小方坯高效结晶器的改造与实践

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1、小方坯连铸机结晶器高效化改造与实践任灵元张太生王鸿飞（安阳钢铁股份有限公司第二炼钢厂）摘要：本文分析了该厂1#小方坯连铸机结晶器的设计缺陷，经改造高效化以后，在实际应用中取得了良好的效果。关键词：小方坯结晶器高效化改造High-efficiencyimprovingandpracticeofmouldoflittlesquarebilletcontinuouscastingRenLingyuanZhangTaishengWangHongfei(AnyangIron&SteelStockCo.,Ltd)ABSTRACTThepaperintr

2、oducestheproblemsondesignofmouldofNO.1littlesquarebilletcontinuouscasting.afterHigh-efficiencyimproving,agoodeffectwasobtainedinproductionpracticeKEYWORDSlittlesquarebilletmouldHigh-efficiencyimproving30、前言安阳钢铁股份有限公司第二炼钢厂长期以来因为铸机拉速低，产能小一直是三炉对四机的生产组织模式，为提高铸机生产能力，实现高效炉机匹配，该厂

3、于2007年10月份对小方坯连铸机进行了系统的高效生产技术优化，而实现连铸的高效生产的技术核心是高拉速，实现高拉速关键技术之一在于结晶器的高效设计，本文仅从该厂1#小方坯原结晶器设计缺陷进行系统分析，并详细介绍了对其进行全面高效技术优化的措施。通过结晶器的高效优化，极大地提高了铸机的拉速，释放了铸机的生产潜能，使铸机最大设计拉速由3.2m/min提高到4.0m/min，最高工作拉速达到4.5m/min，单流年产能达到20万吨。一、1#铸机主要工艺参数1、铸机曲率半径：5250mm2、铸坯断面：120mm×120mm3、设计拉速2.8~3.2

4、m/min4、铸机流数:四机四流二、原1#小方坯连铸机结晶器主要参数：结晶器装配及设计优化前优化后铜管长度（mm）812850铜管壁厚（mm）1012铜管材质磷脱氧铜银铜合金铜管锥度单锥度连续锥度进水压力(MPa)0.6—0.70.8—1.0导流内水套形式四板直角对焊整体引伸圆角水套材普通碳素钢不锈钢水缝宽度(mm)54.0钢管固定方式上卡板固定翻边上法兰压紧结晶器出口冷却无零段附加零段铜管平均过钢量（吨/支）32156715三、原结晶器工艺结构及参数分析1、铜管支撑和固定方式原结晶器总成为卡板式结构，因设计时间较早，随着二炼钢对连铸的要求

5、愈来愈高，逐渐显示出其不适应高效化连铸的诸多缺点：随着拉速的提高，结晶器铜管将要承受更大的热量，尤其上口承受的热应力、钢水静压力很大，而卡板式结构没有限制其热应力变形的措施；卡槽处铜壁更薄，承受的热应力、摩擦力更大，此处强度显得极其薄弱；同时卡板限制了冷却水继续往上冷却，使卡板以上30mm左右无冷却水，在热传递作用下，上口无水区的铜壁变形加剧，严重时破坏结晶器铜管的内腔原始倒锥度趋势，影响铸坯质量和结晶器铜管使用寿命。2、水套形式内水套为直角四板对焊结构，对于1#小方坯而言，随着拉坯速度的提高（3.8～4.0m3/min），热交换也随之加快

6、，就要求内水套内的水速、水量能满足铸坯在结晶器内的过热、潜热、显热与水的交换平衡，同时要求弯月面处缓慢冷却，降低上口铸坯的温度梯度，使凝固应力均匀一致，而在高拉速下四板对焊结构精度差、角部呈直角，存在焊接应力，易发生变形，造成弯月面无法缓冷，满足不了高效连铸的要求。3、铜管壁厚结晶器铜管壁厚10mm，在结晶器装配后检测铜管内腔，倒锥度发生了变化，尤其下口锥度增大0.01～0.12mm（下口0～200mm），破坏了原始设计的倒锥度，使拉坯阻力增大，液面无法提高（距上口200～250mm）；同时铜壁壁薄使得在高拉速下传热敏感性增强，初生坯壳应力

7、较大，而且在高温下抗变形能力差，冷面温度较高，易产生间歇沸腾，影响传热均匀性和传热效果。4、铜管长度目前结晶器铜管812mm，随着拉速的提高，铸坯在铜管内停留时间较短，出结晶器坯壳减薄，漏钢的几率增大，最高月份溢漏率达到0.68%。5铜管材质目前使用的普通材质是磷脱氧铜，普通磷脱氧铜的再结晶温度一般只有270—280℃，当拉速提高时，沿铜管壁厚方向，内外温差可达200℃以上，弯月面下方150mm处，铜管热面温度高达250℃以上。当热面温度达到或超过再结晶温度时，铜管即产生热再结晶，组织内晶粒长大，硬度下降，导致铜管塑性变形，上外膨胀鼓肚，形

8、成局部锥度过大或负锥度，增大拉坯阻力和坯壳凝固的不均匀性。6、结晶器的锥度原结晶器倒锥度为单锥度，由于在弯月面处结晶器变形往往形成负锥度，在负滑动时负锥度与初生坯壳相互作用，使振