張 誠，汪國才，陶承崗，李 浩(馬鞍山鋼鐵股份有限公司 特鋼分公司 安徽馬鞍山 000)

隨著馬鋼特鋼公司對生產(chǎn)效率的要求日益提高，對于連鑄工序而言，連鑄中間包使用壽命直接影響連鑄機作業(yè)率，因此提高中間包的使用壽命具有很強的現(xiàn)實意義。雖然且前已采用了多種延長中間包使用壽命的方法，但是仍然達不到長時間連續(xù)澆注的效果。特別是近幾年不斷豐富的產(chǎn)品結(jié)構，如中碳鋼(風電用鋼42CRMO)和高碳鋼(軸承鋼GCR15)之間的連續(xù)交替生產(chǎn)，對中包快換技術提出了更高的要求。本文針對馬鋼特鋼圓坯(?380 mm和450 mm斷面)快換問題，研究了提高快換成功率的關鍵要點，并對中高碳之間快換的關鍵技術進行了分析。

1 連鑄機主要技術參數(shù)

特鋼圓坯連鑄機主要設備及工藝參數(shù)情況見表1。

表1 連鑄機主要設備及工藝參數(shù)

2 中間包快換的成功條件

2.1 快換鋼水上臺溫度

中間包快換的鋼水上臺溫度直接影響快換是否成功，上臺鋼水溫度偏高，進入結(jié)晶器后，能有效的和結(jié)晶器內(nèi)的原鋼水融合，在接縫處形成新的互融性坯殼。同時鋼水的溫度偏高，鋼水的流動性較好，進入結(jié)晶器后，能迅速鋪滿接縫位置，快換過程示意圖如圖1所示，但是鋼水溫度偏高，對生產(chǎn)組織和生產(chǎn)安全都提出了更高的要求，同時不利于鑄坯中心偏析和中心疏松的優(yōu)化。上臺鋼水溫度較低時，因為烘烤結(jié)束后的中包溫度遠低于鋼水溫度，在上臺鋼水溫度低的情況下，開澆后中包內(nèi)鋼水的溫度會很快降低，增加了水口結(jié)瘤蓄死的風險，也不利于新鋼水與結(jié)晶器內(nèi)的原鋼水的相互融合。綜合考慮，對快換上臺的第一爐鋼水要求比連澆的鋼水高10℃，以42CRMO為例，單開鋼水上臺目標溫度1531 ℃，快換上臺目標溫度1541 ℃。通過對鋼水溫度控制工藝的優(yōu)化，使快換開澆成功率提高了2.2%。此外考慮鋼包的蓄熱能力，避免鋼水從RH出站到連鑄開澆過程溫降過大，同時也要求快換第一爐鋼包為正常運轉(zhuǎn)的包況較好的鋼包，嚴禁使用大修罐。

圖1 快換過程示意圖

2.2 中間包及浸入式水口的烘烤

中間包的烘烤效果也是快換的關鍵因素，溫度過高或過低均有不利影響。中間包烘烤溫度過高，增加了耐材脫落的風險，加大了生產(chǎn)安全的隱患，也降低了同一個中包的使用壽命，同時存在耐材掉落堵住水口的風險。中包烘烤溫度過低，將大大增加快換水口結(jié)瘤和發(fā)生墊鋼以及塞棒失控的可能性[1]。因此需要嚴格制定中包烘烤制。馬鋼特鋼中包采用的是涂抹式修砌，烘烤采用焦爐煤氣，烘烤過程前期要求小火烘烤1小時，保證中包內(nèi)的游離水蒸發(fā)干凈，隨后轉(zhuǎn)為中火烘烤，中火烘烤是中包升溫的關鍵階段，烘烤時間為1.5小時，中火結(jié)束后繼續(xù)2小時的大火烘烤，同時開始水口部位的烘烤，水口烘烤過程需要用布狀石棉將浸入式水口和負壓式抽風爐的接觸處包裹好，確保烘烤過程受熱均勻，防止烘烤過程中水口因升溫不均而導致的炸裂。最終根據(jù)中包和水口耐材理化特性，以及生產(chǎn)歷史數(shù)據(jù)，確定了中包快換前應保證中包內(nèi)溫度在1000 ℃-1200 ℃，水口的溫度達到700 ℃-750 ℃，其中中包烘烤溫度曲線如圖2所示。

圖2 中包烘烤溫度曲線

2.3 快換工具的準備及使用

快換過程中使用的主要工具為快換連接件，根據(jù)馬鋼特鋼圓坯的生產(chǎn)特點，設計了適應圓坯快換的相應連接件，連接件示意圖如圖3所示，連接件的主體采用8根鋼柱支撐，在快換的過程中能起到更好的拉筋作用，連接好快換前后鋼種，鋼柱和橫向圓環(huán)焊接，提高連接件冷鋼質(zhì)量，保證了對快換鋼水有足夠的冷卻作用，有利于結(jié)晶器內(nèi)快換鋼水新的坯殼的形成。同時鋼柱之間留有足夠的縫隙保證了鋼水的流動性，保證了新進鋼水迅速鋪滿結(jié)晶器的通道。連接件的重量也是一個關鍵參數(shù)，連接件過重，特別是連接件底部的鋼圈越重，使得鋼水冷卻速度越快，鋼水的流動性越低，不利于鋼水鋪滿接縫處，形成空洞和分層，連接效果不良。連接件過輕，冷卻效果不足，形成的坯殼過薄，不足以支撐鋼水的靜壓力，造成新生坯殼破裂而漏鋼[2]。此外考慮到快換過程中避免水分的存在，連接件在使用前應小火烘烤，保證干燥，防止使用的過程中發(fā)生放炮，增加安全隱患。

圖3 快換連接件示意圖

2.4 中間包快換操作

中間包快換操作是決定快換成功的核心，首先是快換總時間的控制，從上一個中包停澆到下一個中包開澆時間需控制在10分鐘之內(nèi)，如圖4所例，快換總時間為9min27s，時間越長結(jié)晶器內(nèi)的鋼水凝固的可能性越大，與新進鋼水的融合越差，不利于新生坯殼的形成。

圖4 快換總時間示意圖

具體的中間包快換操作及要點為：1)在快換前中包降到14噸時，關閉中包塞棒控流，結(jié)晶器液面降至130 mm拉速自動降低，液面到110 mm，鑄坯拉素回零；2)放入連接件后，手動將連接件開至70 mm的位置，連接件保證放在結(jié)晶器中心位置，放在開澆時連接件的上部頂?shù)街邪冢瑫r也防止連接件刮到結(jié)晶器銅管，降低銅管的使用壽命；3)快換中間到達澆注位后，中包噸位在15噸時開澆，開澆噸位可根據(jù)鋼水的過熱度做適當?shù)恼{(diào)整；4)快換過程均采用手動開澆模式，快換在鋼水180 mm時起步，第一棒鋼流的大小決定了鑄坯的起步時間，第一棒鋼流鋼流過大，鑄坯起步時間太短，鋼水不能有效冷卻，鋼水的熱容量過大，形成的坯殼過薄，且易造成鋼水回溫；5)控流過小，特別是鋼流在接縫位置中斷，鋼水過分冷卻、鋼水流動性過低，導致接縫處形成分層和孔洞?？亓鬟^大或過小均易引發(fā)漏鋼事故；6)起步時間控制在40 s左右，如圖5所示。

圖5 快換起步時間

開澆后第一棒應保證鋼水均勻快速的漫過接縫位置，起步后拉速隨時間自動變化，設置合理的起步拉速保證了接縫安全出結(jié)晶器。

2.5 中碳鋼快換高碳鋼的關鍵技術

隨著馬鋼特鋼產(chǎn)能進一步的釋放，生產(chǎn)訂單的種類越來越豐富。為了滿足生產(chǎn)，中高碳鋼之間的快換已是生產(chǎn)常態(tài)，特別是GCR15鋼種的快換，該鋼種C含量要求0.97%，液相線溫度1454 ℃，相比較常見的高碳鋼如42CRMO鋼種，C含量要求0.42%，液相線溫度1492 ℃。兩者C含量相差0.55%，液相線溫度相差38 ℃。中碳鋼液相線溫度低，在結(jié)晶器內(nèi)凝固速度快，目前生產(chǎn)只采用中碳鋼快換高碳鋼技術，但同樣也面臨著中碳鋼液相線溫度低，接縫處相體形成不好，易出現(xiàn)漏鋼的問題。為了緩解結(jié)晶器內(nèi)鋼水的凝固，所采取的工藝措施是，中碳鋼快換時的溫度比一般快換溫度高5 ℃，減少中包連接件的重量至一般連接件的70%?？鞊Q時間縮短2-3(min),保證快換過程有序高效，同時結(jié)晶器內(nèi)保護渣清理干凈。

3 總結(jié)

馬鋼特鋼實現(xiàn)了圓坯中包快換技術，提高了鑄機作業(yè)率的同時，也大大降低了操作工的勞動強度，縮減了開澆送引錠、塞引錠、開澆盤圓的制造等一列單開準備工作，同時也降低了原材料的消耗，節(jié)省了開澆使用的鐵粒子、冷卻框、盤圓等。特別是實現(xiàn)中碳鋼快換高碳鋼技術，不僅是生產(chǎn)組織上的重要突破，為生產(chǎn)組織提供了更大的靈活性，也為工藝創(chuàng)新提供了寶貴的經(jīng)驗，為馬鋼特鋼連鑄技術的進一步發(fā)展奠定了基礎。