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1、2004 奥钢联连铸热轧会议 连铸论文精选集第 8.7篇/ 第 1 页武钢三炼钢新宽板坯连铸机的投产及近半年的试生产情况余志祥, 郑万, 杨运超 武钢第三炼钢厂摘要 本文介绍了由奥钢联（VAI）技术总 负责的武钢第三炼钢厂3 号直弧型宽 板坯连铸机的主要技术特点和投产 情况，以及投产成功至今半年的时间 内新技术的应用情况，同时对投产后 3 号机的生产情况和铸坯质量状况进 行了讨论。序言三炼钢厂3 号连铸机是第二热轧厂的 配套工程，是“十五”期间武钢重点 建设项目，建设的目的是为二热轧提 供高质量的宽连铸板坯。它的建成对 于公司优化产品结构，提高经济效 益，把武钢建成中国轿车板基地和扩 大“双高
2、”产品具有重要的意义。3 号连铸机于 2001 年 8 月与奥钢联 （VAI）签定合同，2002 年 6 月破土 动工，由于主体设备国内制造拖期的 原因，直到 2003 年 8 月份 3 号机设 备才安装完毕，经过紧张而有效地单 体试车、冷试车和联动试车，3 号机 于 2003 年 8 月 30 日晚一次性投产成 功。由于设备制造原因，操作更换件 一直未到位，3 号机的生产组织受到 限制，一直不能正常大批量安排生 产。尽管如此，在 11 月份完成了 3 号机的功能考核。从 2004 年 2 月开 始，3 号机开始纳入正常生产管理， 当月共生产 405 炉钢，生产铸坯 10.7 万吨，质量状况正
3、常。图 1：3 号连铸机纵断面图和主要技术特点ItemsEquipment feature and process parameters Annual design capacity2.500.000tonsType of machineStraight mould type (continuous bending/continuous straightening)Ladle turretButterfly, lifting stroke: 700mm, load bearing: 470 tons Volume of tundish65 tonsFlow control of tundish
4、Automatic mold level control and quick change technology of submerged nozzleMoldStraight, length: 900mm (DIAFACE and DynaWidth hydraulic width adjustment)Oscillation of mouldDynaFlex hydraulic oscillation (sinusoidal/non- sinusoidal) Vertical length of strandApprox. 2500 mmSegmentSplit roller andSMA
5、RTsegments with DynaGap soft reductionSecondary cooling system DYNACSdynamic control, air-mist coolingRadius of caster9.5mMetallurgical length of caster34.4mSlab thickness210 mm, 230 mm, 250mm Width of slab13502150mmAutomation systemLevel 1 & level 2 control, DYNACScooling model water, VAI-Q model,
6、mould online width adjustment and ladle slag detection etc.ItemsEquipment feature and process parameters Annual design capacity2.500.000tonsType of machineStraight mould type (continuous bending/continuous straightening)Ladle turretButterfly, lifting stroke: 700mm, load bearing: 470 tons Volume of t
7、undish65 tonsFlow control of tundishAutomatic mold level control and quick change technology of submerged nozzleMoldStraight, length: 900mm (DIAFACE and DynaWidth hydraulic width adjustment)Oscillation of mouldDynaFlex hydraulic oscillation (sinusoidal/non- sinusoidal) Vertical length of strandAppro
8、x. 2500 mmSegmentSplit roller andSMARTsegments with DynaGap soft reductionSecondary cooling system DYNACSdynamic control, air-mist coolingRadius of caster9.5mMetallurgical length of caster34.4mSlab thickness210 mm, 230 mm, 250mm Width of slab13502150mmAutomation systemLevel 1 & level 2 control, DYNA
9、CScooling model water, VAI-Q model, mould online width adjustment and ladle slag detection etc.2004 奥钢联连铸热轧会议 连铸论文精选集第 8.7篇/ 第 2 页3 号连铸机主要技术特点主要设备和工艺参数介绍3 号连铸机为一机两流直弧形宽板坯 连铸机， 其主体设备特点如图 1所示。主要技术特点为了能生产出高质量的铸坯，3 号机 采用了 V AI 许多现代连铸新技术： ?全自动开浇技术 ?直型结晶器 ( 连续弯曲/连续矫 直) ?结晶器液面自动控制和中包水口 快换技术 ?DYNAFLEX 液压振动
10、( 正弦/ 非正弦 ) ?结晶器液压调宽(冷态和热态 ), DIAFACE 结晶器 ?二冷水动态控制和气雾冷却 ?分节辊、SMART/AST C 扇形段?结晶器专家系统 ?二级机系统投产情况介绍投产第一炉新技术的应用情况 在 3 号连铸机进行紧张冷试车的同 时， 我厂技术人员同 VAI 冶金专家就 热负荷试车第一炉的钢种、断面、拉 速以及要采用的新技术等进行了认 真的讨论，制定了详细的热负荷试车 方案，为投产试车一次成功打好了良 好基础。 经过中外技术人员的共同努力，热负 荷试车第一炉成功地应用了以下连 铸新技术： ?全自动开浇技术； ?结晶器液面自动控制； ?结晶器漏钢预报； ?动态二冷水控
11、制(二级机配水)； ?动态轻压下技术； ?铸坯优化切割。热负荷试车第一炉铸坯质量情况表面质量 第一炉钢共有 10 块铸坯，每流 5 块， 铸坯没有发生纵裂、横裂等表面缺 陷，也无鼓肚等形状缺陷，振痕深度 大约为 0.30.5mm 左右，铸坯宽度、 厚度尺寸控制情况见表 1，可以看出, 铸坯尺寸控制在一个较好的范围之 内。坯号宽度mm厚度mm坯号宽度mm厚度mm5011602231601160223050216102316021608230503161023260316102315041608232604160823150516002326051600231平均1606231.6平均1605.6
12、230.6与标准差值+6+1.6+5.6+0.6表 1：铸坯宽度、厚度尺寸控制情况内部质量 两流在 03 坯上取样，然后分别沿横 向和纵向取样作低倍冷蚀分析，结果 如表 2。项目内裂特裂角裂中心偏析气泡5 流无无无C0.5无6 流无0.5无C0.5无表 2：铸坯低倍冷蚀分析结果横向试样低倍结果如图 2、3 所示。2004 奥钢联连铸热轧会议 连铸论文精选集第 8.7篇/ 第 3 页图 2：C3252155030冷蚀低倍图片（横向）图 3：C3252156030冷蚀低倍图片（横向）纵向试样低倍结果如图 4 和 5 所示。图 4：C3252155030冷蚀低倍图片（纵向）图 5：C32521560
13、30冷蚀低倍图片（纵向）从第一炉钢铸坯的表面质量、尺寸和 内部质量来看，控制情况良好。主要新技术应用情况从 8 月 30 日热负荷试车成功至今的 半年多时间内， 3 号机共浇铸钢水871 炉，涉及 12 个钢种系列 22 个钢种， 例如管线钢（其中包括高牌号管线钢 X70） 、桥梁钢、船板钢、高碳钢、汽 车大梁钢、低合金钢、包晶钢、集装 箱钢、超低碳钢 （含 IF 钢）和低碳钢 等， 宽度规格从 13502150mm， 铸坯 表面质量和内部质量均正常， VAI 现代连铸新技术的应用为3 号连铸机 的生产顺行和质量保证提供了良好 的技术支持。全自动开浇技术自动开浇技术是指中包内安装开浇 管，操作
14、人员打开大包滑板，钢水进 入中包，当中包钢水液位达到开浇管 高度后，钢水通过开浇管自动进入结 晶器，当结晶器中钢水液面达到预定 高度时，液面自动控制系统检测到液 面信号后，自动启动拉矫机，然后按 照程序自动升速，达到设定拉速，实 现自动开浇。我厂自热负荷试车第一炉开始，就一 直使用全自动开浇技术，使用效果非 常好，没有发生因自动开浇技术而出 现开浇失败或其它异常情况。同时， 全自动开浇技术的应用，也为我厂 3 号连铸机将来实现无人浇铸奠定了 良好的基础。液压非正弦振动（DYNAFLEX）VAI专利技术DYNAFLEX结晶器 液压振动装置是提高铸坯表面质量， 增加生产率和改进铸机作业率的重 要工
15、具。2004 奥钢联连铸热轧会议 连铸论文精选集第 8.7篇/ 第 4 页DYNAFLEX液压振动装置的主要设 计特点为： ?振动精度高； ?在线调节振幅、振动频率与非正 弦系数； ?无磨损板簧精密导向系统，无机 械齿隙； ?用螺旋弹簧减少液压缸推力的重 量补偿，振动重量低，实现无共 振操作； ?安装操作方便，维护费用低廉。DYNAFLEX技术提供了重要的冶金 和操作优势，包括板坯表面质量的改 善，特别是在低拉速时降低振痕深 度，在高拉速时，因保护渣消耗增加 而降低了粘连漏钢的风险，从而提高 操作安全性。通过调整振动参数，可 方便实现非正弦振动和反向正弦振 动模式（如图 6 所示） 。图 6：
16、反向频率振动模式3 号机在低拉速情况铸坯表面质量得 到明显改善，DYNAFLEX系统的优 点得到充分体现。动态二冷水控制（ DYNACS）铸坯质量在很大程度上取决于二次 冷却效果。DYNACS 是由 VAI 设计 开发的用于动态二冷水系统的模型， 其设计思想如图 7 所示。DYNACS 首先根据铸坯厚度和钢种组的冷却 性能建立不同的冷却模型。图 7: DYNACS 模型示意图DYNACS 提供两种冷却铸坯方式， 即鼓肚极限控制和表面温度控制，铸 坯冷却方式由冷却模型确定。在进行 水量设定时，先由 DYNACS 的在线 热跟踪模型对铸坯进行在线跟踪计 算，这也是整个系统的核心，热跟踪 模型采用有限元法，根据钢水特性、 中包温度、铸坯表面的散热和铸坯的 移动情况，按照基本的一维不稳定传 导方程，并采用表面散热作为边界条 件，通过计算形成沿浇铸方向的温度 曲线。该曲线包括铸坯表面温度曲 线、中心温度曲线和坯壳厚度曲线。 然后，设定值计算根据热跟踪模型提 供的温度曲线和确定的冷却模型，计 算各冷却区所需水量，其结果应使铸 坯表面温度接近冷却模型本身
