达涅利优质钢与特殊钢方坯连铸技术
时间：2014-11-10 09:31 来源：钢铁产业 作者：admin 点击：次
SeAHBesteel大方坯铸机
SeAHBesteel钢铁公司位于韩国昆三市的钢厂2005年9月5日投产了一台特钢方坯铸机。投产初期就很快达到了两个星期连续连浇的水平。这台半径为16.5m、断面为390mm×510mm的铸机从设计上考虑了浇铸弹簧、滚珠、易切削、含硼、高抗拉强度、合金和优质碳钢等一系列钢种。这台有史以来使用最大断面铜管结晶器的铸机可达到0.66m／min的拉速。经过改造，此铸机的年产量由原来的50万t提高到75万t。刚刚投产一个月，该铸机就实现了月产98000t的最好水平。
铸机从设计上考虑了对铸坯表面与内在质量的严格要求，应用了当前最新技术，诸如：铸流保护、电磁搅拌（EMS）、空气雾化水冷、动态软压下、水淬冷却箱以及自动质量控制技术等等。
（1）空气雾化水冷
结晶器下面的水冷是为了最大限度地减少铸坯表面回热。SeAHBesteel钢铁公司的铸机在二冷区第一段（300mm长，在足辊附近）使用喷水冷却，在其后的二冷区采用两段雾化水冷，共计5.5m长。其椭圆式的喷雾冷却方式给各个支撑辊以均匀的冷却条件。每个二冷段在宽面（510mm）和窄面(390mm)上的喷水都能独立调节，以保证均衡的热交换。
（2）动态软压下
铸机的拉矫单元有10个独立的模块（改造以前是4个），压下辊直径是1m，由新的水平1和水平2自动化系统独立控制每一个辊子的操作。正常拉坯时，控制辊子压力；施行软压下时，控制辊子的位置。当实施位置控制时，辊子挤压间隙误差可控制在±0.1mm以内，在此情况下挤压力是材料强度的函数。应用一个凝固数学模型可以根据拉坯工艺参数适时计算出铸坯液芯长度，再控制软压下系统在液芯端部附近执行动作，即在固相分率60%的位置上实施压下。众多的拉坯和矫直辊可以保证在较宽的操作参数范围（如不同的铸速与钢种）内实现灵活调整，以避免铸坯内由于凝固桥断裂产生小钢锭缺陷以及V型偏析的形成，并且可以减少中心疏松和中心偏析。
（3）水淬冷却箱
水淬箱在轧钢厂采用钢坯热送操作时应用。不正确的水冷可以导致轧材质量变坏，特别是对于铝镇静（Al≥0.020%）低碳钢种，容易造成由低延展性引发的晶间裂纹一类的表面缺陷。这种情况往往与氮化铝以及钒、铌、硼的碳氮化物在奥氏体晶粒边界析出有关，析出的温度范围大约在600～900℃。如果铸坯在进入加热炉以前得到强冷，铸坯表面温度可以快速跨越这个裂纹敏感温度区，防止氮化物析出长大以减少表面裂纹。出水淬冷却箱以后的铸坯表面温度测量可以证明其冷却效果。
（4）SeAHBesteel大方坯铸机的在质量方面的效果
铸机在投产以后不久就显示出其在质量方面的优势。中、高碳钢种的内在质量一直是个关键问题。通过对铸坯纵、横截面的检查可以看出铸坯中没有内裂和大的疏松。软压下对减少铸坯内中心与V型碳偏析和中心疏松很有帮助，特别是在浇铸滚珠钢时。对STB2滚珠钢铸坯纵断面上的检查结果表明，使用5辊压下以及7mm的压下量，可以减少铸坯中心碳偏析15%，使之达到1.05的水平。浇铸诸如SCR420HB或KSG4120H的低碳合金钢种也取得了优异成绩。为避免铸坯脱方和由于热震引起的皮下裂纹，达到均匀的冷却条件，应该使铸坯四个侧面上的冷却均衡。水淬箱的均衡冷却效果已在含铌低碳钢种KSG4120H上明显地显现出来，实验证明，出水淬箱后，铸坯皮下15～20mm处的结晶组织非常均匀。
康力斯Aldwarke钢厂小方坯铸机
2005年2月20日，英国康力斯集团Aldwarke钢厂的5流高速特钢小方坯铸机开始浇铸第一包钢水，同年3月12日热试结束，进入正常生产，10m半径的铸机很快达到了140t／h的产量且一开始铸坯质量就很高，原因是：使用180mm×180mm断面浇铸低碳钢和低碳易切削钢品种；使用210mm×210mm断面浇铸较高合金钢、中高碳易切削钢（包括有铅和无铅的）以及含Cr、CrMo。
CrMoV的钢种；使用180mm×180mm断面时拉速为1.9m／min；使用210mm×210mm断面时拉速为1.4m／min。
除此之外，为达到良好的铸坯表面与内在质量，还采取了其他一些措施，比如：钢流保护浇铸、专门的中间包设计、1000mm长的结晶器及其最新设计的结晶器支撑、结晶器内保护渣测量装置、结晶器内电磁搅拌、空气雾化二冷喷水以及达到最终冷却目标和质量控制的自动控制系统。
（1）中间包设计
设计考虑大约要10min的钢水停留时间。要尽量保证每一流的钢水停留时间均衡一致，且钢水的主流股要接近中包表面。中包设计采用了FEM软件模拟，考虑了如何有利于钢水中夹杂物上浮，生产洁净钢，最终决定采用容量为25.5t的三角形中间包。
（2）结晶器保护渣检测设备
结晶器内安装有保护渣检测设备（MPMD），即用一个磁性探头测量保护渣厚度。把此装置与放射性同位素（结晶器）液面探测仪结合起来便可控制在需要时向结晶器内加入新的保护渣，使结晶器弯月面上的保护渣厚度均匀一致。这样，可以优化控制保护渣消耗量、结晶器的润滑，进而控制铸坯表面质量。
（3）1000mm结晶器
1000mm长的结晶器有3组足辊以保持强有力的夹持，从而减少铸坯鼓肚，保证其良好的几何形状。结晶器另外还带有一个新的防扭曲装置，由安置在可动和固定冷却段之间的双侧导辊夹持，满足对铸坯在侧面及对角线方向上的严格的几何要求。采用有限元方法对方坯在凝固期间的扭曲形变研究表明，坯壳的不均匀生长会导致铸坯的变形。实践表明这个新的防扭曲装置使用效果很好。
（4）控制最终冷却目标
按钢种的敏感性，铸机提供两个出口对铸坯实行最终冷却目标控制：一是步进梁冷床，另一个是横向转移辊床，用以缓慢冷却。根据钢的化学成分，人机界面会从自动化2号平台自动收到选择菜单，以决定铸坯的出口。在缓冷方式下，须非常小心地保证铸坯出口温度在700℃以上，热坯从缓冷出口成功地转移至绝热保温箱，放置到温度降到所需温度为止。缓冷的目的是减少铸坯内部的热应力，减少裂纹，改善铸坯的表面与内在质量。
（5）康力斯Aldwarke钢厂铸坯质量水平
几何尺寸：由于对坯壳强有力的把持与支撑（1000mm结晶器、3排足辊以及防扭曲装置），小方坯的几何尺寸顺利通过检查。铸坯断面尺寸得到有效控制，210mm方坯的菱形脱方数值为0.56%，而180mm方坯菱形脱方数值为0.38%。两种断面的鼓肚值分别为0.92mm和0.87mm。
内部质量：铸机投产后不久，经硫印（包曼法）与金相检查发现，铸坯内部质量很好，所有钢种都没有发现裂纹与中心疏松。另外，铸坯等轴晶区远远超过要求，平均值为54%，最高达70%。如此优秀的内部质量是靠钢流保护、正确的中间包设计与结晶器搅拌实现的。
各种检验证明，铸坯表面光洁、带有规则的振痕，宏观与包曼硫印检查证明铸坯上没有针孔、气泡、疏松、偏析或可见夹杂，且几何形状规整。这一切说明过程控制是有效的。
康力斯Scunthorpe厂在建的连铸机
英国康力斯集团Scunthorpe厂在建的连铸机集中了上述两种铸机的各种优点。这台6流方坯铸机弯曲半径12m，每流断面为230mm×283mm，设计小时产量为250t。产品范围包括高强度钢、轮胎钢丝、易切削钢、冷镦钢、弹簧钢与滚珠轴承钢。
