關(guān)于板坯結(jié)晶器在線調(diào)寬時(shí)銅板劃傷問(wèn)題的研究

◇馬鋼第四鋼軋總廠 王 恒 高茜

馬鋼四鋼軋1、2#板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器多次發(fā)生銅板劃傷問(wèn)題，造成結(jié)晶器壽命縮短，在線調(diào)寬功能受限，對(duì)生產(chǎn)順行、產(chǎn)品質(zhì)量、下線維護(hù)等帶來(lái)一系列的問(wèn)題，困擾已久。本文由此展開(kāi)研究，主要從結(jié)晶器本體設(shè)備和生產(chǎn)準(zhǔn)備角度找出原因并提出解決方案。

1 結(jié)晶器銅板作用與構(gòu)造

板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器由四塊銅板（兩塊寬面，兩塊窄面）通過(guò)機(jī)械結(jié)構(gòu)組成一個(gè)腔體，用于澆鑄鋼液；通過(guò)控制窄面銅板的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)在線調(diào)寬調(diào)窄的功能。銅板是結(jié)晶器的核心部件，銅板與水箱相連，鋼水通過(guò)銅板向外導(dǎo)出熱量而使得鋼水凝固成一定厚度的坯殼。

圖2 結(jié)晶器側(cè)面剖視圖

2 銅板劃傷問(wèn)題的產(chǎn)生及影響

該廠1、2#連鑄機(jī)結(jié)晶器具備在線調(diào)寬功能，可在澆鑄過(guò)程中根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃調(diào)節(jié)斷面寬度。但在調(diào)寬后，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)寬面銅板表面出現(xiàn)明顯劃痕，深度大于0.5mm，必須下線修復(fù)。據(jù)統(tǒng)計(jì)2020年1～6月因銅板劃傷造成結(jié)晶器下線占比30%。劃傷銅板用手觸摸時(shí)能感到明顯凹坑，若不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)繼續(xù)使用，易造成表面坯殼生長(zhǎng)不均勻，出現(xiàn)BPS報(bào)警，甚至造成漏鋼，風(fēng)險(xiǎn)極大。

3 原因分析

（1）結(jié)晶器夾緊碟簧組失效。若套筒內(nèi)碟簧片破碎，碟簧組自由長(zhǎng)度改變，導(dǎo)致在相同預(yù)緊力的情況下，調(diào)寬時(shí)結(jié)晶器打開(kāi)程度不同，結(jié)晶器會(huì)產(chǎn)生輕微扭曲，致使調(diào)寬阻力變大產(chǎn)生劃痕。

（2）結(jié)晶器調(diào)寬打開(kāi)壓力不夠。結(jié)晶器上線時(shí)寬面銅板和窄面銅板之間無(wú)間隙，在調(diào)寬時(shí)，系統(tǒng)會(huì)給柱塞缸一個(gè)壓力，再加上鋼水靜壓力作用，會(huì)推動(dòng)碟簧組，打開(kāi)結(jié)晶器活動(dòng)測(cè)寬面銅板，進(jìn)行調(diào)寬。若打開(kāi)壓力不夠，調(diào)寬時(shí)銅板間阻力較大，結(jié)晶器調(diào)寬電機(jī)電流變大，此時(shí)銅板上容易產(chǎn)生劃痕。

（3）結(jié)晶器水箱支撐框架變形。該連鑄機(jī)采用四壁組合式（板式）結(jié)晶器，分為寬面與窄面，寬面又分固定側(cè)與活動(dòng)側(cè)（圖1）。其結(jié)構(gòu)也決定了結(jié)晶器兩側(cè)支撐框架易變形的缺陷。以17#結(jié)晶器為例：新制的銅板水箱裝到支撐框架上發(fā)現(xiàn)用于夾緊兩側(cè)寬面銅板的夾緊桿孔位發(fā)生相對(duì)偏差達(dá)10mm，說(shuō)明該結(jié)晶器支撐框架有所變形。

圖1 結(jié)晶器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

（4）銅板修復(fù)工藝的影響。窄面銅板修復(fù)工藝為熔射，鍍層材料較硬，如未進(jìn)行打磨去毛刺就進(jìn)行組裝，易對(duì)兩側(cè)寬面銅板造成劃痕。銅板與鍍層熱膨脹系數(shù)不同，鍍層與銅板的粘合度（結(jié)合力）不夠，生產(chǎn)中鋼水熱應(yīng)力作用下可能會(huì)造成鍍層剝落，調(diào)寬時(shí)產(chǎn)生劃痕。

（5）生產(chǎn)準(zhǔn)備操作及角縫控制的影響。①生產(chǎn)準(zhǔn)備階段塞引錠頭不夠規(guī)范，渣鋼珠、角縫泥等可能會(huì)粘結(jié)在窄面銅板邊緣，從而對(duì)寬面銅板產(chǎn)生劃痕。② 開(kāi)澆未加防濺板。按照要求添加窄面防濺板，可有效防止開(kāi)澆時(shí)鋼水飛濺造成角部掛鋼、鉆鋼。③未嚴(yán)格執(zhí)行清理角縫要求。連續(xù)長(zhǎng)時(shí)間澆鑄，角縫處的臟物會(huì)越積越多，對(duì)結(jié)晶器調(diào)寬產(chǎn)生劃痕有較大影響，需要每次停澆及時(shí)清理角縫臟物。對(duì)下線結(jié)晶器進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)大部分結(jié)晶器角縫處較臟，且多次發(fā)生因角縫內(nèi)硬質(zhì)臟物擠壓產(chǎn)生劃痕的情況。

4 解決方案

4.1 碟簧檢測(cè)與更換

打開(kāi)碟簧套筒檢查發(fā)現(xiàn)部分碟簧片破裂，整組更換碟簧片，并在安裝前進(jìn)行碟簧特性曲線試驗(yàn)，測(cè)試新碟簧是否滿足設(shè)計(jì)要求，圖3為設(shè)計(jì)要求碟簧組特性曲線，現(xiàn)場(chǎng)選取60kN、90kN、100kN三個(gè)點(diǎn)進(jìn)行測(cè)量，符合要求方可使用。

圖3 碟簧組特性曲線圖

4.2 優(yōu)化結(jié)晶器調(diào)寬打開(kāi)壓力值

通過(guò)試驗(yàn)對(duì)比，將調(diào)寬打開(kāi)壓力值增加0.5kN、1kN時(shí)，調(diào)寬電流值基本無(wú)變化，調(diào)寬打開(kāi)壓力值增加2kN時(shí)，調(diào)寬電機(jī)電流值降低約24%；將該壓力值優(yōu)化實(shí)施后，結(jié)晶器銅板劃程度情況有明顯改善。

4.3 對(duì)結(jié)晶器水箱支撐框架進(jìn)行精度恢復(fù)

結(jié)晶器部件拆解后，對(duì)基準(zhǔn)面、水箱安裝面、重要尺寸進(jìn)行測(cè)量。在不造成大量變形的前提下，少量堆焊關(guān)鍵尺寸面，重新確定基準(zhǔn)面，所有安裝面、螺紋孔重新加工恢復(fù)至圖紙?jiān)O(shè)計(jì)尺寸。

4.4 窄面銅板組裝前清理打磨邊部毛刺

要求銅板修復(fù)廠家根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況優(yōu)化銅板修復(fù)工藝，窄面銅板鍍層側(cè)面去掉0.5mm，對(duì)鍍層做個(gè)倒角處理。

4.5 制定角縫控制措施

（1）重新設(shè)計(jì)角縫泥成分。采用礬土粉、莫來(lái)石粉、石英粉、粘土粉混合制成，其耐高溫不低于1500℃時(shí)，不易燒結(jié)，從而避免燒結(jié)后硬物粘在窄面銅板上。

（2）制定角縫清理規(guī)定。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)條件，制定角縫清理標(biāo)準(zhǔn)化規(guī)定，規(guī)范生產(chǎn)四班角縫清理操作，要求清理角縫時(shí)間不得少于10min；設(shè)計(jì)制作0.2mm的角縫刮板，停澆對(duì)窄面銅板側(cè)表面粘附的角縫泥進(jìn)行清理。

5 實(shí)施效果

按照以上要點(diǎn)實(shí)施后，結(jié)晶器上線均能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)使用爐數(shù)＞400爐的要求，下線檢查銅板無(wú)明顯劃傷或劃傷輕微，改善效果明顯。