包鋼連鑄生產(chǎn)工藝與控制現(xiàn)狀教材

包鋼一煉鋼連鑄生產(chǎn)工藝及控制現(xiàn)狀金永麗目錄包鋼一煉鋼總體概況1#方坯連鑄機(jī)工藝技術(shù)特點(diǎn)5#方坯連鑄機(jī)連鑄機(jī)基本參數(shù)及技術(shù)特點(diǎn)連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝參數(shù)大方坯二冷動(dòng)態(tài)配水及動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)包鋼一煉鋼總體概況制鋼一部包括5座80噸轉(zhuǎn)爐，2座LF精煉爐，一臺(tái)VD真空處理設(shè)備，3臺(tái)連鑄機(jī)3#連鑄機(jī)——小板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力60萬噸，實(shí)際年生產(chǎn)能力80萬噸，澆注斷面分為125*360、125*285、125*435；4#連鑄機(jī)——小方坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力120萬噸，實(shí)際年生產(chǎn)能力150萬噸，澆注斷面為150*150；5#連鑄機(jī)——大方坯連鑄機(jī)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力150萬噸，實(shí)際年生產(chǎn)能力120萬噸，澆注斷面為280*380制鋼二部包括2座100噸轉(zhuǎn)爐，2座LF精煉爐，2臺(tái)VD真空處理設(shè)備，2臺(tái)連鑄機(jī)1#連鑄機(jī)——大方坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力58萬噸，實(shí)際年生產(chǎn)能力100萬噸，澆注斷面分為280*380、280*325、319*410；2#連鑄機(jī)——圓坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力62萬噸，實(shí)際年生產(chǎn)能力100萬噸，澆注斷面分為Φ180、Φ230、Φ270、Φ300、Φ3501#方坯連鑄機(jī)工藝技術(shù)特點(diǎn)鑄機(jī)為四機(jī)四流全弧形連鑄機(jī)，弧形半徑12m。采用門型中包車、大容量中間包。中間包測(cè)溫采用手動(dòng)與自動(dòng)并用，手動(dòng)測(cè)溫一包鋼水需測(cè)溫三次，60t、40t、20t各一次。中間包設(shè)有擋渣壩、擋渣堰。包重為35t，剩鋼重量為不小于10t，澆鋼時(shí)間為？出鋼溫度1600-1650℃，LF離位溫度1585-1590℃，VD離位溫度1520-1525℃，鎮(zhèn)靜時(shí)間VD——上臺(tái)5分鐘，水口開閉度最初采用液壓控制，2006年后采用電動(dòng)缸控制，提高了使用壽命。采用全程保護(hù)澆注技術(shù)。鑄機(jī)包括5個(gè)斷面（240x240,280x325,280x380,319x410），生產(chǎn)品種豐富，但更換斷面影響鑄機(jī)作業(yè)率。對(duì)高碳鋼（SWRH82B,U71Mn,U75V等）起步拉速分別為0.25、0.25、0.2m/min，正常拉速分別為0.75、0.7、0.6m/min，最高拉速分別為0.85、0.8、07m/min結(jié)晶器包括板式結(jié)晶器和管式結(jié)晶器兩種，板式結(jié)晶器為單錐度設(shè)計(jì)，管式結(jié)晶器為拋物線錐度設(shè)計(jì)。結(jié)晶器尺寸，結(jié)晶器冷卻水壓、水量無結(jié)晶器氣隙檢測(cè)結(jié)晶器振動(dòng)采用四偏心機(jī)械振動(dòng)，能實(shí)現(xiàn)高頻小振幅。結(jié)晶器電磁攪拌器為外置直冷式電磁攪拌器，攪拌作用區(qū)域跨足輥區(qū)和扇形Ⅰ段頭部。電磁攪拌器參數(shù)電流580A，頻率1.8Hz結(jié)晶器鋼水液位自動(dòng)控制采用液壓控制，2006年改為電動(dòng)缸控制，放射源為Co60。放射源設(shè)計(jì)中為適應(yīng)板式驗(yàn)電器，放射劑量大。二冷段框架采用整體鑄件，每個(gè)扇形段的上端可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，便于對(duì)弧調(diào)整，潤(rùn)滑為甘油潤(rùn)滑，扇形Ⅰ段為密排輥設(shè)計(jì)，扇形Ⅱ、Ⅲ段只有底輥和少數(shù)導(dǎo)向輥及頂輥，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但高溫鑄坯得不到有效支撐，存在鼓肚變形。二冷采用噴淋環(huán)冷卻，每個(gè)噴淋環(huán)有四個(gè)噴嘴，所有斷面使用同一噴淋環(huán)，噴嘴距不同斷面鑄坯表面的距離不同，其冷卻效果不同。噴嘴為圓錐型噴嘴，噴嘴在鑄坯表面的冷卻面積大，鑄坯在兩環(huán)噴嘴間的回溫小，冷卻均勻，但鑄坯四周噴嘴型號(hào)相同。噴嘴使用的水量在其特性曲線的底部，噴嘴適應(yīng)水量變化區(qū)間較小。噴嘴使用過程中易損壞，氣路正對(duì)噴嘴出口，易堵噴嘴。拉矯機(jī)為鉗式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單實(shí)用。鑄坯矯直采用帶液芯多點(diǎn)矯直，5#方坯連鑄機(jī)基本參數(shù)及工藝特點(diǎn)5#大方坯連鑄機(jī)基本參數(shù)序號(hào)項(xiàng)

目弧形連鑄機(jī)1鋼包容量103t2機(jī)/流一臺(tái)6機(jī)6流3鑄機(jī)半徑12m4鑄機(jī)流間距`1650mm5矯直方式連續(xù)矯直6鑄機(jī)拉速正常拉速0.6~0.85m/min；上引錠桿3.0m/min7澆鑄斷面280×380mm8結(jié)晶器液面至5#拉矯機(jī)輥22.9369m9結(jié)晶器液面至火焰切割機(jī)原點(diǎn)34.556m序號(hào)項(xiàng)

目弧形連鑄機(jī)10澆注方式保護(hù)渣澆注，塞棒控制和結(jié)晶器電磁攪拌11鋼包接收設(shè)備大包回轉(zhuǎn)臺(tái)12引錠桿系統(tǒng)鏈?zhǔn)揭V桿（下裝）13電磁攪拌（EMS）結(jié)晶器電磁攪拌14結(jié)晶器液位控制銫Cs-137放射源和塞棒控制15結(jié)晶器的形式管式弧形拋物線結(jié)晶器16結(jié)晶器長(zhǎng)度850mm17振動(dòng)裝置四偏心機(jī)構(gòu)快速更換臺(tái)18輕壓下輕壓下位置在拉矯機(jī)內(nèi)，液壓缸自動(dòng)控制19切割裝置火焰切割機(jī)，介質(zhì)為焦?fàn)t煤氣20輸出裝置熱送輥道21澆注平臺(tái)標(biāo)高＋12756mm22輥道面標(biāo)高＋570mm23年產(chǎn)量100萬t項(xiàng)

目參

數(shù)斷面，mm280×380結(jié)晶器類型全弧型管式結(jié)晶器澆注尺寸，mm×mm280×380（冷坯尺寸）弧半徑，m12長(zhǎng)度，mm850結(jié)晶器上口尺寸，mm×mm291.6×391.6結(jié)晶器下口尺寸，mm×mm288.6×387.6重量，Kg298.7水縫寬度，mm4材質(zhì)Ag-Cu鍍層，mm硬鉻，0.18~0.10結(jié)晶器錐度，%1.0結(jié)晶器設(shè)備參數(shù)

5#大方坯連鑄機(jī)主要用于生產(chǎn)重軌和SWRH82B鋼，根據(jù)軋鋼廠產(chǎn)品對(duì)鑄坯規(guī)格要求，僅設(shè)計(jì)為一個(gè)斷面，尺寸為：280×380mm2；除結(jié)晶器過鋼量高下線之外，日常生產(chǎn)中不需要停澆換斷面，鑄機(jī)作業(yè)率高（過鋼量15000t）；精煉工位為雙工位設(shè)計(jì)，采用國(guó)際先進(jìn)的三立柱旋轉(zhuǎn)電極臂設(shè)計(jì)，真正實(shí)現(xiàn)雙工位作業(yè)，精煉爐作業(yè)率高；VD爐采用雙蓋車雙工位生產(chǎn)，具有預(yù)抽真空功能，可提高作業(yè)率；采用門型中包車、大容量中間包。結(jié)晶器采用拋物線管式結(jié)晶器，斷面：280×380mm2，長(zhǎng)度：850mm，實(shí)際工作高度約750mm。結(jié)晶器電磁攪拌線圈采用銅管內(nèi)水冷式設(shè)計(jì)，電磁攪拌頻率f＝1.7Hz，電流I=550～600A。應(yīng)用數(shù)字電動(dòng)伺服非正弦振動(dòng)臺(tái)，振動(dòng)臺(tái)運(yùn)行非正弦偏斜率20%，鑄坯振痕深度0.5mm,振痕寬度7.2mm，振痕深度比包鋼煉鋼廠1#大方坯鑄機(jī)減輕20%。技術(shù)特點(diǎn)二冷扇形段框架采用內(nèi)水冷設(shè)計(jì)，二冷扇形段輥?zhàn)訚?rùn)滑部分按油汽潤(rùn)滑技術(shù)要求設(shè)計(jì)；二冷扇形段具有免對(duì)中、對(duì)弧功能，線下調(diào)整后，上線即可保證對(duì)中、對(duì)弧達(dá)到工藝要求；扇形段、二冷區(qū)位于振動(dòng)臺(tái)與拉矯機(jī)之間。對(duì)鑄坯起支撐、導(dǎo)向、冷卻的作用。共設(shè)有3個(gè)扇形段、5個(gè)氣霧冷卻區(qū)。扇形Ⅰ段有14對(duì)上下輥、10對(duì)側(cè)面輥。（另外足輥段安裝在扇形Ⅰ段上有2對(duì)上下輥2對(duì)側(cè)面輥。）扇形Ⅱ段有16對(duì)上下輥、3對(duì)側(cè)面輥。扇形Ⅲ段有1個(gè)頂輥、4個(gè)底輥。整個(gè)二冷區(qū)共設(shè)有5個(gè)區(qū)：Ⅰ區(qū)（足輥區(qū)）針對(duì)足輥段進(jìn)行冷卻；Ⅱ區(qū)針對(duì)扇形Ⅰ段上部進(jìn)行冷卻；Ⅲ區(qū)針對(duì)扇形Ⅰ段下部進(jìn)行冷卻；Ⅳ區(qū)針對(duì)扇形Ⅱ段上部進(jìn)行冷卻；Ⅴ區(qū)針對(duì)扇形Ⅱ段下部進(jìn)行冷卻。扇形Ⅲ段沒有冷卻。拉矯機(jī)采用鉗式機(jī)架，每個(gè)機(jī)架配有一個(gè)驅(qū)動(dòng)輥、一個(gè)從動(dòng)輥、一個(gè)液壓升降裝置。驅(qū)動(dòng)輥可以沿滑道由液壓缸帶動(dòng)上下升降，具有輕壓下功能5臺(tái)拉矯機(jī)分別位于彎月面下16.492m、17.873m、19.536m、21.236m、22.937m處。壓下采用了液壓缸，可提供的拉坯力、矯直力和最大壓下力分別為12t,55t,70t.

5#連鑄機(jī)從設(shè)計(jì)上配置用5架拉矯機(jī)上進(jìn)行輕壓下(預(yù)留第6架)，單個(gè)機(jī)架最大壓下量≤2.0～2.5mm,壓下區(qū)間為6.45m.采用二冷動(dòng)態(tài)配水及凝固末端動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)大包下渣檢測(cè)、自動(dòng)加渣、連續(xù)測(cè)溫、扇形段加長(zhǎng)密排輥和鑄坯連續(xù)矯直技術(shù)等也應(yīng)用于5＃大方坯連鑄機(jī)。5#六機(jī)六流大方坯連鑄機(jī)自動(dòng)化控制系統(tǒng)全部采用德國(guó)SIEMENS公司的自動(dòng)化產(chǎn)品。PLC選用德國(guó)SIEMENS公司于九十年代末推出的S7－400自動(dòng)化系列產(chǎn)品，工作站選用DELL公司的微機(jī)。連鑄機(jī)自動(dòng)化系統(tǒng)基礎(chǔ)級(jí)共有14臺(tái)PLC，4臺(tái)上位機(jī)組成。每流的S7-400PLC及其切割機(jī)S7-300PLC之間使用SIEMENS公司的OSM光纖以太網(wǎng)工業(yè)交換機(jī)連接。主控制室共有四臺(tái)計(jì)算機(jī)，其中兩臺(tái)為一級(jí)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)，其軟件主要為西門子公司的WinCC6.0SP3(Windowscontralcentral)和SQLserver2000SP3A。一臺(tái)為二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，主要為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)提供優(yōu)化配水和輕壓下控制。另外一臺(tái)為三級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)，控制工廠的生產(chǎn)計(jì)劃。5#連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝參數(shù)序號(hào)名稱單位數(shù)值1鋼包平均容量t1002鋼包最大容量t1103轉(zhuǎn)爐平均冶煉周期min384連鑄機(jī)每爐澆注周期min30～355連鑄機(jī)連澆爐數(shù)爐306連鑄機(jī)準(zhǔn)備時(shí)間min587連鑄機(jī)澆注周期min600~9008日澆注爐數(shù)爐30~359連鑄機(jī)作業(yè)天數(shù)天33010金屬收得率%9811連鑄機(jī)年產(chǎn)能力萬t/a10012LF爐處理周期min3813VD爐處理周期min38溫度制度5＃連鑄機(jī)鋼包鋼水溫度制度：低碳鋼：TL+(80～90)℃(第一爐)中碳鋼：TL+(75～85)℃(第一爐)高碳鋼：TL+(70～80)℃(第一爐)四流澆注、零次罐、非周轉(zhuǎn)罐：+5～10℃第二爐及以后各爐均比第一爐低25～30℃5＃連鑄機(jī)中間包鋼水溫度制度：中間包烘烤溫度>1200℃。中間包鋼水過熱度控制在20±5℃，中間包鋼水過熱度最高不能超過35℃。其它溫度制度：鑄坯進(jìn)第一架拉矯機(jī)前表面溫度>950℃。鑄坯下線溫度>700℃。拉速制度：鑄機(jī)的啟步拉速定為0.25m/min流數(shù)正常拉速m/min最大拉速m/min備注非VD鋼60.55～0.600.70過熱度<15℃可漲到最大拉速50.6～0.650.7040.65～0.70.75VD鋼50.55～0.600.6540.65～0.700.70重軌鋼40.65～0.700.7030.65～0.700.70生產(chǎn)流數(shù)與拉速匹配關(guān)系名稱鋼種拉速(m/min)280*380(t/m)澆注周期液芯深度重軌鋼U71Mn0.700.8093322.83硬線82B0.750.8093324.49拉矯區(qū)長(zhǎng)度攀鋼大方坯：8462；包鋼5#連鑄機(jī)：6444.6；連鑄機(jī)拉速及對(duì)應(yīng)鋼種參數(shù)中間包技術(shù)參數(shù)

5#大方坯連鑄機(jī)中間包為六流T型中間包，中間包內(nèi)鋼水重量與液位高度對(duì)應(yīng)關(guān)系見下表：中間包正常工作液位在800~850mm處，中間包鋼水量在40~45噸左右中間包液位，㎜200300400500600700850900950鋼水量，t8.913.818.924.129.735.544.747.951.1

5#大方坯連鑄機(jī)共有生產(chǎn)周轉(zhuǎn)用中間包7個(gè)。新中間包上線后，將烘烤器火焰調(diào)至小火，烤包30分鐘。用中火烤包90分鐘，開澆前30～40分鐘使用大火烤包，檢查連接件是否松動(dòng)，將水口烤紅后打到澆注位開澆。開澆前保證中間包內(nèi)溫度達(dá)到1200～1300℃，烤包時(shí)間控制在2.5～3.0小時(shí)，進(jìn)入冬季烤包時(shí)間可延長(zhǎng)30分鐘。使用后的中間包下線前，必須保證中間包冷卻時(shí)間達(dá)3小時(shí)，中間包內(nèi)無液態(tài)鋼存在才可吊包下線。大方坯二冷動(dòng)態(tài)配水及動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)冷卻回路1#2#3#4#5#6#7#8#9#長(zhǎng)度0.551.522.342.492.63扇形一段:4.41m扇形二段:5.12m二冷水的配水制度根據(jù)鋼種、拉速和鑄坯斷面而設(shè)定。二冷水的水質(zhì)及水壓要求如下：

雜質(zhì)顆粒水壓進(jìn)水溫度溫升鈣硬度水損失PH值<0.2mm0.7MPa＜40℃20℃150mg/L10％7.0～9.0冷卻長(zhǎng)度5#大方坯連鑄機(jī)二冷水調(diào)節(jié)共有3種模式：手動(dòng)模式、自動(dòng)模式和動(dòng)態(tài)配水模式手動(dòng)模式可以分別設(shè)定各冷卻回路閥開度，進(jìn)而控制各個(gè)回路水量，水量不隨拉速變化調(diào)節(jié)。自動(dòng)模式除需人工根據(jù)鋼種輸入比水量外，二冷水自動(dòng)調(diào)節(jié)完全按照計(jì)算機(jī)內(nèi)模型確定比水量、水量分配系數(shù)、計(jì)算