XIAOZHONGMING

   摘要：对新钢三期技改 300 万吨薄板工程，210 t 转炉项目连铸薄板坯结晶器在使用维护、维修过程中存在的问题进行分析和探讨，给出相关工艺结构改进方法。


      关键词：三期技改 薄板坯结晶器 工艺结构改进


      新钢公司三期技改 300 万吨薄板工程，是江西钢铁冶金史上一次性投入最大的技改项目，其总预算资金达 135 亿，该项目的顺利完成与否，将直接关乎新钢未来生存与发展的重中之重的头等大事。该项目从炼铁、炼钢、轧材、烧结、焦化等各个冶金生产环节，进行了全面规划和重新设计改造，从工艺技术到节能环保，引进了目前国内多项先进工艺技术，如焦化干熄焦技术、高炉 TRT 余压发电技术、冶金短流程工艺布局 “ 一罐制”、连铸薄板坯 EMS 系统、KR 法脱硫技术、渣零排放处理技术等。该项目全面完成，将使新钢公司工艺技术水平登上一个新台阶，更使其产能由 500 万吨跨入千万吨行列。


      一、工艺和基本结构


      210 t 转炉炼钢项目是本次技改中最主要项目，其主要由铁水预处理（ KR 法）、转炉冶炼、炉外精炼(LF、RH 炉)、连铸等主要工艺构成。其连铸部分是薄板坯最终成型工艺，其主要构成为钢包回转台、中间包、结晶器总成、振动台、托辊成型和矫直、坯料切割等组成。主要关键工艺，钢水全液相→固、液相结晶出坯，关键设备是结晶器，即连铸核心设备。


      薄板坯结晶器总成是由两个大面和两个窄面形成结晶器铸坯模型框架，通过外框水箱固定，两个大面加背板形成固定侧，而两个窄面分别用 2 套上、下臂杆（共 4 个臂杆）带齿轮机构，形成可分别调整铸坯工艺参数，钢水初始结晶尺寸（上口）和铸坯出坯尺寸（下口）及倒锥度等参数。总成的工作方式是通过底座与振动台连接，接通冷却水路，形成结晶器内部冷却系统和足辊喷淋冷却系统，及时带走钢水相变热等，达到产出满足后道冶金要求的固液两相坯体。


      二、问题


      结晶器是由中冶赛迪设计，河南龙成集团负责制作，采用和吸收了国内外较先进的板坯结晶器设计思路，但比较新钢第一炼钢厂1#机和 4#机板坯结晶器，设计中仍存在一些可改进之处，如构造简单、维修方便、先进实用的在线调宽机构（赛迪专利技术），便于拆卸、保护箱体、提高冷强的铜板加背板二次冷却回路水箱构造以及防蒸汽水渗入结构（目前一炼钢厂尚未根本解决）等。同时，三期项目整体从设计到施工、设备制造、安装调试等，始终处在高效、快捷、紧张的状态，在设备设计和制造方面，由于时间紧、任务急，因此各方面难免存在一些问题。就结晶器而言，现场安装使用过程中发现，整体框架结构设计偏小，无法满足连铸 1650 mm 坯宽，需要改动相应调宽机构。液压油缸耐压能力设计不足，造成爆缸，需要改进结构。


      三、结构改进


      1.液压油缸结构改进


      结晶器结构是以在线调宽的模式设计的， 其中铸模框架采用压紧、张开方式，压紧采用了碟簧压紧结构，张开采用液压油缸反压缩碟簧，打开铸模框架。


      结晶器在内弧共采用单面 4 组压紧、张开机构，即采用了4套油缸（压缩碟簧），下口碟簧设计工作压力为 8.8 MPa，最大为16.5 MPa （上口工作压力为 6.5 MPa，最大为 13 MPa），其关系遵循虎克定律 f=kx，因此油缸工作需要的压力必须大于碟簧最大压力，现场一般使用工作油压 20 MPa。过大，易造成碟簧损坏失效。原油缸设计有杆腔为法兰结构，而该腔为主要液压工作腔，可能是设计人员设计计算不足或其他原因，在线调试打开结晶器时，接连数套油缸发生漏油泄压导致结晶器大面打不开，倒锥调不了。针对此情况，及时拆解分析，发现有杆腔法兰螺丝蹦断。经分析认为，这种设计结构强度不足，最好采用整体结构，及时将解决方案交项目部和厂家，与油缸生产方合作，当时在 10 d 之内，将 48 套油缸（共 8 台结晶器，外弧 2 套、内弧 4 套）拆解、改进、安装完毕，及时有效地保证了现场调试工作顺利进行和每台结晶器顺利上线。


      2.足辊结构改进


      结晶器足辊的原设计结构，轴承外圈没入档槽，拆卸时，打击内圈易击坏轴承。轴承是英国进口的 SK 品牌的耐高温轴承，价格较高。过去在第一炼钢厂，单 4#机一流，月消耗轴承 40 几套，除正常更换，80%是拆卸破坏，因此在档槽内圈开了两道槽，便于拆卸。


      从投产至今已经半年，仅领用和更换 20 几套，已从根本上杜绝了拆卸损坏，每年降低成本 10 万元。当然，轴承寿命的有效延长和轴承润滑较好是分不开的。


      3.足辊支架的加固和引锭导向


      结晶器在使用过程中，发现足辊支架出现变形，经过现场分析研究，主要原因是引锭进入结晶器窄面足辊时中心偏离，卡在下端，强行进入导致支架变形。因此在足辊支架下端脚部加一斜快，可以在引锭偏离中心时，顺利地将引锭导入结晶器，同时也提高了支架强度，使支架寿命延长。


      4.窄面水箱固定挂耳改进


      结晶器是以铸坯宽度 1650 mm 规格设计，但在使用调节过程中，只能到 1450 mm，由于采用电动机械调节，导致调宽机构损坏。现场分析发现，应是设计有误，整体水箱框架太窄，调节距离已进入窄面水箱固定挂耳。因此要求所有的窄面挂耳，必须重新修复打磨，不能高出臂杆，且必须便于倒锥调节，经过修复改进，所有结晶器调宽幅度均达到 1650 mm。同时要求现场调宽过程中，必须上下同步，最后微调倒锥度，否则，易于损坏调宽机构和导致窄面活动水管漏水。


      5.结晶器外弧定位方式改进


      连铸机对弧过程是以结晶器外弧为基准与零段对齐，但调试中，当对弧完后，重新打开内弧，进行调节结晶器宽度和倒锥，再闭合内弧，发现外弧与零段有时出现对弧误差。


      分析原因，结晶器是以内弧叠簧压紧模式，形成铸模框架，4杆叠簧合计铸模锁紧力达到 32.5 MPa。根据力学原理，外弧定位臂杆上受到相同的作用力，因此形成一定的弹性变形，当内弧瞬时打开，锁紧力突然消失，定位臂杆反作用力瞬时冲击作用在外弧水箱上，形成外弧水箱刚性位移，即前述的对弧误差。目前，国内有些结晶器已采用定位臂杆和外弧水箱一体化设计，不存在此情况。为此，采用使水箱卡紧的方式，消除位移，解决了问题。


      四、今后设计改进建议


      （1）连铸工艺对结晶器倒锥度的要求是一个关键参数，目前的结构设计（ 包括新钢中厚板坯和热连铸坯）结晶器，都存在倒锥调节的困难和在线跑倒锥的现象。


      （2）结晶器足辊锥度调节，存在调节工具笨重、精度不高的现象。