002降低生產成本和提高產品質量的先進連鑄技術

1、降低生產成本和提高產品質量的先進連鑄技術降低生產成本和提高產品質量的先進連鑄技術ChangHeeYim和OhjoonKwon技術研究實驗室浦項1GoedongdongPohang790785韓國摘要摘要:現(xiàn)代連鑄技術研究者將精力直接著眼于澆注速度的提高之上，同時又要確保澆注產品的高質量。光陽廠新近修繕板坯鑄機設計的最大目標拉速為2.7mmin，最近研發(fā)了各種不同的技術。新設計的板坯鑄機的年生產能力被證實可達350萬噸以上。在高拉速條件下

2、通過對結晶器液面進行充分控制可以確保板坯的表面質量。生產發(fā)現(xiàn)，可移動的多模式電磁系統(tǒng)中的制動模式對彎月面的平穩(wěn)控制是有效的。通過實行諸如結晶器液位控制、鋼包吹氬凈化和強冷在內的技術也能夠改進鑄坯的表面質量。采用傳統(tǒng)的輕壓下技術提高了鑄坯的內部質量。通過對輕壓下技術進行優(yōu)化，厚鋼板的廢品率得到大幅度降低。研究發(fā)現(xiàn)一種新型的鑄坯質量預報系統(tǒng)對產品質量的提高也是有幫助的。通過采用新近開發(fā)的重壓下技術，鑄坯的中心偏析和縮孔被證實有了進一步的減少

3、。由浦項鋼鐵公司開發(fā)的PoStrip工藝是一種具有創(chuàng)新意義的近終形連鑄技術。為了證實這種工藝技術在質量和生產率方面的商業(yè)生存能力，建設了一條不銹鋼帶示范生產線。采用這種技術生產的奧氏體不銹鋼被證實和傳統(tǒng)產品具有相同的機械性能。關鍵詞關鍵詞:高速連鑄，偏析，帶鋼連鑄連鑄工藝技術發(fā)展的關鍵趨勢之一是鑄坯產品質量和生產率的提高。在已有的連鑄工藝中，為了確保質量和生產方面的競爭力，人們在連鑄技術開發(fā)方面付出了大量的精力。鑄坯的諸如中心偏析和疏松

4、的缺陷總是成為制約高質量鋼的穩(wěn)定生產的核心問題。電磁技術是廣泛采用的提高鑄坯質量的方法。各種技術模式得到開發(fā)和商業(yè)生產線的實際應用，取得了成功成果。輕壓下也是提高鑄坯內部質量的一種有效工具。通過對采用各種傳感器獲得的和從生產數(shù)據(jù)庫提取的工藝數(shù)據(jù)進行綜合分析，開發(fā)了計算機監(jiān)控和預測系統(tǒng)。連鑄的一個新趨勢是更薄厚度鑄坯的生產。薄板坯連鑄和帶鋼澆注就是這方面的例子。為了可以直接采用鋼液生產高溫薄鋼帶，浦項鋼鐵公司開發(fā)了稱為“poStrip”的

5、具有創(chuàng)新意義的連鑄技術。多年來，進行了大量的實驗室基礎實驗和試生產試驗，研究結果被證實是非常有意義的。因此最近建設了一條具有商業(yè)化規(guī)模的不銹鋼帶的示范生產線?；谶B鑄生產經驗和對連鑄工藝技術的理解，在連鑄技術領域，浦項鋼鐵公司在全球的技術領導能力的建設的設想方面起到了示范性的作用。下表描述了這些嘗試的部分特色。圖1熱試后產量的變化熱試后產量的變化1.高速連鑄高速連鑄浦項光陽修復的23鑄機的主要目標是實現(xiàn)每年350萬噸的生產能力，生產的鋼

6、種要包括汽車用的鋼板在內[12]。對于給定的鑄坯斷面和鑄機長度，為了滿足達到設計的目標年產量的需要，鑄機的最大拉速設為2.7mmin。為了確保在高拉速條件下的連鑄操作的穩(wěn)定順行，最近在鑄機修補過程中開發(fā)了各種技術并得到工業(yè)化應用。為了抑制非穩(wěn)定鼓肚的產生，對輥子尺寸和輥列進行了設計以實現(xiàn)結晶器液位波動的最小化。為了縮短液相穴終點長度和通過控制鑄坯表面組織而減少邊角橫裂紋，采用了強的二次冷卻技術[3]。為了適應各種不同的操作條件，配置了一

7、套具有多模式的電磁系統(tǒng)以控制結晶器內的流場。為了將水口堵塞降到最低程度，采用了一套吹氬自動化控制系統(tǒng)。圖2拉速的變化趨勢以及在以最大拉速拉速的變化趨勢以及在以最大拉速2.7mmin.進行澆注時的結晶器內液位的水平進行澆注時的結晶器內液位的水平經由水口運輸系統(tǒng)的連接件或因操作過程氬氣控制不足造成的吸氣現(xiàn)象會導致鋼液的二次氧化或水口發(fā)生大量的堵塞。而且，由于水口堵塞的程度和位置的檢測是復雜的，生產高質量的鑄坯引起了人們的過度關注。為了便于操

8、作人員能夠監(jiān)控水口運輸系統(tǒng)的氣體損耗的程度和位置以及堵塞情況，開發(fā)了帶有人機接口的氬氣控制系統(tǒng)，如圖3所示。圖中顯示的氬氣流速可根據(jù)氬氣耗量和水口堵塞嚴重程度進行自動控制。生產超低碳鋼時通過采用氬氣控制系統(tǒng)，水口堵塞程度得到了大幅度的下降，而且即便是在高拉速條件下，由結晶器保護渣和氧化鋁夾雜帶來的鑄坯質量問題仍然沒有惡化。為了防止彎曲和直形段鑄坯的溫度進入第三脆性區(qū)溫度范圍，二冷段采用了精密的冷卻措施[4]。由此，對于一些裂紋敏感性鋼種

9、，角裂和橫裂缺陷得到了有效減少。圖3氬氣控制系統(tǒng)的示意圖氬氣控制系統(tǒng)的示意圖2.2鑄坯內部質量的控制鑄坯內部質量的控制采用板坯鑄機澆注300mm厚鑄坯是通過超聲檢測方法分析產品質量，厚板生產中的高的廢品率一直是長期的難題。造成內部質量問題的中心缺陷主要是中心偏析和疏松。液相穴的終點位置的準確檢測是非常重要的，因為眾所周知，輕壓下技術[5~7]必須正好施加在液相穴終點之前的附近位置才能最大程度減少中心偏析。在鑄坯凝固最后階段這將會對凝固收

10、縮進行補償。寬的鑄坯通常具有延長的凝固區(qū)域，由于在鑄坯寬度方向上凝固不均勻，凝固區(qū)距鑄坯兩側約達250mm。因此，為了覆蓋凝固區(qū)，必須對輕壓下的范圍進行修正。采用修正的輕壓下技術后，鑄坯整體的內部質量得到了有效改進。圖4內部質量預測系統(tǒng)示意圖內部質量預測系統(tǒng)示意圖為了提高和控制鑄坯的內部質量，輕壓下的技術條件包括輕壓下施加范圍、壓下率和拉速也需要進行監(jiān)控。鑄坯可能具有非常不同的中心偏析和縮孔水平，特別是在施行動態(tài)輕壓下的條件下，甚至于對

11、于同一爐次在拉速發(fā)生變化的過程中，鑄坯內部質量也會明顯不同?；谏刃味蔚谋O(jiān)控數(shù)據(jù)開發(fā)了鑄坯內部質量預測系統(tǒng)，如圖4所示。該系統(tǒng)使得在切割鑄坯之后5分鐘內，可以通過偏析指數(shù)的預測對鑄坯內部質量進行評估。根據(jù)這種通過采用新開發(fā)的質量預測系統(tǒng)而獲得的內部質量指數(shù)，可以對厚板坯的生產工藝進行優(yōu)化。當內部缺陷指數(shù)超過了某一特定值時，鑄坯需要進行緩慢的冷卻，或者將其軋制成更小規(guī)格的產品。由此，超聲檢測的厚度超過70mm的厚板坯的廢品率可由5%大幅度