摘要：连铸机的高拉速生产对提高连铸生产效率有积极的促进作用，石横特钢集团有限公司炼钢厂通过对R8m六机六流连铸机进行升级改造，其中包括对结晶器铜管、二次冷却、切后冷却和温度控制的改造，同时对振动台振动方式进行优化，实现了连铸机高拉速、快节奏生产，最高拉速达到3.8～4.0m/min，并且铸坯质量满足要求，轧制情况稳定，能够达到预期效果，值得进一步推广。

　　关键词：铸机改造；高拉速；二次冷却

　　转炉扩容改造后，单炉出钢量由84t提高至94t。R8m连铸机拉速在2.7~3.1m/min之间，已较原设计拉速提高了0.3m/min。为保证转炉生产的钢水全部转化为合格钢坯，实现与转炉产能匹配，六机六流连铸机需要提高拉速进行超快节奏生产，最高拉速达到3.8~4.0m/min才能满足需要。

　　依据目前的装备条件，拉速提高会增加漏钢的概率，漏钢后极易造成生产被动，铸坯质量也会受到影响。从低倍组织上可以看出，缩孔和裂纹会明显增大，在轧钢轧制过程中极易出现堆钢，在轧材表面会出现裂纹、结疤等质量问题，造成轧钢生产被动［1］。

　　为保证连铸和转炉的产能匹配，在保证铸坯质量的前提下提高连铸机的生产能力，需对六机六流连铸机进行高拉速工艺优化，主要包括铸坯配水曲线优化、提高冷却水供水能力、优化精整设备布局和处理能力等，有效提高连铸机的机时产量。

　　1生产线主要概况

　　石横特钢集团有限公司一炼钢现有1座100t顶底复吹转炉、1台LF精炼炉、1台R8m小方坯连铸机和1台R9m矩形坯连铸机，主要生产钢种有HRB400E、HRB500E、锚杆、Q355、Q420、20MnSi、精轧螺纹等。

　　2关键工艺及技术参数优化

　　2.1振动系统改造

　　结晶器振动装置可准确地对结晶器进行定位，并带动结晶器进行仿弧运动，使结晶器中初生坯壳及时与结晶器铜板脱模，防止铸坯在凝固过程中与结晶器铜板发生粘结。

　　为进一步提高振动系统稳定性，在原有振动装置的基础上，将原电动缸驱动改为直驱电机驱动形式，由直驱电机带动一套偏心机构来满足使用需求［2］。做到振幅有级可调，实现正弦和非正弦振动功能。振动装置由1台直驱电机、1台德国科比公司运动控制器P6（22kW）驱动器组成。根据连铸机的拉坯速度，结合工艺振动模型，要求使结晶器振动保持精确的频率、同时保证负滑脱时间恒定，以提高铸坯的表面质量，主要设备参数见表1。

　　常用振动方式：固定振幅、正弦振动模式。振幅h=4.1mm；振频：F=50+50V；α偏斜率=0；最低振频100次/min；最高振频240次/min。

　　2.2结晶器铜管优化

　　引进开槽结晶器铜管，在现有结晶器总成不变、不做其他任何改动的情况下，在结晶器铜管表面开水槽，见图1、图2，具有以下几项优点：

　　①开槽铜管单边加厚，在线锥度稳定支撑好，降温更加均匀，抗脱方能力高，铸坯质量好。

　　②开槽铜管表面的传热能力是平面的2倍，铜管冷却强度提高，可提高拉速20%~30%，单支铜管过钢量提高20%~30%，可以达到8000t以上。

　　③可有效减少漏钢率，事故率比普通铜管低。

　　④有效减少更换结晶器的停机次数，节约停机时间。降低结晶器维修次数，减少人工，节省总成密封件、螺丝等备件消耗。

　　⑤开槽结晶器铜管单支价格相较普通结晶器铜管（2900元）高约600元，按结晶器铜管过钢量提高2000t计算则单位成本降低0.046元/t，有一定性价比优势。

　　经与结晶器铜管制作厂家共同研究，在不改变原结晶器水套结构形式的前提下，对原水套内定位铆钉进行改造，去除原铆钉定位蘑菇头部分，从水套外侧使用同规格螺栓对铆钉定位螺栓孔进行封闭，达到既不影响冷却水流场，又能在两种铜管形式之间随意切换的作用［3］。可有效缩短结晶器冷却水套改造工期，提高设备通用性。

　　2.3二冷系统优化

　　原有二次冷却形式为全水和气雾冷却组合形式，为了保证提速后热量的散出，并得到合适的铸坯温度，本次改造对足辊段、I段、II段喷嘴重新选型，二冷III段由气雾冷却改为全水冷却，保留原气雾冷却的供气管路和阀门，以备用于今后生产部分优钢时使用。增设IV段喷淋集管和配水盘，并严格对中，进一步降低铸坯液芯长度，杜绝切割漏钢事故［4］。喷嘴布置情况（单流）见表2。

　　冷却参数：冷却水量采取二次方程表达式：Q=AV2+BV+C，随着拉速的提高，坯壳厚度增加，冷却效率递减，水量相应更快增长。重新对二冷配水参数进行了设计和调试，常用配方见表3~表5（依照二冷强度由强至弱的顺序）。

　　各冷却段在计算水量小于对应的基础水量时，按照基础水量进行冷却；当计算水量大于基础水量时，按照计算水量进行铸坯冷却，以保证每个喷嘴都能正常喷水；在实际拉速低于关水拉速时，该段水量关闭。具体参数见表6、表7。

　　受冷却水量设置和水质影响，二冷水IV段经常发生喷嘴堵塞问题，主要原因是IV段喷淋水量小、喷嘴间隔大，喷淋管相对温度高造成水分蒸发快，水垢容易在喷嘴处聚集，喷嘴堵塞率较其他喷淋段高。为解决该问题，专业人员根据铸坯实际矫直温度，确定最低基础水量为1.5t/h、关水拉速为2.4m/min，在确保冷却效果的同时降低喷嘴堵塞率。

　　2.4铸机改造情况

　　改造前，连铸机的冶金长度为22.35m，当中间包温度高或拉速过快，会出现带液芯切割情况，火焰切割机位置已不能满足要求。改造后，将火焰切割机位置向后侧平移3.4m，测算连铸机在最高拉速状态下的冶金长度为24.7m，满足高速状态下的切割要求。切前辊道增加一个辊子装配，横梁接长，切后辊道拆除一个辊子装配，横梁切除，配套更换冲渣盘。火焰切割机改造图纸见图3。

　　3研究结果和分析

　　二冷配水优化后，在高拉速生产过程中，钢坯质量稳定，取样做低倍检测结果及低倍酸洗后的照片见表8和图4。

　　由低倍试验结果可知，高拉速生产的铸坯低倍质量符合产品内控管理要求，较内控标准平均低0.5级。中心疏松最高1.0级，质量无明显下降趋势。根据轧钢轧制效果反馈，产品质量稳定、可控，满足轧制需要。同时，加热炉入炉钢坯初始温度升高有效降低了煤气消耗。

　　4结论

　　综上所述，六机六流165×165mm方坯连铸机普钢平均拉速达到3.8m/min，最高拉速达到4.0m/min，较改造前提高了0.5m/min，平均日产由4800t提升至5400t，提升约600t/d，机时产量提高了25t/h。产品质量明显改善，铸坯低倍裂纹降低0.5级，高拉速生产模式下的铸坯质量满足轧制需求。

　　本次改造提高了结晶器振动稳定性和初生坯壳强度，二冷水冷却强度由0.8l/kg提高至1.3l/kg，铸坯低倍质量符合内控要求和轧制需要，完成了高拉速生产的预期目标，具有广泛的推广前景。

　　参考文献

　　［1］张红军.小方坯连铸机高拉速技术改造和生产实践［J］.冶金与材料，2022，42（5）：127-129.

　　［2］姜桂连，李宝君，宋嘉鹏.圆坯连铸机的高效化改造与生产实践［J］.特殊钢，2003（5）：53-54.

　　［3］刘卫国，李进兵，吴佳佳.一种高速连铸机用喷淋条高拉速冷却结构.中国，CN213104388U［P］.20210504

　　［4］王思中.威钢1号连铸机二冷制度的研究及高效化改造实践［D］.重庆：重庆大学，2003.