新一代高效连铸技术发展思考

发表时间:2021/6/9   来源:《基层建设》2021年第5期   作者:吴旭鹏 刘智君
[导读] 摘要:进入二十一世纪以来,在社会发展下,带动了我国经济水平的提升,近几年,我国经济形势一片大好,各行各业也充满生机,各行各业之间的激烈竞争,促进了行业自身的科学技术掌握和创新能力,其中部分行业在本企业所做出的成就,不但为企业获得了巨大的利益,提高了自己在该方面的研究能力等。
        山钢股份莱芜分公司银山型钢炼钢厂  山东莱芜  271126
        摘要:进入二十一世纪以来,在社会发展下,带动了我国经济水平的提升,近几年,我国经济形势一片大好,各行各业也充满生机,各行各业之间的激烈竞争,促进了行业自身的科学技术掌握和创新能力,其中部分行业在本企业所做出的成就,不但为企业获得了巨大的利益,提高了自己在该方面的研究能力等。本文主要研究的是连铸技术的发展现况以及能够有效降低企业生产成本的高效连铸技术。
        关键词:连铸技术;高效连铸;工艺技术
        引言
        将高温钢水连续不断地浇注到一个或一组实行强制冷却的带有“活底”的铜模内,待钢水凝固成具有一定厚度的坯壳后,从铜模的另一端拉出。这样铸坯就会连续不断地从铜模内拉出,这种高温钢水直接浇注成钢坯的工艺,叫“连续铸钢”。它是连接炼钢和轧钢的中间环节,是炼钢厂(或车间)的重要组成部分。连铸生产的工艺流程为:钢包→中间包→结晶器→二次冷却→拉坯矫直→切割→辊道输送→推钢机→铸坯。连铸技术的应用彻底改变了炼钢车间的生产流程和物流控制,为车间生产的连续化、自动化和信息技术的应用,以及为大幅度改善环境和提高产品质量提供了条件。连铸生产的正常与否,不但影响到炼钢生产任务的完成,而且也影响到轧材的质量和成材率。此外,连铸技术的发展,还会带动冶金系统其他行业的发展,它对企业组织结构和产品结构的简化与优化有着重要的促进作用。
        1连铸生产工艺
        连铸法是将钢水通过结晶器直接冷却,凝固成钢坯的一种钢水浇铸方法。与传统模铸工艺相比,连铸生产工艺使钢铁生产流程趋于高效化、集约化、产品品种生产专业化、优质化、多样化。这也是一些发达国家不惜人力和财力发展这项技术的原因。近些年来连铸技术在各国又取得了长足的进步。连铸工艺主要设备包括钢包及钢包回转台、中间包及中间包小车、结晶器及结晶器振动装置和拉矫机等。温度成分合格的钢水盛放在钢包内,通过回转台使钢包置于中间包上方,打开大包水口,使钢水注入中间包内。待中间包液面达到要求位置时,打开中间包水口,控制钢水按一定速度流入结晶器。当沿结晶器壁的外层凝固成有一定厚度的坯壳,同时结晶器内钢水到达规定高度时,启动拉辊,通过引锭杆以一定速度把铸坯拉出。铸坯拉出结晶器后,由二冷装置继续冷却,经过拉矫区通过辊道向前输送,经切割辊道由火焰切割装置切成定尺长度,送至铸坯精整场地,即完成连铸过程。
        2连铸技术工艺
        2.1低过热度浇注工艺技术
        现在我国绝大部分厂家在进行浇注钢水时将过热度定在20摄氏度至30摄氏度之间,所应用该技术浇注的铸坯的质量会受到该技术的决定性影响,为了能够减少技术本身对产品的影响权重比例,我国相关研究人员在钢包加盖和中间罐的热工方面进行一定的调整。
        2.2铸坯感应加热
        连铸———直轧是一项重要的技术,具有节能降耗的特点,但是在实际应用的过程中存在一定的问题,其中连铸机和轧机之间的温度补偿是最为主要的技术问题。铸坯的温度在大幅度的下降之前,通过感应加热技术能够对连铸坯即兴局部加热,不用经过热炉加热可以达到轧制的温度要求。感应加热的过程中,对交流电进行利用,促使铸坯表面能够产生涡流。在方坯-直轧感应加热的时,采取纵向磁通感应加热的方式,并且烛坯具有一定的宽厚比,并且边缘的热量散失比较严重,传统的感应加热的温度补偿有限,难以满足实际的要求。横向磁通感应加热其技术比较复杂,并且温度分布不均匀,因此,在感应加热的过程中,对其参数进行合理的设置,保证连铸过程中的加热。

在连铸电磁感应补偿加热的过程中,对其温度分布的规律进行掌握,保证技术的有效应用。因此,对其加热数值进行模拟,促进三维非线性电磁场和温度场的耦合,满足加热速度的要求,并且促使温度能够合理的分布,对实际的生产进行指导。
        2.3薄带连续铸轧
        薄板坯连续铸轧是将薄板坯铸造与热轧连续进行,即金属凝体在连铸机结晶器中凝固成薄板坯后,再在后连续的连轧机上连续轧成板材,其实质铸造与轧钢是两道独立的工序。不同于薄板坯连续铸轧,薄带连续铸轧是直接将金属熔体“轧制”成带材,这种工艺特点是结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊,熔体是在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程。这种工艺从根本上改变了传统钢材生产方法,取消了连铸、粗轧、热轧及相关的加热切头等一系列工序,将凝固成型,铸造与轧制这两个工序合二为一,大幅地缩短了钢铁材料的生产工艺流程,具有降低成本,节约能耗等一系列有点。连续铸轧工艺已广泛应用于有色金属的生产中,但是生产钢铁材料还只是处于试生产阶段。其主要困但是钢铁材料的熔点高,控制铸轧过程稳定性的操作参数范围窄,边部质量控制与侧封难度大,铸轧过程中钢铁材料的传热、凝固过程比有色金属更复杂。
        2.4连铸生产设备
        连铸机的发展大致经历了立式→立弯式→弧形→超低头形→水平等几个阶段。每次新机型的出现,说明了技术的进步。但每种机型都各有其特点,有它的最适应的范围,还没有一种机型完全取代其它机型的趋势。目前,连铸机除满足产量要求外,从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面综合分析,以弧形连铸机较为优越,它是应用的主要机型。但板坯连铸机的总趋向是用直弧型替代弧型,以消除可减轻铸坯内弧侧夹杂物积聚问题。据悉,日本NKK已将所有板坯连铸机改为直弧型。
        连铸生产所用设备通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备主要包括:(1)浇铸设备—钢包运输设备、中间包及中间包小车或旋转台;(2)结晶器及其振动装置;(3)二次冷却装置(小方坯连铸机、大方坯连铸机和板坯连铸机有很大差别);(4)拉坯矫直机设备—拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭子链存放装置;(5)切割设备—火焰切割机与机械剪切机等。辅助设备主要包括:(1)出坯及精整设备—辊道、推(拉)钢机、翻钢机、火焰清理机等;(2)工艺设备—中间包烘烤装置、吹氩装置、脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等;(3)自动控制与测量仪表—结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。
        结语
        为了研究连铸技术的发展状况及高效连铸方面的内容,本文主要从连铸技术的发展状况、高效连铸技术的有关应用(连铸坯产量有着大幅度提升、炉机匹配更符合生产要求、经济效益提高)、连铸技术工艺(低过热度浇注工艺技术、控制技术优化、电磁搅拌技术、连铸坯热送热装技术)以及连铸技术及高效连铸的发展动向等方面进行研究和探析。
        参考文献:
        [1]张兴中,倪满森.连铸技术的发展状况及高效连铸[J].中国冶金,2003(03):20-23+38.
        [2]幸伟,袁德玉.高效连铸的发展状况及新技术[J].连铸,2011(01):1-4.
        [3]刘青,田乃媛,侯文义,张永元,李秋民,卢灼洪,王志坚.方坯高效连铸技术的进展[J].钢铁,1999(10):73-77.
        [4]张合柱,潘平国,杨兆林.薄板坯连铸装备及生产技术[M].北京:冶金工业出版社,2007.
        [5]王天义.薄板坯连铸连轧工艺技术实践[M].北京:冶金工业出版社,2007.
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