方板坯兼用連鑄機(jī)的設(shè)計特點

許劍豪

（中冶京誠工程技術(shù)有限公司， 北京 100176）

目前國內(nèi)鋼材市場波動較大，方坯和板坯產(chǎn)品價格也交替波動，因此有越來越多的鋼廠尋求一機(jī)多能，以適應(yīng)市場的變化。

目前大部分的方、板坯連鑄機(jī)的設(shè)計均以板坯連鑄機(jī)為基礎(chǔ)，在板坯連鑄機(jī)的基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，本文主要介紹湘潭從S-VAI引進(jìn)的方板坯連鑄機(jī)的設(shè)計特點。該鑄機(jī)也是為數(shù)不多的能生產(chǎn)高合金鋼的方、板坯連鑄機(jī)。該鑄機(jī)只需要更換結(jié)晶器和彎曲段，就可以實現(xiàn)板坯和方坯之間的生產(chǎn)互換。

1 方、板坯連鑄機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)（見表1）

表1 方、板坯連鑄機(jī)的主要技術(shù)參數(shù)

2 方、板坯連鑄機(jī)的設(shè)計特點

通常板坯連鑄機(jī)的設(shè)備比方（矩）型坯連鑄機(jī)復(fù)雜，因此在設(shè)計方、板坯兼容的連鑄機(jī)時，一般都是在板坯連鑄機(jī)為基礎(chǔ)上進(jìn)行變化，在保證板坯連鑄機(jī)正常生產(chǎn)的情況下，兼顧滿足方坯生產(chǎn)的需求；本文介紹的方、板坯兼容的連鑄機(jī)就是這樣的形式，因此以下內(nèi)容主要介紹不同于普通板坯連鑄機(jī)部分。

2.1 回轉(zhuǎn)臺及中間罐車設(shè)計

回轉(zhuǎn)臺及中間罐車在澆注方板和板坯時通用，與普通板坯連鑄機(jī)的設(shè)計類似，在此不再描述。

2.2 中間罐設(shè)計

中間罐采用T型結(jié)構(gòu)，中間罐上設(shè)計有3個彼此獨立的開孔，用于安裝式水口（如下頁圖1）。澆注板坯時，堵住邊上2個水口，采用浸入式水口快換裝置[1-3]；而澆注方坯則采用整體式水口并配事故閘板（如下頁圖 2）。

2.3 結(jié)晶器設(shè)計

板坯結(jié)晶器與方坯結(jié)晶器采用不同設(shè)計，不可互換。板坯結(jié)晶器的設(shè)計與普通板坯連鑄機(jī)相同，在此不在描述。在澆注方坯時，3個單體結(jié)晶器放于一中間過渡框架上，這個過渡框架的尺寸和介質(zhì)聯(lián)接點和板坯結(jié)晶器的相同；通過該框架與結(jié)晶器振動連接，并通過框架進(jìn)行冷卻水自動連接和分配（如下頁圖3），其他流體管路和電氣線路需手動連接。

方坯結(jié)晶器電磁攪拌采用外裝式，用于澆注高合金鋼；結(jié)晶器背板采用不銹鋼和碳鋼兩種，帶電磁攪拌時采用不銹鋼背板，不使用電磁攪拌采用碳鋼背板，而且兩種類型的結(jié)晶器可以互換。澆鑄方坯時采用Co60對液面進(jìn)行控制[4]。

圖1 中間罐

圖2 梯形中間罐用于方坯澆注時

圖3 方坯結(jié)晶器及框架

2.4 結(jié)晶器液壓振動裝置設(shè)計

板坯、方坯結(jié)晶器液壓振動裝置可共用，與普通板坯連鑄機(jī)的液壓振動形式類似，在此不再描述。

2.5 彎曲段與二冷水設(shè)計

因要滿足澆注板坯和方坯時不同的冷卻要求，因此板坯彎曲段和方坯彎曲段采用不同的設(shè)計。板坯彎曲段同普通板坯連鑄機(jī)的結(jié)構(gòu)類似，方坯彎曲段在板坯彎曲段的基礎(chǔ)上將導(dǎo)向輥的輥間距加大，并將每根長的導(dǎo)向輥改為3根短輥，即每流方坯有獨立的導(dǎo)向輥（見圖4）。

澆注板坯時的冷卻方式與普通板坯連鑄機(jī)類似。澆注方坯時，用于1-4區(qū)的方坯側(cè)面冶金冷卻的噴嘴安裝在輥子夾套之間，二冷示意圖見圖5；第6區(qū)之后的噴淋水全都采用間歇式噴淋方式[5-6]。

圖4 方坯彎曲段

2.6 扇形段設(shè)計

扇形在澆注方板和板坯時通用，與普通板坯連鑄機(jī)的設(shè)計類似，只是在對鑄坯冷卻時噴水形式和水量不同；另外在扇形段出口處，兩流之間加上液壓升降的水冷隔板（澆板坯時升起）以防止鑄坯散熱不均引起鑄坯的變形。

2.7 引錠桿設(shè)計

板坯引錠桿與普通板坯連鑄機(jī)的類似，方坯引錠桿和板坯共用相同的引錠桿鏈。澆注方坯時，一個引錠桿鏈上安裝3個引錠桿頭（如下頁圖6）。

圖5 1-4區(qū)冷卻水示意圖（方坯）

2.8 出坯設(shè)計

板坯通過熱送輥道運(yùn)送至軋鋼車間；生產(chǎn)方坯時，通過出坯輥道上的活動檔板將3流方坯停止，方坯橫移車將其移至另一跨的方坯輸出輥道，然后再經(jīng)推鋼機(jī)將3根方坯推至方坯收集床，由天車吊運(yùn)下線。

3 待改進(jìn)的問題

設(shè)計方、板坯兼容的連鑄機(jī)時，通常都是在板坯連鑄機(jī)基礎(chǔ)上進(jìn)行改變；因此在生產(chǎn)板坯時，生產(chǎn)工藝和板坯質(zhì)量都能滿足需求；但在生產(chǎn)方（矩）坯時則受弧半徑、二冷水等影響，在工藝操作和鑄坯質(zhì)量上與專用的方（矩）坯連鑄機(jī)有一定的差矩。本文介紹的方、板坯連鑄機(jī)就存在以下幾個問題有待改進(jìn)。

3.1 一機(jī)三流

因生產(chǎn)方坯時與生產(chǎn)板坯時共用一個扇形段，因此各流沒有獨立的拉嬌機(jī)，即為一機(jī)三流連鑄機(jī)。因此在矩形坯開澆時三流的引錠桿同時啟動，中間罐水口必須同時打開，如采用人工操作很難同步，因此需要采用自動開澆技術(shù)[7]。

圖6 方坯引錠桿頭

3.2 電磁攪拌

受液芯長度和板坯扇形段結(jié)構(gòu)的影響，電磁攪拌技術(shù)很難運(yùn)用在方坯上；本文介紹的連鑄機(jī)雖然采用了結(jié)晶器電磁攪拌技術(shù)，但由于三流矩形坯的流間距只有985 mm，攪拌線圈只安裝在結(jié)晶器的內(nèi)外弧。

3.3 動態(tài)輕壓下

受限于扇形段的結(jié)構(gòu)，2個液壓缸和扇形段本身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度無法對三流矩形坯實現(xiàn)轉(zhuǎn)壓下技術(shù)，因此輕壓下技術(shù)僅用于板坯。不利于改善高合金鋼種的中心偏析和中心疏松問題。

4 方板坯連鑄機(jī)的其他型號與對比

4.1 結(jié)晶器增加插入件

該型號是在板坯結(jié)晶器中加入1個或幾個中間插入件，將1個板坯結(jié)晶器改造為2個或多個方坯結(jié)晶器；通過扇形段將幾流方坯一起拉嬌；達(dá)到生產(chǎn)方坯的目的，該結(jié)構(gòu)改造最為簡單，工期短，省投資；在國內(nèi)也應(yīng)用最廣。

該型式是按板坯連鑄機(jī)的機(jī)型來生產(chǎn)方坯，特別是在鑄流之間鑄坯側(cè)面無法冷卻且散熱效果差，因此該形式生產(chǎn)鋼種受限較大，一般用來澆注對鑄坯質(zhì)量要求不高的鋼種。

4.2 “備用”型

在鞍山，2017年投產(chǎn)1臺連鑄機(jī)即為該機(jī)型，該連鑄機(jī)共三流（一流板坯，二流矩形坯）。在生產(chǎn)板坯時，二流矩形坯備用；而在生產(chǎn)矩形坯時，板坯備用。

該型式只共用了平臺以上的設(shè)備，從結(jié)晶器以后實際上是板坯和方坯兩段設(shè)備，因此其生產(chǎn)的鑄坯質(zhì)量有保證，可生產(chǎn)各種鋼種；但其投資較大，而且有一半設(shè)備長期備用，大大降低了鑄機(jī)的利用率。

5 結(jié)語

本文介紹的湘潭2號方板坯連鑄機(jī)綜合考慮了投資成本、鑄坯質(zhì)量、鑄機(jī)利用率等因素；在只需要更換結(jié)晶器和彎曲段，就可以實現(xiàn)板坯和方坯之間的生產(chǎn)互換；又可以生產(chǎn)高合金鋼種，在目前的生產(chǎn)工藝中是一種較為理想方、板坯兼容的連鑄機(jī)。