小方坯连铸机非计划堵流分析及控制[]

摘  要：对影响连铸机平稳运行的非计划堵流原因进行分析，并针对性的采取了提高人员操作技能水平、优化浸入式水口质量和操作工艺、加强生产节奏控制等措施，非计划堵流次数降低了50.41%，实现了连铸机平稳运行。

关键词：水口垃圾 浸入式水口 非计划堵流 保护渣

Analysis and control of unplanned flow blockage in small billet continuous casting machine

Wang Rongjian, Zang Wenhui, Ye Lei, Yang Mingxing, Tang Jianhai, Zhang Huaren

(（Zenith Iron and Steel Group Nantong Company, Jiangsu Province Nantong City 22600）)

Abstract: An analysis was conducted on the reasons for unplanned flow blockage that affects the smooth operation of the continuous casting machine. Targeted measures were taken to improve personnel operation skills, optimize the quality and operation process of the submerged nozzle, and strengthen production rhythm control. The number of unplanned flow blockages was reduced by 50.41%, achieving smooth operation of the continuous casting machine.

Key words: Water outlet garbage  Submerged nozzle  Unplanned flow blockage Protective slag

引言

连铸机是钢铁生产重要一环，主要作用是将前一工序的钢水连续铸造成铸坯以供后续轧钢轧制，连铸机的平稳高效运行直接影响钢铁产量。中天南通钢铁公司采用3座转炉直对3台12机12流连铸机的生产模式，主要生产170*170小方坯。自连铸机投产以来，频繁发生的非计划堵流严重影响了连铸机的平稳运行，成为公司亟待解决的问题。连铸工段从生产工艺、设备和耐材等多个方面入手，全面优化的连铸机运行状态，极大减少了非计划堵流发生概率。

1  设备简介及工艺流程

 连铸机主要工艺参数（见表1）

表1 连铸机主要工艺参数

1.2  工艺流程

连铸机生产工艺流程：高炉铁水→铁水一罐到底→转炉吹炼→氩站处理→（精炼）→连铸机→轧机

2  连铸机非计划堵流情况分析

2023年3月至2024年1月之间11个月的非计划堵流情况如表2所示。连铸机非计划堵流是指除停浇和快换之外，单流或多流因协调生产、设备或耐材问题、人员操作、生产节奏调整等多种原因停止浇注一段时间。整改前平均每月产生非计划堵流118.8次，每次报废连铸坯约1.5吨，增加了连铸生产成本。

表2 连铸机非计划堵流原因统计

2.1  耐材原因

目前，耐材为主要原因的非计划堵流占比最高达到56.82%。具体原因包括水口垃圾、浸入式水口质量问题、下滑块质量问题以及上水口质量问题，如图1所示。水口垃圾产生的原因主要有两类：第一类是在连铸机刚开始浇注时发生，垃圾主要来源于中间包包盖或者中间包内衬脱落的耐材。此类水口垃圾往往需要数次更换下滑块或者堵流才能正常生产，严重影响了中间包正常开浇工作。第二类多发生在中间包中后期，主要是中间包内上水口锆芯剥落残产生。

浸入式水口和下滑块质量问题导致的非计划堵流与员工操作有关。在连铸机投产初期，连铸工段人员技能水平有限，在辅料发生质量问题时缺少处置能力，保险起见堵流处理。

上水口质量问题具体表现为上水口扩径、破损、发红以及钢水侵蚀进上水口外套和锆芯之间，严重时有中间包穿包或穿机构的风险。所以此类情况往往做单流停浇处理，严重影响生产节奏。

图1 耐材原因导致的非计划堵流

2.2  生产节奏原因

生产节奏原因占比25.62%，主要包括协调生产、低温结瘤。此类原因主要是前后工序生产协调不及时、中包/大包穿机构、台下设备故障等导致连铸机需要配合节奏而堵流。

2.3  溢漏事故

3台连铸机11个月中共发生62次溢漏事故，主要表现为拉断（40.32%）和漏钢（59.68%）。其中拉断事故主要由设备和耐材原因导致，渣漏事故主要由保护渣使用不合适以及人员责任心和技能水平不足导致。角部纵裂漏钢产生的原因主要包括钢水温度与拉速不匹配、保护渣加入不均匀、浸入式水口对中差、结晶器有效锥度不合理等[1,2]。

3 生产工艺优化措施

3.1  统一生产工艺标准

（1）为减少人为因素导致的非计划堵流发生，根据连铸工段实际生产情况，为关键岗位和操作制定相关操作标准，并通过宣传、培训、检查、监督和考核等措施切实提高了人员操作水平。

（2）制定连铸业绩看板和目视化标准，完善生产数据收集和统计分析，找出各班组生产问题，优化班组管理人员提高班组长工作责任心。

（3）针对中间包砌筑流程制定标准化作业书，并加强辅助机构人员管理，加强原辅料质量检测和监督提高中间包砌筑水平。

3.2  加强中间包包盖管理

制定中间包包盖报废制度更换现场报废的中间包包盖，并要求厂家每月至少更换2对包盖保证现场使用。整改前后因水口垃圾堵流次数表3所示。在整改后堵流频率由32次/月减少为21次/月，同比减少28.13%；因包盖产生的水口垃圾减少9次/月。

表3 水口垃圾原因非计划堵流数量 /次

3.3  优化浸入式水口质量

浸入式水口质量问题与水口抗氧化性能差、复合部位材料热膨胀不匹配有关[3]。现场通过与水口厂家沟通提高水口质量，制定合理的水口烘烤制度，缩短浸入式水口更换时间，提高员工操作水平等措施减少因浸入式水口问题导致的非计划堵流。从2023年3月至2024年1月，因浸入式水口问题堵流次数由最高的38次/月减少至8次/月。

3.4  加强生产节奏控制

加强前后工序沟通和配合，制定中间包吨位和拉速控制标准以及制定事故应急处理预案提高人员生产控制水平。2023年3月~7月，因协调炉前、拉中包/低温偏流而堵流的次数达到28.4次/月，整改后则降低至5.3次/月。

3.5  优化结晶器保护渣使用制度

针对主要的生产工种筛选使用合适的保护渣，加强中包工看流操作，并优化了自动加渣系统，确保结晶器内保护渣厚度控制在3~5 cm[4]。

3.6  优化结晶器冷却制度

将结晶器铜管锥度由原先2.1~2.3以上控制到2.1左右，结晶器内设定液面由80%降低至70%，合理控制结晶器内部铸坯冷却。通过增加结晶器足辊段角喷冷却，开浇提高足辊水流量的措施，优化了结晶器冷却制度。通过落实上述措施，结晶器铜管过钢量由11000吨提高到14000吨，溢漏事故发生率降低4.6次/月。

4  结论

（1）加强中间包包盖管理，水口垃圾堵流次数单月减少28.13%；

（2）优化浸入式水口质量和套装操作，因浸入式水口问题堵流次数由最高的38次/月减少至8次/月。

（3）加强生产节奏控制，因协调生产堵流次数降低了23.1次/月；

（4）优化结晶器保护渣使用制度和结晶器冷却制度，溢漏事故发生率降低4.6次/月。

（5）连铸工段通过多种措施优化生产工艺和操作水平，非计划堵流频率降低至58.33 次/月，降低了50.90%。每年可降低生产成本45万元，对稳定连铸机生产起到重要作用。

参考文献

朱维生,王振川.普碳钢小方坯连铸漏钢分析及相关控制措施[J].科技与企业,2014,(05):285.2014.03.110.

李建超,王宝峰.连铸结晶器锥度设计[J].鞍钢技术,2014,(02):1-6.

汪雷,龚志翔,李新等.浸入式水口穿孔原因分析及对策[C]//中国金属学会.第十二届中国钢铁年会论文集——2.炼钢与连铸.马鞍山钢铁股份有限公司,2019:5.2019.060712.

彭高献,王刚,蔡雅娟.气动式自动加渣系统在方坯连铸机上的应用[J].山东冶金,2023,45(06):60-61+64.2023.06.0