改进连铸机二冷段检修工(2)

改进连铸机二冷段检修工艺 提高连铸坯表面质量

朱献忠

（舞钢公司 第一炼钢厂 连铸车间 2011-8-23）

摘要：本文介绍了舞阳钢铁公司第一炼钢厂1900mm大型板坯连铸机在生产过程中出现的表面质量问题，根据生产实际分析了产生铸坯表面缺陷的原因，针对二冷段主要设备检修工艺进行了改进，提高了铸机的在线精度，从而提高了连铸坯的表面质量。

关键词：二冷段 检修工艺 铸坯表面质量

前言：舞阳钢铁公司第一炼钢厂1900mm大型板坯连铸机是我国自行制造的第一台大型板坯连

铸机，由于设计制造方面的原因，这台连铸机自投产后一直存在着铸坯表面质量不高，产品计划外率较高的现象。近两年通过总结经验，查找问题，认为铸机的在线精度是影响铸坯表面质量的一大原因。经过对铸机弧形段设备检修对弧工艺的改进，极大的提高了铸机弧形段设备在线的弧线精度和辊缝的测量精度，使得铸坯的表面质量稳步提高，连铸生产趋于稳定顺行。

1、铸机简介

该连铸机是单机单流，立弯式弧形板坯连铸机，它主要由结晶器，振动台，支撑导向段，1#--12#共12台扇形段及其它辅助设备组成，铸机部分工艺参数如表一：

（表一） 铸坯厚度(mm) 200—250—300 拉坯速度（m/min） 7—1.6 弧形半径（mm） 10500 2、铸坯表面缺陷与铸机精度的关系分析

2.1连铸坯缺陷大体可分为表面缺陷、内在缺陷、形状缺陷等。在生产实际中，板坯最常见的表面缺陷主要有纵裂、横裂、1/4处网裂、宽面中间网裂、皮下裂纹、角部裂纹等主要缺陷，其中内部缺陷主要与前部炼钢工序，连铸工艺等生产工艺有关，而表面裂纹等缺陷则主要和铸机精度、冷却工艺、浇注工艺、钢种等有着密切的关联。在冶金界普遍认为，铸坯表面的裂纹是钢水在结晶器内冷却的初期，就由于结晶器内冷却的不均匀，造成初生坯壳厚度不均匀，在坯壳薄的地方产生应力集中，另外，由于结晶器的上下运动使得坯壳表面所受应力不断变化，当所受应力超过坯壳的抗拉强度时就产生了细微的表面裂纹。这些细微的裂纹在出结晶器下口进入支撑导向段和扇形段后，如果弧线对中不好、辊缝误差较大、二次冷却不均匀的话，坯壳表面会受到过多的复杂的外部应力，从而促使原本细小的表面裂纹进一步扩大，转变为铸坯表面缺陷，或者当这些综合应力大于当时坯壳的抗拉强度时就产生了裂纹。铸坯在铸机内过程如示意图：

中间包中间包水口结晶器支撑导向段辊子铸机基准弧线半径 扇形段内弧侧辊子连铸坯扇形段外弧侧辊子 铸机结构示意图

2.2经过对近三年的铸机在线对弧 、辊缝测量和铸坯合格率等数据统计对比发现，当连铸生产工艺不变的情况下，铸坯发生表面各种缺陷的概率和铸机辊子的在线对弧偏差及辊缝偏差是成正比的。既当某一阶段铸坯质量稳定，各种表面缺陷较少，铸坯合格率较高时，铸机的在线对弧数据也比较好，辊缝也比较均匀。当某一阶段铸坯质量较差时，铸机的在线对弧数偏差也相应较大，辊缝变化也比较大。因此，铸坯表面质量缺陷和铸机对弧及辊缝精度有着密切的联系。

（表二）

铸坯合格率 铸机辊子对弧平均偏差mm 铸机辊缝测量平均偏差mm 99.89% 0 ~0.15 0~0.15 99.80% 99.50% 99.25% 0.25~0.3 0.25~0.3 98.20% 0.3以上 0.3以上 0.15~0.2 0.2~0.25 0.15~0.2 0.2~0.25 3，扇形段，支撑导向段离线检修对弧方法及缺陷分析

3.1铸机在线弧线分内弧线和外弧线，只有确保内外弧线误差不大，铸坯在拉出的过程中才不会受到多余的附加应力。从理论上讲，铸机在线弧线精度是由每一台扇形段检修时辊子在对中台对中弧线保证的。因此，为了确保铸机的在线精度，每台设备在离线检修前都对基准座及样规基准顶杆进行了校验，检修过程中进行了严格的对中要求。但是通过在线测量，即使辊子离线检修时对中精度都达到技术标准要求，在线设备的每组辊子辊缝还是存在很大的偏差，这些偏差造成铸机内弧线产生了不均匀的现象。这些偏差应该是设备离线检修时产生的。

3.2扇形段和支撑导向段是由上下框架组成，每根辊子根据弧线要求安装在上下框架上，在离线检修时在对中台上用样规进行辊子对中，对中合格后通过4根连接导柱将上下框架合拢，合拢后调整连接导柱，将上框架沿连接导柱上升到所需高度，测量辊缝至标准值后即可上线使用，整体结构及对中情况见示意图:

样规基准顶杆辊子下框架对中样规样规基准顶杆辊子上框架对中样规 下框架对中示意图 上框架对中示意图

连接导柱上框架上辊下辊下框架 组装后整体结构示意图

3.3但是发现，无论上下框架对弧精度怎么高，可是整体合拢后，5个辊子的辊缝是不均匀的。按检修技术标准规定，上下框架检修完合拢后，是以1#、4#上下两组辊子两端为基点进行上下辊子辊缝测量调整的，只要这4个点辊缝调整到规定数值就可以了。后来对检修过的设备进行所有辊缝测量检查发现，每台设备除了1#、4#辊子辊缝合格外，其它辊子的辊缝都存在偏差，经过对测量数据进行统计发现，每一台设备的1#、5#两组辊子辊缝都不同程度的偏小，最大的可比标准值小0.4mm，最小的也小0.2mm，而中间的3#辊子辊缝不同程度的偏大，偏离值和边辊相当。发现这一问题后对在线设备的每一组辊子进行辊缝测量，除了规定的测量点辊缝正常之外，其它部位辊缝数值和基准数值偏差较大，而且每台设备辊缝偏差规律和在线设备测量数值基本吻合。

3.4连铸机的外弧线随设备下框架固定在基础支座上，检测时用样规进行弧线检测和调整，而内弧线是根据所生产铸坯的厚度不同，随设备上框架进行升降调整，内弧线在线是无法测量弧线的，

只有靠每组辊子的辊缝来确保，因此，当设备上线后外弧对弧正常的情况下，如果辊缝偏差较大，那么，内弧的偏差也会较大。从测量数据可知，每段设备的辊缝是不均匀的，因此铸机内弧弧线也是不均匀的，并且是呈现波浪形。形状如示意图：

外弧线理论内弧线实际内弧线辊子

铸机内弧线实际和理论偏差示意图 4，造成弧线偏差的原因分析及改进措施

4.1当发现这一现象后对离线检修对中台进行了校验测量，对中台最大误差为0.04mm，满足误差小于0.05mm的精度要求，又对检修样规进行了校验，样规也符合精度要求，经过对上下框架的对中样规进行了互靠检测，发现两样规的弧线是一样的。通过对铸机图形进行分析发现，虽然铸机的弧形半径较大，但是，在实际生产中内外弧的弧线是不一样的，如果使用同样弧度的样规进行上下框架的对中，可能会造成弧线的偏离，这就相当于弧形半径一样的两个园，当两园分离后，弧线之间的距离就会发生变化，如下图所示：

内外弧线重合时内外弧线分离时

内外弧线变化示意图

结合铸机每个扇形段对中和整体结构示意图可知，当下框架固定后，外弧线也随即确定，上框架在最下位置时，内外弧线重合，上下框架每对辊子间距相等。如下图所示，当上框架沿

3#辊子中心线上升时，其它辊子也同时垂直上升，3#辊子上升后辊子中心距为上升高度a与下限位辊子中心距c之和，而边辊（1#、5#）上升后的中心线距离小于中间辊中心距，这样的距离差就造成了铸机每台设备的辊缝不均匀，使得铸机内弧线呈现波浪形误差。

边辊移动后辊间距中间辊和边辊辊间距差上框架上升后内弧辊子位置的位置上框架内弧辊子下框架外弧辊子

上下框架位置变化及辊子间距变化示意图

通过绘图计算，当弧形半径为10500mm的弧线用于扇形段对中时，当上框架上升250mm时，b2=a2+b2-2acCOSB,利用该公式计算出中间辊辊间距和边辊辊间距计算理论偏差可达0.3mm.。正是这样的偏差，造成了上下框架合拢后，每个辊子的辊缝会发生变化，这和设备合拢后测量的数值基本吻合。

4.2找出问题后，对每台上框架对中时的测量数据进行了更改，即将1#、5#两组辊子和样板的对中距离由原来的1.0mm调整为1.15mm，将3#辊子的对中距离调整为0.85mm，如图所示;

对中样规#####上框架

改进前上框架对弧数据

对中样规#####下框架 改进后上框架对弧数据

5，实施后效果：

通过对上框架辊子对中数据的调整，使上框架的辊子对中弧形半径变小，当上下框架合拢

后，将辊缝距离调整到2500mm时 ，测量5组辊子的辊缝误差小于0.1mm，满足了技术要求。通过对在线设备辊道测量检查，每组辊子的辊缝复合技术标准，满足了生产需求。

结束语：无缺陷铸坯是现代连铸技术追求的目标，在对各种新技术工艺应用的同时，不可忽视设备精度对铸坯的影响。通过对 舞钢1900mm板坯连铸机不断的进行设备检修工艺改进和提高设备的检修质量，确保了铸机的在线精度，彻底解决了扇形段对弧不准，辊缝误差较大的难题，在检修过程中，严格遵守各项技术标准和要求，使设备的检修精度有了很大的提高，同时，连铸坯的表面质量也稳步提高，为连铸机在线对弧及辊缝测量提供了借鉴。

参考文献资料;

1，王雅贞 张岩 编著，《新编连续铸钢工艺及设备》，第二版 ，冶金工业出版社出版，2007 2，干勇 主编，《炼钢连铸新技术800问》，冶金工业出版社出版，2001 3，舞阳1900mm板坯连铸机 设计说明 宝钢

改进连铸机二冷段检修工艺 提高连铸坯表面质量

朱献忠 2011-9-13

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