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摘要：要介绍了济钢第三炼钢厂奥钢联板坯连铸机采用的结晶器在线调宽、结晶器专家系统、结晶器高精度液压伺服振动系统、智能扇形段轻压下技术、DYNACS二冷配水控制等主要先进技术的工艺特点和生产应用情况，这些新技术的应用对提高连铸机作业率、铸坯合格率发挥了重要作用。
关键词：铸机；结晶器；在线调宽；专家系统；二冷配水
1 前言
济南钢铁集团总公司第三炼钢厂（简称济钢第三炼钢厂）1号板坯连铸机的关键设备及技术从奥钢联（VAI）引进，它是目前我国技术最先进、自动化程度最高、配套设备最完善的连铸机之一。它是济钢120t 转炉—CAS—LF/VD—大板坯连铸机—中厚板轧机现代化板材生产线的主要工序之一，投产后实现了多品种多规格无缺陷铸坯的直接热装轧制，将为济钢今后成为国内外知名的板材精品基地起到重要作用。
2 连铸机采用的新技术
连铸机的主要工艺参数如下。
连铸机类型：直弧形板坯连铸机
流数：1机1流
产量：125万t/a
铸坯尺寸：厚度200、270mm
宽度1200～2100mm
定尺长度2000～3200mm
结晶器长度：900mm
冶金长度：34.2m
拉坯速度：[优质品种钢≤1.7m/min低碳钢≤2.2m/min
弧形半径：10m
装引锭方式：上装
2.1 结晶器在线调宽
为了提高铸机作业率和适应连铸连轧生产的需要，采用了结晶器的在线调宽技术。过去板坯连铸机要变更铸坯尺寸，都是更换结晶器或者停机调整结晶器的尺寸，这两种方法不仅影响铸机的产量，而且难以适应轧钢厂每个轧制单元的多规格要求。本铸机采用先进的在线调宽技术，可以在不停止浇铸，甚至不降低拉速的情况下使结晶器窄面无级移动，改变铸坯宽度到所需尺寸，这就为铸坯直接热送中厚板厂提供了方便，同时大大提高了连铸机的生产能力和效率，增加了金属收得率。在线调宽系统主要由液压驱动系统、位置测量系统、计算机自动控制系统组成。结晶器铜板窄边的移动和倒锥度的调整靠液压系统执行，利用安装在四个液压缸上的位置传感器测量窄边的位置和倒锥度，通过在线调宽控制程序控制调宽的过程。其中，计算机控制程序可实现以下功能：
（1）设定结晶器在线自动调宽开始和结束的时间及对应的铸流跟踪值，设定铸坯的宽度调整值。
（2）自动计算调宽时的铜板的运行速度、运行方式和楔形坯的长度。
（3）自动计算确定调宽时铸机的最大拉坯速度。
（4）调宽过程中发生运行阻力过大，倒锥度调整值偏差过大等异常情况，程序可自动终止调宽的进行，以防止发生漏钢等生产事故。
铸机投产后进行了在线调宽技术的试用，试用结果表明调宽过程运行平稳，调宽精度可靠。这项技术的采用，将对连铸机提高作业率、适应连铸连轧连续生产、适应小订单合同生产起到重要的作用。由于在线调宽不可避免要产生楔形坯，因此经常进行在线调宽生产时应配备铸坯切边机，以提高铸坯收得率。
2.2 结晶器专家系统
为克服连铸机常见的粘结型漏钢并检测结晶器的传热行为和初生坯壳的受力状态，采用了VATRON公司开发的结晶器专家系统。
结晶器专家系统包括：（1）铜板温度测量系统，采用安装在结晶器铜板上的热电偶进行铜板温度的测量和传输，热电偶内外弧宽边各10列每列2个，左右弧窄边各一列2个，全部采用K型热电偶共44个。（2）温度数据收集模块。（3）计算机分析处理应用软件。（4）在线监控计算机可视化操作界面。
结晶器专家是一个可视化的软件系统，它通过采集、存储、分析计算监测到的结晶器数据，依照某种计算方式，能够在一定程度上判断结晶器中铸坯的情况。通过排列在结晶器上的44个K型热电偶检测结晶器的温度分布情况，并根据拉速和冷却水流量，计算出结晶器热通量的变化。根据结晶器振动系统的液压缸冲程和压力反馈，计算出铸坯和结晶器铜板之间的摩擦力。根据在粘结漏钢前粘结处铜板温度升高，摩擦力增大的特性，通过检测装置，将所测得的温度、摩擦力和有关工艺数据输入预报系统，按照一定的判断模型，对漏钢进行预报，并自动采取降低拉速等有效措施，防止漏钢事故的发生。还可以根据铸坯发生纵裂时，热通量的不均匀分布，来判断铸坯的质量问题，对生产起指导作用。
在铸机的生产过程中，成功地进行了5次漏钢报警，挽回了巨大的经济损失。但是，如果测温热电偶发生故障或者测温不准，就会发生假报警现象，造成铸坯接头，影响铸坯质量。
2.3 结晶器高精度液压伺服振动系统
凸轮、偏心轮式结晶器振动装置在实现非正弦振动及在线调节振幅上具有一定的难度，不能真正实现连铸过程中结晶器振动参数的优化。结晶器液压振动系统既能进行正弦振动又能实现非正弦振动，并且控制精度高，性能稳定可靠，可以大大提高拉坯速度，改善结晶器的润滑效果，有效降低结晶器与初始坯壳之间的摩擦力，减小初始坯壳的应变力，避免产生裂纹及粘结性漏钢，提高铸坯的表面质量。非正弦振动在生产中尚未运用，其效果还不得而知。
2.4 智能扇形段轻压下技术
智能扇形段轻压下技术是本铸机的核心技术之一，由数据采集系统、辊缝测量系统、液压缸控制系统、计算机计算处理软件等组成。它能够根据实际的连铸速度、铸坯厚度和钢种等计算出铸坯的糊状区域（如图1所示），随时调整扇形段的开口度，对铸坯进行轻压下，使坯壳中的液芯产生相对运动，均匀钢水成分，重熔枝晶，从而细化晶粒，减少铸坯的中心偏析、缩孔和裂纹等。 （图片）
图1 铸坯两相分布示意图 生产中对比表明，使用轻压下操作的铸坯偏析、缩孔明显减少，铸坯质量得到了很大改善。但是，轻压下要在一定的拉速范围内才能运行，当钢水温度过高，拉速低时，轻压下技术得不到运用，这是这一技术的不足之处。
2.5 铸机自动化控制系统
济钢第三炼钢厂现有铁水预处理、120t转炉、LF/VD精炼及板坯连铸机等几个部分，做到了三电自动化控制一体化。板坯连铸机自控系统作为全厂系统的一个子系统，不仅包括过程控制级（level 2）和基础控制级（level 1），而且还预留了生产管理级（level 3）的通讯接口及数据存放区（生产管理级（level 3）的部分功能已经使用），实现了生产计划、产品管理、工艺过程的协调、机械电器设备的全程监控等整个工厂的自动化生产。就连铸机本身而言，既能实现全自动化生产，又可以在自动化和半自动化之间进行操作转换，有利于降低职工的劳动力强度，有利于在紧急情况下保证生产的正常进行。
2.6 DYNACS二冷配水控制
根据铸机生产过程中的拉坯速度,钢种，过热度以及二冷水的实际水流量，确定铸流温度分布。根据铸流温度分布，热状态及冷却策略，周期性的计算二冷水各冷却回路的水流量设定值，使铸流的热状态满足钢种对铸坯的要求。在生产应用中取得了理想的效果。
3 试生产情况
济钢第三炼钢厂1号板坯连铸机2003年3月1日投产，成功地拉出第1炉铸坯，5月5日第2次生产实现了3炉连浇，3月7日第3次生产就成功地进行了6炉连浇，随后，进行了两班少量试生产。2003年4月30日，实行了三班制生产，连浇炉数及产量逐步提高，已经生产了Q235B、Q345B、JG590和16MnR等钢种，试生产以来的主要经济技术指标见表1。表1 主要经济技术指标
| 月份 | 产量/t | 铸坯合格率/% | 铸坯收得率/% | 铸机溢漏率/% | 平均连浇炉数/炉 | | 3月 | 10460.70 | 98.68 | 94.75 | 0 | 2.90 | | 4月 | 31698.20 | 99.32 | 97.93 | 0 | 4.28 | | 5月 | 66144.60 | 99.69 | 97.90 | 0 | 5.81 | | 6月 | 76350.35 | 99.01 | 98.18 | 0 | 8.00 | | 7月 | 85677.44 | 99.59 | 98.93 | 0 | 9.42 | | 8月 | 63316.90 | 99.50 | 98.93 | 0 | 11.50 | | 9月 | 100079.1 | 99.75 | 98.21 | 1 | 11.92 | | 10月 | 103973.02 | 98.92 | 99.01 | 0 | 13.40 |
济钢第三炼钢厂1号连铸机投产半年以来，产量逐月稳步上升，铸机运行情况良好，采用的新技术已初显优势。结晶器在线调宽、结晶器专家系统、结晶器高精度液压伺服振动、系统智能扇形段轻压下技术、DYNACS二冷配水控制等主要先进技术目前已得到正常应用，对提高连铸机作业率、铸坯合格率发挥了重要作用，结晶器专家系统已经多次成功地进行了漏钢预报，避免了漏钢事故的发生，智能轻压下大大改善了铸坯内部疏松和缩孔等质量缺陷。相信这些新技术在今后的产品开发、进一步提高产品质量等方面将起到积极作用。同时这些新技术的成功应用，也对新建板坯铸机的设计与生产应用具有一定的借鉴作用。
1/23/2006
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