劉莫言 張 允

（鞍山寶得鋼鐵有限公司，遼寧 鞍山114000）

結(jié)晶器是連鑄機(jī)的心臟部位，寶得公司5機(jī)5流大方坯連鑄機(jī)投產(chǎn)以來，結(jié)晶器銅管的使用效果欠佳，銅管平均通鋼量13000t，下線原因不是鼓肚變形，就是上口鍍鉻層脫落，再就是密封膠圈燒損。通過加厚結(jié)晶器的上法蘭厚度，加裝結(jié)晶器水縫排氣裝置，改變上法蘭密封方式，經(jīng)過一年多實際使用，銅管通鋼量明顯提高。

1 良好的結(jié)晶器應(yīng)該具有的性能

1）良好的導(dǎo)熱性，能使鋼液快速凝固。因結(jié)晶器長度有限，我們公司為800mm，在這樣短的距離內(nèi)要能帶走大量的熱量，要求它必須具有良好的導(dǎo)熱性能。若導(dǎo)熱性能差，會使出結(jié)晶器的鑄坯坯殼變薄，容易漏鋼，對銅管的使用壽命也有很大影響。

2）結(jié)構(gòu)剛性要好。結(jié)晶器內(nèi)壁與高溫鋼水接觸，外壁通冷卻水，而它的壁厚又很?。▋H18~30mm），因此在它的厚度方向溫度梯度極大，熱應(yīng)力相當(dāng)可觀，其結(jié)構(gòu)必須具有較大的剛度，以適應(yīng)大的熱應(yīng)力。

3）裝拆和調(diào)整方便。為了能快速更換斷面或修理結(jié)晶器，以提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力和作業(yè)率。

4）工作壽命長。結(jié)晶器在高溫狀況下伴隨有鑄坯和結(jié)晶器內(nèi)壁之間的滑動摩擦。因此內(nèi)壁的應(yīng)有良好的耐磨性和較高的再結(jié)晶溫度。

2 結(jié)晶器冷卻水系統(tǒng)的設(shè)計要求

1）為清除混進(jìn)冷卻水中的雜質(zhì)，在連鑄機(jī)上設(shè)置自清洗式過濾器；

2）結(jié)晶器的冷卻水回路都匯集到主管道，并回流到水處理系統(tǒng)；

3）保證冷卻水能充滿冷卻水箱及各管路，在最高處設(shè)置空氣排盡配管和放氣閥，以排盡管路中的空氣；

4）冷卻水水質(zhì)應(yīng)有嚴(yán)格的要求，pH值7-8，硬度fflt;140ppm。

3 5流大方坯結(jié)晶器主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)說明

主要技術(shù)參數(shù)如表1：

表1

3.1 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)

公司采用管式結(jié)晶器。使流入結(jié)晶器中的鋼水快速冷卻形成有一定坯殼厚度的鑄坯。主要結(jié)構(gòu)（圖1）由內(nèi)壁鍍鉻銅管，水套，不銹鋼結(jié)構(gòu)外殼，定位鍵板，上下密封法蘭，各類密封圈，足輥，足輥段噴淋裝置等組成。銅管材質(zhì)為銅銀合金，內(nèi)壁鍍鉻。內(nèi)水套為不銹鋼整體成型水套，以保證水縫的均勻。密封圈材質(zhì)為硅橡膠。銅管上端用鍵板固定，下端自由，以適應(yīng)銅管冷熱急劇變化帶來的縱向伸縮。銅管周向固定為凸塊式。此結(jié)構(gòu)銅管固定牢靠，拆卸方便，對弧精確，并可快速更換。進(jìn)出水用O型圈密封，自動接通，安裝方便，定位可靠。

3.2 結(jié)晶器冷卻

3.2.1 設(shè)備功能及控制要求

圖1 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)

利用流經(jīng)結(jié)晶器內(nèi)腔的凈環(huán)水，將與結(jié)晶器內(nèi)壁接觸的鋼水快速冷卻并使其迅速結(jié)晶，結(jié)晶器冷卻水量可調(diào)。

3.2.2 電氣設(shè)備及控制方式

1）每流結(jié)晶器冷卻水采用電動截止閥進(jìn)行通斷控制，該控制可以手動或自動方式進(jìn)行。選擇自動操作狀態(tài)時，該流工作狀態(tài)轉(zhuǎn)換到澆鑄狀態(tài)時，該截止閥自動打開；

2）采用電磁流量計檢測結(jié)晶器各冷卻水流量超低限報警；

3）冷卻水流量安照工藝要求進(jìn)行手動調(diào)節(jié)；

4）采用熱電阻檢測各冷卻腔進(jìn)出水溫差，超高限》9℃報警；

5）當(dāng)結(jié)晶器冷卻水流量低于下限值后，立即停止?jié)沧⒉缶?/p>

6）結(jié)晶器冷卻系統(tǒng)可以進(jìn)行就地操作及流量顯示，遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)顯示。

4 結(jié)晶器改造前生產(chǎn)現(xiàn)狀及問題分析

據(jù)統(tǒng)計，該套連鑄機(jī)自投產(chǎn)以來，以230*230斷面為例，結(jié)晶器銅管通鋼量平均13000t左右。雖然符合工藝設(shè)計要求，但從銅管報廢標(biāo)準(zhǔn)看，下線原因以上法蘭漏水，上口鍍鉻層脫落，銅管上口變形嚴(yán)重居多。從拆下銅管來看，發(fā)現(xiàn)側(cè)封膠圈有燒損現(xiàn)象。經(jīng)過分析其原因是結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面距上口太近，側(cè)封膠圈緊貼銅管壁，而結(jié)晶器內(nèi)腔冷卻水不能充分冷卻側(cè)封處及以上50mm區(qū)域，如果解決這一問題，銅管通鋼量還有很大潛力。首先在工藝操作上要求員工低液面操作，讓過50mm無水冷卻區(qū)，結(jié)果有一定緩解，但操作人員難度加大，因銅管長度有限，增加了漏鋼風(fēng)險。這給生產(chǎn)帶來困難，時常因結(jié)晶器漏水，被迫停澆下線，中斷了連續(xù)生產(chǎn)，嚴(yán)重影響鑄機(jī)的業(yè)率。為此對結(jié)晶器進(jìn)行技術(shù)改造勢在必行。

5 結(jié)晶器技術(shù)改造措施

5.1 對鍵板的改造

經(jīng)過我們線下反復(fù)對比試驗，最終方案是把側(cè)封膠圈去掉，在原鍵板緊貼銅管外壁四周各開一排均勻排列的進(jìn)水孔（Φ3.5mm），讓結(jié)晶器水縫冷卻水能進(jìn)入到50mm無水區(qū)，并在鍵板外圈四邊開四個（Φ30mm）排水孔，聯(lián)通結(jié)晶器內(nèi)腔。這樣50mm無水冷卻區(qū)變成有水冷卻區(qū)，極大地改善了這一區(qū)域的冷卻條件。

5.2 對上法蘭的改造

為了防止由于取消側(cè)封膠圈造成上法蘭強(qiáng)度不夠，在澆注過程中上法蘭變形，發(fā)生漏水現(xiàn)象。將上法蘭由原來35mm加厚到50mm。并在上法蘭下表面開一環(huán)狀溝槽，放置一個密封膠圈，緊壓在下法蘭上，防止鍵板上方冷卻水外逸。通過線下保1.2MPa,8小時，上法蘭不變形，密封良好。

5.3 加裝排氣回流裝置

由于澆注過程中結(jié)晶器銅管內(nèi)壁接觸的是高溫的鋼水，水縫中冷卻水瞬間極易汽化，會產(chǎn)生大量氣泡，最后都匯集在結(jié)晶器上部，由于氣體浮力，氣泡不會隨回水管路排出。這對結(jié)晶器冷卻效果影響很大，也是銅管使用壽命低的主要因素。原設(shè)計在上法蘭上有一排氣孔，用螺帽封住，為冷試通水排除管道內(nèi)氣體的作用，生產(chǎn)時是封閉狀態(tài)，不能起到很好作用。現(xiàn)將螺帽去掉，接上一個耐高壓的金屬軟管，另一端連接到結(jié)晶器的排水管上，形成一個閉路循環(huán)。在生產(chǎn)時，隨時將產(chǎn)生的氣泡隨著這一管路回流到回水管路中。這樣既不影響整個凈環(huán)水壓力，又解決了結(jié)晶器內(nèi)氣泡無法排除的難題。見圖1。

6 結(jié)晶器技術(shù)改造的效果

通過對結(jié)晶器諸項技術(shù)改造，較好解決了銅管端部變形，鍍鉻層脫落，鼓肚等問題。銅管通鋼量大幅提高。通鋼量由原來平均13000t/支提高到26000t/支，個別銅管使用到30000t以上。降成本經(jīng)濟(jì)效益明顯，噸鋼銅耗由1.113元/噸降到0.649元/噸。改善了員工的操作條件，對結(jié)晶器鋼水液面的控制要求放寬了，減少了漏鋼事故的發(fā)生。技改后，在生產(chǎn)中沒有一次因為結(jié)晶器原因造成非計劃停澆，提高了連鑄機(jī)作業(yè)率。為同類結(jié)晶器改造提供了很好借鑒。

7 結(jié)論

（1）通過對結(jié)晶器的冷卻水密封方式的改變，優(yōu)化了結(jié)晶器的冷卻系統(tǒng)，使結(jié)晶器冷卻水循環(huán)流場更加合理，提高了冷卻效果；

（2）冷卻效果的提高，直接體現(xiàn)在銅管的通鋼量的大幅提高，降低了生產(chǎn)成本，經(jīng)濟(jì)效益明顯，提高了連鑄機(jī)的作業(yè)率；

（3）減輕了操作人員的操作難度，減少了漏鋼事故的發(fā)生。

［1］王維.連續(xù)鑄鋼技術(shù)問答[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2012，10.

［2］連續(xù)鑄鋼500問[M].北京：冶金工業(yè)出版社,2002，6.

［3］史宸興.實用連鑄冶金技術(shù)[M].北京：冶金工業(yè)出版社，2005.