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1、包钢一炼钢连铸生产工艺及控制现状,金永丽,目 录,包钢一炼钢总体概况1#方坯连铸机工艺技术特点5#方坯连铸机连铸机基本参数及技术特点连铸机生产工艺参数大方坯二冷动态配水及动态轻压下技术,包钢一炼钢总体概况,制钢一部包括5座80吨转炉，2座LF精炼炉，一台VD真空处理设备，3台连铸机3#连铸机小板坯连铸机设计年生产能力60万吨，实际年生产能力80万吨，浇注断面分为125*360、125*285、125*435；4#连铸机小方坯连铸机设计年生产能力120万吨，实际年生产能力150万吨，浇注断面为150*150；5#连铸机大方坯连铸机，设计年生产能力150万吨，实际年生产能力120万吨，浇注断面为2
2、80*380制钢二部包括2座100吨转炉，2座LF精炼炉，2台VD真空处理设备，2台连铸机1#连铸机大方坯连铸机设计年生产能力58万吨，实际年生产能力100万吨，浇注断面分为280*380、280*325、319*410；2#连铸机圆坯连铸机设计年生产能力62万吨，实际年生产能力100万吨，浇注断面分为180、230、270、300、350,1#方坯连铸机工艺技术特点,铸机为四机四流全弧形连铸机，弧形半径12m。采用门型中包车、大容量中间包。中间包测温采用手动与自动并用，手动测温一包钢水需测温三次，60t、40t、20t各一次。中间包设有挡渣坝、挡渣堰。包重为35t，剩钢重量为不小于10t，浇
3、钢时间为？出钢温度1600-1650，LF离位温度1585-1590，VD离位温度1520-1525，镇静时间VD上台5分钟，水口开闭度最初采用液压控制，2006年后采用电动缸控制，提高了使用寿命。采用全程保护浇注技术。铸机包括5个断面（240 x240,280 x325,280 x380,319x410），生产品种丰富，但更换断面影响铸机作业率。对高碳钢（SWRH82B,U71Mn,U75V等）起步拉速分别为0.25、0.25、0.2m/min，正常拉速分别为0.75、0.7、0.6m/min，最高拉速分别为0.85、0.8、07m/min结晶器包括板式结晶器和管式结晶器两种，板式结晶器为单
4、锥度设计，管式结晶器为抛物线锥度设计。结晶器尺寸，结晶器冷却水压、水量无结晶器气隙检测,结晶器振动采用四偏心机械振动，能实现高频小振幅。结晶器电磁搅拌器为外置直冷式电磁搅拌器，搅拌作用区域跨足辊区和扇形段头部。电磁搅拌器参数电流580A，频率1.8Hz结晶器钢水液位自动控制采用液压控制，2006年改为电动缸控制，放射源为Co60。放射源设计中为适应板式验电器，放射剂量大。二冷段框架采用整体铸件，每个扇形段的上端可以进行调节，便于对弧调整，润滑为甘油润滑，扇形段为密排辊设计，扇形、段只有底辊和少数导向辊及顶辊，结构简单，但高温铸坯得不到有效支撑，存在鼓肚变形。二冷采用喷淋环冷却，每个喷淋环有四个
5、喷嘴，所有断面使用同一喷淋环，喷嘴距不同断面铸坯表面的距离不同，其冷却效果不同。喷嘴为圆锥型喷嘴，喷嘴在铸坯表面的冷却面积大，铸坯在两环喷嘴间的回温小，冷却均匀，但铸坯四周喷嘴型号相同。喷嘴使用的水量在其特性曲线的底部，喷嘴适应水量变化区间较小。喷嘴使用过程中易损坏，气路正对喷嘴出口，易堵喷嘴。拉矫机为钳式，结构简单实用。铸坯矫直采用带液芯多点矫直，,5#方坯连铸机基本参数及工艺特点,5#大方坯连铸机基本参数,结晶器设备参数,5#大方坯连铸机主要用于生产重轨和SWRH82B钢，根据轧钢厂产品对铸坯规格要求，仅设计为一个断面，尺寸为：280380mm2；除结晶器过钢量高下线之外，日常生产中不需要
6、停浇换断面，铸机作业率高（过钢量15000t）；精炼工位为双工位设计，采用国际先进的三立柱旋转电极臂设计，真正实现双工位作业，精炼炉作业率高；VD炉采用双盖车双工位生产，具有预抽真空功能，可提高作业率；采用门型中包车、大容量中间包。结晶器采用抛物线管式结晶器，断面：280380mm2，长度：850mm，实际工作高度约750mm。结晶器电磁搅拌线圈采用铜管内水冷式设计，电磁搅拌频率f1.7Hz，电流I=550600A。应用数字电动伺服非正弦振动台，振动台运行非正弦偏斜率20%，铸坯振痕深度0.5mm,振痕宽度7.2mm，振痕深度比包钢炼钢厂1#大方坯铸机减轻20%。,技术特点,二冷扇形段框架采用
7、内水冷设计，二冷扇形段辊子润滑部分按油汽润滑技术要求设计；二冷扇形段具有免对中、对弧功能，线下调整后，上线即可保证对中、对弧达到工艺要求；扇形段、二冷区位于振动台与拉矫机之间。对铸坯起支撑、导向、冷却的作用。共设有3个扇形段、5个气雾冷却区。扇形段有14对上下辊、10对侧面辊。（另外足辊段安装在扇形段上有2对上下辊2对侧面辊。）扇形段有16对上下辊、3对侧面辊。扇形段有1个顶辊、4个底辊。整个二冷区共设有5个区：区（足辊区）针对足辊段进行冷却；区针对扇形段上部进行冷却；区针对扇形段下部进行冷却；区针对扇形段上部进行冷却；区针对扇形段下部进行冷却。扇形段没有冷却。,拉矫机采用钳式机架，每个机架配
8、有一个驱动辊、一个从动辊、一个液压升降装置。驱动辊可以沿滑道由液压缸带动上下升降，具有轻压下功能5台拉矫机分别位于弯月面下16.492m、17.873m、19.536m、21.236m、22.937m处。压下采用了液压缸，可提供的拉坯力、矫直力和最大压下力分别为12t,55t,70t.5#连铸机从设计上配置用5架拉矫机上进行轻压下(预留第6架)，单个机架最大压下量2.02.5mm,压下区间为6.45m.,采用二冷动态配水及凝固末端动态轻压下技术大包下渣检测、自动加渣、连续测温、扇形段加长密排辊和铸坯连续矫直技术等也应用于5大方坯连铸机。5#六机六流大方坯连铸机自动化控制系统全部采用德国SIEM
9、ENS公司的自动化产品。PLC选用德国SIEMENS公司于九十年代末推出的S7400自动化系列产品，工作站选用DELL公司的微机。连铸机自动化系统基础级共有14台PLC，4台上位机组成。每流的S7-400PLC及其切割机S7-300PLC之间使用SIEMENS公司的OSM光纤以太网工业交换机连接。主控制室共有四台计算机，其中两台为一级的自动化控制系统，其软件主要为西门子公司的WinCC6.0 SP3(Windows contral central)和SQL server 2000 SP3A。一台为二级自动化系统，主要为基础自动化系统提供优化配水和轻压下控制。另外一台为三级自动化系统，控制工厂的
10、生产计划。,5#连铸机生产工艺参数,温度制度,5连铸机钢包钢水温度制度：低碳钢：TL+(8090)(第一炉)中碳钢：TL+(7585)(第一炉)高碳钢：TL+(7080)(第一炉)四流浇注、零次罐、非周转罐：+510第二炉及以后各炉均比第一炉低25305连铸机中间包钢水温度制度：中间包烘烤温度1200。中间包钢水过热度控制在205，中间包钢水过热度最高不能超过35。其它温度制度：铸坯进第一架拉矫机前表面温度950。铸坯下线温度700。,拉速制度：铸机的启步拉速定为0.25m/min,生产流数与拉速匹配关系,连铸机拉速及对应钢种参数,中间包技术参数,5#大方坯连铸机中间包为六流T型中间包，中间包
11、内钢水重量与液位高度对应关系见下表：中间包正常工作液位在800850mm处，中间包钢水量在4045吨左右,5#大方坯连铸机共有生产周转用中间包7个。新中间包上线后，将烘烤器火焰调至小火，烤包30分钟。用中火烤包90分钟，开浇前3040分钟使用大火烤包，检查连接件是否松动，将水口烤红后打到浇注位开浇。开浇前保证中间包内温度达到12001300，烤包时间控制在2.5 3.0小时，进入冬季烤包时间可延长30分钟。使用后的中间包下线前，必须保证中间包冷却时间达3小时，中间包内无液态钢存在才可吊包下线。,大方坯二冷动态配水及动态轻压下技术,二冷水的配水制度根据钢种、拉速和铸坯断面而设定。二冷水的水质及水
12、压要求如下：,冷却长度,5#大方坯连铸机二冷水调节共有3种模式：手动模式、自动模式和 动态配水模式手动模式可以分别设定各冷却回路阀开度，进而控制各个回路水量，水量不随拉速变化调节。自动模式除需人工根据钢种输入比水量外，二冷水自动调节完全按照计算机内模型确定比水量、水量分配系数、计算各段水量。在自动模式中，基础水量设为70l/min，其对应拉速为0.35m/min，根据钢种比水量选择范围为0.20.35l/kg。动态配水模式根据铸坯凝固过程实时温度场实施准确的跟踪计算,以控制铸坯在各冷却区入口表面温度为原理，依据目标表面温度控制法对结晶器及二冷区各回路水量进行合理的实时设定。模型在水表控制基础上
13、，对二冷区5个区、9个回路，实现了内外弧与侧弧分别控制。根据拉速和中包过热度进行计算，实现动态配水控制。,冷却模式,核心就是利用动态控制模型对铸坯温度场进行实时热跟踪，在此基础上依据目标表面温度控制法动态控制二冷区水量以优化铸坯凝固过程温度场，同时预测铸坯凝固末端位置、确定出动态轻压下区间，并依据不同钢种的凝固特性和铸坯规格对各拉矫机的辊缝进行合理设定，实现动态轻压下控制。大方坯动态二冷配水与动态轻压下控制模型主要由动态热跟踪模型、动态配水模型、动态轻压下模型、工艺参数数据库和OPC 通讯模块等五部分组成。在铸坯温度场动态热跟踪模型实时地提供铸坯温度场信息的基础上，动态二冷配水控制模型根据实际浇注条件依据目标表面温度控制原理动态地设定各二冷区水量，对铸坯表面温度进行在线控制。提供二冷区初始水量、最大/小水量、各钢种目标控制温度等动态配水工艺参数 提供不同钢种的总压下量、压下区间、压下速率、自然收缩辊缝值等工艺参数。,二级控制模型界面,
