中冶赛迪上海工程技术有限公司 上海市 201900
摘要：本书介绍了某钢厂2300mm单流板坯连铸机的主要技术参数、设计特点和生产实践。该连铸机由中冶赛迪工程技术股份有限公司以EP形式总承包，承包范围包括改造项目的工程设计、设备供货、调试、技术服务、人员培训工作内容。实践表明，该设备运行良好，铸坯质量优良，各项指标达到设计要求。
关键词：板坯连铸机；设计特点；生产实践
江苏某钢铁集团转炉炼钢厂某车间现有3座180t转炉，4台板坯连铸机，1台6机6流小方坯连铸机。为提高产品附加值，同时解决转炉与6流小方坯连铸机的匹配问题，决定将小方坯连铸机拆至其他车间，利用原有场地新建2300mm单流板坯连铸机，向同期建设的3500mm轧机供坯。
1.连铸机主要技术参数
连铸机设计年产量为150万t合格板坯，主要生产碳素结构钢、低合金结构钢、造船钢板、锅炉钢板、压力容器板、汽车大梁板、桥梁板、管线板、工程模具用钢等，其主要技术参数见表2。
2.连铸机主要设计特点
2.1中间罐流场优化
本工程采用大容量中间罐技术。为进一步改善钢水在中间罐内的流动条件，减小钢流死区并增加钢液在中间包内停留时间，使非金属夹杂物颗粒尽可能在中间包内上浮排除，采用仿真软件对中间罐的内腔结构和控流装置进行了优化分析，指导中间包及耐材设计[1]。设计中间罐容量为正常约60 t，溢流约65 t。
2.2结晶器液压振动装置
结晶器液压振动装置采用赛迪自主研发的两片式结构，由七阶三角函数式非正弦振动曲线、逆向变化的振动工艺同步控制模型、液压振动机械装置、自动化控制系统和液压伺服控制系统组成[2]。可实现正弦振动波形和非正弦振动波形[3]，非正弦振动波形最大波形偏斜率可达40%；振频、振幅和振动波形随钢种、拉速等工艺参数在线可调，振动频率为0～400 次/min；板簧导向机构精度高，无需润滑，且没有重力补偿弹簧，消除了由于补偿弹簧本身的差异所带来的干扰；同步性能好，振动精度高，铸流/宽度方向小于0.1mm，可有效减小铸坯振痕深度，改善铸坯表面质量，且在快速浇铸时的生产可靠性大大增加，漏钢几率大幅下降，有利于板坯产量的提高。
2.3结晶器液位控制系统
结晶器液位控制系统用于实时检测结晶器内的钢水液面，并实时输出对应液面高度的模拟量。结晶器液位控制采用涡流式，控制精度不大于±3 mm，包括检测装置、控制系统等。
2.4结晶器智能管理系统
结晶器智能管理系统用来监视铸坯在结晶器中的凝结状态，以及与结晶器控制相关的一些数据信息，并进行漏钢预报、热流和热电偶异常情况时的报警。赛迪开发的结晶器智能管理系统具有漏钢预报、摩擦力监视、热成像监视、热流监视、调宽监视、液位监视等功能。
2.5连续弯曲连续矫直辊列技术
辊列设计是板坯连铸机总体设计的核心，其优劣直接影响到铸坯的质量，已成为衡量连铸机设计水平高低的重要标志之一。
赛迪连续弯曲连续矫直辊列技术的基本思想是合理设计一个连续的矫直（弯曲）区，确保弧形区和矫直（弯曲）区光滑过渡，在矫直区内曲率连续变化，使得铸坯被矫直（弯曲）时，具有恒定的低应变速率 [2]。将赛迪开发的辊列计算软件应用于本工程，针对10m半径垂直弯曲型连铸机，采用密排小辊径三分节辊，辊列计算结果表明，总变形率最大为0.3766%，满足连铸机生产高质量板坯的要求。
2.6远程辊缝调节与动态轻压下
CISDI开发的板坯连铸轻压下成套技术，旨在通过在凝固末端区域设置合理的扇形段收缩辊缝，以最大程度上限制两相区枝晶间浓化液相的流动，以及形成一定的压缩量来补偿铸坯的凝固收缩和热收缩，从而有效地改善连铸板坯的中心偏析和中心疏松等质量缺陷问题[2]。
CISDI轻压下技术为全程动态轻压下，全部扇形段采用4个带位移传感器的夹紧油缸，由液控元件控制，进行辊缝远程调节控制。实施轻压下时，由模型软件根据铸坯规格、钢种、过热度、拉速等工艺参数，由传热模型计算出整个辊列内铸坯中心固相率、温度分布等，对铸机扇形段辊缝（开口度）实施在线动态调整。同时在液压阀台上设有压力传感器，进行压力显示，当位移传感器出现故障时，由位移控制自动切换到压力控制，保证正常浇铸。
2.7二冷动态配水
由赛迪专门开发了板坯连铸机二冷系统通用设计仿真软件平台，从铸坯凝固传热理论出发，基于设定的铸坯目标表面温度，寻找适宜的各二冷区水量，理论性强，减轻了对设计师经验的依赖，实现配水标准化。针对本工程铸坯规格特点，先基于本软件先计算出水表，选定喷嘴，再基于喷嘴布置及测试数据验证水流密度是否与模型计算一致，而后对不符合要求的喷嘴进行重新选型及布置。生产中，再利用基于耦合多元合金两相区凝固模型的板坯连铸凝固传热差分模型、板坯连铸机浇铸过程实时跟踪动态控制模型实现二冷水的动态分配[3]。
3.生产实践
2016年8月30日，该连铸机顺利连浇钢水3炉，拉速为1.0m/min，浇铸钢种为Q235B，铸坯断面为220mm×2265mm，设备运行状态正常，所铸坯质量良好，标志着该板坯连铸机一次性热负荷试车成功。
目前该连铸机生产正常，220 mm厚度铸坯拉速稳定在1.2m/min左右，150 mm厚度铸坯拉速稳定在1.6m/min左右。根据YB/T 4003-1997标准对铸坯规格：220 mm×2265 mm，钢种：Q235B所做的连铸钢板坯酸蚀检验结果，中心偏析评级均为C0.5级，未发现其他内部质量及表面缺陷。
4.结论
（1）该板坯连铸机的关键设备中间罐及中间罐流场采用了有限元仿真及模拟，为设备合理设计奠定了基础。
（2）结晶器振动、结晶器智能管理系统等技术的应用提高了连铸机生产率。
（3）连续矫直与连续弯曲、二冷动态配水、远程辊缝与动态轻压下等多项技术的应用，为生产高要求、高质量的品种钢提供了有力保证。
（4）该连铸机投产后，所生产的板坯内部质量、表面质量良好，连铸机设备运行状态稳定。
参考文献：
[1] 赵勋亚，陈将，阎建武，等.CAD/CAE技术在连铸机中间包开发设计中的应用[J].连铸，2012（3）：5.
[2] 冯科，韩志伟.中冶赛迪板坯连铸技术的发展现状[J].铸造技术.2009，30（5）：596.
[3] 刘吉，龙灏，唐元政.结晶器液压振动控制系统的研发与应用[J].机械与电子.2010，7（1）：175.
论文作者:汤锴
论文发表刊物:《基层建设》2017年6期
论文发表时间:2017/6/27
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