中国重型机械研究院股份公司 710032
摘要：连铸机械是用于连续铸钢生产的主要设备，主要由结晶罐、中间罐、二次冷却道以及振动机构等构件组成。钢材作为一种重要的基础材料，在建筑、工业、制造业等领域有着极为广泛的应用。随着钢材市场需求不断发展，部分炼钢企业的连铸机械出现工艺水平较低等问题，导致铸坯夹杂物含量超标，最终造成疏松、中心线裂纹等质量缺陷。笔者从带钢坯连铸机械入手，就其工艺设备改造技术提出几点意见，以供相关单位参考。
关键词：连铸机设备；设备改造；技术研究
钢材是一种主要的基础材料，在多个领域有着广泛的应用，随着城市化、工业化加深进程不断加快，钢材需求量不断增多，相应提高了对于钢材生产的实际要求。连铸机械是进行连续铸钢生产的主要设备，部分钢厂为迎合市场需求，对优质碳素结构钢和低合金钢的生产进行了探索，但由于连铸机械工艺水平较低，生产的钢材存在较为严重的质量缺陷。本文从中间包塞棒设计、全保护浇筑工艺技术以及二冷气雾冷却等技术入手，提出了一种设备改造方案，有效提高了设备性能和钢材铸坯质量，具体内容如下。
一、中间包塞棒改造设计分析
（一）中间包增上塞棒机构设计分析
与普通中间包相比，塞棒中间包在铸坯夹杂物含量控制、洁净液面波动稳定控制、钢水纯净度提高以及保护渣卷渣影响降低等方面更具有优势。某炼钢企业在进行设备改造时，即在已有设备基础上对中间包进行了改造，依据中间包包沿实际高度、在线钢水包包底、中包盖实际高度以及中间包包沿高度，确定了塞棒设计的整体尺寸，完成了增上塞棒机构相关设计，如下图所示。
（二）塞棒设计分析
1、尺寸设计要点分析
塞棒尺寸设计需综合考虑塞棒与钢包底部的距离和塞棒机构升降行程要求。上述改造实例中，连铸机械为小方坯连铸机设备，塞棒设计总长为1100.0mm，超出溢流高度为150.0mm，顶部半径为40.0mm，弧形半径为180.0mm。
2、材质选择
塞棒材质选择需综合考虑其工艺要求和安全性要求。本文涉及改造实例中，塞棒使用Al2O3-C材质制成，在塞棒棒头和渣线部位设计有少量的氧化锆，在保障塞棒整体性能的基础上，提高棒头等特殊部位的抗浸蚀能力。
3、塞棒螺杆设计分析
为防止螺杆在使用过程中出现松动，针对螺杆配合部分的形状进行了调整，由传统的圆形改为八边形。在塞棒内壁和螺杆配合间隙内使用胶泥进行填充，进一步提高螺杆的稳定性，延长设备使用寿命。
（三）中间包烘烤器改造技术分析
为进一步提高中间包的烘烤效果，在设备改造过程中，针对烘烤器进行功能改造，是其保持1000℃以上的中间包内腔烘烤温度，最终达到中间包温降的目的。
1、烧嘴改造设计分析
本文涉及改造方案中，使用亚高速烧嘴代替了设备原有的套筒式长焰烧嘴。与后者相比，前者的火焰更短，在热辐射计能力、气流速度以及刚性等方面更具有优势，可以达到更好的包内气流搅拌效果，提高包内温度场的均匀性。烧嘴数量共设计有四个，使用转炉煤气作为燃料。
2、中间包盖保温设计
本组设计方案中，通过烧嘴孔调整和耐火棉缝隙覆盖等措施，提高了中间包盖的保温效果，减少了设备热损失。
二、全保护浇筑工艺改造设计分析
（一）大包保护浇注设计
大包浇注保护主要由吹氩保护实现，吹氩流量为15.0~20.0m3/h。长水口长度增加220.0mm，由原先的830.0mm延长至1050.0mm，以确保液面下足够的插入深度，避免浇注时出现液面卷渣的问题。水口材质则使用吕碳质替代原有的石英质，强化设备耐浸蚀能力的同时，控制降低钢水的二次污染影响。
（二）中间包保护浇注设计
就中间包包盖而言，使用全铸钢包盖代替原先的金属边框包盖，包盖为“井”字形结构组合梁设计，以提高包盖的抗热变形能力。为进一步提高包盖的密封保温效果，在包盖的边沿位置和上沿位置，设计有厚度为30.0mm的耐火纤维密封条，通知可达到减少钢水浇注实际温降的作用，延长包盖的实际寿命。
（三）中间包长水口保护浇注设计
浸入式水口与中间包上水口之间保持良好的密封，可防止结晶器液面波动卷渣以及钢水二次氧化问题的发生。因此，本组设计中，将浸入式水口与上水口的接触方式设计为球面接触，与传统的平面接触相比，球面接触的接触面积更大，在设备发生微量位移时，仍能保持良好的密封效果。
三、二冷气雾冷却改造设计分析
为进一步提高冷却的均匀性，减少二冷全水冷却对于裂纹敏感钢种的不良影响，本组设计选用气雾冷却的方式进行冷却。
（一）比水量设计分析
比水量设计需在现有配水模型测算的基础上进行，同时针对不同的钢种、拉速以及断面，应设计不同的比水量，以优化设计效果。
（二）压缩空气量设计分析
本组设计方案中压缩空气量标准值为0.25MPa，正常值为0.2MPa，但在实际应用过程中，综合考虑到管道压力损失等因素，将管道控制阀的压力表设置为0.3MPa。
（三）喷嘴设计
就喷嘴设计选型而言，需重点考虑以下几点内容：一，综合考虑普钢和优钢的水量调整范围，如低拉速状态下的浇注水量较小，则应依据带钢坯的实际需求控制压缩空气压力；二，需考虑到断面更换操作的简便性要求；三，压缩空气对应的压力流量，在不同断面需保持相同的压力；四，综合考虑设备现有空间情况进行设计。
（四）调节阀选择设计
就配水设计而言，分别设计普钢和优钢两套管路，以满足不同拉速、钢种的均匀冷却需求，即在保佑设备原有二冷水调节阀的基础上，对其一组二段和三段调节阀进行调整，并增设并联调节阀，以用作二组调节阀。
四、二冷水工艺改造分析
二冷水工艺改造的主要目的在于，控制减少大颗粒悬浮物或水管内其他结垢进入二冷水系统，避免喷嘴堵塞问题，提高铸坯冷却效率。二冷水工艺改造共设计有三级过滤，针对每个喷嘴进行保护。一级过滤器即设备原有过滤器，摆放方向为东西方向，主要用于设备冷却和铸坯喷淋冷却；二级过滤器设置在配水室二层，摆放方向为东西方向，分别与加压泵和配水室相连；三级过滤器为T形过滤波器，直接加装于供水管道上，使用闸阀完成进出口控制。
结语：
综上所述，连铸机械适用于连续铸钢生产的机械设备，随着钢材需求的提高，部分钢厂出现了设备工艺水平不足的问题，限制了企业的进一步发展。本文从中间包塞棒改造、全保护浇注改造等方面，提出了一种设备改造方案，实践证明具有良好的质量提高效果，具有一定的应用推广价值。
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作者简介：侯小光，男，籍贯：河南商丘，邮编：710032。研究方向：冶金机械
论文作者:侯小光
论文发表刊物:《基层建设》2017年3期
论文发表时间:2017/5/5
标签：设备论文; 水口论文; 钢水论文; 连铸论文; 钢材论文; 工艺论文; 水量论文; 《基层建设》2017年3期论文;