002降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的先進(jìn)連鑄技術(shù)

1、降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的先進(jìn)連鑄技術(shù)降低生產(chǎn)成本和提高產(chǎn)品質(zhì)量的先進(jìn)連鑄技術(shù)ChangHeeYim和OhjoonKwon技術(shù)研究實(shí)驗(yàn)室浦項(xiàng)1GoedongdongPohang790785韓國摘要摘要:現(xiàn)代連鑄技術(shù)研究者將精力直接著眼于澆注速度的提高之上，同時(shí)又要確保澆注產(chǎn)品的高質(zhì)量。光陽廠新近修繕板坯鑄機(jī)設(shè)計(jì)的最大目標(biāo)拉速為2.7mmin，最近研發(fā)了各種不同的技術(shù)。新設(shè)計(jì)的板坯鑄機(jī)的年生產(chǎn)能力被證實(shí)可達(dá)350萬噸以上。在高拉速條件下

2、通過對(duì)結(jié)晶器液面進(jìn)行充分控制可以確保板坯的表面質(zhì)量。生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，可移動(dòng)的多模式電磁系統(tǒng)中的制動(dòng)模式對(duì)彎月面的平穩(wěn)控制是有效的。通過實(shí)行諸如結(jié)晶器液位控制、鋼包吹氬凈化和強(qiáng)冷在內(nèi)的技術(shù)也能夠改進(jìn)鑄坯的表面質(zhì)量。采用傳統(tǒng)的輕壓下技術(shù)提高了鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量。通過對(duì)輕壓下技術(shù)進(jìn)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(zhì)量預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)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(shù)，鑄坯的中心偏析和縮孔被證實(shí)有了進(jìn)一步的減少

3、。由浦項(xiàng)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(shù)。為了證實(shí)這種工藝技術(shù)在質(zhì)量和生產(chǎn)率方面的商業(yè)生存能力，建設(shè)了一條不銹鋼帶示范生產(chǎn)線。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的奧氏體不銹鋼被證實(shí)和傳統(tǒng)產(chǎn)品具有相同的機(jī)械性能。關(guān)鍵詞關(guān)鍵詞:高速連鑄，偏析，帶鋼連鑄連鑄工藝技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵趨勢(shì)之一是鑄坯產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)率的提高。在已有的連鑄工藝中，為了確保質(zhì)量和生產(chǎn)方面的競(jìng)爭(zhēng)力，人們?cè)谶B鑄技術(shù)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(zhì)量鋼的穩(wěn)定生產(chǎn)的核心問題。電磁技術(shù)是廣泛采用的提高鑄坯質(zhì)量的方法。各種技術(shù)模式得到開發(fā)和商業(yè)生產(chǎn)線的實(shí)際應(yīng)用，取得了成功成果。輕壓下也是提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的一種有效工具。通過對(duì)采用各種傳感器獲得的和從生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫提取的工藝數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合分析，開發(fā)了計(jì)算機(jī)監(jiān)控和預(yù)測(cè)系統(tǒng)。連鑄的一個(gè)新趨勢(shì)是更薄厚度鑄坯的生產(chǎn)。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(chǎn)高溫薄鋼帶，浦項(xiàng)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(shù)。多年來，進(jìn)行了大量的實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)和試生產(chǎn)試驗(yàn)，研究結(jié)果被證實(shí)是非常有意義的。因此最近建設(shè)了一條具有商業(yè)化規(guī)模的不銹鋼帶的示范生產(chǎn)線?；谶B鑄生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)和對(duì)連鑄工藝技術(shù)的理解，在連鑄技術(shù)領(lǐng)域，浦項(xiàng)鋼鐵公司在全球的技術(shù)領(lǐng)導(dǎo)能力的建設(shè)的設(shè)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(chǎn)量的變化熱試后產(chǎn)量的變化1.高速連鑄高速連鑄浦項(xiàng)光陽修復(fù)的23鑄機(jī)的主要目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)每年350萬噸的生產(chǎn)能力，生產(chǎn)的鋼

6、種要包括汽車用的鋼板在內(nèi)[12]。對(duì)于給定的鑄坯斷面和鑄機(jī)長(zhǎng)度，為了滿足達(dá)到設(shè)計(jì)的目標(biāo)年產(chǎn)量的需要，鑄機(jī)的最大拉速設(shè)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(jī)修補(bǔ)過程中開發(fā)了各種技術(shù)并得到工業(yè)化應(yīng)用。為了抑制非穩(wěn)定鼓肚的產(chǎn)生，對(duì)輥?zhàn)映叽绾洼伭羞M(jìn)行了設(shè)計(jì)以實(shí)現(xiàn)結(jié)晶器液位波動(dòng)的最小化。為了縮短液相穴終點(diǎn)長(zhǎng)度和通過控制鑄坯表面組織而減少邊角橫裂紋，采用了強(qiáng)的二次冷卻技術(shù)[3]。為了適應(yīng)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(jié)晶器內(nèi)的流場(chǎng)。為了將水口堵塞降到最低程度，采用了一套吹氬自動(dòng)化控制系統(tǒng)。圖2拉速的變化趨勢(shì)以及在以最大拉速拉速的變化趨勢(shì)以及在以最大拉速2.7mmin.進(jìn)行澆注時(shí)的結(jié)晶器內(nèi)液位的水平進(jìn)行澆注時(shí)的結(jié)晶器內(nèi)液位的水平經(jīng)由水口運(yùn)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(huì)導(dǎo)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(cè)是復(fù)雜的，生產(chǎn)高質(zhì)量的鑄坯引起了人們的過度關(guān)注。為了便于操

8、作人員能夠監(jiān)控水口運(yùn)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(jī)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(yán)重程度進(jìn)行自動(dòng)控制。生產(chǎn)超低碳鋼時(shí)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(jié)晶器保護(hù)渣和氧化鋁夾雜帶來的鑄坯質(zhì)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(jìn)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(duì)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(nèi)部質(zhì)量的控制鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的控制采用板坯鑄機(jī)澆注300mm厚鑄坯是通過超聲檢測(cè)方法分析產(chǎn)品質(zhì)量，厚板生產(chǎn)中的高的廢品率一直是長(zhǎng)期的難題。造成內(nèi)部質(zhì)量問題的中心缺陷主要是中心偏析和疏松。液相穴的終點(diǎn)位置的準(zhǔn)確檢測(cè)是非常重要的，因?yàn)楸娝苤?，輕壓下技術(shù)[5~7]必須正好施加在液相穴終點(diǎn)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(huì)對(duì)凝固收

10、縮進(jìn)行補(bǔ)償。寬的鑄坯通常具有延長(zhǎng)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(cè)約達(dá)250mm。因此，為了覆蓋凝固區(qū)，必須對(duì)輕壓下的范圍進(jìn)行修正。采用修正的輕壓下技術(shù)后，鑄坯整體的內(nèi)部質(zhì)量得到了有效改進(jìn)。圖4內(nèi)部質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)示意圖內(nèi)部質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)示意圖為了提高和控制鑄坯的內(nèi)部質(zhì)量，輕壓下的技術(shù)條件包括輕壓下施加范圍、壓下率和拉速也需要進(jìn)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(dòng)態(tài)輕壓下的條件下，甚至于對(duì)

11、于同一爐次在拉速發(fā)生變化的過程中，鑄坯內(nèi)部質(zhì)量也會(huì)明顯不同?；谏刃味蔚谋O(jiān)控?cái)?shù)據(jù)開發(fā)了鑄坯內(nèi)部質(zhì)量預(yù)測(cè)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(nèi)，可以通過偏析指數(shù)的預(yù)測(cè)對(duì)鑄坯內(nèi)部質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估。根據(jù)這種通過采用新開發(fā)的質(zhì)量預(yù)測(cè)系統(tǒng)而獲得的內(nèi)部質(zhì)量指數(shù)，可以對(duì)厚板坯的生產(chǎn)工藝進(jìn)行優(yōu)化。當(dāng)內(nèi)部缺陷指數(shù)超過了某一特定值時(shí)，鑄坯需要進(jìn)行緩慢的冷卻，或者將其軋制成更小規(guī)格的產(chǎn)品。由此，超聲檢測(cè)的厚度超過70mm的厚板坯的廢品率可由5%大幅度