頻發(fā)故障，例如連鑄機(jī)組在運(yùn)行過程中突然停機(jī)的問題，而這一問題又會(huì)進(jìn)一步導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)效果和產(chǎn)品質(zhì)量不佳。因此，在煉鋼行業(yè)未來的發(fā)展中，通過制造工藝改進(jìn)來優(yōu)化連鑄機(jī)的扇形段將是勢(shì)在必行，只有對(duì)連鑄機(jī)扇形段的優(yōu)化設(shè)計(jì)才能確保其質(zhì)量達(dá)到目前行業(yè)內(nèi)提出的高標(biāo)準(zhǔn)要求。大量工程實(shí)踐和理論研究表面，連鑄工藝技術(shù)的發(fā)展和連鑄坯凝固過程息息相關(guān)。連鑄坯凝固過程是分階的， 包括結(jié)晶 器形成初生坯殼 ， 二冷區(qū)接受噴水冷卻坯殼穩(wěn)定生長(zhǎng) ， 液相穴末端凝固結(jié)束這三個(gè)階段，針對(duì)不同階段采用相應(yīng)的工藝技術(shù)對(duì)鑄坯質(zhì)量進(jìn)行控制，本文將針對(duì)二冷區(qū)工藝技術(shù)進(jìn)行研究和探討 。

1連鑄機(jī)扇形段

連鑄機(jī)工作狀態(tài)十分復(fù)雜，當(dāng)工作情況十分惡劣時(shí)，大概率會(huì)對(duì)連鑄機(jī)扇形段結(jié)構(gòu)造成毀滅性打擊，這就意味著連鑄機(jī)扇形段的制造質(zhì)量直接決定了整個(gè)設(shè)備運(yùn)行是否可以順利進(jìn)行。在該行業(yè)內(nèi)，連鑄機(jī)的扇形段制造方面仍舊處于技術(shù)匱乏階段，急需根據(jù)復(fù)雜多樣得到工況，進(jìn)行有針對(duì)性的加工工藝改進(jìn)，提高扇形段的產(chǎn)品質(zhì)量和工作的效果。目前根據(jù)大量工程實(shí)踐和理論研究可以發(fā)現(xiàn)，連鑄機(jī)扇形段特殊的結(jié)構(gòu)和性能要求加上各種生產(chǎn)技術(shù)手段的限制導(dǎo)致在連鑄機(jī)扇形段頻發(fā)故障，進(jìn)一步導(dǎo)致煉鋼生產(chǎn)效果差，基于上述原因通過二冷區(qū)工藝技術(shù)的研究與改進(jìn)對(duì)扇形段結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化這一舉措具有現(xiàn)實(shí)意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。

2二冷區(qū)工藝技術(shù)

連鑄機(jī)扇形段二冷區(qū)工藝技術(shù)包括二次冷卻、動(dòng)態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計(jì)等工藝，通過對(duì)這些工藝技術(shù)的精準(zhǔn)把控便可以要得到較好質(zhì)量的連鑄坯.

2.1二次冷卻工藝的選擇

連鑄過程的本質(zhì)是傳熱過程和凝固過程結(jié)合。在結(jié)晶器中鋼水凝固帶走整個(gè)過程凝固熱量的20%左右 ， 剩下的80%熱量在二冷區(qū)中被帶走。這就意味著二冷區(qū)的配水策略與生產(chǎn)率的高低和鑄坯質(zhì)量的好壞直接相關(guān)。目前，預(yù)防和控制鑄坯產(chǎn)生表面和內(nèi)部裂紋的主要措施是通過控制凝固過程中的溫度場(chǎng)實(shí)現(xiàn)的。雖然合理選擇二冷工藝是提高生產(chǎn)率和鑄坯質(zhì)量的基礎(chǔ)， 但是保證鑄機(jī)噴嘴狀態(tài)也至關(guān)重要，只有保證鑄機(jī)噴嘴狀態(tài)才能確保冷卻均勻。總的分析可以發(fā)現(xiàn)輕壓下工藝會(huì)影響凝固末端， 結(jié)晶器電磁攪拌工藝只影響鑄坯的表層質(zhì)量 ， 而二冷工藝影響范圍最大，程度最深，直接影響到整個(gè)二冷區(qū)鑄坯的質(zhì)量。

因?yàn)殇摰膫鳠嵯禂?shù)有限，所以隨著拓殼厚度的增加 ， 熱阻會(huì)迅速變大，此時(shí)如果增加水的強(qiáng)度也只能是使鑄坯的表面溫度迅速下降，但與此同時(shí)也造成坯殼承受的熱應(yīng)力增加 ，易產(chǎn)生表面裂紋。所以以能夠控制鑄坯鼓肚為前提， 較弱的二次冷卻工藝會(huì)減少柱狀區(qū)寬度增加等軸晶區(qū)寬度 ，這樣可以盡量減少熱應(yīng)力和組織應(yīng)力，進(jìn)一步減少鑄坯裂紋。除此之外鑄機(jī)設(shè)備冷卻性能是否優(yōu)異也格外重要，不然高溫導(dǎo)致設(shè)備狀態(tài)差 ，造成設(shè)備功能精度低，鑄坯積渣，劃傷等缺陷。

2.2動(dòng)態(tài)輕壓下工藝的選擇

輕壓下技術(shù)是目前減少或消除中心偏析和中心疏松所采取的最經(jīng)濟(jì)有效的方法。壓下區(qū)間、總壓下量、以及指定區(qū)域的壓下率和壓下速率是輕壓下技術(shù)的關(guān)鍵性工藝參數(shù)。通過對(duì)這些工藝參數(shù)值的合理確定和應(yīng)用，才能實(shí)現(xiàn)輕壓下技術(shù)消除或減少鑄坯中心偏析與疏松的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)。

目前壓下區(qū)間的確定沒有定值 ，因?yàn)閴合聟^(qū)間的確定取決于鋼的成分，鑄坯斷面的大小和形狀，生產(chǎn)設(shè)備等因素。一般情況下是結(jié)合理論與實(shí)踐，通過實(shí)驗(yàn)和鋼種質(zhì)量的不斷探索和對(duì)比分析，尋找出一個(gè)最佳值;總壓下量指輕壓下工藝中輥縫的收縮總量，包括鑄坯凝固 自由線收縮量和實(shí)際作用在鑄坯上的機(jī)械壓下量?jī)刹糠?。確定總壓下量除了以上兩部分的完美結(jié)合，還應(yīng)該考慮到高溫下設(shè)備的變形量。不同種類的鋼總壓下量也不同，通常含碳量較高的鋼種總壓下量大。壓下率和壓下速率概念不同，前者是澆鑄方向單位長(zhǎng)度的壓下量，后者是單位時(shí)間的壓下量。

2.3連鑄機(jī)輥距的合理設(shè)計(jì)

連鑄機(jī)輥距的大小直接影響鑄坯鼓肚的變形，輥距越小，鑄坯鼓肚變形越小，反之輥距越大，鑄坯鼓肚變形越大。與此同時(shí)，由于輥?zhàn)釉谶B鑄機(jī)弧線上的安裝無法實(shí)現(xiàn)絕對(duì)準(zhǔn)確 ， 總會(huì)產(chǎn)生對(duì)弧誤差，在同一對(duì)弧誤差之下，輥距越小引起的坯殼所受彎曲變形就越大，所以因輥距也不是越小越好。存在最佳輥距。通常會(huì)采用細(xì)輥密排技術(shù)，也就是小輥距通過小輥徑來實(shí)現(xiàn)，但并不是越細(xì)越好，越密越好，需要有合理度來控制。輥?zhàn)舆^細(xì)導(dǎo)致扇形段整體的剛度和強(qiáng)度都降低，使用壽命降低;輥?zhàn)舆^密導(dǎo)致扇形段連鑄坯的冷卻和積渣排除受影響 。

3.發(fā)展歷程

為提高連鑄機(jī)扇形段的質(zhì)量，二冷工藝也在不斷進(jìn)行改革發(fā)展和創(chuàng)新。其中就包括日本學(xué)者為控制板坯角裂和橫裂紋，開發(fā)了SSC控冷工藝，原理是通過控制鑄坯的表層微觀組織結(jié)構(gòu)，防止產(chǎn)生橫裂。國(guó)內(nèi)相關(guān)企業(yè)在這方面雖然存在一些問題，但也有所嘗試，并且有一定成果。例如SSC強(qiáng)冷最好在彎曲段彎曲點(diǎn)以上實(shí)施，在設(shè)備上實(shí)現(xiàn)要求的冷卻強(qiáng)度這一目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)難度較大;如果強(qiáng)冷時(shí)加大表層應(yīng)力，會(huì)導(dǎo)致表面裂紋加劇。最新嘗試的板坯連鑄機(jī)上部弱冷，下部強(qiáng)冷這一針對(duì)二冷工藝的改進(jìn)對(duì)控制板坯角裂和橫裂紋的效果良好。

結(jié)語(yǔ)

連鑄機(jī)扇形段的質(zhì)量好壞直接決定了整個(gè)設(shè)備運(yùn)行是否可以順利進(jìn)行，通過對(duì)連鑄機(jī)扇形段二冷區(qū)工藝，例如二次冷卻、動(dòng)態(tài)輕壓下、扇形段輥間距設(shè)計(jì)等工藝進(jìn)行精準(zhǔn)把控，控制了鑄坯質(zhì)量，提高了生產(chǎn)率和產(chǎn)品合格率，減少殘次品的產(chǎn)生。在連鑄技術(shù)的不斷發(fā)展和改進(jìn)過程中，提高產(chǎn)品高質(zhì)量，減少產(chǎn)品缺陷始終是我們的發(fā)展目標(biāo)，提高對(duì)連鑄機(jī)扇形段二冷區(qū)工藝技術(shù)的深入研究日益深化可以提高鑄坯質(zhì)量和鑄機(jī)生產(chǎn)效率。

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