第19卷第6期2007年6月

??????????????????

??????

??????鋼鐵研究學(xué)報(bào)

Vol.19,No.6??

June2007

??JournalofIronandSteelResearch

唐鋼薄板坯連鑄結(jié)晶器液位波動(dòng)原因

姚海明

(唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)電工程系,河北唐山063020)

摘??要:結(jié)合唐山鋼鐵股份有限公司FTSC薄板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)實(shí)際情況,對(duì)導(dǎo)致薄板坯連鑄結(jié)晶器液位波動(dòng)的原因進(jìn)行了分析。結(jié)果表明,液位檢測(cè)系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移、二次冷卻效果和扇形段對(duì)中精度等因素均對(duì)結(jié)晶器液位穩(wěn)定性有顯著的影響。

關(guān)鍵詞:薄板坯連鑄;液位波動(dòng);零點(diǎn)漂移;二次冷卻效果;扇形段對(duì)中

中圖分類號(hào):TF777??1????文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A????文章編號(hào):1001??0963(2007)06??0099??04

MouldLevelFluctuationofThinSlabCasting

YAOHai??ming

(MechanismandElectricityDepartment,TangshanIndustryandProfessionTechnologyAcademy,Tangshan063020,Hebei,China)

Abstract:ThecauseofmouldlevelfluctuationofthinslabcastingisanalyzedaccordingtothepracticeofTISCO.Itisfoundthatzeroshiftingofleveldetectionsystem,secondarycoolingandsegmentalignmenthaveaconssderableinflunceonthestabilityofmouldlevel.

Keywords:thinslabcasting;mouldlevelfluctuation;zeroshifting;secondarycooling;segmentalignment

????近幾年,薄板坯連鑄連軋技術(shù)以投資少、生產(chǎn)成本低和產(chǎn)品近終形等優(yōu)勢(shì)在全世界得到迅速發(fā)展。為追求高產(chǎn)量,薄板坯連鑄機(jī)具有較高的拉速,進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水流速高,對(duì)鋼液面攪動(dòng)大;為生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品,薄板坯連鑄結(jié)晶器厚度薄,容積小,對(duì)高速鋼流的緩沖作用小。目前的工藝條件給結(jié)晶器液位穩(wěn)定性控制帶來很大困難,而高拉速等工藝目標(biāo)又對(duì)結(jié)晶器液位控制提出了更高的要求。為了實(shí)現(xiàn)薄板坯連鑄機(jī)穩(wěn)定高效生產(chǎn),要求結(jié)晶器液位波動(dòng)控制在??3mm內(nèi),大幅度的液位波動(dòng)不僅影響板坯表面質(zhì)量,嚴(yán)重時(shí)還會(huì)發(fā)生粘結(jié)、卷渣及漏鋼等生產(chǎn)事故。因此,薄板坯連鑄機(jī)都配備有高精度液位檢測(cè)系統(tǒng)和塞棒控制系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)形成閉環(huán)可實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器液位穩(wěn)定控制的目標(biāo),但在實(shí)際生產(chǎn)過程中,造成結(jié)晶器液位波動(dòng)的因素很多,這些因素所帶來的影響有時(shí)即使精度再高的結(jié)晶器液位控制系統(tǒng)也很難消除。為此,筆者結(jié)合唐山鋼鐵股份有限公司(簡(jiǎn)稱唐鋼)FTSC(FlexibleThinSlabCaster)薄板坯連

鑄機(jī)實(shí)際生產(chǎn)情況,對(duì)造成結(jié)晶器液位大幅度波動(dòng)的原因進(jìn)行分析,探尋穩(wěn)定控制結(jié)晶器液位的有效措施,以期進(jìn)一步提高薄板坯連鑄機(jī)拉速。

1??薄板坯連鑄機(jī)主要性能參數(shù)

????唐鋼2臺(tái)直弧型薄板坯連鑄機(jī)從意大利達(dá)涅利公司引進(jìn),設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為250萬t,采用H2漏斗型結(jié)晶器。該結(jié)晶器出口鑄坯厚度為90mm,經(jīng)動(dòng)態(tài)液芯壓下可生產(chǎn)厚度分別為70mm、80mm和85mm,寬度在860~1730mm范圍的鑄坯。鑄機(jī)半徑為5m,采用多點(diǎn)彎曲矯直技術(shù),冶金長(zhǎng)度為14??24m,設(shè)計(jì)最大拉速為6m/min,工作拉速4~5m/min。結(jié)晶器液位檢測(cè)采用Cs137放射源檢測(cè)系統(tǒng),塞棒控制采用液壓伺服系統(tǒng)。

2??結(jié)晶器液位波動(dòng)原因

2??1??結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)

????結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)自身穩(wěn)定性是實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器

作者簡(jiǎn)介:姚海明(1972??),女,碩士生,講師;????E??mail:yangjie72@sina.com;????修訂日期:2007??02??08

??100??

????????????????????????????????鋼??鐵??研??究??學(xué)??報(bào)????????????????????????????????第19卷

液位穩(wěn)定控制的基礎(chǔ)。唐鋼FTSC薄板坯連鑄機(jī)采用Cs137放射源檢測(cè)系統(tǒng),放射源裝在結(jié)晶器的松動(dòng)側(cè),射線接收器裝在結(jié)晶器固定側(cè)放射源的對(duì)面,其檢測(cè)原理為:結(jié)晶器鋼水液面起伏高低不同,其吸收射線量不同,因而射線接收器接收到的射線數(shù)量也不同,這樣通過射線接收器接收的射線數(shù)量,系統(tǒng)就可以判斷結(jié)晶器液位的波動(dòng)情況,系統(tǒng)把檢測(cè)到的液位情況反饋給塞棒控制系統(tǒng),根據(jù)目標(biāo)值來調(diào)整塞棒開度,以達(dá)到穩(wěn)定控制液面的目的。但是,Cs137放射源檢測(cè)系統(tǒng)也出現(xiàn)過不穩(wěn)定現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在檢測(cè)系統(tǒng)出現(xiàn)了零點(diǎn)漂移,瞬間的零點(diǎn)漂移可達(dá)到10mm左右(圖1),這種漂移在澆注過程中會(huì)使控制系統(tǒng)認(rèn)為發(fā)生了液位波動(dòng),而對(duì)塞棒進(jìn)行誤調(diào)整,最終導(dǎo)致實(shí)際結(jié)晶器液位發(fā)生大幅度的波動(dòng)。另外,液位校核不準(zhǔn)也會(huì)對(duì)結(jié)晶器液位產(chǎn)生很大的影響。實(shí)際生產(chǎn)過程中,每次更換結(jié)晶器后,液位檢測(cè)系統(tǒng)必須重新校核,Cs137放射源需要19個(gè)點(diǎn)描繪其特性曲線,如果19個(gè)點(diǎn)中某一個(gè)點(diǎn)在校核過程中讀數(shù)不準(zhǔn),都將影響檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度,從而導(dǎo)致結(jié)晶器液位不穩(wěn)定。圖2

為某次校核過程中

出現(xiàn)的讀數(shù)不準(zhǔn)確現(xiàn)象,形成不正常特性曲線,導(dǎo)致該澆次由于大幅度的液位波動(dòng)而停澆(圖3)。2??2??扇形段及二次冷卻

????良好的扇形段支撐輥對(duì)中和二次冷卻效果是保證板坯高速運(yùn)行的前提,支撐輥對(duì)中精度差或二次冷卻強(qiáng)度不夠,都會(huì)使板坯在二冷段發(fā)生鼓肚。鼓肚不僅會(huì)造成中心偏析和中心裂紋等質(zhì)量缺陷,而連續(xù)不均勻的坯殼鼓肚和鼓肚被壓回對(duì)中心鋼水帶來的擠壓及抽吸作用還將導(dǎo)致結(jié)晶器液位產(chǎn)生大的波動(dòng)。

????唐鋼FTSC薄板坯連鑄機(jī)二次冷卻采用汽水霧化冷卻,二次冷卻水壓力對(duì)霧化效果影響很大,從而影響冷卻效果。圖4為二次冷卻水壓力對(duì)結(jié)晶器液位的影響�？梢姰�(dāng)冷卻水壓力達(dá)到0??72MPa時(shí),結(jié)晶器液位比較穩(wěn)定,而當(dāng)冷卻水壓力降低到大約0??7MPa時(shí),結(jié)晶器液位波動(dòng)幅度大。表明此時(shí)二次冷卻未能發(fā)揮應(yīng)有的冷卻效果,薄板坯在扇形段發(fā)生了鼓肚。扇形段對(duì)中精度差對(duì)結(jié)晶器液位的影響與上述情形相似。在這兩種情況下,結(jié)晶器液位對(duì)拉速都比較敏感,即拉速低時(shí),坯殼較厚,抵抗鼓肚變形的能力較強(qiáng),液位較穩(wěn)定,而隨著拉速的提高,坯殼抵抗鼓肚變形的能力逐漸變?nèi)?在扇形段對(duì)中精度或二次冷卻效果不良的情況下,鑄坯發(fā)生鼓肚從而導(dǎo)致結(jié)晶器液位劇烈波動(dòng)。2??3??結(jié)晶器振動(dòng)

????唐鋼FTSC薄板坯連鑄機(jī)采用液壓振動(dòng)形式,由于設(shè)計(jì)、制造和安裝等問題,使結(jié)晶器在高頻下振動(dòng)時(shí)出現(xiàn)偏擺現(xiàn)象。圖5為結(jié)晶器振動(dòng)的偏擺量測(cè)定結(jié)果�？梢娬駝�(dòng)頻率在300次/min和420次/min左右時(shí),振動(dòng)偏擺量過大,而過大的振動(dòng)偏擺不僅影

圖1??液位檢測(cè)系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象Fig??1??Zeroshiftingofleveldetection

system

圖2??放射源特性曲線

Fig??2??Characteristiccurveofradiosource

圖3??因校核不準(zhǔn)結(jié)晶器液位大幅度波動(dòng)

Fig??3??Mouldlevelfluctuationcausedbycorrectionerror

第6期??????????????????????????姚海明:唐鋼薄板坯連鑄結(jié)晶器液位波動(dòng)原因??

??101??

用A、B、C代表),取相同厚度的A渣、B渣和C渣,檢測(cè)其對(duì)結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)的影響。結(jié)果表明:C渣影響最大,B渣次之,A渣影響最小。圖6為實(shí)際生產(chǎn)中通過換渣操作來達(dá)到穩(wěn)定液位的實(shí)例�？梢姼鼡Q使用A渣后,結(jié)晶器液位穩(wěn)定,拉速得到提高。2??5??水口結(jié)瘤

????為了保證最終鋼材的性能,薄板坯連鑄鋼水中Als含量較高,致使鋼水在精煉過程中產(chǎn)生大量的Al2O3夾雜物,如果精煉后期靜吹時(shí)間短或連鑄保護(hù)澆注工作做的不好,澆注過程中鋼水將存留大量的Al2O3夾雜物,這些夾雜物會(huì)沉積在浸入式水口內(nèi)壁,致使水口結(jié)瘤。水口結(jié)瘤后,塞棒開度會(huì)逐漸

圖4??二次冷卻水壓力對(duì)結(jié)晶器液位的影響Fig??4??Influnceofinletpressureofsecondary

coolingonmould

level

變大(圖7),同時(shí)隨著結(jié)瘤物被反復(fù)沖掉和再沉積,造成塞棒控流不穩(wěn)而導(dǎo)致結(jié)晶器液位波動(dòng)大。

3??結(jié)論

????(1)結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)的零點(diǎn)漂移現(xiàn)象和液位校核不準(zhǔn),都會(huì)影響液位檢測(cè)系統(tǒng)的檢測(cè)精度,致

圖5??結(jié)晶器振動(dòng)的偏擺情況Fig??5??Sidedisplacementofoscillation

圖6??保護(hù)渣對(duì)結(jié)晶器液位的影響Fig??6??Influnceofmouldpowderonmouldlevel

響保護(hù)渣的正常填充,還會(huì)導(dǎo)致結(jié)晶器液位波動(dòng)。2??4??保護(hù)渣

????雖然Cs137的放射性不如Co60強(qiáng),對(duì)操作人員更加安全,但由于其穿透力弱,很容易受保護(hù)渣等鋼水以外介質(zhì)的影響。據(jù)文獻(xiàn)[1]可知,由于保護(hù)渣能吸收Cs137射線,單位厚度的熱態(tài)保護(hù)渣相當(dāng)于0??63單位厚度的鋼水,而在實(shí)際生產(chǎn)中,人工加渣引起的渣層厚度波動(dòng)將給Cs137液位檢測(cè)系統(tǒng)帶來虛假的鋼水液位波動(dòng)信號(hào),最終對(duì)實(shí)際鋼水液面的穩(wěn)定性造成不利影響。為此還研究了保護(hù)渣對(duì)結(jié)晶器液位的影響,觀察到用于同一鋼種的不同廠家、不同配方的保護(hù)渣對(duì)結(jié)晶器液位檢測(cè)系統(tǒng)的影響不

圖7??水口結(jié)瘤導(dǎo)致結(jié)晶器液位波動(dòng)

7

??102??????????????????????????????????鋼??鐵??研??究??學(xué)??報(bào)????????????????????????????????第19卷使結(jié)晶器液位大幅度波動(dòng)。

????(2)扇形段對(duì)中精度差和二次冷卻水壓力變化

都會(huì)造成鑄坯在二冷區(qū)發(fā)生鼓肚,致使結(jié)晶器液位

大幅度波動(dòng)。

????(3)結(jié)晶器振動(dòng)偏擺和保護(hù)渣對(duì)射源的干擾以

及水口結(jié)瘤均對(duì)結(jié)晶器液位穩(wěn)定帶來不良影響。

????(4)實(shí)現(xiàn)薄板坯連鑄高拉速的前提是保證結(jié)晶器液位的穩(wěn)定性,這就要求合理調(diào)控液位檢測(cè)系統(tǒng)參數(shù),保證液位校核、設(shè)備對(duì)中精度和良好的二次冷卻效果,并通過純凈鋼生產(chǎn),最終實(shí)現(xiàn)薄板坯連鑄的穩(wěn)定高效生產(chǎn)。參考文獻(xiàn):[1]??陳??超,劉俊江.保護(hù)渣對(duì)Cs137結(jié)晶器鋼水液面檢測(cè)的影響

[J].寶鋼技術(shù),1999,(4):50??52.

《現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅》一書出版

????我國鋼帶熱鍍鋅起步于20世紀(jì)70年代末,改革開放后,尤其在近10年間,鋼帶連續(xù)熱鍍鋅得到前所未有的超速發(fā)展,到2006年全國鋼帶連續(xù)熱鍍鋅生產(chǎn)線已達(dá)130余條,年生產(chǎn)能力約2700萬t,占當(dāng)年粗鋼產(chǎn)量近8%。

????在此背景下,出版一本涵蓋近20年來國內(nèi)外現(xiàn)代熱鍍鋅最新成就的書,是當(dāng)今中國市場(chǎng)的需要,是業(yè)內(nèi)人士的熱切期盼,由鋼鐵研究總院張啟富教授等人編著、冶金工業(yè)出版社出版的??現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅??一書于2007年1月面世,是件值得慶賀的幸事。

????《現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅》是一本具有權(quán)威性的好書,它有著自己的鮮明特點(diǎn):

????一是內(nèi)容新穎先進(jìn)。本書參閱了國際近10年4屆鋼帶連續(xù)熱鍍鋅學(xué)術(shù)大會(huì)論文集;美國近20年鋼帶熱鍍鋅學(xué)術(shù)年會(huì)論文集以及近年國內(nèi)、國外各種期刊有關(guān)的技術(shù)論文。充分體現(xiàn)了現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅新技術(shù)、新工藝、新裝備和新品種。

????二是內(nèi)容全面系統(tǒng)。本書既包括基本腐蝕原理、熱鍍鋅理論、熱鍍鋅層結(jié)構(gòu)和性能的影響因素等基本原理的介紹,也包括對(duì)熱鍍鋅用原板及清洗、連續(xù)退火技術(shù)及熱鍍鋅鍋、熱鍍鋅裝置基本工藝的闡述。