第19卷第6期2007年6月

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

??????

??????鋼鐵研究學報

Vol.19,No.6??

June2007

??JournalofIronandSteelResearch

唐鋼薄板坯連鑄結(jié)晶器液位波動原因

姚海明

(唐山工業(yè)職業(yè)技術學院機電工程系,河北唐山063020)

摘??要:結(jié)合唐山鋼鐵股份有限公司FTSC薄板坯連鑄機生產(chǎn)實際情況,對導致薄板坯連鑄結(jié)晶器液位波動的原因進行了分析。結(jié)果表明,液位檢測系統(tǒng)的零點漂移、二次冷卻效果和扇形段對中精度等因素均對結(jié)晶器液位穩(wěn)定性有顯著的影響。

關鍵詞:薄板坯連鑄;液位波動;零點漂移;二次冷卻效果;扇形段對中

中圖分類號:TF777??1????文獻標識碼:A????文章編號: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以投資少、生產(chǎn)成本低和產(chǎn)品近終形等優(yōu)勢在全世界得到迅速發(fā)展。為追求高產(chǎn)量,薄板坯連鑄機具有較高的拉速,進入結(jié)晶器的鋼水流速高,對鋼液面攪動大;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又對結(jié)晶器液位控制提出了更高的要求。為了實現(xiàn)薄板坯連鑄機穩(wěn)定高效生產(chǎn),要求結(jié)晶器液位波動控制在??3mm內(nèi),大幅度的液位波動不僅影響板坯表面質(zhì)量,嚴重時還會發(fā)生粘結(jié)、卷渣及漏鋼等生產(chǎn)事故。因此,薄板坯連鑄機都配備有高精度液位檢測系統(tǒng)和塞棒控制系統(tǒng)。兩種系統(tǒng)形成閉環(huán)可實現(xiàn)結(jié)晶器液位穩(wěn)定控制的目標,但在實際生產(chǎn)過程中,造成結(jié)晶器液位波動的因素很多,這些因素所帶來的影響有時即使精度再高的結(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(簡稱唐鋼)FTSC(FlexibleThinSlabCaster)薄板坯連

鑄機實際生產(chǎn)情況,對造成結(jié)晶器液位大幅度波動的原因進行分析,探尋穩(wěn)定控制結(jié)晶器液位的有效措施,以期進一步提高薄板坯連鑄機拉速。

1??薄板坯連鑄機主要性能參數(shù)

????唐鋼2臺直弧型薄板坯連鑄機從意大利達涅利公司引進,設計年產(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。鑄機半徑為5m,采用多點彎曲矯直技術,冶金長度為14??24m,設計最大拉速為6m/min,工作拉速4~5m/min。結(jié)晶器液位檢測采用Cs137放射源檢測系統(tǒng),塞棒控制采用液壓伺服系統(tǒng)。

2??結(jié)晶器液位波動原因

2??1??結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)

????結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)自身穩(wěn)定性是實現(xiàn)結(jié)晶器

作者簡介: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??報????????????????????????????????第19卷

液位穩(wěn)定控制的基礎。唐鋼FTSC薄板坯連鑄機采用Cs137放射源檢測系統(tǒng),放射源裝在結(jié)晶器的松動側(cè),射線接收器裝在結(jié)晶器固定側(cè)放射源的對面,其檢測原理為: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)晶器液位的波動情況,系統(tǒng)把檢測到的液位情況反饋給塞棒控制系統(tǒng),根據(jù)目標值來調(diào)整塞棒開度,以達到穩(wěn)定控制液面的目的。但是,Cs137放射源檢測系統(tǒng)也出現(xiàn)過不穩(wěn)定現(xiàn)象,主要表現(xiàn)在檢測系統(tǒng)出現(xiàn)了零點漂移,瞬間的零點漂移可達到10mm左右(圖1),這種漂移在澆注過程中會使控制系統(tǒng)認為發(fā)生了液位波動,而對塞棒進行誤調(diào)整,最終導致實際結(jié)晶器液位發(fā)生大幅度的波動。另外,液位校核不準也會對結(jié)晶器液位產(chǎn)生很大的影響。實際生產(chǎn)過程中,每次更換結(jié)晶器后,液位檢測系統(tǒng)必須重新校核,Cs137放射源需要19個點描繪其特性曲線,如果19個點中某一個點在校核過程中讀數(shù)不準,都將影響檢測系統(tǒng)的檢測精度,從而導致結(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)不準確現(xiàn)象,形成不正常特性曲線,導致該澆次由于大幅度的液位波動而停澆(圖3)。2??2??扇形段及二次冷卻

????良好的扇形段支撐輥對中和二次冷卻效果是保證板坯高速運行的前提,支撐輥對中精度差或二次冷卻強度不夠,都會使板坯在二冷段發(fā)生鼓肚。鼓肚不僅會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中心鋼水帶來的擠壓及抽吸作用還將導致結(jié)晶器液位產(chǎn)生大的波動。

????唐鋼FTSC薄板坯連鑄機二次冷卻采用汽水霧化冷卻,二次冷卻水壓力對霧化效果影響很大,從而影響冷卻效果。圖4為二次冷卻水壓力對結(jié)晶器液位的影響�？梢姰斃鋮s水壓力達到0??72MPa時,結(jié)晶器液位比較穩(wěn)定,而當冷卻水壓力降低到大約0??7MPa時,結(jié)晶器液位波動幅度大。表明此時二次冷卻未能發(fā)揮應有的冷卻效果,薄板坯在扇形段發(fā)生了鼓肚。扇形段對中精度差對結(jié)晶器液位的影響與上述情形相似。在這兩種情況下,結(jié)晶器液位對拉速都比較敏感,即拉速低時,坯殼較厚,抵抗鼓肚變形的能力較強,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)生鼓肚從而導致結(jié)晶器液位劇烈波動。2??3??結(jié)晶器振動

????唐鋼FTSC薄板坯連鑄機采用液壓振動形式,由于設計、制造和安裝等問題,使結(jié)晶器在高頻下振動時出現(xiàn)偏擺現(xiàn)象。圖5為結(jié)晶器振動的偏擺量測定結(jié)果�？梢娬駝宇l率在300次/min和420次/min左右時,振動偏擺量過大,而過大的振動偏擺不僅影

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

system

圖2??放射源特性曲線

Fig??2??Characteristiccurveofradiosource

圖3??因校核不準結(jié)晶器液位大幅度波動

Fig??3??Mouldlevelfluctuationcausedbycorrectionerror

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

??101??

用A、B、C代表),取相同厚度的A渣、B渣和C渣,檢測其對結(jié)晶器液位檢測系統(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為實際生產(chǎn)中通過換渣操作來達到穩(wěn)定液位的實例�？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間短或連鑄保護澆注工作做的不好,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,塞棒開度會逐漸

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

coolingonmould

level

變大(圖7),同時隨著結(jié)瘤物被反復沖掉和再沉積,造成塞棒控流不穩(wěn)而導致結(jié)晶器液位波動大。

3??結(jié)論

????(1)結(jié)晶器液位檢測系統(tǒng)的零點漂移現(xiàn)象和液位校核不準,都會影響液位檢測系統(tǒng)的檢測精度,致

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

圖6??保護渣對結(jié)晶器液位的影響Fig??6??Influnceofmouldpowderonmouldlevel

響保護渣的正常填充,還會導致結(jié)晶器液位波動。2??4??保護渣

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

圖7??水口結(jié)瘤導致結(jié)晶器液位波動

7

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

????(2)扇形段對中精度差和二次冷卻水壓力變化

都會造成鑄坯在二冷區(qū)發(fā)生鼓肚,致使結(jié)晶器液位

大幅度波動。

????(3)結(jié)晶器振動偏擺和保護渣對射源的干擾以

及水口結(jié)瘤均對結(jié)晶器液位穩(wěn)定帶來不良影響。

????(4)實現(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)控液位檢測系統(tǒng)參數(shù),保證液位校核、設備對中精度和良好的二次冷卻效果,并通過純凈鋼生產(chǎn),最終實現(xiàn)薄板坯連鑄的穩(wěn)定高效生產(chǎn)。參考文獻:[1]??陳??超,劉俊江.保護渣對Cs137結(jié)晶器鋼水液面檢測的影響

[J].寶鋼技術,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130余條,年生產(chǎn)能力約2700萬t,占當年粗鋼產(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,是當今中國市場的需要,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:

????一是內(nèi)容新穎先進。本書參閱了國際近10年4屆鋼帶連續(xù)熱鍍鋅學術大會論文集;美國近20年鋼帶熱鍍鋅學術年會論文集以及近年國內(nèi)、國外各種期刊有關的技術論文。充分體現(xiàn)了現(xiàn)代鋼帶連續(xù)熱鍍鋅新技術、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,也包括對熱鍍鋅用原板及清洗、連續(xù)退火技術及熱鍍鋅鍋、熱鍍鋅裝置基本工藝的闡述。