第19卷第6期2007年6月

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??????钢铁研究学报

Vol.19,No.6??

June2007

??JournalofIronandSteelResearch

唐钢薄板坯连铸结晶器液位波动原因

姚海明

(唐山工业职业技术学院机电工程系,河北唐山063020)

摘??要:结合唐山钢铁股份有限公司FTSC薄板坯连铸机生产实际情况,对导致薄板坯连铸结晶器液位波动的原因进行了分析。结果表明,液位检测系统的零点漂移、二次冷却效果和扇形段对中精度等因素均对结晶器液位稳定性有显著的影响。

关键词:薄板坯连铸;液位波动;零点漂移;二次冷却效果;扇形段对中

中图分类号:TF777??1????文献标识码:A????文章编号:1001??0963(2007)06??0099??04

MouldLevelFluctuationofThinSlabCasting

YAOHai??ming

(MechanismandElectricityDepartment,TangshanIndustryandProfessionTechnologyAcademy,Tangshan063020,Hebei,China)

Abstract:ThecauseofmouldlevelfluctuationofthinslabcastingisanalyzedaccordingtothepracticeofTISCO.Itisfoundthatzeroshiftingofleveldetectionsystem,secondarycoolingandsegmentalignmenthaveaconssderableinflunceonthestabilityofmouldlevel.

Keywords:thinslabcasting;mouldlevelfluctuation;zeroshifting;secondarycooling;segmentalignment

????近几年,薄板坯连铸连轧技术以投资少、生产成本低和产品近终形等优势在全世界得到迅速发展。为追求高产量,薄板坯连铸机具有较高的拉速,进入结晶器的钢水流速高,对钢液面搅动大;为生产薄规格产品,薄板坯连铸结晶器厚度薄,容积小,对高速钢流的缓冲作用小。目前的工艺条件给结晶器液位稳定性控制带来很大困难,而高拉速等工艺目标又对结晶器液位控制提出了更高的要求。为了实现薄板坯连铸机稳定高效生产,要求结晶器液位波动控制在??3mm内,大幅度的液位波动不仅影响板坯表面质量,严重时还会发生粘结、卷渣及漏钢等生产事故。因此,薄板坯连铸机都配备有高精度液位检测系统和塞棒控制系统。两种系统形成闭环可实现结晶器液位稳定控制的目标,但在实际生产过程中,造成结晶器液位波动的因素很多,这些因素所带来的影响有时即使精度再高的结晶器液位控制系统也很难消除。为此,笔者结合唐山钢铁股份有限公司(简称唐钢)FTSC(FlexibleThinSlabCaster)薄板坯连

铸机实际生产情况,对造成结晶器液位大幅度波动的原因进行分析,探寻稳定控制结晶器液位的有效措施,以期进一步提高薄板坯连铸机拉速。

1??薄板坯连铸机主要性能参数

????唐钢2台直弧型薄板坯连铸机从意大利达涅利公司引进,设计年产能力为250万t,采用H2漏斗型结晶器。该结晶器出口铸坯厚度为90mm,经动态液芯压下可生产厚度分别为70mm、80mm和85mm,宽度在860~1730mm范围的铸坯。铸机半径为5m,采用多点弯曲矫直技术,冶金长度为14??24m,设计最大拉速为6m/min,工作拉速4~5m/min。结晶器液位检测采用Cs137放射源检测系统,塞棒控制采用液压伺服系统。

2??结晶器液位波动原因

2??1??结晶器液位检测系统

????结晶器液位检测系统自身稳定性是实现结晶器

作者简介:姚海明(1972??),女,硕士生,讲师;????E??mail:yangjie72@sina.com;????修订日期:2007??02??08

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????????????????????????????????钢??铁??研??究??学??报????????????????????????????????第19卷

液位稳定控制的基础。唐钢FTSC薄板坯连铸机采用Cs137放射源检测系统,放射源装在结晶器的松动侧,射线接收器装在结晶器固定侧放射源的对面,其检测原理为:结晶器钢水液面起伏高低不同,其吸收射线量不同,因而射线接收器接收到的射线数量也不同,这样通过射线接收器接收的射线数量,系统就可以判断结晶器液位的波动情况,系统把检测到的液位情况反馈给塞棒控制系统,根据目标值来调整塞棒开度,以达到稳定控制液面的目的。但是,Cs137放射源检测系统也出现过不稳定现象,主要表现在检测系统出现了零点漂移,瞬间的零点漂移可达到10mm左右(图1),这种漂移在浇注过程中会使控制系统认为发生了液位波动,而对塞棒进行误调整,最终导致实际结晶器液位发生大幅度的波动。另外,液位校核不准也会对结晶器液位产生很大的影响。实际生产过程中,每次更换结晶器后,液位检测系统必须重新校核,Cs137放射源需要19个点描绘其特性曲线,如果19个点中某一个点在校核过程中读数不准,都将影响检测系统的检测精度,从而导致结晶器液位不稳定。图2

为某次校核过程中

出现的读数不准确现象,形成不正常特性曲线,导致该浇次由于大幅度的液位波动而停浇(图3)。2??2??扇形段及二次冷却

????良好的扇形段支撑辊对中和二次冷却效果是保证板坯高速运行的前提,支撑辊对中精度差或二次冷却强度不够,都会使板坯在二冷段发生鼓肚。鼓肚不仅会造成中心偏析和中心裂纹等质量缺陷,而连续不均匀的坯壳鼓肚和鼓肚被压回对中心钢水带来的挤压及抽吸作用还将导致结晶器液位产生大的波动。

????唐钢FTSC薄板坯连铸机二次冷却采用汽水雾化冷却,二次冷却水压力对雾化效果影响很大,从而影响冷却效果。图4为二次冷却水压力对结晶器液位的影响。可见当冷却水压力达到0??72MPa时,结晶器液位比较稳定,而当冷却水压力降低到大约0??7MPa时,结晶器液位波动幅度大。表明此时二次冷却未能发挥应有的冷却效果,薄板坯在扇形段发生了鼓肚。扇形段对中精度差对结晶器液位的影响与上述情形相似。在这两种情况下,结晶器液位对拉速都比较敏感,即拉速低时,坯壳较厚,抵抗鼓肚变形的能力较强,液位较稳定,而随着拉速的提高,坯壳抵抗鼓肚变形的能力逐渐变弱,在扇形段对中精度或二次冷却效果不良的情况下,铸坯发生鼓肚从而导致结晶器液位剧烈波动。2??3??结晶器振动

????唐钢FTSC薄板坯连铸机采用液压振动形式,由于设计、制造和安装等问题,使结晶器在高频下振动时出现偏摆现象。图5为结晶器振动的偏摆量测定结果。可见振动频率在300次/min和420次/min左右时,振动偏摆量过大,而过大的振动偏摆不仅影

图1??液位检测系统的零点漂移现象Fig??1??Zeroshiftingofleveldetection

system

图2??放射源特性曲线

Fig??2??Characteristiccurveofradiosource

图3??因校核不准结晶器液位大幅度波动

Fig??3??Mouldlevelfluctuationcausedbycorrectionerror

第6期??????????????????????????姚海明:唐钢薄板坯连铸结晶器液位波动原因??

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用A、B、C代表),取相同厚度的A渣、B渣和C渣,检测其对结晶器液位检测系统的影响。结果表明:C渣影响最大,B渣次之,A渣影响最小。图6为实际生产中通过换渣操作来达到稳定液位的实例。可见更换使用A渣后,结晶器液位稳定,拉速得到提高。2??5??水口结瘤

????为了保证最终钢材的性能,薄板坯连铸钢水中Als含量较高,致使钢水在精炼过程中产生大量的Al2O3夹杂物,如果精炼后期静吹时间短或连铸保护浇注工作做的不好,浇注过程中钢水将存留大量的Al2O3夹杂物,这些夹杂物会沉积在浸入式水口内壁,致使水口结瘤。水口结瘤后,塞棒开度会逐渐

图4??二次冷却水压力对结晶器液位的影响Fig??4??Influnceofinletpressureofsecondary

coolingonmould

level

变大(图7),同时随着结瘤物被反复冲掉和再沉积,造成塞棒控流不稳而导致结晶器液位波动大。

3??结论

????(1)结晶器液位检测系统的零点漂移现象和液位校核不准,都会影响液位检测系统的检测精度,致

图5??结晶器振动的偏摆情况Fig??5??Sidedisplacementofoscillation

图6??保护渣对结晶器液位的影响Fig??6??Influnceofmouldpowderonmouldlevel

响保护渣的正常填充,还会导致结晶器液位波动。2??4??保护渣

????虽然Cs137的放射性不如Co60强,对操作人员更加安全,但由于其穿透力弱,很容易受保护渣等钢水以外介质的影响。据文献[1]可知,由于保护渣能吸收Cs137射线,单位厚度的热态保护渣相当于0??63单位厚度的钢水,而在实际生产中,人工加渣引起的渣层厚度波动将给Cs137液位检测系统带来虚假的钢水液位波动信号,最终对实际钢水液面的稳定性造成不利影响。为此还研究了保护渣对结晶器液位的影响,观察到用于同一钢种的不同厂家、不同配方的保护渣对结晶器液位检测系统的影响不

图7??水口结瘤导致结晶器液位波动

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??102??????????????????????????????????钢??铁??研??究??学??报????????????????????????????????第19卷使结晶器液位大幅度波动。

????(2)扇形段对中精度差和二次冷却水压力变化

都会造成铸坯在二冷区发生鼓肚,致使结晶器液位

大幅度波动。

????(3)结晶器振动偏摆和保护渣对射源的干扰以

及水口结瘤均对结晶器液位稳定带来不良影响。

????(4)实现薄板坯连铸高拉速的前提是保证结晶器液位的稳定性,这就要求合理调控液位检测系统参数,保证液位校核、设备对中精度和良好的二次冷却效果,并通过纯净钢生产,最终实现薄板坯连铸的稳定高效生产。参考文献:[1]??陈??超,刘俊江.保护渣对Cs137结晶器钢水液面检测的影响

[J].宝钢技术,1999,(4):50??52.

《现代钢带连续热镀锌》一书出版

????我国钢带热镀锌起步于20世纪70年代末,改革开放后,尤其在近10年间,钢带连续热镀锌得到前所未有的超速发展,到2006年全国钢带连续热镀锌生产线已达130余条,年生产能力约2700万t,占当年粗钢产量近8%。

????在此背景下,出版一本涵盖近20年来国内外现代热镀锌最新成就的书,是当今中国市场的需要,是业内人士的热切期盼,由钢铁研究总院张启富教授等人编著、冶金工业出版社出版的??现代钢带连续热镀锌??一书于2007年1月面世,是件值得庆贺的幸事。

????《现代钢带连续热镀锌》是一本具有权威性的好书,它有着自己的鲜明特点:

????一是内容新颖先进。本书参阅了国际近10年4届钢带连续热镀锌学术大会论文集;美国近20年钢带热镀锌学术年会论文集以及近年国内、国外各种期刊有关的技术论文。充分体现了现代钢带连续热镀锌新技术、新工艺、新装备和新品种。

????二是内容全面系统。本书既包括基本腐蚀原理、热镀锌理论、热镀锌层结构和性能的影响因素等基本原理的介绍,也包括对热镀锌用原板及清洗、连续退火技术及热镀锌锅、热镀锌装置基本工艺的阐述。