钢厂始终追求的目标__恒速浇注

1 钢厂始终追求的目标——恒速浇注

余志祥1 邹继新2 杨运超2 杨新泉2 米源2

（1.武汉钢铁股份有限公司，湖北 武汉 430083

2. 武钢股份第三炼钢厂，湖北 武汉 430083）

摘 要：武钢多年来始终将恒速浇注作为不变的追求目标。本文结合武钢自身的实践，描述了拉速波动对铸坯质量的影响，以及在温度控制、生产节奏和生产顺行方面所采取的对策。经过多年的努力，武钢平均典型拉速达标率已超过80%，其中高附加值品种已达到或超过90%。

关键词：恒速浇注、温度、节奏、生产管理

1. 前言

通常人们将标准浇注温度所对应的标准拉速称为典型拉速，而所谓恒速浇注就是指保持典型拉速恒定不变的浇注过程。恒速浇注是衡量铸坯质量、生产顺行，乃至钢厂综合水平的标志性参数，因此众多连铸钢厂都将恒速浇注作为追求目标。

武钢自上世纪80年代实现全连铸后，就开始把重点放在恒速浇注上。尤其是本世纪以来，随着“双高”产品比例急速增大，用户对钢材产品的质量要求越来越高，武钢对恒速浇注加大力度管理。为了能量化地进行管理，我们引出典型拉速达标率的概念，即：

典型拉速达标率＝∑典型拉速浇注时间/∑浇注时间×100%

武钢多年的经验证明，典型拉速达标率的提高，取决于精确的温度控制、严格无误的操作、生产节奏的有序控制、设备的平稳运行，本文将着重在这些方面进行讨论。由于武钢三个钢厂在恒速浇注方面所做的工作大致类同，故本文中所涉及的实例及大部分参数仅取自其中一个钢厂（即三炼钢250t转炉厂）。

2. 不合理的拉速及拉速波动对几种铸坯主要缺陷的影响

2.1 增加表面纵裂发生几率

采用过低拉速进行浇注，通常会使结晶器内传热状况向不良方向改变，从而使纵裂发生率提高，尤其是宽度大的铸坯，图1所示的开浇最前几块铸坯纵裂发生率高于正常坯证明了这一点。 2

图1 纵裂发生指数与浇铸炉次、坯号的关系

同样，拉速波动会改变结晶器内原先持续稳定的传热状况，增加纵裂的发生机会，尤其当拉速波动幅度增大时，见图2。

图2 纵裂发生指数与拉速波动量的关系

2.2 导致表层卷渣严重

拉速的突然变化会引起结晶器液面的波动，尽管采用液面自动控制技术，可以减缓其程度，但仍使铸坯表层卷渣趋于严重。图3示出换包过程拉速波动炉次热轧钢卷表面夹杂缺陷发生率高于正常坯，图4是对夹杂缺陷进行能谱分析的试验结果，证明是保护渣卷入所致。

12.55.802468平均第一炉第一炉01坯纵裂发生指数051015200.10.20.3>0.3拉速波动量,m/min纵裂发生指数 3

图3 夹杂发生指数与炉次铸坯顺序号的关系

图4 夹杂缺陷能谱分析结果

2.3 增加中心偏析恶化趋势

拉速的变化，会造成凝固末端位置的变化，这样会导致凝固末端“搭桥”现象的增加，从而恶化中心偏析的程度，尤其当拉速变化频率高、幅度大时，图5是中心偏析较严重的例子，虽配有铸机动态轻压下，但因拉速波动太大，造成中心偏析达到B级。

0.000.501.001.502.002.503.003.504.004.50010203040506坯号夹杂发生指数 4

图5 中心偏析与拉速波动的关系

2.4 降低钢水洁净度

拉速波动（非稳态浇注）对铸坯洁净度的影响已有很多报导，如图6[1]所示，升速、降速过程铸坯夹杂物含量均比稳定拉速情况下铸坯夹杂物含量高。图7[2]表示对IF钢洁净度的调查结果。显而易见，当拉速变化时，相对应处铸坯的夹杂物含量及 [N]、T[O]均有不同程度增加。

图6 升速和恒速下铸坯表层夹杂物含量 降速和恒速下铸坯表层夹杂物含量 5

图7 连浇坯夹杂物检验结果（平均值）

从以上实践结果可以看出，控制合理和恒定的拉速，对铸坯质量有着十分重要的意义。

3. 实现恒速浇注的措施

3.1 确定每一钢种、每一断面的典型（标准）拉速

典型拉速首先要满足铸坯质量的需求，同时又能最大限度地发挥铸机的生产效率，并且使其与二次精炼和转炉的生产节奏达到最佳吻合。

武钢三个炼钢厂根据各自钢种或钢种组的化学成份，铸坯的断面尺寸、工序间的节奏平衡状况以及多年来铸坯质量信息的反馈，制定和完善了典型拉速规范，并被视为全连铸生产组织中的核心参数。

典型拉速和恒定拉速的实现，关键因素是温度和时间，而操作和设备的顺行又是必备的前提条件。

3.2 温度控制

3.2.1 标准浇注温度的制定

所谓标准浇温度是指某钢种在中间包内的温度要达到其液相线温度TL和过热度△T之和，TL取决于化学成份，而△T则由可浇性和铸坯质量需求来决定。事实上，标准浇注温度和典型拉速是同时制定的，其是不可分割的一对参数。

3.2.2 标准过程温降的制定 01020304050[N]/ppmT[O]/ppmMA/mg·(10kg)-1MI/ppm连浇坯正常坯 6 从转炉终点开始到连铸中间包，钢水温降主要有5个阶段，即：

ΔT1――出钢降温

ΔT2――出完钢运输和静置到精炼开始时的温降

ΔT3――精炼过程温降

ΔT4――精炼结束到开浇等待过程温降

ΔT5――钢水从钢包注入中间包内的温降

因此，过程总温降ΔT=ΔT1+ΔT2+ΔT3+ΔT4+ΔT5。

在经过实际温降调查后可以按钢种分类制定标准过程温降。图8是一个典型钢种的标准过程温降图。能否准确控制各过程温降值，是实现标准浇铸温度的关键，因此必须对影响温降的主要因素进行控制，降低温降和稳定温降是控制的目的。

图8 典型钢种标准过程温降

3.2.3 控制过程温降的主要措施

1. 出钢温降的控制

① 实施红罐周转制度

图9[3]示出不同罐况温降规律调查结果及其对出钢温降的影响。据此，并结合生产实际，将钢包分为4种等级，即

A级罐：红热周转罐停罐<100分钟。

B级罐：红热周转罐停罐≥100分钟--<120分钟。

C级罐：红热周转罐停罐≥120分钟；停产检修、钢包加热≥4小时出钢

出钢毕

精炼前

精炼后

大包开浇 ΔT1

ΔT2

ΔT3

ΔT4

ΔT5 中间包测温

钢水过热度/℃

浇铸时间t 7 的大罐；小修罐第一炉。

D级罐：中修罐第一炉、大修罐第一炉。

减少钢包周转数量，增加A级罐（红罐）数量是控制重点。

图9 不同罐况温降规律调查结果示意图

② 实施出钢温度补偿制度

a. 根据罐况及精炼工艺路线，对出钢温度进行5～15℃的补偿；

b. 根据添加合金的种类、数量，对出钢温度进行补偿；

c. 以上温度补偿计算均由计算机静态模型实施；

d. 利用LF炉，尽量减少出钢温度的提高。

2. 采用相应保温措施，减少和稳定过程温降

保温措施主要有：

① 实施钢包加盖 8 ② 改善钢包覆盖剂的铺展性提高保温效果

③ 中包覆盖剂采用双层形式，改善保温效果

④ 改进钢包，中间包烘烤效果，减少温降

另外，对各种精炼工艺也作了温降调查，找出影响因素，采取对策，对减少和稳定温降都取得了满意的效果。通过上述各项温度控制措施，中间包温度合格率，尤其是“双高”产品的温度合格率可接近或超过90%（见图10）以上。浇铸温度的波动平均也可控制在10℃以下。图11示出250t转炉经RH、LF处理钢种中间包温差分布。

图10 2006年全部钢种平均中间包温度合格率

图11 250t转炉经RH、LF处理钢种中间包温差分布

50556065707580859095一月二月三月四月五月六月七月八月九月十月十一月十二月全年月份中包温度合格率，％14121086420250200150100500R频率均值7.457标准差3.051N1834正态 中包温度极差R 的直方图 9 3.3 生产节奏控制

3.3.1 标准生产节奏的制定

如同过程温降一样，在经过多年的生产实践，逐步制定和完善各个工序生产节奏时间标准，用于生产过程的严格执行。表1是250t转炉厂标准生产节奏时间的规范。

表1 各工序标准节奏时间

分类 节奏时间

脱硫周期 ≤38分钟

连续两罐鱼雷罐脱硫间隔时间 ≤5分钟

脱完硫到倒罐站时间 ≤15分钟

出铁时间 ≤13分钟

铁水从倒罐站起吊至扒渣位时间 ≤5分钟

扒渣时间 ≤10分钟

钢水成品硫≤0.015%铝镇静钢≤12分钟

兑铁铁水吊运时间 1#扒渣机-3#转炉≤5分钟、2#扒渣机-1#转炉≤6分钟

兑铁时间 ≤4分钟

铁水空罐吊运时间 3-6分钟

废钢准备时间 ≤30分钟

废钢加入时间 ≤7分钟

冶炼周期 ≤38分钟

转炉辅助时间 ≤15分钟

精炼时间 以各钢种的B标准为依据

仅氩站处理：铝系列钢：18分钟、非铝系列钢15分钟

真空轻处理：14分钟

真空本处理：30分钟

上钢包炉脱硫：20-40

测温时间 真空至平台测温≤10分钟

AR、LHF至平台测温≤8分钟

测温至上旋转塔 ≤3分钟

转站时间 出完至氩站处理位≤1分钟

Ar站至真空处理位≤12分钟

Ar站至LF炉处理位≤8分钟

LF炉至真空处理位≤5分钟

浇铸周期 依断面和拉速而定，允许误差±2分钟

炉机节奏 转炉出钢结束距上炉大包开浇的时间，允许误差±4分钟

需要说明的是，由于生产中变化因素较多，加上持续技术改进，因此标准生产节奏时间是需要不断修改和完善的。正由于这种持续地优化，使各工序生产能力平衡更为合理，生产更为顺行。