板坯连铸

板坯连铸（共9篇）

板坯连铸 篇1

一、前言

连铸、轧钢工作者为近终形连铸技术做了大量研究工作, 实现了工业性生产.直接得到产品形状的铸坯, 克服铸造困难;生产严格品质保障的综合新技术。薄板坯连铸连轧就是近终形连铸最为广泛采用的生产实例。目前世界各地已有50多个钢厂近80流薄板坯连铸机投入生产, 形成年产9000多万吨的生产能力。

二、薄板坯连铸连轧发展概况

20世纪80年代末出现的第一代薄板坯连铸连轧技术, 浇铸厚度为50~60mm, 宽度大于1250mm, 钢种主要是0.04%~1%的碳素钢, 以电炉供应钢水, 炉容为100~150t, 热带卷厚度为1.2~12.7mm;第二代技术出现了液芯压下技术, 使结晶器出口坯厚增大到70~90mm。实现了半无头轧制和铁素体轧制的技术。加长了加热炉的长度, 隧道炉长度达到200m以上, 炼钢炉容量加大, 通常大于120t;第三代薄板坯连铸连轧生产线的产量将达到每年300万吨~350万吨 (2机2流连铸机配热连轧线) , 连铸坯的厚度将加大到90~110mm, 为此液芯压下将进一步加大其能力和加大轧机道次功率, 产品品种将进一步扩大, 不锈钢、硅钢 (取向硅钢) 、碳钢产品将向更薄规格发展。最终的热带卷的表面质量将消除疏松及板型更平整, 有更高的表面质量。

1996年4月, 珠江钢厂、邯郸钢厂和包头钢厂与德国SMS集团签订了引进CSP薄板坯连铸连轧, 从从1999年底到2008年上半年, 我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰、武钢13家钢铁企业的14条薄板坯连铸连轧生产线相继投产, 年产能约3870万吨, 几年内, 我国的薄板坯连铸连轧生产线可能达到15条, 年产能将突破4000万吨。为世界第一位, 将占世界薄板坯连铸连轧生产线产能的1/3左右。产能将占我国热轧板卷的30%以上, 我国建成的薄板坯连铸连轧生产线生产工艺稳定、产品质量稳定、新产品开发、冷轧基板性能控制和充分发挥流程潜能实现高效化生产等方面展开;另一方面, 陆续建成投产的生产线迅速达产、增效, 我国薄板坯连铸连轧领域不断创造新的世界纪录。

三、薄板坯连铸连轧特点

薄板坯连铸连轧最突出特点是流程短、能耗低、高效率、生产周期短。省去了粗轧和减少了精轧, 缩减了加热炉, 投资仅为常规板带厂投资额的58%, 生产能耗为常规板带生产的50%, 成材率提高12%左右, 生产成本降低不小于10%。ISP工艺流程中将铸坯减薄到20mm以下卷成钢卷, 并在克日莫那炉内加热贮存, 当轧机出现短期故障, 该炉可缓冲10~15min。CSP、CONROLL、FTSR、QSP等工艺都是将铸坯切成块, 以4~6块铸坯贮存在加热炉中, 缓冲时间的长短由炉内可储存的铸坯的数量决定。

高拉坯速度是薄板坯连铸连轧的一个技术特点, 前提是改善结晶器的传热、加大冷却强度、减小结晶器铜板厚度、控制保护渣呈薄膜状。SMS和DANIELI两家公司的最高拉速均可达8m/min。薄板坯连铸连轧带坯加热后全长温度均匀, 可通过半无头轧制等工艺来实现超薄带钢的轧制。为了更好地轧制薄带, SMS的CSP生产线特意在精轧机组后安装了压带风机, 层流冷却段设计了边部遮掩等装置。为了解决轧机在轧制 (超) 薄带钢时轧制力大的难题, 还安装和应用了润滑轧制技术设备。

目前, 薄板坯连铸连轧工艺生产线主要类型有:德国SMS公司的CSP和ISP、意大利DANIELI公司的FTSR、日本住友公司的QSP、以及奥地利VAI公司的CONROLL等, 其中CSP建设项目较多。这些工艺在具体的生产设备配置及工艺技术上各有其特点但大致相同。薄板坯连铸机的出现并顺利实现工业化生产, 是薄板坯连铸连轧工艺成功的突破口, 其结晶器的设计是关键技术。诸如:SMS的漏斗型结晶器、立弯式结晶器、DANIELI的凸透镜型结晶器、以及VAI的平行板型结晶器等的发展方向与目的, 均是有利于浸入式水口的插入及保护渣的熔化, 以便在高拉速的情况下保证铸坯质量。浸入式水口的内部和外部形状, 尤其是开口的布置和配置, 决定了结晶器内钢水的流向和钢流的形状以及注入结晶器后引起的动能分布。铸轧液芯压下技术具有以下优点:改善表面质量, 结晶器厚度增大, 弯月面稳定性好, 坯面润滑更好;改善内部质量, 中心偏析和疏松减少、柱状晶破碎;生产灵活。

四、结语

薄板坯连铸连轧是生产热轧板卷的一项结构紧凑的短流程工艺, 是继氧气转炉炼钢及连续铸钢之后, 又一重大的钢铁工业的技术革命。将传统的炼钢厂和热轧厂紧凑地压缩并流畅地结合在一起。随着在大工业生产中的不断完善发展, 该工艺的节能和高效的特点突现出来, 充分显示出该工艺的先进性、合理性和科学性, 给企业带来了巨大的经济效益。

摘要：通过对国内连铸连轧技术现状的研究, 分析各种方式的特点, 提供在保证最终产品高质量的前提下, 最大限度地节省能源并达到较高的生产效率, 以使企业获得尽可能高的经济效益的有效参考。

关键词：薄板坯连铸连轧,CSP,能耗,效率

板坯连铸 篇2

中等厚度连铸板坯中心宏观偏析特性研究

精确了解连铸板坯偏析分布的特征,对连铸的工艺控制以及提高连铸坯检测效率有很好的指导价值.本文采用金属原位分析仪对中等厚度连铸板坯的宏观偏析特征进行了系统地研究.结果表明:铸坯中心偏析成岛状出现在中心线附近,且彼此孤立,中心成分起伏波动大;最大偏析的出现位置有一定的偶然性,有时偏离中心线;正偏析元素在整个中心等轴状晶区域内平均含量比较高,波动剧烈,但偏析程度变化在该区域没有明显的`趋势;柱状晶组织向等轴状晶的过渡区为严重偏析的高发区域,不同枝晶的生长方式使该区域出现重偏析带.

作 者：徐红伟 张立 方园 陈其伟 XU Hong-wei ZHANG Li FANG Yuan CHEN Qi-wei  作者单位：徐红伟,陈其伟,XU Hong-wei,CHEN Qi-wei(安徽工业大学材料科学与工程学院,安徽马鞍山,243000)

张立,方园,ZHANG Li,FANG Yuan(宝钢研究院,上海,00)

刊 名：冶金分析  ISTIC PKU英文刊名：METALLURGICAL ANALYSIS 年，卷(期)： 27(10) 分类号：O657.31 关键词：连铸板坯   宏观偏析   等轴枝晶   原位分析  

连铸板坯全程保护浇注的问题分析 篇3

连铸生产特别是板坯品种钢的生产, 能否达到全程保护浇注, 关系到铸坯的内部质量好坏, 同时也是能否顺畅浇注 (特别是浇注低碳低硅钢种) 的关键所在, 凌钢连铸新区板坯生产, 特别是品种钢的生产还没有达到真正意义上的全程保护浇注, 这也一直困扰着铸坯以及轧材质量的进一步提升主要问题。

1 生产条件

1) 工艺条件1*120吨顶底复吹转炉—100吨钢水包—120吨LF精炼炉—R10直弧型双流板坯连铸机;

2) 铸坯断面500～750*160mm;

3) 钢种Q235、Q345B、Q345C、195LD、45、65Mn。

2 现状综述

凌钢新区现建有一台120吨顶底复吹转炉一座, 120吨LF精炼炉 (双工位) 一座, R10米直弧型双流板坯连铸机一台, 断面为500～750*160mm, 于2008年12月份投产;在保护浇注上主要从以下过程实现:大包钢水采用专用覆盖剂—大包氩封保护浇注 (无大包下渣检测装置) —中间罐采用专用覆盖剂—浸入式水口保护浇注—结晶器保护渣覆盖结晶器裸露钢水;但现场操作及工艺设备保证上一直没有真正实现真正意义上的全程保护浇注, 主要存在以下问题:1) 生产操作上主要是保护套管不能及时安装 (特别是发生等水、钢水温度过高的情况下) , 浇注结束前操作工担心大包下渣不能及时发现而摘套管过早;2) 中间罐覆盖剂不能及时按规定数量和时间使用, 中间罐钢水液面裸露, 造成钢水的二次氧化, 覆盖剂指标不合理易结壳;3) 大包套管原有密封垫圈使用一炉后破损, 在以后炉次使用大包套管周围无法密封;4) 氩封气体流量不确定, 造成氩封效果不好, 不能有效实现氩封保护浇注。

3 采取措施

1) 规范套管的安装、摘下时间, 不摘套管判断大包下渣操作法

(1) 重新规范套管的安装、摘下时间:每炉 (包括开浇或换罐炉次) 开浇即安装套管, 大包浇注结束后 (下渣) 摘下套管;

(2) 制订不摘套管判断大包下渣法:首先大包保护套管确保插入中间罐钢水内100mm～200mm范围内, 中间罐内渣子保持低于200mm厚, 高于200mm厚时进行放渣操作。其次大包操作工要了解本班所使用的大包及包号并根据上班使用情况计算出每个钢包的平均净重, 做好记录, 同时大包工充分利用连铸钢包称重系统初步判断所要浇注钢水的重量, 在本包钢水浇注即将结束前 (与初步计算高于约2吨左右时) 操作工站在下渣观测台上观察套管周围钢渣流动情况, 当保护套管周围突然发生涌动 (面积直径约为300mm左右) 立即关闭大包, 本包钢水浇注结束, 进行下一包浇注。

2) 设计制作大包保护套管垫圈

由于大包保护套管只带有一次性垫圈, 使用一炉后便被大包上水口磨损或被钢水寝浸蚀掉, 在以后炉次使用过程中无法再起到密封作用, 因此重新设计制作了大包保护套管垫圈并进行了试验, 对使用垫圈和未使用垫圈炉次检验大包至中间包钢水N含量变化来反映密封效果;试验炉次钢水在精炼炉吹氩结束后用取样器同时取两支钢水样, 该包钢水吊至连铸后开浇前安装套管, 在浇注25min时在中间罐连续取两支钢水试样, 取两支钢水试样N含量的平均值。

使用密封垫圈较未使用密封垫圈增N量平均降低0.002, 约占钢水中总氮的15.26%。

3) 调整中间罐覆盖剂的指标, 减轻结壳现象, 确定使用用量和加入时间

调整后的中间罐覆盖剂为碱性覆盖剂, 具体指标如下:

根据覆盖剂熔化的时间和每炉钢浇注周期确定加入时间和数量

4) 确定氩气流量, 确保氩封效果

通过多次的试验摸索, 调整氩封气体的流量[1], 使其既面的因素, 尤其是对高层建筑屋顶结构部件的计算。必须要严格遵守规范中的各项要求, 保证建筑安全性。能达到氩封的效果又不至于流量过剩造成气体的浪费, 通过在大包套管周围放置载体物质等方法, 最终确定压气流量为0.3MPa。

4 实现全程保护前后轧材高倍 (夹杂) 效果对比

5 结论

通过对以上保护浇注措施的实施和改造, 铸坯 (特别是品种钢) 夹杂得到了明显的改善, 内部质量有了很大的提高, 为凌钢下一步开发品种钢奠定了基础。

参考文献

板坯连铸 篇4

一、工程基本情况

项目名称：包钢公司薄板坯连铸连轧、连轧钢管和热电厂8、9号锅炉建设工程

建设内容：新建薄板坯连铸连轧厂、连轧钢管厂和扩建热电厂8、9号锅炉

建设单位：包头钢铁（集团）有限责任公司 建设地点：内蒙古自治区包头市

工程投资：工程总投资概算为60.79亿元，其中环保投资概算为2.4179亿元，占整个工程的3.98%。

工程建设情况：1993年4月开工建设，于2001年11月全部建成并投入试运行

监测期实际生产负荷：大于80% 环评编制单位：北京环境评价联合公司 环保设施设计单位：包头钢铁公司设计院等单位 环保设施施工单位：包钢建设公司等单位

验收监测单位：中国环境监测总站、包头市环境监测站

二、环境保护执行情况

按照国家有关环境保护的法律法规，该三项工程进行了环境影响评价，履行了建设项目环境影响审批手续。目前各个环保设施已经按照环评报告书和初步设计与主体工程同时完成建设并投入试运行。

各工程的环保管理工作由包钢公司环保处和各分厂安环科负责。各工程的日常监测工作由公司监测站实施。各个环保设施的运行维护工作由生产班组负责，各分厂安环科负责建立各个环保设施的操作方法、运行状况、维护修理及例行监测情况方面的详细档案。

三、验收监测结果

中国环境监测总站和包头市环境监测站于2003年2月对该工程进行了现场监测：

（一）薄板坯连铸连轧厂

1、废气：

（1）转炉二次烟气中烟粉尘和氟化物的排放浓度分别为41.1mg/m3和2.02 mg/m3，符合验收评价标准《工业窑炉大气污染物排放标准》GB9078-1996（II时段三级）的相应限值（150mg/m3和15mg/m3）；

（2）精炼炉外排烟气中的烟粉尘、SO2和氟化物的排放浓度分别为5.87 mg/m3、28.67 mg/m3和0.30 mg/m3，均符合验收评价标准《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078-1996）II时段三级的相应限值（150 mg/m3、2860 mg/m3和15 mg/m3）；

（3）加热炉烟气中的烟尘和SO2浓度分别为91.22mg/m3和45.12mg/m3，均符合验收评价标准《工业窑炉大气污染物排放标准》（GB9078-1996）II时段三级的相应限值（300 mg/m3和1200 mg/m3）；

（4）原料料仓外排粉尘的浓度为68.88mg/m3，排放量为11.35kg/h，均符合《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）II时段三级相应限值的要求（120 mg/m3和22kg/h）。

2、污水：一次烟气除尘用水处理设施和连铸连轧用水处理设施运行正常，处理后的污水全部回用。

3、固体废物：薄板坯连铸连轧工程产生的固体废物全部回收利用。

4、排放总量：废气中的烟粉尘403.92t/a，二氧化硫141.98t/a，氟化物7.344t/a。

（二）连轧钢管厂

1、废气：连轧钢管工程外排轧制烟气中的烟尘排放浓度为6.91mg/m3，烟尘排放量为7.18kg/h，满足《大气污染物综合排放标准》（GB16297-1996）Ⅱ时段三级的相应限值（120 mg/m3和8.5kg/h）。

2、污水：钢管轧制过程中产生的浊循环水经过污水处理设施的处理全部回用。

3、固体废物：连轧钢管工程产生的固体废物全部回收利用。

4、排放总量：废气中的烟粉尘58.16t/a。

（三）热电厂8、9号锅炉工程

1、废气：（1）锅炉烟气中SO2的排放浓度为138mg/m3，符合《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-1996）Ⅲ时段标准限值（2100mg/m3）的要求；烟尘排放浓度为382mg/m3，符合《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-1996）Ⅱ时段标准限值（400mg/m3）的要求，与《火电厂大气污染物排放标准》（GB13223-1996）Ⅲ时段标准限值（200mg/m3）有差距。

（2）输煤系统煤粉尘的排放浓度为20.5mg/m3、排放量为1.29kg/h，均符合《大气污染物综合排放标准》（GB13223-1996）Ⅱ时段三级的相应标准限值（120mg/m3和76.5kg/h）要求。

2、污水：锅炉排放的灰渣采用水力输灰方式通过管道排入灰渣坝，灰渣坝内污水悬浮物为116mg/L，CODCr为25.9 mg/L，石油类为0.51 mg/L，氟化物为5.36 mg/L，均符合评价标准限值的要求，但是pH值为9.01～9.20，超过评价标准限值。要求灰渣坝的上层清水经进一步处理,才可外排。

3、固体废物：锅炉排放的灰渣排入灰渣坝堆存。

板坯连铸二级自动化系统研究 篇5

板坯连铸二级自动化系统的作用主要有以下几项:一是冶炼过程优化。为模型计算准备和收集相关数据, 包括大 / 中包钢水、结晶器、二冷段、生产计划、冶炼标准等各类数据, 二是建立数学模型, 即动态冷却、切割长度优化铸坯质量判定、浇铸速度计算。三是物料跟踪。包括生产计划、过程监视、炉次、大 / 中包钢水数据、浇注长度、钢坯数等环节跟踪。四是数据管理。包括收集相关、钢水、钢坯、质量、钢包等各类数据长期存储、处理。五是人机接口。包括钢水数据、钢坯数据的管理、生产计划的输入、跟踪信息的监视和修改以及设定值显示。六是数据通信。包括与生产控制系统 (3级 ) 、与其它过程控制系统 (2级机 ) 、与基础自动化系统 (1级 ) 、与HMI等各类通信。

2 板坯连铸二级自动化系统通信

板坯连铸二级自动化系统服务器相连的下列设备系统主要有电气室的基层自动化PLC、控制台上的OWS、工艺室的PWS、三级系统以及管理操作记录的辅助计算机。

2.1 板坯连铸二级自动化系统与 PLC 的通讯

板坯连铸二级自动化系统计算机室服务器与电气室的PLC是一体的, 服务器上运行PLC的驱动程序。二者的通讯是通过以太网完成的。二级系统与PLC之间交互的复杂性和消息传递的庞杂。

2.2 板坯连铸二级自动化系统与 OWS 和 PWS 的通讯

二级服务器与OWS和PWS的通讯的通讯是通过以太网完成的。操作者和工艺师登录到二级系统以后, PC即和二级服务器建立通讯连接。登出之后, 连接才终止。二级服务器的安全系统控制登录的过程。详细的登录和登出过程见于操作手册。二级服务器与OWS/PWS计算机之间交互的消息数量、频率和格式视使用情况不同而不同, 只有OWS页面有内容更新的情况下, 二级服务器才会向OWSPCSI发送消息。

2.3 板坯连铸二级自动化系统与化验室计算机的通讯

化验室提供钢和渣的成分分析结果。化验室计算机通过以太网与二级服务器相连, 使用TCP/IP协议实现文件传输。

2.4 板坯连铸二级自动化系统 与三级系统通讯

二级与三级系统之间的通讯有两种方式, 公用数据表方式和传输数据表方式。后者采用SQL语言进行数据库之间的交互。通讯任何一方的数据库中都有一个名曰“Transfer Tables (传输表) ”的工具, 运用这个工具可以访问对方的数据库 (以只读方式) 。当二级系统需要向对方发送消息时, 可在自有数据库中添加一条新的记录 (在表内的指定位置, 记录包含信息:对方名称 + 消息内容) 。三级系统会定期检查数据表内的内容, 找出新加记录中的SQL选择语句, 复制相关信息到自己本地工作表中。同样道理, 三级向二级系统发送消息使用同样的机制。

3 板坯连铸二级自动化系统服务器和工作站

二级服务器包括生产、冶炼和辅助数据库运行所有二级系统后台进程 (超级用户、模型系统和通讯驱动程序) 与PLC和三级系统会话 ( 通讯 ) ;操作者工作站 (OWS) 主要管理控制室PCS接口。操作者可以通过显示服务器从PLC获取的生产信息、允许操作者给出生产指令 (炉次开始、结束等等) 、显示从服务器获取的输出信息、手工输入工艺信息;允许操作者生成、查看和打印相关厂区的炉次报告等方式与PCSI进行交互。

4 板坯连铸二级自动化系统服务器进程

运行于二级服务器PC上的进程主要有以下几类:一是“作业区管理” (SPV) 进程, 用于管理作业区中正在处理的炉次;二是模型进程 (MOD) , 进行精确的工艺计算;三是驱动程序进程 (DRV) , 完成二级系统与外界的通讯;四是辅助进程 (AUX) , 进行二级系统的自动维护。

就单个二级服务器而言, 通常建议每个DRV和AUX进程至少有一个实例在运行, 同时每个作业区有一个SPV和一个或多个MOD进程运行 (用于作业区控制管理) 。一个作业区可能有多个工作站运行 (例如转炉1# 和转炉2#) , 一个作业区可能也允许多个炉次同时运行。这时两个或多个独立设置的SPV和MOD进程运行以覆盖不同工作站和平行炉次。

5 板坯连铸二级自动化系统进程间通讯

二级系统两个或者多个进程之间的通讯采用TCPSockets (架构) 消息机制。其操作步骤如下:发送进程写入数据到TCP消息缓存;发送进程发送TCP消息, 消息中包含消息类型字段;一个或者多个接受进程接受TCP消息;接受进程根据消息类型字段对消息进行解码。

实时数据库有时也用于二级进程间通讯, 特别是有大量数据信息需要传递时。操作过程如下:发送进程写入数据到RTDB的相关表中;发送进程书写通告信息, 说明该数据对标准TCP事件触发器可用;接受方从接受到的TCP消息中获取消息类型, 获知RTDB中有新数据需要读取;接受方从RTDB相关表中读取数据。

6 板坯连铸二级自动化系统 PLC 驱动

PLC驱动用于二级系统对各作业区PLC的数据块的读写操作。其基本方式如下:

从PLC读取数据, PLC不断地从一级系统读写数据块中将整块数据和状态标志复制相关数据块中;PLC会定时更新“PLC→二级系统”数据块中的状态标志, 或当重要区域有事件发生, PLC也会更新“PLC→二级系统”数据块中的状态标志;PLC驱动进程每隔一段时间会读取一次“PLC→二级系统”数据块中的数据;当PLC驱动进程检测到标志位的改变时, 会自动将从PLC读取的数据值写入TCP消息缓存, 并将消息附带特定的事件编码发送出去。向PLC写入数据某些情形下, 二级SPV进程需要以TCP消息的形式向PLC写入设定信息;当该TCP消息被PLC驱动进程检测到时, PLC驱动进程会从消息缓存内读取新的设置信息, 并把这些信息写入到, 同时更新标志位;PLC不断的读取标志位的数值;当PLC检测到标志位的变化时, 即从“二级系统→PLC”数据块中复制新的设置信息到相关的一级系统可读写数据块中。

7 结语

总之, 本文阐述的板坯连铸二级自动化系统可提高铸坯质量;通过切割优化和质量判定模型, 提高金属收得率、延长设备寿命, 降低能源消耗、简化操作, 提高劳动效率。

摘要：二级计算机系统是对炼钢板坯连铸机自动化进行生产过程管理, 进行生产模型计算以及数据采集分析, 是炼钢系统的中枢。文章研究了板坯连铸机的二级计算机系统结构设计和基本功能, 为炼钢企业自动化技术提供参考。

板坯连铸 篇6

目前,国内钢厂的铸坯生产大多都采用立弯梁式连铸机,该类型的连铸机从浇注到成材需要经过两次水冷却,即一次冷却和二次冷却。一次冷却是由结晶器来完成,钢水在这个阶段冻结成型,然后钢坯进入二冷区。二次冷却在整个连铸生产中尤为重要,二次冷却水控制是连铸生产中的一项核心技术,二次冷却水控制的效果直接影响到最终板坯质量的优劣。钢坯的型号、大小的不同,对二次冷却水的要求也是不一样的。介绍莱钢板坯连铸机二冷水模型。

1 工艺

二冷水自动控制连铸机在开浇、浇铸不同钢种以及拉速变化时需要及时对二冷水量进行适当调整。早期连铸采用手动调节阀门来改变二冷水量,人为因素影响很大,在改变拉速时往往来不及调整,造成铸坯冷却不均匀。二冷水的自动控制方法主要分为静态和动态控制法两类。

静态控制法一般是利用数学模型,根据所浇铸的断面、钢种、拉速、过热度等连铸工艺条件计算冷却水量,将计算的二冷水数据表存入计算机中,在生产工艺条件变化时计算机按存入的数据找出合适的二冷水控制量,调整二冷强度。静态控制法是目前广泛采用的二冷水控制方法,在稳定生产时基本能够满足要求。

根据二冷区铸坯的实际情况及时改变二冷水的控制方法为动态控制。如果能够准确测得铸坯的表面温度,则可根据表面温度对二冷水及时调整。但是,铸坯表面覆盖的一层氧化铁皮、水膜以及二冷区存在的大量水蒸气严重影响测量结果的准确性。因此,在实际生产中根据实测的铸坯表面温度进行动态控制的方法很少被采用。

比较可行的方法是温度推算控制法,其思路是将铸坯整个长度分成许多小段,根据铸坯凝固传热数学模型,每隔一定时间(如20s)计算出每一小段的温度,然后与预先设定的铸坯所要求的最佳温度相比较,根据比较结果给出最合适的冷却水量。在20世纪80年代中后期,欧洲、日本以及美国的一些先进的连铸机已逐步采用二冷动态控制系统。我国现有的大部分铸机采用静态控制法控制二冷水量,引进的现代化板坯连铸机、薄板坯连铸机等一般采用温度推算动态控制法进行二冷水的调节。

2 控制思路

铸坯质量的好坏与冷却效果息息相关,一次冷却在结晶器,其可控性较弱,二冷区无疑是进行连铸生产冷却控制的最佳区域。二冷区配水数学模型的主体方向与思路为:采用铸坯表面温度控制法实施冷却水量分布与动态控制,保证在任一浇注条件下,使冷却水量随拉速连续变化,且水量沿拉速方向按最佳状态分布,以控制铸坯表面温度符合目标温度。

根据不同的介质参数、各钢种的热物性参数及计算条件、设备及铸坯参数,可以得到各段的水流密度、表面温度、凝固壳厚度、液相穴深度和水量参数。根据铸坯表面目标温度分布和数学模型计算,在其他因素确定的条件下,二冷区各段冷却水量Qi与铸坯拉速V的关系为:

式中,ai、bi、ci为由钢种和铸坯断面尺寸等各项因素所确定的系数;i为冷却回路序号;V为拉速。

3 二冷水数学模型的控制方式

连铸机二次冷却区,可分段进行冷却控制。一般足辊段与其后各段冷却方式有所不同。足辊段为全水冷,单一回路。其后各段为水汽喷雾结合冷却,依据内外弧和宽窄边面为不同回路。

二冷水水量控制使由结晶器出来的液芯钢坯在结晶器中初步凝固后,进入二冷区。莱钢板坯连铸机二冷区主要包括足辊、一段、二段、三段。调节方式分为手动和自动方式。自动方式时,在每流的一段、二段、三段根据拉矫机速度按配水数学模型公式由PLC计算出水量来进行PID控制。足辊水量不安装调节阀,按模型给出的设定值手动微调。手动方式输出MV值不经过PID运算,操作人员操作鼠标(或键盘)改变MV值,调节阀门开度。在计算机系统故障时也可用控制柜上的后备手操器实行人工手动调节。手/自动为无扰切换。

水量调节关系式为:

当V<0.4m/min时,Ai=0,Qi=Bi;当V>0.4m/min时,Bi=0,Qi=Ai·V。

式中,Qi为二冷区各段水量,L/min;V为拉速,m/min;Ai、Bi为各段的配水参数。

拉速小于0.4m/min时,二冷水量Qi等于Bi,从Bi数值可以看出:3个断面每段的宽、窄面水量比为1.50:1。

配水参数和水量分配分别如表1、表2所示。

4 结语

经过在生产中的应用与检验,板坯连铸机二冷水控制模型对提高板坯连铸机铸坯质量起到了很好的效果,取得了十分显著的经济效益。

参考文献

[1]中国机械工业教育协会组.可编程序控制器及其应用[M].北京:机械工业出版社,2002

[2]陈在平,等.可编程序控制器技术与应用系统设计[M].北京:机械工业出版社,2002

[3]冯科.板坯连铸宏观传输现象复合数值模拟的研究

[4]尚利洪,麻永林.U74钢大方坯连铸温度场的模拟及液芯长度变化研究[J].连铸,2001

连铸板坯轻压下位置的研究 篇7

在板坯连铸过程中,连铸坯往往会产生中心疏松和偏析,这严重影响了钢材的性能。目前,改善连铸坯内部质量的措施主要有电磁搅拌、轻压下等技术。其中连铸轻压下工艺的基本功能是通过压下力的作用使连铸坯变形,打断凝固末端的树枝晶,可把富集残余元素的钢水挤回,并补偿连铸坯一定的收缩,从而形成致密凝固组织,以此来提高连铸坯质量[1,2]。连铸坯综合凝固系数是连铸生产中重要的工艺参数之一,精确掌握连铸坯的凝固末端的位置,在合适处施加电磁搅拌和轻压下,可以显著提高连铸坯的内部质量。本研究结合某炼钢厂连铸生产的实际情况,采用射钉法测定了两个钢种在连铸二冷区内的凝固坯壳厚度,计算了连铸机综合凝固系数,并结合专家系统为连铸轻压下位置的确定提供可行方案。

1 连铸工艺参数

本实验在某厂的连铸机进行,其技术参数如表1所示。

2 射钉试验

2.1 试验原理

射钉法是将带有示踪材料(硫化铁)的钢钉射入浇铸条件下特定位置的连铸坯,通过在相应位置取样进行硫印、低倍检验分析,确定凝固坯壳厚度。

连铸坯的综合凝固系数可由下式计算[3]

式中D为凝固坯壳厚度(mm),τ为凝固时间(min)。

液相穴长度的确定可以根据下式得出

式中L为液相穴长度(m),d为连铸坯断面厚度(mm),v为拉速(m/min),K为综合凝固系数(mm/min1/2)。

2.2 实验方法

结合现场的实际情况,把射钉枪布置在二冷区的第九段和第十段,分别安装在连铸坯宽度1/4,1/2的位置,如图1和表2所示。待拉速稳定后,同时击发两只射钉枪,并在钉子射入连铸坯的位置作上标记。待连铸坯完全冷却后,将试样用离线火焰切割法切下,对其进行刨、铣及酸浸处理。

2.3 实验结果

低倍酸洗情况如图2所示。由图可知,在已经凝固的坯壳处,钉子保持原样,周围没有硫化物扩散,也没有熔化和明显的变形;到连铸坯中心附近靠近射钉处发现缩孔,并有一处不同于连铸坯其它处的凝固区。

计算得到不同断面尺寸的Q345钢拉速在0.55~0.75m/min,液相穴长度为28.76~31.96m,综合凝固系数为24.22~24.97 mm/min1/2。断面为370mm×2100mm,拉速为0.52~0.61m/min的S48C,液相穴长度平均为32.88m,综合凝固系数为24.57mm/min1/2,如表3所示。

2.4 计算结果分析和讨论

S48C计算条件为拉速0.58 m/min,过热度20~30℃,连铸坯坯壳厚度实际测定结果与连铸机专家系统预测的坯壳厚度结果及液相穴长度关系如表4所示。计算机模拟结果与现场的实测值比较一致。

3 轻压下位置的确定及应用效果

文献[4]指出最佳压下位置为中心固相率在0.3~0.7的区域,由专家系统计算出不同固相率(fs=0.3~0.7)对应的连铸坯距结晶器弯月面的位置,以S48C为例,如图3所示,在22.8m和30.56m之处即为轻压下开始和结束位置,对应为连铸机的85~106辊,其他钢种压下位置如表5所示。

连铸机采用末端轻压下方案生产板坯,连铸坯的中心疏松和偏析得到明显改善,质量稳定,其各项指标统计示意图如图3所示。

4 结束语

(1)连铸机拉速为0.55~0.75m/min时,不同断面尺寸的Q345钢二冷区综合凝固系数为24.22~24.97mm/min1/2,液相穴长度为28.76~31.96m;拉速为0.52~0.61m/min的S48C,液相穴长度平均为32.88 m,综合凝固系数为24.57mm/min1/2。

(2)采用射钉法对连铸坯坯壳厚度的测量结果与连铸机专家系统预测结果基本一致。

(3)根据奥钢联提出的压下位置在中心固相率为0.3~0.7,并结合计算机专家系统的计算,得出S48C轻压下开始和结束位置分别为22.8 m和30.56m。

(4)实施轻压下后,连铸坯中心疏松和偏析得到改善,低倍质量明显提高。

摘要：结合某厂板坯连铸机的实际情况,采用射钉法对生产的Q345和模具钢连铸坯进行凝固规律计算,计算结果与现有的连铸专家系统计算相互验证。根据连铸专家系统计算,计算得到板坯轻压下的位置。板坯经轻压下之后,连铸坯内部质量明显改善。

关键词：板坯,连铸,射钉,轻压下,内部质量

参考文献

[1]王朝盈,刘彩玲,刘光辉.厚板坯连铸轻压下技术和轻压下扇形段[J].重型机械,1995,(5):9—11.

[2]阎朝红,徐国栋.3#宽厚板坯连铸机凝固末端轻压下技术[J].宝钢技术.2008(4):63—67.

[3]蔡开科,程士富.连续铸钢原理与工艺[M].北京:冶金工业出版社,1994.

板坯连铸 篇8

热轧带钢常见的边部缺陷有以下几种:边裂、单边浪、边部夹层以及黑线等。大致对应的连铸板坯缺陷有:角部裂纹, 夹渣, 气孔, 以及其他纵裂纹、划伤等等。对于这些缺陷特别是边角部等局部缺陷以及机清后仍遗留下来缺陷必须靠人工手清的办法进行清除。所以手清质量的好坏直接影响到轧制板材的封锁率, 是在源头上查缺补漏、消除缺陷的关键步骤。

板坯手工清理的主要操作方法是由工人持专用烧枪, 通过调解气体压力和行走的速度等方式, 将缺陷部位进行剥皮处理。故对员工的操作技能与判断经验要求十分高, 在现有员工操作技能基础上, 如何摸索更好的操作方法, 成为迅速提高板坯手清质量的一个重要方面。

根据现场多年的经验可以将缺陷大致分为:1、边角部缺陷 (包括角部横裂、角部纵裂、角部龟裂、角部夹渣、侧面C裂纹、气孔等) , 2、中心缺陷 (包括中心纵裂纹、横裂纹、划伤、挫伤等) , 3、皮下缺陷 (主要包括夹渣、内裂纹、气泡) 。

1、边角部缺陷

清理边角部缺陷或对四个棱角进行倒角处理作业比重较大。对边角部缺陷比较集中的部位, 由烧枪工对上下表面两侧角部沿铸坯长度方向拉两枪 (宽度40~50mm) 处理。对于检查发现缺陷比较集中的部位一次拉边清理深度2~3mm左右, 在当前管道燃气压力0.3~0.5KG/cm2, 氧气压力14~18KG/cm2, 火焰角度25~300时, 清理速度约为200~180mm/s, 折合约为每2秒1步最佳。而对于一般检查未发现集中缺陷的部位可以做拉边清理深度1mm左右处理, 重点检查皮下是否仍有缺陷存在, 其清理速度为600~540mm/s, 折合一下约为1.5步每秒钟, 即在习惯拉枪方式下一大步加一小步最为经济快捷, 效果也最好。

2、中心缺陷

对于中心缺陷的控制方法, 主要是做好检查发现关。对出现中心横纵裂纹缺陷比较严重的钢种, 一般做切割处理。但对出现的小中心横纵裂纹, 或者出现上下表面气孔、熔渣比较集中的情况, 一般是进入手清场地人工进行处理。

一般是由烧枪工按照规定的要求对缺陷部位进行剥皮清理, 一般清理深度都要在30mm以下, 具体视缺陷消除而定。一般情况下清理部分的倾斜角在450以下, 并进行棱角部圆滑处理, 清理的深、宽、长之比为1:10:10。对于由辊子或异物刮伤、挫伤引起的缺陷, 当缺陷超过1.5mm时, 不论缺陷形状如何, 都要通过手清进行烧平圆滑处理。

3、皮下缺陷

如果皮下缺陷存在的部位比较浅, 可以通过拉枪检查发现并消除, 但是对于有的皮下缺陷如果过深, 是没办法发现并消除, 需要做探伤和切割处理。

通过对某年第四季度临时封锁板坯数量的分析, 如下表:

可见大多数板坯临时封锁都是由于夹渣缺陷引起的, 占81.9%。经过对现场可视夹渣的试验和数据分析发现, 可视夹渣的皮下分布有皮下夹渣, 而且这部分皮下夹渣主要分布在可视夹渣半径为200mm的圆弧内。故此通过延伸清理夹渣的面积, 可以有效降低浅层皮下夹渣出现的数量。通过现场组织实施后, 有效控制了延伸段夹渣的缺陷。

然后在对夹渣缺陷出现板坯进行分析, 发现连铸头坯和尾坯出现的频率最多, 达到49.1%和43.3%, 主要原因是由于浇注时混入各种保护渣而引起的, 在开始与结束浇注时钢水量的变化最大, 引起各种杂质混入钢水的机率也最大, 有研究机构通过分析表明夹渣主要是由Al2O3、FeO等金属杂质组成。

故此, 现场作业时增大了对B、T坯检查清理的力度。但是经过实际现场作业发现, B、T坯中夹渣缺陷的分布也有规律可循:

由此我们可以发现夹渣主要集中在头坯和尾坯最头部和尾部2.5米的范围内。对此, 做法是在板坯端部以2500mm*300mm为标准, 沿板坯长度方向直拉三道, 并在2500mm以后以450角, 间隔250mm为标准再斜拉三枪。如下图所示:

在操作的过程中一旦发现某处存在夹渣, 我们将扩大范围, 直至夹渣周围200mm范围内没有夹渣为止。采用这种方法, 既能有效的发现并清理头尾坯的夹渣, 还能在确保清理质量的前提下极大降低了员工的清理面积, 减轻了员工的劳动强度。

通过各种板坯手清清理方式方法的不断摸索与创新, 有效的降低了板坯的临时封锁率。据统计, 板坯临时封锁率降低了1.28个百分点, 达到1.80%的最好水平。

目前国内各大钢铁厂板坯缺陷的分类方法有好多种, 而且叫法也大多不同, 但是都是基于有利于突出问题的主要方面, 便于分析为主。国内所能够生产的一些精品板材, 除了材质成份特殊的要求外, 对板材外观缺陷和杂质缺陷要求极为苛刻。正是由于有了板坯手清高质量的完成了作业任务, 消除了大量缺陷, 才使得板材质量得到保证

参考文献

[1]黄成红, 陈国威, 刘光明.《炼钢》, 2009年3期.

板坯连铸 篇9

攀钢2#板坯连铸机基础自动化系统包括公共PLC、流道PLC、二冷水PLC、振动PLC、轻压下PLC、调宽液位PLC、机电一体品PLC及HMI监控系统,其结构如图1所示。

该自动控制系统采用分布式I/O控制方案,提高了控制系统的可靠性和抗干扰能力,同时又降低控制系统造价,达到合理配置的目的。

2 流道PLC主要控制功能

流道PLC主要完成连铸机的流道部分控制:拉矫机的28台电机控制,夹紧辊的液压控制,铸机模式控制,跟踪控制,PLC之间的通讯控制等。

2.1 铸机模式控制

所有的操作循环过程以选择下列操作模式为条件,提供下列操作方式:

(1)准备方式(维护):用于停止所有设备,获得可切断液压、水等的条件。

(2)插入方式:用于插入引锭杆和准备浇铸。

(3)保持方式:用于维持引锭杆到浇铸开始。

(4)浇铸方式:用于浇铸。

(5)尾坯方式:用于浇铸停止和拉尾坯。

(6)检查方式:用于辊缝测量仪的流道状况检测。

2.2 拉矫电机控制

2#板坯连铸机流道共有28台三相交流电机用于板坯的夹送和矫直;另外流道PLC为送引锭杆和输送板坯还控制1台切前辊道三相交流电机,6台切下辊道三相交流电机。共计35台电机。

为实现流道跟踪和速度控制,在28台拉矫电机上都接有1024位的编码器,编码器信号接入传动变频器。因此,采用PROFIBUS-DP现场总线作为35台电机与主PLC的通讯协议;主PLC的CPU采用SIE-MENS S7-400系列高端CPU 416-3型;变频器通过DP网为主PLC提供编码器模冲计数值、电机速度值、以及变频器的各种状态信号;主PLC通过DP网为变频器提供速度给定值、电机启停控制等共计10个WORD信息。为提高通讯效率和通讯可靠性,通讯速率设为1.5Mbps,并在DP网连接中增设了DP中继器。

程序使用了SIEMENS STEP7的DP故障诊断技术,在HMI上能快速监测到电机的工况。为提高35台电机控制的效率,在程序上用1个FB块作为每台电机控制的公用控制块。在编码器的信号处理上采用对PLC循环周期内连续产生的模冲增量值进行加法或减法运算。脉冲计数由传动系统经DP网给到流道PLC。

脉冲增量的计算:Δp=pnew-pold。

Δp为脉冲增量;pnew为当前扫描周期内的脉冲值;pold为前一扫描周期内的脉冲值。

实际跟踪值,mm:Δl=Δp×l/k。

Δl为在连续的PLC循环周期内产生的实际长度增量;k为每个毫米代表的脉冲数,k=(65535×n/π×D)×Z,65535为传动系统每转的脉冲数,n为传动减速比,D为辊子的直径,Z为折算到连铸机中心线的系数。

2.3 夹紧辊液压控制

2#板坯连铸机共有0～13段框架。其中2～13段有驱动辊,用于引锭杆的夹送和板坯的夹送。驱动辊的升降由液压换向电磁阀控制,驱动辊的压力由比例压力阀控制,为提高液压安全性,设置了安全锁定阀、液压卸荷阀,所有比例阀和电磁阀,压力检测元件都为24VDC供电。

在流道PLC控制的液压系统中,有48个电磁阀、12个比例阀、12个压力传感器。为提高液压控制的可靠性,采用2个24VDC 50A的直流电源供电;同时为了提高抗干扰和节省电缆,在液压通廊中设置了SIEMENS的ET200M远程I/O单元,使用DP网与主PLC连接。

由于在送引锭杆过程中和铸机启动浇铸阶段,驱动夹紧辊的压力在392～590～1270N之间频繁切换,为提高板坯质量和送引锭杆的安全性,对压力控制的快速性和压力控制的稳定性要求都很高,为此,在各个压力段使用不同的PID调节。

2.4 跟踪控制

根据不同的操作模式,长度跟踪值被赋给设定的初始值;根据拉矫机的运行方向,长度跟踪值被周期性地更新:增加或减去长度增量值(绝对值)。

①拉矫机在送引锭方向运行:l=l-Δl。

②拉矫机在浇铸方向运行:l=l+Δl

(1)引锭杆跟踪。跟踪所有操作模式下引锭杆的移动,作为与引锭杆相关的夹送辊的压下操作依据。

①送引锭模式下:引锭杆跟踪=MD-I

MD为从结晶器上口到“跟踪同步”位置的距离;I为引锭杆移动长度。

②浇铸模式(用于与流道相关的夹紧辊的升降操作和二冷水的控制)下:

引锭杆跟踪=DBH+I

DBH为从引锭杆头部到结晶器上口的距离。

板坯头部跟踪=SLABH+I

SLABH为板坯头部到结晶器上口的距离。

(2)浇铸长度。此跟踪值用于指示通过结晶器的总的浇铸热流长度。随着“浇铸开始”信号激活,此跟踪值开始增加,直到“拉尾坯”信号激活且“拉尾坯”模式被选中时停止计数。用于与流道相关的夹紧辊的升降操作和二冷水的控制。

浇铸长度=SLABT-I

SLABT为从引锭杆头部封装位置开始计数。

(3)拉尾坯长度。此跟踪值指示热铸流尾部离开结晶器上口的距离。它跟踪尾坯的移动,用于与流道相关的夹紧辊的升降操作和二冷水的控制。随着“拉尾坯”信号激活,此跟踪值开始增加,直到“板坯离开铸机”信号被激活时停止计数。

板坯尾部跟踪=TAILH+I

TAILH为板坯尾部到结晶器上口的距离(100mm)。

(4)大包接缝长度。此跟踪值表示2个大包连续浇铸时热铸流的接缝位置与结晶器铜板顶部之间的距离。每当一个新的大包接缝产生,则增加一个新的跟踪值来跟踪新的大包接缝位置。

浇铸模式下:

大包接缝长度=HEATC

HEATC为从结晶器铜板顶部到弯月面的距离(100～4000mm)。

2.5 PLC之间的通讯控制

在2#板坯的9套PLC中,流道PLC承担与公共PLC、出坯PLC、软压下PLC、二冷水PLC、切割机PLC、结晶器PLC的通讯,以及这些PLC之间的数据交换,为此采用STEP7的SFB14 GET、SFB15 PUT功能块,这样各PLC在自己的程序中定义好需要与其它PLC交换的数据块,流道PLC负责去读取和写入这些需要交换的数据。由于数据交换量较大,为了提高数据交换的快速性和可靠性,在程序中使用与各PLC高速定期轮流交换,确定数据读写完成有效性和实时监测PLC通讯有无故障。在实际使用中,完全能满足PLC之间数据交换的要求。

3 结束语

在2#板坯实际浇铸使用过程中,流道PLC的各种控制功能都能较好满足现场生产需要,达到了设计的要求。

参考文献

[1]TECHNICAL SPECFICATION:DANIELI-Rivotto L. 2002.10.10

[2]Functional Description:DANIELI-Rivotto L.2002.10.10