CN112808959A

CN112808959A - 一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法

Info

Publication number: CN112808959A
Application number: CN201911123411.9A
Authority: CN
Inventors: 邹世文; 马书正
Original assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Shanghai Meishan Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 2019-11-16
Filing date: 2019-11-16
Publication date: 2021-05-18
Anticipated expiration: 2039-11-16
Also published as: CN112808959B

Abstract

本发明涉及一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，所述方法包括以下步骤：步骤1：结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺步骤3.结晶器高液位更换中间包流程结束。该技术方案通过预选的浸入式水口预对中设置方法，减少了新中间包到达预热位后的浸入式水口对中调整时间；预选采集计算的中间包升降高度值和中间包开浇吨位，在减少人工确认的误差同时，也大幅度缩减了高液位换包的人工确认时间，缩短停机时间58秒，从而为结晶器高液位换包为实现最短时间内完成的工艺要求提供了技术保障。

Description

一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法

技术领域

本发明涉及一种连铸更换中间包方法，具体涉及一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，属于钢铁冶金连铸浇注技术领域。

背景技术

在目前的钢铁行业连铸工艺中，在线快速更换中间包已经是非常成熟也广泛应用的技术。快换中间包可以保证连铸工序的连续生产，是连铸工序稳产高产最基本的技术保障。快速更换中间包，就是把已经达到使用寿命的中间包通过中间包车快速开走，同时把预热好达到要求的备用中间包通过中间包车运载到生产位置(浇铸位)，然后继续在结晶器内注入钢水，完成快速更换中间包，实现连续浇铸的工艺过程。在结晶器内注入钢水的过程，连铸工序称之为开浇工艺。目前普遍的连铸更换中间包开浇工艺，都是使用低液位换包工艺，连浇过程中更换中间包时，将结晶器内钢液面放低至脱离浸入式水口侧孔下沿处，开浇过程中需要使用挡板防止钢液飞溅。采用此操作方法不仅铸坯接痕量大，而且开浇过程中容易发生结晶器挂钢、接痕部位拉脱漏钢等事故。许多工厂都尝试采用结晶器高液位更换中间包来避免这些事故隐患，但是结晶器高液位换包要求将浸入式水口侧孔埋入到结晶器内钢液面以下进行开浇，其停机时间长导致冷钢堵塞水口侧孔，结晶器内坯壳收缩挤压水口一直是难以解决的工艺技术难题，也是阻碍此工艺技术推广的重要因素之一。

通过发明人的检索，目前公开的结晶器高液位换包的专利和文献中，只有公开号为CN201110145482的一种结晶器高液位更换中间包的方法。但是该方法只是笼统的阐述了高液位更换中间包的流程，其对结晶器高液位更换中间包的关键控制工艺技术，如控制停机时间、坯壳收缩等都没有阐述和涉及，按照其公布的技术方案，无法在生产现场进行全面推广和实施结晶器高液位更换中间包，更难保证更换中间包的成功率。

发明内容

本发明正是针对现有技术中存在的问题，提供一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法。通过新中间包的预对中工艺、结晶器液位高度设定、结晶器渣层厚度控制和增加保温措施、开浇过程的水口精确定位、结晶器冷却水弱冷控制坯壳收缩控制等新的关键工艺技术，实现显著提高结晶器高液位更换中间包的成功率的工艺技术。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下，一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺

步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺

步骤3.结晶器高液位更换中间包流程结束。

作为本发明的一种改进，所述步骤1结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺,具体如下：结晶器高液位换包技术，其先进的工艺技术就在于浸入式水口埋入在结晶器里面的液态钢水里面进行开浇工艺的执行。通过埋入式开浇，可以减少换包开浇的夹钢，接痕等诸多常态化低液位开浇的工艺缺陷。要提结晶器高换包的成功率，重点在于控制换包停机时间的减少，将其控制在小于150秒才能显著提高结晶器高液位更换中间包的成功率。换包之前的准备，采取浸入式水口预对中来减少中间包车达到浇铸位后的对中调整时间15秒，提前计算升降高度H来实现准确定位，从而减少了中包车到达浇铸位后的频繁高度调整时间10秒，具体方案如下：

1.1预热位水口预对中：沿结晶器宽度方向的预热位水口预对中，预热位烘烤孔径直径等于结晶器上口厚度，浸入式预对中尺寸偏差控制在＜5mm，由于新中间包到浇铸位后插入结晶器，要求在里面沿厚度方向对中好才能实施开浇工艺，传统做法都是插入结晶器后来调整厚度方向的对中。通过创新利用预热位浸入式水口烘烤器的直径等同于结晶器上口厚度，相当于提前进行结晶器对中，减少了在浇铸位的对中调整时间。结晶器内铜板和水口的距离工艺范围为40mm-50mm之间，钢水在结晶器里面凝固后，按照凝固定律

进行计算(e：凝固厚度，K：凝固系数，T：凝固时间)，坯壳厚度在20mm左右，则坯壳和水口的距离在20mm到30mm之间，对中偏差控制在2％以内，则预对中偏差厚度控制＜5mm，对中偏差控制后避免了在浇铸位的水口再次对中，该工艺优化后可以有效减少更换中间包时的工艺停机时间15秒。

1.2采集中间包内腔尺寸，计算钢水从大包注入中间包后到达塞棒处的中间包吨位，预设结晶器高液位中间包开浇吨位T；通过中间包内腔尺寸计算，可以提前预算出大包开浇后的钢水到达塞棒处的吨位，从而准确确定中间包开浇吨位，减少由于等待钢水吨位判断的时间约18秒。(提前开浇以减少停机时间)；

1.3采集中间包浸入式水口侧孔下沿到结晶器正常液位高度时的中间包升降高度H1；

1.4采集浸入式水口侧孔高度值H2；

1.5计算在正常结晶器液位高度时中间包浸入式水口侧孔没入结晶器钢水液面的中间包升降高度H(H＝H1-H2)；该方法主要是提前计算出浸入式水口埋入到结晶器钢水里面的高度，避免频繁调整导致的插入深度过深造成的开浇故障和插入深度过浅导致的开浇钢流飞溅，消除不能实现埋入式开浇的隐患，利用该创新方法能节约换包停机时间约6秒。

作为本发明的一种改进，步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺，具体如下：

2.1新中包停止预热，确认浸入式水口和预热位烘烤孔直径偏差小于5mm；

2.2将预热好的新中间包开离预热位，往浇铸位方向开动到“防碰撞”位；

2.3旧中间包终浇；

2.3.1实施接痕坯弱冷却工艺，具体如下:

热中间包快换，旧的中间包停浇前，铸机拉速低于0.6-0.8m/min时，铸坯头部(结晶器和连铸机垂直段以上区域)的二次冷却实行弱冷却工艺，比水量为0.3-0.4l/kg；冷却强度为40-60l/(m2.min)。本步骤的目的是避免快换操作时结晶器内钢水温度下降过快，增加拉坯阻力；同时避免局部回温不均匀造成板坯辊间鼓肚和防止铸坯局部过冷后强度过高，导致卧坯、断坯事故。

2.3.2按照工艺降速到最低拉速0.1-0.4m/min时，依据连铸工艺凝固定律，凝固冷却水量的减少可以通过降低凝固系数K实现。凝固系数K正常取值20-27mm/min，该技术方案将结晶器和足棍水量减少15～20％，凝固系数K控制到18-25mm/min，可以在正常凝固收缩厚度减少3mm-4mm。有效保障浸入式水口埋入到结晶器钢液面后不会被坯壳挤压造成事故。

2.3.3将结晶器内保护渣厚度控制在30mm-45mm之间，确保结晶器内钢水的保温效果。传统换包工艺，由于采用低液位换包开浇，为了防止保护渣开浇卷入，都是在末期减少保护渣厚度，采用少渣(小于10mm厚度)工艺。本技术方案采用埋入式开浇工艺，由于保护渣密度远远小于钢水密度，所有不会有保护渣卷入隐患。将保护渣厚度控制在30mm-45mm之间，利用保护渣的隔热保温效果，可以有效减少坯壳收缩2mm左右的收缩量，为提高结晶器高液位换包成功率提供了有效保障。

2.3.4大包回转台转至和中包车走行方向一致；

2.3.5中间包终浇后，在正常结晶器液位高度800mm-820mm时停止铸机；

2.3.6观测停机后结晶器坯壳收缩距离，内外弧坯壳向内收缩15mm-20mm，且深度小于80mm-100mm，继续执行更换中间包，否则按照终浇处置；

2.3.7开走旧中间包，新中间包到达浇铸位后打开大包钢水，同时将新中间包升降高度控制在高度H1；

2.3.8中间包钢水达到开浇吨位T时，将中间包升降高度设置到H；

2.3.9启动铸机同时打开结晶器控流装置。由于采用了结晶器高液位换包，不需要等到结晶器液位淹没测孔后再启动铸机，缩短停机时间的同时解决了控流系统不稳定造成的开浇失败事故。

相对于现有技术，本发明具有如下优点，1)该技术方案通过预选的浸入式水口预对中设置方法，减少了新中间包到达预热位后的浸入式水口对中调整时间；预选采集计算的中间包升降高度值和中间包开浇吨位，在减少人工确认的误差同时，也大幅度缩减了高液位换包的人工确认时间，缩短停机时间58秒，从而为结晶器高液位换包为实现最短时间内完成的工艺要求提供了技术保障；2)该方案通过结晶器保护渣渣厚设定和开发的结晶器、足棍水弱冷减水量控制，确保了高液位换包停机时的坯壳收缩量满足工艺要求，避免了收缩量大造成的更换中间包失败事故。梅钢炼钢厂采用此技术方案进行结晶器高液位更换中间包，其实现了换包成功率100％和“0”事故发生，其采用的结晶器高液位换包的头坯降级率，最低达到了0.79％。

附图说明

图1为本发明的中间包升降高度示意图；

图2为本发明的工艺控制流程图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面结合附图对本实施例做详细的说明。

实施例1：参见图1，一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺

步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺步骤3.结晶器高液位更换中间包流程结束。

其中，所述步骤1结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺,具体如下：结晶器高液位换包技术，其先进的工艺技术就在于浸入式水口埋入在结晶器里面的液态钢水里面进行开浇工艺的执行。通过埋入式开浇，可以减少换包开浇的夹钢，接痕等诸多常态化低液位开浇的工艺缺陷。要提结晶器高换包的成功率，重点在于控制换包时间的减少，将其控制在小于150秒才能显著提高结晶器高液位更换中间包的成功率。换包之前的准备，采取浸入式水口预对中来减少中间包车达到浇铸位后的对中调整时间15秒，提前计算升降高度H来实现准确定位，从而减少了中包车到达浇铸位后的频繁高度调整时间10秒，具体方案如下：

1.1预热位水口预对中：沿结晶器宽度方向的预热位水口预对中，预热位烘烤孔径直径等于结晶器上口厚度，浸入式预对中尺寸偏差控制在＜5mm，由于新中间包到浇铸位后插入结晶器，要求在里面沿厚度方向对中好才能实施开浇工艺，传统做法都是插入结晶器后来调整厚度方向的对中，通过利用预热位浸入式水口烘烤器的直径等同于结晶器上口厚度，相当于提前进行结晶器对中，减少了在浇铸位的对中调整时间。结晶器内铜板和水口的距离工艺范围为40mm-50mm之间，钢水在结晶器里面凝固后，按照凝固定律

进行计算(e：凝固厚度，K：凝固系数，T：凝固时间)，坯壳厚度在20mm左右，则坯壳和水口的距离在20mm到30mm之间，对中偏差控制在2％以内，则预对中偏差厚度控制＜5mm，对中偏差控制后避免了在浇铸位的水口对中，该工艺优化后可以有效减少更换中间包时的工艺停机时间15秒。

1.3采集中间包浸入式水口侧孔下沿到结晶器正常液位高度时的中间包升降高度H1；1.4采集浸入式水口侧孔高度值H2；

1.5计算在正常结晶器液位高度时中间包浸入式水口侧孔没入结晶器钢水液面的中间包升降高度H(H＝H1-H2)；该方法主要是提前计算出浸入式水口埋入到结晶器钢水里面的高度，避免频繁调整导致的插入深度过深造成的开浇故障和插入深度过浅导致的开浇钢流飞溅，不能实现埋入式开浇的隐患，利用该创新方法能节约换包停机时间约6秒。

步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺，具体如下：

2.3旧中间包终浇；

2.3.1实施接痕坯弱冷却工艺，具体如下:

2.3.2按照工艺降速到最低拉速时，依据连铸工艺凝固定律，凝固冷却水量的减少可以通过降低凝固系数K来实现。凝固系数K正常取值20-27mm/min，该技术方案将结晶器和足棍水量减少15～20％，凝固系数K控制到18-25mm/min，可以在正常凝固收缩厚度减少3mm-4mm。有效保障浸入式水口埋入到结晶器钢液面后不会被坯壳挤压造成事故。

2.3.4大包回转台转至和中包车走行方向一致；

2.3.6观测停机后结晶器坯壳收缩距离，内外弧坯壳向内收缩约15mm-20mm，且深度小于80mm-100mm，继续执行更换中间包，否则按照终浇处置；

应用实施例：

某钢厂要进行结晶器高液位中间包更换，其铸机有2个流(2个结晶器)，工艺规范最低拉速为0.4m/min；结晶器液位正常工作液位820mm；

1.结晶器高液位更换中间包之前的准备；

1.1预热位水口预对中沿结晶器宽度方向的预热位水口预对中，预热位烘烤孔径直径等于结晶器上口厚度度，预对中尺寸偏差控制在小于5mm；

1.2采集中间包中间内腔体积为0.471立方米，钢水量为3.3吨。两边塞棒孔采用下沉方式，钢水量3.75吨，则计算钢水从大包注入中间包后到达塞棒处的中间包吨位为3.3+3.75+3.75＝10.8吨。则预设结晶器高液位中间包开浇吨位T为10.8吨(提前开浇以减少停机时间)；

1.3采集中间包浸入式水口侧孔下沿到结晶器正常液位高度时的中间包升降高度H1为280mm；

1.4采集浸入式水口侧孔高度值H2为80mm；

1.5计算在正常结晶器液位高度时中间包浸入式水口侧孔没入结晶器钢水液面的中间包升降高度H＝H1+H2＝280mm-80mm＝200mm；

2.结晶器高液位更换中间包工艺；

2.3旧中间包终浇；

2.3.1实施接痕坯弱冷却工艺，具体如下:

热中间包快换，旧的中间包停浇前，铸机拉速低于0.8m/min时，铸坯头部(结晶器和连铸机垂直段以上区域)的二次冷却实行弱冷却工艺，比水量为0.3-0.4l/kg；冷却强度为40-60l/(m2.min)。本步骤的目的是避免快换操作时结晶器内钢水温度下降过快，增加拉坯阻力；同时避免局部回温不均匀造成板坯辊间鼓肚和防止铸坯局部过冷后强度过高，导致卧坯、断坯事故。

2.3.2按照工艺降速到最低拉速0.4m/min时，将结晶器和足棍水量减少(降低冷却强度，减少结晶器坯壳收缩量)，将结晶器和足棍水量减少15～20％。具体如下：

结晶器水量	正常	高液位换包
			结晶器宽面水量	3500	3000
结晶器窄面水量	600	500
			足棍水	正常	高液位换包
宽面足辊	140	90
			窄面足辊	60	50

2.332将结晶器内保护渣厚度控制在30mm-45mm之间，确保结晶器内钢水的保温效果；

2.3.4大包回转台转至和中包车走行方向一致；

2.3.5中间包终浇后，在正常结晶器液位高度820mm时停止铸机；

2.3.6观测停机后结晶器坯壳收缩距离，内外弧坯壳向内收缩约20mm，且深度小于100mm，继续执行更换中间包，否则按照终浇处置；

2.3.7开走旧中间包，新中间包到达浇铸位后打开大包钢水，同时将新中间包升降高度控制在280mm高度；

2.3.8中间包钢水达到开浇吨位10.8吨时，将中间包升降高度设置到200mm；

2.3.9启动铸机同时打开结晶器控流装置；

3.结晶器高液位更换中间包流程结束。

需要说明的是上述实施例，并非用来限定本发明的保护范围，在上述技术方案的基础上所作出的等同变换或替代均落入本发明权利要求所保护的范围。

Claims

1.一种显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺；

步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺；

步骤3.结晶器高液位更换中间包流程结束。

2.根据权利要求1所述的显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，所述步骤1结晶器高液位更换中间包之前的预对中工艺,具体如下：

1.1预热位水口预对中：沿结晶器宽度方向的预热位水口预对中，预热位烘烤孔径直径等于结晶器上口厚度，浸入式预对中尺寸偏差控制在＜5mm，

1.2采集中间包内腔尺寸，计算钢水从大包注入中间包后到达塞棒处的中间包吨位，预设结晶器高液位中间包开浇吨位T；

1.4采集浸入式水口侧孔高度值H2；

1.5计算在正常结晶器液位高度时中间包浸入式水口侧孔没入结晶器钢水液面的中间包升降高度H(H＝H1-H2)。

3.根据权利要求2所述的显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，步骤2：结晶器高液位更换中间包工艺，具体如下：

2.3旧中间包终浇；具体如下：

2.3.1实施接痕坯弱冷却工艺，

2.3.2按照工艺降速到最低拉速，

2.3.3将结晶器内保护渣厚度控制在30mm-45mm之间，确保结晶器内钢水的保温效果；

2.3.4大包回转台转至和中包车走行方向一致；

2.3.9启动铸机同时打开结晶器控流装置。

4.根据权利要求1所述的显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，所述步骤1.1预热位水口预对中，结晶器内铜板和水口的距离工艺范围为40mm-50mm之间，钢水在结晶器里面凝固后，按照凝固定律

进行计算(e：凝固厚度，K：凝固系数，T：凝固时间)，坯壳厚度在20mm左右，则坯壳和水口的距离在20mm到30mm之间，对中偏差控制在2％以内，则预对中偏差厚度控制＜5mm。对中偏差控制后避免了在浇铸位的水口再次对中，该工艺优化后可以有效减少更换中间包时的工艺停机时间15秒。

5.根据权利要求1所述的显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，所述步骤2.3.1实施接痕坯弱冷却工艺，具体如下:

热中间包快换，旧的中间包停浇前，铸机拉速低于0.6-0.8m/min时，铸坯头部(结晶器和连铸机垂直段以上区域)的二次冷却实行弱冷却工艺，比水量为0.3-0.4l/k_g；冷却强度为40-60l/(m2.min)。

6.根据权利要求5所述的显著提高成功率的结晶器高液位更换中间包方法，其特征在于，所述步骤2.3.2按照工艺降速到最低拉速0.1-0.4m/min时，依据连铸工艺凝固定律，凝固冷却水量的减少可以降低凝固系数K来实现，凝固系数K正常取值20-27mm/min。