板坯連鑄中間包在澆鑄過程中快速更換浸入式水口（后文簡稱快換水口）是提高板坯連澆爐數(shù)，確保生產(chǎn)穩(wěn)定順行的必要條件。快換水口是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)澆鑄過程，如操作不當(dāng)經(jīng)常會(huì)引發(fā)坯殼與結(jié)晶器銅板粘結(jié)等事故，從而導(dǎo)致大量廢坯產(chǎn)生，甚至導(dǎo)致連鑄斷澆。伴隨著鋼鐵行業(yè)微利時(shí)代的到來，遷鋼正面臨著嚴(yán)峻的考驗(yàn)，“降本增效”要求筆者對(duì)工作中任何一個(gè)細(xì)節(jié)都不能放過。
遷鋼一煉鋼現(xiàn)有2臺(tái)連鑄機(jī)，均為一機(jī)雙流板坯連鑄機(jī)。澆鑄斷面分別為230mm×(900～1600)mm和230mm×(1100～2150)mm板坯連鑄機(jī)。本文僅對(duì)其中230mm×（900～1600）mm板坯連鑄機(jī)進(jìn)行研究。230mm×（900～1600）mm板坯連鑄機(jī)是從奧鋼聯(lián)（VAI）引進(jìn)的直弧型、連續(xù)彎曲、連續(xù)矯直的連鑄機(jī)，其主要參數(shù)：結(jié)晶器長度900mm、工作拉速0.85～1.5m/min、鑄機(jī)弧型半徑為9m、鑄機(jī)冶金長度為34.5m，可在線調(diào)寬，澆鑄鋼種以碳鋼為主。
本文通過對(duì)快換水口現(xiàn)場(chǎng)操作的深入研究，總結(jié)出一套快換水口的標(biāo)準(zhǔn)化操作來預(yù)防快換水口時(shí)發(fā)生的異常事故，對(duì)企業(yè)的“降本增效”意義顯著。
通過對(duì)遷鋼近年來快換水口操作對(duì)鑄坯質(zhì)量影響的總結(jié)，發(fā)現(xiàn)快換水口對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響主要集中在重接、粘結(jié)、凹坑和縱裂上，所占比例分別為重接缺陷占62%、粘結(jié)缺陷占22%，凹坑缺陷占9%和裂紋缺陷占6%，從中可以看出以重接缺陷的影響最為嚴(yán)重。
通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)近期甲、乙、丙、丁4個(gè)班組快換水口操作給鑄坯質(zhì)量帶來影響的對(duì)比，找出不同快換水口操作對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響。下文將不同快換水口操作對(duì)鑄坯造成的重接、粘結(jié)、凹坑和縱裂等缺陷統(tǒng)稱為鑄坯質(zhì)量缺陷，以便于統(tǒng)計(jì)研究。本文任選優(yōu)化快換水口操作前4個(gè)月的數(shù)據(jù)作為研究對(duì)象，分別研究了快換水口操作時(shí)不同的條件對(duì)鑄坯質(zhì)量缺陷的個(gè)數(shù)影響。
2.1快換水口前中包過熱度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
遷鋼中間包鋼液過熱度的要求一般為15～35℃，范圍比較寬，正常澆鑄過程中通常按目標(biāo)中限控制?？鞊Q水口前不同中間包鋼液過熱度對(duì)鑄坯質(zhì)量影響如圖1所示。
從圖1中可以看出快換水口前中間包鋼液過熱度為下限15～20℃快換水口操作對(duì)鑄坯質(zhì)量影響最大，而當(dāng)快換水口前中間包鋼液過熱度為中上限25～30℃時(shí)，快換水口操作對(duì)鑄坯質(zhì)量影響最小。原因是新?lián)Q上的水口溫度要比在線使用的水口溫度低，快換水口后新水口與結(jié)晶器內(nèi)鋼液進(jìn)行熱量交換，一段時(shí)間后才能使新水口與結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度相同，快換水口后一段時(shí)間內(nèi)結(jié)晶器內(nèi)鋼液必然要降溫。如果快換水口時(shí)中間包鋼液溫度處于澆注目標(biāo)溫度的中下限，快換水口后結(jié)晶器內(nèi)鋼液溫度勢(shì)必會(huì)更低，而溫度過低不利于保護(hù)渣化渣，從而導(dǎo)致鑄坯在快換水口時(shí)出現(xiàn)粘結(jié)等質(zhì)量缺陷。當(dāng)中間包過熱度過高時(shí)，結(jié)晶器內(nèi)形成的坯殼較薄容易產(chǎn)生裂紋，嚴(yán)重時(shí)誘發(fā)漏鋼事故，且不利于等軸晶的成長。因此快換水口時(shí)的這爐鋼水溫度要比正常連澆時(shí)的鋼水溫度高一些，按目標(biāo)溫度的中上限控制，通常中間包鋼液過熱度以25～30℃為宜。
2.2快換水口前關(guān)塞棒時(shí)間對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
快換水口時(shí)，要求關(guān)閉塞棒數(shù)秒后再重新打開塞棒，以免塞棒關(guān)閉不嚴(yán)造成快換水口機(jī)構(gòu)刺鋼，給快換水口操作帶來不便。遷鋼快換水口前關(guān)閉塞棒時(shí)間要求為3～4s。如果關(guān)塞棒時(shí)間太短容易出現(xiàn)塞棒關(guān)閉不嚴(yán)，造成快換水口機(jī)構(gòu)刺鋼事故；關(guān)塞棒時(shí)間太長，結(jié)晶器液面下降高度太大，易造成鑄坯質(zhì)量缺陷。
2.3快換水口前結(jié)晶器液面高度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
遷鋼連鑄機(jī)結(jié)晶器銅板高度全部為900mm，正常澆鑄過程中結(jié)晶器液面高度設(shè)定值為800mm，即結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面距離結(jié)晶器銅板上沿為100mm。關(guān)閉塞棒期間結(jié)晶器液面高度會(huì)有所下降，為彌補(bǔ)快換水口期間結(jié)晶器液面的下降高度，在快換水口前適當(dāng)?shù)奶岣吡私Y(jié)晶器液面高度，對(duì)快換水口期間下降的液面高度做出適當(dāng)?shù)难a(bǔ)償。圖2為快換水口前不同結(jié)晶器液面高度對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響。
從圖2中可以看出快換水口前結(jié)晶器液面高度為830～840mm時(shí)，對(duì)鑄坯的質(zhì)量影響最小。遷鋼連鑄機(jī)采用的是奧鋼聯(lián)漏鋼預(yù)報(bào)結(jié)晶器專家系統(tǒng)，如果熱電偶曲線波動(dòng)異常，系統(tǒng)會(huì)認(rèn)為是漏鋼前兆，自動(dòng)將拉速將至0.1m/min，然后在自動(dòng)上漲到設(shè)定拉速，造成重接缺陷?？鞊Q水口前結(jié)晶器液面高度如果為820mm，或者850mm，當(dāng)快換水口后漲至正常澆鑄液面800mm時(shí)，由于結(jié)晶器液面高度變化較大，容易造成熱電偶曲線波動(dòng)異常，從而造成結(jié)晶器專家誤報(bào)警，引發(fā)重接缺陷。
快換水口時(shí)的澆鑄速度為0.6m/min，塞棒關(guān)閉時(shí)間為3～4s，通過計(jì)算也可以得出快換水口期間結(jié)晶器液面的下降高度為30～40mm，與現(xiàn)場(chǎng)統(tǒng)計(jì)得出的快換水口前最佳的結(jié)晶器液面高度結(jié)論相同。
2.4快換水口后手動(dòng)控流時(shí)間對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
遷鋼連鑄機(jī)結(jié)晶器液面是由電磁渦流式傳感器自動(dòng)控制，其原理是電磁渦流傳感器檢測(cè)到結(jié)晶器內(nèi)鋼水液面后，將信號(hào)傳遞給控制塞棒開口度的液壓控制系統(tǒng)，通過塞棒液壓控制系統(tǒng)改變?nèi)舻拈_口度來控制流入結(jié)晶器內(nèi)的鋼水量，從而實(shí)現(xiàn)結(jié)晶液面的自動(dòng)控制。遷鋼一煉鋼板坯作業(yè)區(qū)在快換水口的過程中，需人為的手動(dòng)關(guān)閉塞棒，然后手動(dòng)控制塞棒開口度一段時(shí)間直至結(jié)晶器內(nèi)液面穩(wěn)定后，再切換到自動(dòng)控流模式下澆鑄。圖3為快換水口后不同的手動(dòng)控流時(shí)間對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響。
從圖3中可以看出，快換水口后手動(dòng)控流的時(shí)間越短越有利于鑄坯質(zhì)量的提高?？鞊Q水口后隨著手動(dòng)控流時(shí)間的增長，鑄坯質(zhì)量缺陷個(gè)數(shù)均有不同程度的提高。手動(dòng)控流時(shí)的液面波動(dòng)量一般要比自動(dòng)控流時(shí)的液面波動(dòng)量大。當(dāng)快換水口后手動(dòng)控流的時(shí)間為30～40s時(shí)，液面很快就穩(wěn)定，有利于鑄坯質(zhì)量的提高；當(dāng)手動(dòng)控流時(shí)間為40～50s時(shí)，由于手動(dòng)控流比自動(dòng)控流液面波動(dòng)大，易引發(fā)鑄坯質(zhì)量缺陷；而當(dāng)手動(dòng)控流時(shí)間為60～70s時(shí)，手動(dòng)控流的液面也相對(duì)穩(wěn)定，鑄坯質(zhì)量又有所提高；但當(dāng)手動(dòng)時(shí)間過長，70s以上時(shí)，由于手動(dòng)控流時(shí)間過長，結(jié)晶器內(nèi)液面頻繁波動(dòng)，液面波動(dòng)必然變大，鑄坯質(zhì)量缺陷個(gè)數(shù)增多。
2.5快換水口后鑄機(jī)漲至正常拉速所需時(shí)間對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響
遷鋼一煉鋼2號(hào)連鑄機(jī)的澆鑄斷面為230mm×(1100～2150)mm，按斷面大小正常拉速通常為1.0～1.4m/min?？鞊Q水口操作時(shí)要求先降低拉速，如以正常拉速快換水口，快換水口后結(jié)晶器內(nèi)初生坯殼過薄容易出現(xiàn)裂紋，嚴(yán)重時(shí)甚至造成板坯漏鋼。遷鋼連鑄作業(yè)區(qū)現(xiàn)要求均是在將拉速降至0.6m/min時(shí)進(jìn)行快換水口操作。快換水口后要將拉速漲到正常的澆鑄速度，防止低拉速澆鑄對(duì)鑄坯質(zhì)量不利。圖4為在拉速為0.6m/min時(shí)快換水口后連鑄機(jī)漲到正常拉速所需不同時(shí)間對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響。
從圖4可以看出當(dāng)快換水口后將連鑄機(jī)過快或過慢漲至正常拉速對(duì)鑄坯質(zhì)量都不利。當(dāng)快換水口后將連鑄機(jī)漲至正常拉速時(shí)間為2min時(shí)，對(duì)鑄坯質(zhì)量影響最小?？鞊Q水口后如果連鑄機(jī)漲至正常拉速時(shí)間過長，會(huì)使結(jié)晶器內(nèi)熱量傳遞向不利于鑄坯質(zhì)量的方向改變，從而加大鑄坯縱裂發(fā)生的概率，尤其是大斷面鑄坯更易出現(xiàn)縱裂缺陷。但是如果快換水口后連鑄機(jī)漲至正常拉速時(shí)間過快，容易造成新加入的保護(hù)渣形成的液渣層偏薄，使坯殼與銅板之間的摩擦力增大，最終在其他因素共同作用下導(dǎo)致坯殼撕裂發(fā)生粘結(jié)缺陷。因此快換水口后將連鑄機(jī)漲至正常拉速的時(shí)間也應(yīng)以2min為宜。
自實(shí)施上述優(yōu)化措施以來，在快換水口時(shí)，鑄坯質(zhì)量缺陷明顯改善。近4個(gè)月來板坯1號(hào)機(jī)共計(jì)快換水口258次，由快換水口造成的鑄坯質(zhì)量缺陷只出現(xiàn)了18次，為提高鑄坯質(zhì)量奠定基礎(chǔ)，此數(shù)據(jù)有力的說明了改進(jìn)快換水口措施對(duì)提高鑄坯質(zhì)量意義重大。
通過對(duì)不同的換水口操作對(duì)鑄坯質(zhì)量影響進(jìn)行總結(jié)分析，制定出了一套相應(yīng)的快換水口標(biāo)準(zhǔn)化操作，其主要內(nèi)容如下：
(1)快換水口操作是一個(gè)連貫動(dòng)作，提高崗位工人快換水口操作技能。整個(gè)快換水口過程要求緊湊連貫，動(dòng)作簡潔熟練。負(fù)責(zé)安裝新水口與拆除舊水口的崗位操作人員（澆鋼工助手）與負(fù)責(zé)控制塞棒關(guān)、開的崗位操作人員（澆鋼工）配合不默契，動(dòng)作不連貫，致使快換水口的時(shí)間人為的延長也容易引發(fā)鑄坯粘結(jié)。
(2)快換水口時(shí)的這爐鋼水溫度要比正常連澆時(shí)的鋼水溫度高一些，中包鋼水過熱度按目標(biāo)溫度的中上限25～30℃控制。
(3)為了有效防止快換水口機(jī)構(gòu)發(fā)生刺鋼事故，快換水口前關(guān)閉塞棒時(shí)間要求為3～4s。
(4)快換水口前，將液面緩慢漲至820～830mm，以補(bǔ)償快換水口時(shí)液面的下降。
(5)快換水口后，手動(dòng)控流將結(jié)晶器液面高度調(diào)整至正常的澆鑄液面，時(shí)間應(yīng)控制在30～40s之間，然后切換到自動(dòng)控流模式下進(jìn)行澆鑄。
(6)快換水口后，將拉速漲至正常澆鑄速度的時(shí)間以2min為宜
5、結(jié)語
通過實(shí)施以上措施，板坯由于快換水口操作造成的鑄坯質(zhì)量缺陷明顯降低?？鞊Q水口操作是一個(gè)連貫動(dòng)作，由若干操作環(huán)節(jié)組成。每一個(gè)環(huán)節(jié)的失敗都可能導(dǎo)致鑄坯出現(xiàn)質(zhì)量缺陷，嚴(yán)重時(shí)甚至造成事故斷澆。在日常工作中應(yīng)提高崗位工人快換水口操作技能，保證整個(gè)快換水口過程緊湊連貫，動(dòng)作簡潔熟練。