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高效连铸是目前钢铁行业的主要发展方向之一,其核心是提拉速。由于设备和工艺的原因,新良特钢圆、方坯连铸机的拉速处于较低水平,产能较低。为了使其实现高效化生产,对其做了大量工作,主要包括:1)通过现场调研,充分了解了设备及工艺现状,并对设备生产能力进行了核算,提出高效化改造目标;2)根据高效化改造目标,对连铸机的设备和工艺参数进行了一系列的调整和重新设计,包括中间包扩容设计、结晶器振动参数的调整、钢水过热度及成分控制、结晶器保护渣的选择、二冷设备改造设计及二冷配水设计等工作。3)根据改造设计方案分阶段对连铸机进行改造,并进行了第一阶段工业化实验。
通过研究得出以下主要结论:
(1)现场调研方面:在炉机匹配的条件下连铸机基本能实现年产60万吨铸坯的生产目标;钢水成分较稳定,过热度波动较大(8~65℃);各工序平均时间能够较好地匹配,但是波动范围大,影响生产节奏的稳定性;铸坯质量质量总体较好,但部分还是存在中间裂纹、中心缩孔、椭圆度较大等缺陷。
(2)中间包扩容改造设计方面:通过改变形腔将中间包的工作容量由13.4吨增加到16.9吨,并重新设置了控流装置;利用商业软件进行的数值模拟表明,中间包改造后,能够形成有利的流动形态。钢液的流动线路延长,夹杂物上浮几率增大。中间包内温度分布均匀,近流和远流之间温度差明显减少,有利于现场实际操作。此外,液面温度合理,低温区减小。
(3)结晶器工艺参数调整方面:负滑脱率不变,适当调大振幅可以使振动频率降到设备允许范围内;通过加强管理,过热度可控制在20℃左右;低碳保护渣直接代替中碳保护渣。
(4)二冷系统改造设计方面:加强了结晶器出口铸坯的支承,增加了足辊数量;延长了二冷喷淋段,二冷区设置了包括足辊段在内的5个喷淋段;为改造方便,确定了圆坯和矩形坯分别使用一套喷淋系统,所有断面共用Ⅲ、IV、V段喷淋系统的改造方案;重新设计了喷嘴的横向、纵向布置位置,并合理选择喷嘴类型;在数值模拟的基础上确定了二次冷却制度,增加了比水量并调整了二冷水的分配比例。
(5)工业实验结果方面:在设备及工艺进行了部分改造的情况下,Ф150mm铸坯拉速由2.0m/min提高到2.5m/min,180×240mm2铸坯拉速由1.0m/min提高到1.2m/min;提拉速后,铸坯行进过程中表面温度分布较合理,铸坯矫直前的表面温度都其在高塑性区;铸坯表面质量及内部质量良好,表面裂纹发生率低,低倍缺陷陷等级低,等轴晶比例较大。铸坯二次枝晶间距基本在100~200μm之间,内部部分超过了200μm。