CN118635463A - 一种大断面圆坯异钢种快换中包的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大断面圆坯异钢种快换中包工艺，包括以下步骤：以低成本的φ390圆柱形钢墩和45mm厚的钢板为原材料，在圆柱形钢墩的圆周面上分别以120°的角度焊接3块钢板，组成隔离件；在第一个钢种中包停浇时，将隔离件放入结晶器中，使其精确下沉到结晶器内钢液面下方1000mm处，然后第二个钢种中间包开浇完成异钢种快换中包作业。本发明在大断面异钢种之间仍可通过快换中包的方式实现连续生产，显著提高了生产效率，且达到了以异钢种快换中包时钢坯成分互不影响、无需切除成分异常坯、生产备件成本低、操作方法简单高效的目的。

Description

一种大断面圆坯异钢种快换中包的工艺

技术领域

本发明涉及一种大断面圆坯异钢种快换中包的工艺，属冶金工程领域。

背景技术

目前，针对大断面圆坯开发的无连接件快换中包工艺具有一定局限性，以φ800断面S355NL和40Cr生产为例说明，正在生产的钢种为S355NL，下一个计划生产的钢种为40Cr。存在以下问题：（1）同钢种采用传统快换中包工艺不存在成分互相影响的问题，但异钢种快换中包时，根据凝固理论，连续浇铸的钢坯中间的液相穴是相通的，40Cr液相穴中的钢液会源源不断向S355NL液相穴进行补缩，造成S355NL钢坯成分异常。（2）如果采用中间包混浇工艺连续生产S355NL和40Cr，则需要采用切除成分异常坯方法进行处置，大约需要切掉30m废品，合计重量115t，对连铸综合金属料收得率影响较大。（3）如果S355NL和40Cr不采用快换中包和中间包混浇工艺、分别组织生产，连铸机需要增加1个浇次间隔时间，约为5.5小时，降低了连铸机作业率，影响连铸机效率提升。

因此，急需开发一种大断面圆坯异钢种快换中包的工艺方法，通过使用一种隔离件，达到阻断液相穴中钢液的流动，从而保证异钢种快换中包时钢坯成分符合要求。

发明内容

本发明旨在提供一种大断面圆坯异钢种快换中包工艺，克服了传统快换中包工艺的局限性，大大缩短了连铸机浇次间隔等待时间，提高了连铸机作业效率，充分释放了连铸机产能潜力。

本发明提供的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，是在传统快换中包工艺的基础上，针对异钢种快换时，液相穴内钢水流动补缩造成钢种成分不合这一难点，使用价格低廉、制作简单的隔离件，将其在快换中包作业时放入结晶器钢液面以下位置，达到阻断钢坯液相穴流动通道的目的，确保异钢种快换时前后两个钢种成分不会相互影响。

本发明提供了一种大断面圆坯异钢种快换中包工艺，包括以下步骤：以低成本的φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板为原材料，制作一种隔离件，根据凝固理论计算结果，调整焊接的钢板尺寸，在第一个钢种中包停浇时，将隔离件放入结晶器中，使其精确下沉到结晶器内钢液面下方1000mm处，然后第二个钢种中间包开浇完成异钢种快换中包作业。隔离件所起作用为：阻断钢坯液相穴钢水流动的通道，防止第二个钢种的钢液通过液相穴向第一个钢种补缩，造成第一个钢种成分出现偏差。

上述的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，具体步骤如下：

（1）使用φ390圆柱形钢墩（直径为390mm、长度为300-350mm）及150*80—150*45mm钢板（长度150mm，宽度80-150mm，厚度45mm）制作隔离件；

（2）根据凝固理论计算及现场隔离件下沉深度实验，调整隔离件尺寸，使其下沉到结晶器弯月面下方1000mm处；隔离件的作用为阻塞异钢种相邻钢坯液相穴中钢水的流动，防止钢水成分受到影响，保证钢坯成分符合要求。

（3）隔离件放置操作完成后，采用无连接件快换中包的传统工艺，即中间包开浇后，通过降低中间包高度的方法将浸入式水口插入到结晶器钢液面下方。

上述工艺中，隔离件放入结晶器钢液下方的操作：隔离件上方焊有吊耳，使用钢筋作为吊具，采用天车吊运方式将隔离件缓慢放入结晶器钢液中，待钢筋吊具熔断后，隔离件精确下沉到结晶器钢液面下方1000mm处，起到阻塞液相穴通道、放置液相穴钢水流动补缩的作用。

上述工艺中，所述隔离件的具体制作方法为：以φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板为原材料通过焊接方式制作，φ390圆柱形钢墩高度为350mm，在圆周面上分别以120°的角度焊接3块150*45*（80~150）mm钢板，使隔离件的有效尺寸达到390+（80~150）mm。

本发明通过使用隔离件和改进的现场操作方法，使得大断面圆坯无连接件快换中包工艺在同钢种、异钢种两种情况下均能稳定、高效的应用在生产实践中。

本发明的有益效果：

（1）本发明实施之前，大断面传统快换中包工艺仅可在同钢种之间进行，具有一定的局限性。本工艺的提出，在大断面异钢种之间仍可通过快换中包的方式实现连续生产，显著提高了生产效率，且达到了以异钢种快换中包时钢坯成分互不影响、无需切除成分异常坯、生产备件成本低、操作方法简单高效的目的；

（2）降低连铸工序吨钢成本，异钢种快换中包工艺的实施，通过增产手段实现了降低连铸工序吨钢成本的目的；

（3）与其它快换中包工艺相比，本发明方法成本低、整体操作流程简单，成功率高、安全性高，异钢种快换作业过程中以天车为主体进行相关作业，人员仅进行指挥吊运、辅助工作；

（4）隔离件成本低，隔离件制作原材料为φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板，原材料丰富、价格低廉，切割及焊接工艺可自行制作，隔离件费用低。

附图说明

图1为隔离件的结构示意图。

图2为图1的俯视图。

图中：1为圆柱形钢墩，2为钢板。

具体实施方式

下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。

下面结合实施例详细说明本发明方法的具体实施方式，但本发明的具体实施方式不局限于下述的实施例。

本发明提供的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，具体包括下述依次的步骤（以φ800断面为例）：

1、理论计算：根据计算得知，如果使隔离件精确下沉到结晶器钢液面下方1000mm处，达到阻断液相穴中钢水流动补缩的目的，隔离件直径应为520mm。

2、隔离件制作：以φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板为原材料通过焊接方式制作隔离件，φ390圆柱形钢墩长度为350mm，在圆周面上分别以120°的角度焊接3块150*45*130mm钢板，使隔离件的有效尺寸达到390+130=520mm。

3、隔离件试验：本实验即在中间包停浇后，将制作好的隔离件通过天车吊运方式放入结晶器钢液内，主要目的有三个，一是测算整体生产操作时长，二是测量隔离件下沉到结晶器钢液中的深度，三是测算隔离件下沉速度。

4、隔离件尺寸修正：根据隔离件试验结果，修正隔离件尺寸。

5、生产试验：三机三流生产时仅试验1流，在铸坯快换接缝前后对铸坯进行逐段解剖，在断面心部、1/2处、边部分别取样分析成分，均符合要求。

6、批量组织生产，逐步优化现场操作、固化操作，形成作业指导书。

下面通过具体实施例1~19来说明本发明的工艺过程：

1、实施案例数据见表1所示：

表1 大断面异钢种快换中包统计表

实施例1-4中采用以下参数：隔离件制作：以φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板为原材料通过焊接方式制作隔离件，φ390圆柱形钢墩长度为350mm，在圆周面上分别以120°的角度焊接3块150*45*130mm钢板，使隔离件的有效尺寸达到390+130=520mm（见图2）。设置此隔离件后，存在问题为：隔离件在结晶器内钢液下沉深度不符合预期，下沉深度＞1000mm，说明隔离件有效尺寸较小，将隔离件钢板尺寸由150*45*130mm调整为150*45*150mm（对应表中“调整1”，即从实施例4的130mm宽度钢板调整为实施例5的150mm宽度钢板）。修改尺寸后应用效果达到预期的效果。

实施例5-7中，对应三个流次操作，存在先后顺序，第1个流次隔离件下沉深度符合预期，第2-3流次 隔离件下沉深度＜1000mm。故对隔离件钢板尺寸再次进行调整；上述实施例5-7按流次的操作先后顺序，钢板尺寸分别为150*45*150mm、150*45*140mm、150*45*130mm，三个流次下沉深度全部符合预期。

实施例7操作完成后，对钢板宽度进行了调整，对应表中“调整2”，即：实施例8后续采用的隔离件钢板尺寸为150*45*130mm。

实施例8-19，使用调整尺寸后的隔离件，隔离件下沉深度符合预期，固化相关尺寸、参数及操作。

上述实施例1~19共计组织19次异钢种快换浇次，成功率100％，铸坯成分检验无异常，工艺稳定且进入常态化生产阶段。

2、异钢种快换中包操作实施方式：

（1）备用中包车上准备好长水口，备用中间包严格按烘烤曲线进行烘烤，烘烤浸入式水口时要求中间包烘烤温度≥1100℃，中间包烘烤终点温度≥1230℃。

（2）旧中间包最后一炉大包停浇后，停止使用自动加渣机，采用人工加渣方式，保证结晶器内黑渣效果。

（3）旧中间包余钢15t时激活快换中间包程序。

（4）旧中间包余钢8t时，所有流次同时关闭塞棒，停浇走车。同时新中包止火、开始校验塞棒啃量。

（5）旧中间包走车后，结晶器钢液面向下点动150mm，然后快速进行捞渣圈操作，注意捞渣圈过程不要大范围扰动结晶器渣面，液面发红添加保护渣保温。

（6）捞渣操作结束后，指挥天车挂起准备好的隔离件，缓慢放入结晶器内，钢筋吊具烧断后抽出，隔离件自行下沉到结晶器钢液面下方1000mm处，逐流完成放隔离件操作。隔离件放置完成后，向结晶器加入6-8kg结晶器保护渣，将结晶器铜板清理干净，防止卷渣漏钢；然后将结晶器内钢液面向下点动100mm，给与充足的开浇空间。

（7）新中包就位，水口与结晶器对中，落中间包至水口底部距离结晶器渣面上10～20mm处停止。标定液位，解除快换中包程序，大包开浇。

（8）新中包钢水量达到20t时，所有流次同时开浇，钢流稳定后，快速将中包落到最低位，浸入式水口快速插入结晶器钢液内。

（9）浇铸长度≥600mm，拉速调整到0.15m/min，浇铸长度≥800 mm，按规程调整至正常拉速。

按上述实施过程，如果一个月内进行6次异钢种快换，通过异钢种快换，连铸机可节约等待时间大约为28小时，连铸机台时作业率提升0.93％；通过异钢种快换中包工艺的实施推广，连铸机生产效率得到了进一步提升。

Claims (5)

1.一种大断面圆坯异钢种快换中包工艺，其特征在于包括以下步骤：以低成本的φ390圆柱形钢墩和45mm厚的钢板为原材料，在圆柱形钢墩的圆周面上分别以120°的角度焊接3块钢板，组成隔离件；在第一个钢种中包停浇时，将隔离件放入结晶器中，使其精确下沉到结晶器内钢液面下方1000mm处，然后第二个钢种中间包开浇完成异钢种快换中包作业。

2.根据权利要求1所述的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，其特征在于：隔离件所起作用为：阻断钢坯液相穴钢水流动的通道，防止第二个钢种的钢液通过液相穴向第一个钢种补缩，造成第一个钢种成分出现偏差。

3.根据权利要求1所述的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，其特征在于：具体步骤如下：

（1）使用直径为390mm、高度为300~350mm的圆柱形钢墩和长度为150mm、宽度为80~150mm、厚度为45mm的钢板制作隔离件；钢板竖向分布在圆柱形钢墩外侧的圆周面上，相邻两块钢板的夹角为120°；

（2）根据凝固理论计算及现场隔离件下沉深度实验，调整隔离件尺寸，使其下沉到结晶器钢液面下方1000mm处；隔离件的作用为阻塞异钢种相邻钢坯液相穴中钢水的流动，防止钢水成分受到影响，保证钢坯成分符合要求；

（3）隔离件放置操作完成后，采用无连接件快换中包的工艺，即中间包开浇后，通过降低中间包高度的方法将浸入式水口插入到结晶器钢液面下方。

4.根据权利要求3所述的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，其特征在于：隔离件放入结晶器钢液下方的具体操作为：隔离件上方焊有吊耳，使用钢筋作为吊具，采用天车吊运方式将隔离件缓慢放入结晶器钢液中，待钢筋吊具熔断后，隔离件精确下沉到结晶器钢液面下方1000mm处，起到阻塞液相穴通道、放置液相穴钢水流动补缩的作用。

5.根据权利要求3所述的大断面圆坯异钢种快换中包工艺，其特征在于：所述隔离件的具体制作方法为：以φ390圆柱形钢墩和45mm厚钢板为原材料通过焊接方式制作，在圆柱形钢墩的外侧圆周面上分别以120°的角度焊接三块150*45*（80~150）mm钢板，使隔离件的有效尺寸达到390+（80~150）mm；钢板的宽度尺寸可以调整。