宝钢集团一钢公司不锈钢连铸工艺特点

    1、前言

    由于不锈钢所具有的不锈、耐腐蚀等特殊性能，它的应用越来越广泛。不锈钢的浇铸已普遍使用连铸工艺，目前用于浇铸不锈钢方坯、板坯的专用连铸机已达77台，不锈钢连铸比已超过95％。全球2001年生产不锈钢1600万吨，消费总量达1350万吨，我国2000年不锈钢粗钢产量虽已达55万吨，而2001年上半年的消费水平却已达到了140-150万吨，可见我国不锈钢的产量与消费量之间存在着较大缺口，我国作为一个钢铁大国发展不锈钢事业任重而道远。正是在这种形势下宝钢集团一钢公司(以下简称一钢)目前正在建设我国最大的不锈钢精品基地，预计2004年5月正式投产，届时将以每年70万吨的不锈钢产品投入市场，为缓解不锈钢产品的供需矛盾起到应有的作用。

    由于在凝固过程中各类不锈钢容易产生裂纹、偏析、夹杂等缺陷，在连铸工艺、设备的配置，以及在精整工艺上不同于其它钢种。本文通过对一钢不锈钢连铸工艺特点的论述，较全面地介绍不锈钢连铸工艺及设备的特点。

  2、大包下渣检测技术

  由于不锈钢是高附加值产品，在保证钢水纯净度的条件下，应尽量提高钢水的收得率，其最有效的措施是采用大包下渣检测装置。经多方案比较，一钢采用了内装线圈式下渣检测装置。在钢包的出钢口处安装了线圈式的下渣检测装置，钢水和钢渣经过钢包水口时，对于线圈所产生的电磁波有不同的影响，下渣检测信号反馈装置，把不同的电磁波信号转变成显示信号，并传送至主控室PLC，PLC系统据此决定在浇铸后期关闭钢包滑动水口的准确时间。

    3、中间包采用的铸流控制和测温技术

    3．1采用塞棒控制铸流

    中间包铸流的控制方式有塞棒和滑动水口两种，由于塞棒控制有以下优点：

    ●塞棒的工作条件好，便于更换；
    ●由塞棒控制铸流，结晶器内的钢水流动性好；
    ●浸入式水口可采用内装式，使钢水在浇铸过程中不易吸入空气；
    ●运行成本比滑动水口低。

    因此一钢工程的中间包铸流采用了塞棒控制。

    3．2中间包连续测温

    中间包采用连续测温装置，以便动态地准确地跟踪中间包内钢水的温度，为制定合理拉速、铸坯质量的判定、铸坯温度场的计算提供依据。

  4、结晶器液面自动控制

  采用结晶器液面自动控制装置。通过检测结晶器内液面的高度，  同时将信号反馈到主控室PLC，PLC系统以此作为调节中间包内塞棒开口度的依据。

  5、连铸时的辊缝自动控制和动态轻压下

  5．1辊缝自动控制技术

  采用辊缝自动控制技术，可以使连铸机在不停机的情况下，自动调整各扇形段的辊缝及锥度，以生产不同断面的铸坯，提高连铸机作业率。一钢不锈钢产品大纲覆盖了奥氏体、铁素体和马氏体以及更高级别的钢种，产品的品种必然会随着市场的要求经常变换，而不锈钢不同钢种的收缩率相差较大，辊缝远程自动控制更显得必要。

    一钢不锈钢连铸机扇形段辊缝自动控制技术的特点是在每个扇形段的进、出口处各设置一对液压缸，每一个液压缸都有一个位置传感器。通过位置传感器，可分别控制扇形段进、出口的开口度，以满足对铸流的厚度和锥度的调节要求。在工艺上，通过铸流的温度场，结合所浇铸的钢种，计算出铸坯在整个铸流导向段上的实际收缩情况，相应得到实际的辊缝值，然后通过液压系统，调节扇形段上的液压缸，来实现铸坯厚度、锥度的动态控制。上述铸流的计算模型，同时还可用于铸坯二次冷却动态控制模型。

    5．2动态轻压下(Dynamic Soft Reduction)

    动态轻压下的原理是通过对铸坯凝固末端固相率fs=0．6-0．8区间施加一定的压力，以减少液相穴中由于残余钢水中c或s等化学元素富集而产生的中心偏析，还可矫正板坯在弯曲、矫直过程中所产生的变形，改善不锈钢铸坯表面质量。采用扇形段辊缝自动控制模型来实施动态轻压下可使板坯的中心偏析达到最低水平。
         辊缝动态自动控制系统为实现铸坯动态轻压下打下了基础。在辊缝动态控制模型中，再加上一些模块，计算出铸流中心固液两相区固相率fs=0．6-0．8的实际位置和压下量的大小，通过对扇形段的调节，就可实现对铸坯的动态轻压下。动态轻压下一般作用在矫直段后面的水平扇形段的铸坯上。

    一钢不锈钢连铸机动态轻压下的压下量—般为0．7-1．1mm／m，总压下量为3-5mm。

    6、二冷区的冷却和电磁搅拌

    6．1二冷水动态控制

    一钢不锈钢连铸机的二次冷却采用汽--水混合冷却，汽水比为15：1，二次冷却水的控制回路共有7个，每一回路的进水量的设定值，都根据该回路所测得的实际进水温度（t进口）进行修正，将（t进口）与目标温度（t目标）相比较，一般25℃≤t目标≤35℃，当t进口≤25℃或t目标≥35℃时，二冷水的自动控制系统将自动调节冷却水的流量。各回路的冷却水流量，是二级计算机系统根据浇铸速度、浇铸钢种和温度修正因子等因素计算确定的。计算方法如下：

    V1－7＝f1xf2xk1-7

    式中：V1－7：水量设定值
          f1:过热度修正因子
          f2:进口温度修正因子
          k1-7：与浇铸速度和所浇钢种有关的水率
  
    6.2电磁搅拌

    电磁搅拌的作用可以改变铸坯的表面和内部质量。电磁搅拌装置安装在连铸机的不同位置所起的作用也不同，通常电磁搅拌安装的位置有结晶器内（MEMS）、二冷区（SEMS）、凝固末端（FEMS）。

    一钢不锈钢连铸机采用了SEMS，用以减少铸坯的中心偏析、中心裂纹等缺陷。特别对于铁素体不锈钢，由于其在浇铸过程中结晶速度快，柱状晶特别发达，通过电磁搅拌可以打碎柱状晶而形成等轴晶，改善铸坯质量。

    7、不锈钢铸坯的精整工艺

    由于各类不锈钢各自所具有的特性，其精整工艺也各不相同，需根据每类钢种的不同特性，制定不同的冷却工艺和修磨工艺。

    8、结束语

    不锈钢铸坯在浇铸过程中容易产生裂纹、偏析、夹杂等缺陷，因此，在连铸工艺、设备配置以及精整工艺上采用以下措施是非常必要的：

    (1) 采用钢包下渣检测装置提高钢水的洁净度。
    (2) 中间包铸流采用塞棒控制可保持钢水好的流动性，减少钢水的二次氧化。
    (3) 中间包连续测温可以动态地、准确地跟踪中间包内钢水的温度。
    (4) 采用二冷水动态控制可以准确地控制二冷水的水量及拉速，提高铸坯表面及内部质量。
    (5)采用辊缝自动控制及动态轻压下可实现快速远程遥控、更换铸坯厚度，减少铸坯的中心偏析，改善铸坯内部质量。
    (6)采用二冷区电磁搅拌(SEMS)可以打碎在凝固过程中形成的柱状晶，增加等轴晶，改善铸坯内部质量。
    (7)采用合理的铸坯冷却和修磨工艺来消除或改善不锈钢铸坯的表面质量。