第一篇：板坯連鑄系統(tǒng)中PLC控制功能與技術(shù)實(shí)現(xiàn)論文大全

板坯連鑄系統(tǒng)簡(jiǎn)介

以板坯連鑄機(jī)生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)為分級(jí)依據(jù)，可以把板坯連鑄系統(tǒng)分為基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)以及過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)兩級(jí)系統(tǒng)，其中一級(jí)為自動(dòng)化系統(tǒng)，是運(yùn)行基礎(chǔ)；二級(jí)帶有部分管理功能。基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)是一套完整的電/儀一體化系統(tǒng)，在系統(tǒng)運(yùn)行中起著非常重要的作用，它能夠完成各工藝裝置的順序控制以及相關(guān)操作，可以對(duì)工藝參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，還可以對(duì)工藝參數(shù)與設(shè)備狀態(tài)進(jìn)行顯示與預(yù)警，對(duì)工藝流程進(jìn)行監(jiān)控。另外，其還有通信功能。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)有質(zhì)量跟蹤、參數(shù)設(shè)定以及鑄機(jī)的模型計(jì)算的功能。除此之外，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)的相關(guān)配置問題，通過(guò) PLC 與上位機(jī)之間的信息轉(zhuǎn)換與以太網(wǎng)相連接，利用 TCP/IP 協(xié)議完成數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換。板坯連鑄系統(tǒng)中 PLC 控制功能說(shuō)明

2.1 大包回轉(zhuǎn)臺(tái)及中間罐車控制

一方面，對(duì)裝有合格鋼水的鋼水包，一般要通過(guò)行車的吊運(yùn)運(yùn)至大包回轉(zhuǎn)臺(tái)的鋼包臂上，此時(shí)包臂會(huì)運(yùn)轉(zhuǎn)到澆注位置等待澆鑄。

另一方面，提前預(yù)熱好的中間罐通過(guò)中間罐車運(yùn)送至結(jié)晶器的上方，此時(shí)中間罐會(huì)下降以完成對(duì)中就位；在準(zhǔn)備工作完成后，鋼水罐開始下降，到達(dá)指定位置后就要手動(dòng)開啟滑動(dòng)水口，隨之鋼水就會(huì)通過(guò)長(zhǎng)水口流入中間罐，等到中間罐內(nèi)的鋼水質(zhì)量達(dá)到指定要求后就需要人工開啟中間罐塞棒，這時(shí)鋼水就會(huì)通過(guò)侵入式水口流入結(jié)晶器內(nèi)，從而完成這一工序。

2.2 送引錠、脫引錠控制

（1）送引錠：當(dāng)送引錠指令發(fā)出后，引錠桿存放小車會(huì)向下反轉(zhuǎn)運(yùn)行，當(dāng)引錠桿到達(dá)切割后輥道位置時(shí)四個(gè)對(duì)中缸將開始進(jìn)行對(duì)中，隨之切割前、切割下、切割后輥道自動(dòng)運(yùn)行，將引錠桿送至水平扇形段內(nèi)。當(dāng)引錠桿尾部離開 2# 光電管時(shí)，切割后輥道就會(huì)停止運(yùn)行，當(dāng)其到達(dá) 1# 光電管時(shí)，切割下及切割前輥道就會(huì)停止運(yùn)行，隨之輥道就會(huì)以 5 米/分的速度在扇形段內(nèi)運(yùn)行，與此同時(shí)解碼器也開始對(duì)其進(jìn)行跟蹤記錄，最后將引錠桿送入結(jié)晶器下口。（2）脫引錠：當(dāng)引錠桿從扇形段出來(lái)達(dá)到 1# 光電管時(shí)，引錠頭就會(huì)與鑄坯分離，當(dāng)引錠桿到達(dá) 2# 光電管時(shí)切割后輥道就會(huì)停止，隨之引錠桿被移出。

2.3 火焰切割機(jī)自動(dòng)切割控制

在自動(dòng)狀態(tài)下，紅外定尺系統(tǒng)會(huì)給火焰切割機(jī)的 PLC 發(fā)出信號(hào)，火焰切割機(jī)只有在接收到信號(hào)時(shí)才會(huì)進(jìn)行工作。首先，火焰切割機(jī)會(huì)先進(jìn)行預(yù)壓緊，與此同時(shí)切割槍開始運(yùn)動(dòng)，當(dāng)切割槍運(yùn)轉(zhuǎn)至鑄坯邊緣時(shí)，預(yù)煤氣閥以及熱氧閥就會(huì)自動(dòng)打開；當(dāng)其運(yùn)轉(zhuǎn)到之前紅外定尺系統(tǒng)所檢測(cè)的定尺距離后，火焰切割機(jī)的壓頭開始下壓隨之切割氧與?；蜷_，進(jìn)行切割工作。當(dāng)切割槍到達(dá)切割下輥道邊緣時(shí)，切下輥就會(huì)開始向下方擺動(dòng)，一直等到切割槍離開切下輥，其才能夠向上擺回到原位。

2.4 輸送輥道及推鋼機(jī)控制

輸送輥道系統(tǒng)是由移載下線輥道、切割后輥道、切割下輥道以及切割前輥道這四道工序組成。在輸送輥道系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中主要有五個(gè)具體步驟：（1）火焰切割機(jī)在對(duì)鋼坯切割完畢后發(fā)出切割完畢信號(hào)，隨之切割后輥道開始正轉(zhuǎn)；（2）在 2# 光電管檢測(cè)到鑄坯的情況下，移載下線輥道開始運(yùn)作；（3）當(dāng)鑄坯尾部離開 2# 光電管時(shí)，之前運(yùn)轉(zhuǎn)的切割后輥道停止運(yùn)作；（4）在 3# 光電管檢測(cè)到鑄坯的情況下，之前運(yùn)行的移載下線輥道就會(huì)停止運(yùn)作；（5）下線輥道運(yùn)行停止時(shí)說(shuō)明鑄坯已成型，再利用推鋼機(jī)把鑄坯轉(zhuǎn)移到冷床上進(jìn)行冷卻。

這樣就可以科學(xué)的對(duì)鑄坯進(jìn)行生產(chǎn)。板坯連鑄系統(tǒng)中 PLC 控制技術(shù)的實(shí)現(xiàn)

3.1 變頻調(diào)速控制技術(shù)

在現(xiàn)代板坯連鑄系統(tǒng)中，變頻調(diào)速控制技術(shù)已在各個(gè)設(shè)備中廣泛應(yīng)用；主要包括推鋼機(jī)、火焰切割機(jī)、輸送輥道、扇形段輥道、結(jié)晶器振動(dòng)、中間罐車以及大包回轉(zhuǎn)臺(tái)等。一般來(lái)說(shuō)，PLC 是通過(guò) Re－mote I/O Scanner 通訊方式來(lái)把控制命令傳輸給變頻器的，與此同時(shí)，變頻器也將其實(shí)時(shí)狀態(tài)反饋給 PLC 系統(tǒng)。另外，控制程序主要借助 MOV 指令來(lái)把速度、正反轉(zhuǎn)以及啟動(dòng)停止命令以信息的形式傳送給變頻器，然后利用變頻器的變頻調(diào)速功能對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行自動(dòng)控制。

3.2 鑄流自動(dòng)跟蹤技術(shù)

鑄流自動(dòng)跟蹤系統(tǒng)主要是利用物理上的光電轉(zhuǎn)換原理進(jìn)行工作的，通過(guò)增量式編碼器來(lái)完成自動(dòng)跟蹤。增量式編碼器可以直接利用光電轉(zhuǎn)換原理來(lái)輸出 A、B 以及 Z 相三組方波脈沖；其中，A、B兩組方波脈沖的相位差為 90°，所以能夠比較方便的判斷出旋轉(zhuǎn)方向；與此不同的 Z 相每轉(zhuǎn)一個(gè)脈沖，所以其常應(yīng)用與對(duì)基準(zhǔn)點(diǎn)的科學(xué)準(zhǔn)確定位。增量式編碼器的技術(shù)含量較高，其平均壽命可達(dá)幾萬(wàn)小時(shí)以上，而且其構(gòu)造原理較為簡(jiǎn)單，抗干擾的能力較強(qiáng)，有較高的可靠性，比較適用于長(zhǎng)距離的傳輸。一般來(lái)說(shuō)，A-B 增量型編碼器多安裝在扇行段驅(qū)動(dòng)輥的電機(jī)上，鑄流 PLC 依據(jù)增量式編碼器發(fā)送的脈沖數(shù)來(lái)自動(dòng)計(jì)算并完成澆注模式、送引錠模式下的鑄坯測(cè)長(zhǎng)、電力測(cè)速以及二冷區(qū)配水等全自動(dòng)控制。

3.3 大包下渣檢測(cè)技術(shù)

大包下渣檢測(cè)技術(shù)是用于檢測(cè)包內(nèi)鋼水含渣量的一項(xiàng)技術(shù)。這個(gè)系統(tǒng)主要通過(guò)高度自動(dòng)化、智能化的平衡補(bǔ)償技術(shù)并比較鋼渣與鋼水導(dǎo)電率來(lái)檢測(cè)鋼渣在鋼水中的含量，其中還要用到電磁感應(yīng)的物理原理來(lái)對(duì)含量進(jìn)行檢測(cè)，然后會(huì)通過(guò)聲光報(bào)警的方式提醒相關(guān)操作者及時(shí)發(fā)出大包水口關(guān)閉信號(hào)或自己手動(dòng)關(guān)閉大包滑動(dòng)水口，以此來(lái)控制大中包中鋼水的鋼渣含量，進(jìn)而提高鋼水的清潔度，提升其質(zhì)量；除此之外，還有效避免了繁瑣的除渣工作，也可以提高鋼坯質(zhì)量。

3.4 液面自動(dòng)控制技術(shù)

液面自動(dòng)控制是通過(guò)渦流傳感器來(lái)對(duì)拉坯及澆鋼的速度進(jìn)行調(diào)節(jié)的一項(xiàng)技術(shù)。一般來(lái)說(shuō)，渦流傳感器具有連續(xù)測(cè)量結(jié)晶器鋼水液面的功能，它可以輸出一系列模擬數(shù)據(jù)，一般包括隨液面高度線性變化的電壓以及電流，再把信息傳送給液面調(diào)節(jié)系統(tǒng)，以此完成對(duì)拉坯以及澆鋼速度的自動(dòng)控制，使鋼水液面得以穩(wěn)定在預(yù)定高度。這樣一來(lái)，就可以有效的提高連鑄機(jī)的工作效率，提升其工作質(zhì)量，防止溢鋼及漏鋼事故的發(fā)生，對(duì)鋼坯的質(zhì)量進(jìn)行有效的保證。

3.5 紅外定尺技術(shù)

所謂的紅外定尺即是通過(guò)紅外攝像的方式對(duì)鋼坯進(jìn)行相關(guān)數(shù)據(jù)識(shí)別。利用紅外攝像設(shè)備對(duì)紅熱鋼坯進(jìn)行遠(yuǎn)距離實(shí)時(shí)成像，將所成圖像轉(zhuǎn)化為數(shù)字化信息，然后傳送給 CPU，再利用 CPU 的計(jì)算與模糊識(shí)別功能對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行相關(guān)計(jì)算與識(shí)別處理，再按照提前設(shè)定的定尺長(zhǎng)度向 PLC 傳送切割切割信號(hào)，使 PLC 控制火焰切割機(jī)對(duì)鋼坯進(jìn)行切割。這個(gè)系統(tǒng)的技術(shù)含量較高，一般具備操作維護(hù)簡(jiǎn)單、控制精度高以及檢測(cè)可靠的特點(diǎn)，在鋼坯處理中發(fā)揮非常重要的作用。結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在板坯連鑄系統(tǒng)之中 PLC 控制的應(yīng)用，對(duì)于準(zhǔn)確、快速控制的實(shí)現(xiàn)，連鑄自動(dòng)化水平、鑄坯質(zhì)量與產(chǎn)量的提高具有非常重要的作用，而且能夠降低能源消耗，降低機(jī)械故障的停機(jī)率，使得鑄機(jī)的作業(yè)率得以有效提高，除此之外，還大大改善了工作環(huán)境，提高了工人的工作效率。因此，PLC 控制系統(tǒng)在板坯連鑄系統(tǒng)之中值得推廣應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

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第二篇：切實(shí)推進(jìn)板坯連鑄裝備制造技術(shù)范文

切實(shí)推進(jìn)板坯連鑄裝備制造技術(shù)

創(chuàng)新進(jìn)步,適應(yīng)高端板材生產(chǎn)需要

北京首鋼機(jī)電有限公司

在國(guó)家〝十一.五〞期間,首鋼機(jī)電公司得益于我國(guó)鋼鐵工業(yè)發(fā)展, 得益于首鋼搬遷和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整,在發(fā)展高端裝備制造業(yè)中取得了很大的成果;特別是以高水平的板坯連鑄機(jī)為代表的成套冶金設(shè)備,與國(guó)際著名公司合作生產(chǎn)了15套機(jī)組,在消化吸收引進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主集成了6套機(jī)組,制造工藝技術(shù)取得了一批創(chuàng)新成果;我們生產(chǎn)的高水平的板坯連鑄機(jī)分別用于首鋼、包鋼、漣鋼、武鋼、承鋼和鄂鋼等重點(diǎn)工程,設(shè)備的產(chǎn)能達(dá)到4800萬(wàn)噸板坯;分別用以生產(chǎn)汽車板、管線鋼、電工鋼、船板、耐候板、容器板、不銹鋼和高強(qiáng)度鋼等高端板卷和寬厚板的生產(chǎn).我們?cè)诎l(fā)展以高水平的板坯連鑄機(jī)為代表的高端成套冶金裝備制造業(yè)中取得的成果,主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面.一.學(xué)習(xí)外方企業(yè)管理理念,全面提升綜合能力,以高標(biāo)準(zhǔn)制造每一套板坯連鑄機(jī).自1997年起我公司與德國(guó)西馬克合作生產(chǎn)CSP薄板坯連鑄機(jī)成套設(shè)備,承擔(dān)薄板坯連鑄裝備技術(shù)攻關(guān)起,我們開始接受國(guó)外板坯連鑄機(jī)最新技術(shù)成果.由于當(dāng)時(shí)我們的企業(yè)管理,裝備水平,工藝技術(shù)能力,質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),對(duì)現(xiàn)代連鑄裝備的認(rèn)知和傳統(tǒng)觀念與國(guó)際先進(jìn)機(jī)械制造業(yè)存在巨大的差距.在開始階段,我們的生產(chǎn)計(jì)劃編制,傳統(tǒng)工藝習(xí)慣,工序和功能檢驗(yàn)到表面質(zhì)量與外方的要求都是很不適應(yīng),特別是許多方面的陳規(guī)陋習(xí)與外方屢屢碰撞,付出了一些教訓(xùn)和代價(jià).我們及時(shí)統(tǒng)一了思想,堅(jiān)決要求各級(jí)干部,工程技術(shù)人員和操作工人無(wú)條件尊重外方圖紙和技術(shù)文件要求和外方代表的意見,嚴(yán)格工序過(guò)程;我們選派一批中層干部和管理人員赴西馬克公司接受培訓(xùn)實(shí)習(xí),修訂和強(qiáng)化了企業(yè)組織體系和質(zhì)量保證體系;合作生產(chǎn)的過(guò)程有力的推進(jìn)了企業(yè)進(jìn)步,全面提升了我們的技術(shù)能力,制造工藝水平和產(chǎn)品質(zhì)量.我們與西馬克和達(dá)涅利合作先后為廣州珠鋼、邯鋼、包鋼、馬鋼、漣鋼、本鋼、酒鋼和武鋼制造了15套薄板坯連鑄機(jī)(全國(guó)共建設(shè)了10個(gè)薄板坯連鑄連軋工程,20套薄板坯連鑄機(jī)),以及他們的二期或改造工程.在國(guó)家〝十一.五〞期間,我們與奧鋼聯(lián)、西馬克和達(dá)涅利合作制造了15套常規(guī)板坯和寬厚板坯連鑄機(jī).它們都具備當(dāng)代最新技術(shù)發(fā)展特點(diǎn),其中為首鋼秦皇島4.3m軋機(jī)配套3#連鑄機(jī),400×2400mm寬厚板坯連鑄機(jī)是現(xiàn)今世界最先進(jìn),最重型的板坯連鑄機(jī).這些成果確定了我公司在制造板坯連鑄機(jī)領(lǐng)域里的競(jìng)爭(zhēng)能力和領(lǐng)先地位.二.消化,吸收和掌握先進(jìn)設(shè)計(jì)技術(shù),理解和領(lǐng)會(huì)了現(xiàn)代板坯連鑄工藝技術(shù),自主創(chuàng)新和集成,推進(jìn)板坯連鑄機(jī)國(guó)產(chǎn)化.板坯連鑄是高品質(zhì)板帶生產(chǎn)流程里至關(guān)重要的環(huán)節(jié), 新建設(shè)的當(dāng)代最先進(jìn)的板坯連鑄機(jī)的技術(shù)進(jìn)步主要體現(xiàn)在工藝裝備的日益優(yōu)化，機(jī)電液和工藝介質(zhì)的一體化裝備技術(shù)更加成熟，無(wú)缺陷鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)先進(jìn)實(shí)用，自動(dòng)化系統(tǒng)和工藝控制水平不斷更新和完善，滿足生產(chǎn)實(shí)際需要的智能操作軟件的開發(fā)和應(yīng)用效果顯著。

新設(shè)計(jì)的板坯連鑄結(jié)晶器都采用了緊湊式設(shè)計(jì)，剛性好，可實(shí)現(xiàn)快速更換，水系統(tǒng)自動(dòng)對(duì)接；在功能上充分完善均勻的坯殼的形成，保證鑄坯良好的內(nèi)在和表面質(zhì)量；把結(jié)晶器液面動(dòng)態(tài)控制在最佳的狀態(tài)，自動(dòng)澆鑄，確保連鑄機(jī)高效運(yùn)行；有效地防止坯殼粘結(jié)或漏鋼的發(fā)生；液壓振動(dòng)可控制振幅，振頻，波形，調(diào)節(jié)非正弦因數(shù)，可優(yōu)化負(fù)滑脫時(shí)間使鑄坯振痕變淺，防止表面裂紋產(chǎn)生，保證鑄坯的表面質(zhì)量。

為了有效地消除板坯的中心疏松和凝固過(guò)程鑄坯中心產(chǎn)生的裂紋，我們制造的板坯連鑄機(jī)都具備動(dòng)態(tài)收縮輥縫——鑄坯凝固末端的輕壓下技術(shù)，在拉坯過(guò)程中根據(jù)鑄坯液相穴的位置的變化，動(dòng)態(tài)地調(diào)整輥縫和輥列的錐度，使凝固末端鑄坯達(dá)到輕壓下。鑄坯在二次冷卻區(qū)既得到最佳的冷卻速率,又防止過(guò)冷卻，保證鑄坯的質(zhì)量；動(dòng)態(tài)控制的冷卻系統(tǒng)，由計(jì)算機(jī)計(jì)算的溫度分布的熱跟蹤模型，確定冷卻的強(qiáng)度和分布，配置冷卻的策略。具有動(dòng)態(tài)軟壓下功能的板坯連鑄機(jī)都采用液壓夾緊扇形段，遠(yuǎn)程調(diào)整輥縫和具有足夠精度和剛度的設(shè)備條件，成熟和可靠的工藝軟件包的支持。液壓遠(yuǎn)程調(diào)整輥縫的鑄坯導(dǎo)向系統(tǒng)極大地支持了連鑄生產(chǎn)和操作的靈活性。

在設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化、加工制造、質(zhì)量控制、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試和生產(chǎn)保障、備件供應(yīng)、維修和再制造的過(guò)程中我們掌握和積累了許多經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn),使我們有能力推進(jìn)板坯連鑄機(jī)的技術(shù)進(jìn)步和國(guó)產(chǎn)化.我們?cè)诩庸ぶ圃爝B鑄輥系和框架中創(chuàng)新設(shè)計(jì)了許多項(xiàng)工藝和工裝有效地保證了加工質(zhì)量,大大提高了加工效率,有效地縮短工期和降低成本,其中授予了4項(xiàng)專利權(quán).我們對(duì)板坯連鑄機(jī)制造材料和配套零部件的選用,堆焊材料和焊劑;軸承、密封、液壓、潤(rùn)滑、冷卻、傳動(dòng)、傳感器和電器等主要配套零部件的供貨商、品質(zhì)和技術(shù)參數(shù)實(shí)行了優(yōu)化,建立了戰(zhàn)略合作伙伴關(guān)系,有效地保證了產(chǎn)品質(zhì)量,也最大限度地實(shí)現(xiàn)了國(guó)產(chǎn)化.我們?cè)趯?shí)踐中積累了許多經(jīng)驗(yàn),增長(zhǎng)了能力,培養(yǎng)了專業(yè)人材,最重要的是我們對(duì)現(xiàn)代板坯連鑄技術(shù)的理解,使我們有能力向用戶、科研單位和工程設(shè)計(jì)公司提供相關(guān)技術(shù)支持,參與工藝裝備設(shè)計(jì)選型和綜合解決方案的討論,分享我們的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)成果,共同推進(jìn)國(guó)內(nèi)板坯連鑄技術(shù)和裝備的進(jìn)步,同時(shí)我們也得到了合同,取得經(jīng)濟(jì)效益.我們?cè)谙找M(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上自主集成和設(shè)計(jì),制造了具有國(guó)內(nèi)領(lǐng)先水平的板坯連鑄機(jī),其投產(chǎn)后的綜合技術(shù)水平相當(dāng)于國(guó)外設(shè)計(jì)的裝備.同時(shí)我們對(duì)首鋼投產(chǎn)使用的一些板坯連鑄機(jī)部分結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn),提高了設(shè)備的可靠性和使用的合理性.三.著力企業(yè)技術(shù)進(jìn)步,打造冶金成套裝備核心競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力.首鋼機(jī)電公司打造冶金成套裝備核心競(jìng)爭(zhēng)實(shí)力,把技術(shù)進(jìn)步放在最先位置,加大了裝備和軟實(shí)力的提升.作為一家冶金重型裝備制造企業(yè),機(jī)床一般比較大型化和通用化,因此對(duì)于板坯連鑄機(jī)加工制造明顯沒有針對(duì)性,公司調(diào)整了技改方向,短時(shí)間內(nèi)購(gòu)置一批數(shù)控加工機(jī)床,并且采用了高效切削技術(shù),還以技術(shù)帶頭人為命名的工作室,作為創(chuàng)新平臺(tái),綜合了加工工藝,數(shù)控技術(shù),刀具,切削液,計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)等專業(yè),數(shù)倍提高了加工效率,確保了加工質(zhì)量百分百的合格.CAPP計(jì)算機(jī)輔助工藝過(guò)程設(shè)計(jì)系統(tǒng)投入使用,大為縮短了與國(guó)際先進(jìn)企業(yè)的差距.將產(chǎn)品工藝設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)換為各種加工制造和生產(chǎn)組織管理信息,起到了機(jī)械制造信息化建設(shè)聯(lián)系設(shè)計(jì)和生產(chǎn)的紐帶,解決了工藝設(shè)計(jì)效率,標(biāo)準(zhǔn)化和集成問題,使我們的企業(yè)的軟實(shí)力得到合作外方的高度重視.堆焊是生產(chǎn)板坯連鑄機(jī)的重要工序,由于我們嚴(yán)格工藝過(guò)程控制,穩(wěn)定的產(chǎn)品質(zhì)量,我們的該生產(chǎn)單元被國(guó)際著名焊接材料公司,英國(guó)Weldclad公司命名為在中國(guó)的示范基地.板坯連鑄機(jī)冷卻水,潤(rùn)滑和液壓管路的裝配工作量很大,往往是制約生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量的主要環(huán)節(jié),我們采用了計(jì)算機(jī)三維輔助設(shè)計(jì)和數(shù)控彎管技術(shù),路徑復(fù)雜,空間走向,角度和尺寸極其繁多配管進(jìn)行了精確的預(yù)制,使得配管操作就象汽車生產(chǎn)線一樣簡(jiǎn)單,并達(dá)到美感,可靠的效果.此項(xiàng)技術(shù)得到合作外方高度評(píng)價(jià),這在他們的工廠里也尚未做到.未來(lái)鋼鐵企業(yè)為了滿足高質(zhì)量寬厚鋼板的需求，產(chǎn)品品質(zhì)必需滿足更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)；必然要應(yīng)對(duì)日益激烈的競(jìng)爭(zhēng)，應(yīng)對(duì)來(lái)自質(zhì)量、成本、效率、環(huán)保、品種和技術(shù)方面的壓力和挑戰(zhàn)；面對(duì)一般板帶生產(chǎn)能力過(guò)剩，高端產(chǎn)品技術(shù)和生產(chǎn)能力仍然短缺的現(xiàn)狀；可以肯定煉鋼-連鑄-軋鋼工藝流程和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)優(yōu)化的技術(shù)改造，淘汰落后和新的工程建設(shè)將持續(xù)進(jìn)行,對(duì)冶金裝備必然有更高的要求和更嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)。

整合設(shè)計(jì)研究，裝備制造和使用平臺(tái)，鼓勵(lì)支持消化吸收和掌握引進(jìn)技術(shù)，重視總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)的二次創(chuàng)新和自主集成，推動(dòng)裝備國(guó)產(chǎn)化、工藝技術(shù)和核心競(jìng)爭(zhēng)力的實(shí)現(xiàn)，我國(guó)高端板坯連鑄與板帶生產(chǎn)的技術(shù)和裝備必定要適應(yīng)這樣的發(fā)展趨勢(shì).

第三篇：動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)在攀鋼板坯連鑄中的應(yīng)用

動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)在攀鋼板坯連鑄中的應(yīng)用

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來(lái)源：物資采購(gòu)網(wǎng) 采編 時(shí)間：2007年9月10日14時(shí)36分

輕壓下技術(shù)基本原理

攀枝花鋼鐵集團(tuán)公司為了改善產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、增強(qiáng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力和提高經(jīng)濟(jì)效益，新建了一套現(xiàn)代化的高效單流板坯連鑄機(jī)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)板坯100萬(wàn)t，生產(chǎn)的板坯供給1450mm熱軋板廠。隨著輕壓下技術(shù)在改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量方面的顯著效果被越來(lái)越多的應(yīng)用實(shí)踐所證明，該技術(shù)己被世界各國(guó)的鋼鐵生產(chǎn)廠家廣泛采用，故在新建連鑄機(jī)中采用了新的動(dòng)態(tài)輕壓下控制技術(shù)。

通過(guò)在連鑄坯液芯末端附近施加壓力，產(chǎn)生一定的壓下量來(lái)補(bǔ)償鑄坯的凝固收縮量。這一方面可消除或減少鑄坯收縮形成的內(nèi)部空隙，防止晶間富集溶質(zhì)的鋼液向鑄坯中心橫向流動(dòng)；另一方面輕壓下所產(chǎn)生的擠壓作用還可以促使液芯中心富集溶質(zhì)的鋼液沿拉坯方向反向流動(dòng)，使溶質(zhì)元素在鋼液中重新分配。從而使鑄坯的凝固組織更加均勻致密，達(dá)到改善中心偏析和減少中心疏松的目的。

系統(tǒng)組成和功能

控制系統(tǒng)組成如圖1所示。

圖1 控制系統(tǒng)組成圖

一級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)完成現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)采集、過(guò)程回路控制、電氣設(shè)備順序控制、設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)操作監(jiān)視及報(bào)警等基本控制功能。二級(jí)自動(dòng)化系統(tǒng)包括過(guò)程計(jì)算機(jī)系統(tǒng)和工藝技術(shù)工作站TWS。過(guò)程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)完成生產(chǎn)計(jì)劃、操作指導(dǎo)、數(shù)據(jù)計(jì)算、物流跟蹤等過(guò)程控制功能。

TWS為澆鑄過(guò)程控制提供特殊的工藝模型，并為操作員訪問模型提供接口，同時(shí)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備可以通過(guò)TWS獲得所需的數(shù)據(jù)。TWS可以實(shí)時(shí)、獨(dú)立或離線工作，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。在TWS上運(yùn)行的模型是DANIELI公司開發(fā)的專用軟件，主要有液芯控制和凝固模型(LPC)、漏鋼預(yù)報(bào)模型和動(dòng)態(tài)軟壓下模型LPC模型能根據(jù)鋼種、澆鑄溫度、拉速等變化因素在線計(jì)算鑄坯的凝固末端位置。

輕壓下的主控系統(tǒng)是一臺(tái)西門了57-400PLC，下掛5個(gè)遠(yuǎn)程1/O(ET200)，從站均通過(guò)IM153主站相連；PLC通過(guò)CP443-1與以太網(wǎng)相連。現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備包括電磁閥、伺服閥、壓力傳感器、位置傳感器等人機(jī)界面HMI主要用于設(shè)備和過(guò)程監(jiān)控，過(guò)程設(shè)定功能，使用InTouch軟件組態(tài)生成畫面。

動(dòng)態(tài)輕壓下功能使用一套鑄流扇形段輥控制板坯的壓縮，主要控制14個(gè)扇形段(0~13段)的開口度。這些扇形段的配備如下：0~6#扇形段的每個(gè)段配備一套液壓缸，維修時(shí)打開扇形段。7~13#扇形段的每個(gè)段配備一套液壓輥來(lái)控制輥縫。控制開口度的目的是減少板坯的厚度而達(dá)到改善板坯內(nèi)部和表面質(zhì)量，包括輕壓下技術(shù)是將板坯里液體部分的軸向凝固結(jié)構(gòu)抑制住，朝等軸晶結(jié)構(gòu)發(fā)展。扇形段0~6#和7~13#的開/關(guān)速度均為10mm/s，全行程時(shí)間均為25s。

控制設(shè)計(jì)

在澆鑄過(guò)程中，動(dòng)態(tài)輕壓下功能中扇形段輥縫的目標(biāo)位置是動(dòng)態(tài)計(jì)算的。此計(jì)算基于從二級(jí)過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)下載的輕壓下路徑和最終尺寸，以及由板坯凝固模型計(jì)算的液芯長(zhǎng)度。

動(dòng)態(tài)輕壓下控制模型執(zhí)行以下功能：實(shí)時(shí)計(jì)算沿澆鑄方向的軟壓下范圍(需要使用的起始輥和結(jié)束輥)和實(shí)時(shí)計(jì)算該軟壓下范圍內(nèi)的壓下量分布(輥的位置構(gòu)成的“輪廓”)，輕壓下PLC根據(jù)以上幾點(diǎn)計(jì)算出每一個(gè)輥了的目標(biāo)位置，并進(jìn)行輥位置控制軟件設(shè)計(jì)的閉環(huán)PID功能比較輥了實(shí)際的位置和要求值，并生成參考值用于伺服閥控制輥的開口度。澆鑄期間，由板坯“跟蹤”功能檢查和控制所有輥的開閉順序。如圖2控制算法。

圖2 輕壓下控制算法圖 扇形段的控制

0~6#扇形段一般是壓下的；操作工在“鑄機(jī)準(zhǔn)備”方式下打開。7~13#扇形段的位置根據(jù)正在執(zhí)行的順序來(lái)控制，有下列的順序和意外：

引錠桿插入：當(dāng)引錠桿被插入，所有的扇形段打開。

引錠桿全部進(jìn)入：當(dāng)引錠桿被全部進(jìn)入，1到13#扇形段按照引錠桿頭部厚度壓下(位置由操作員確定，0#扇形段保持打開。

澆鑄開始和頭部跟蹤：當(dāng)板坯頭部達(dá)到扇形零段出口(由操作員確定偏差量)，扇形段壓下到目標(biāo)厚度當(dāng)板坯頭部到達(dá)每個(gè)扇形段的入口，相關(guān)的扇形段打開；當(dāng)頭部到達(dá)該扇形段出口，扇形段壓下到目標(biāo)厚度。

正常澆鑄：當(dāng)扇形段壓下時(shí)，動(dòng)態(tài)計(jì)算扇形段達(dá)到的位置，其根據(jù)是從二級(jí)計(jì)算機(jī)下載的收縮曲線和最終尺寸，還根據(jù)由板坯凝固模型計(jì)算的液芯長(zhǎng)度，通過(guò)傳熱微分方程，決定液芯情況，井與LPC模型獲得的鋼種和澆鑄變量來(lái)進(jìn)行實(shí)時(shí)計(jì)算。每個(gè)扇形段入口輥的位置也取決于前一個(gè)扇形段的出口輥位置。前一個(gè)扇形段的入口位置和出口位置的開口度，以及同一個(gè)扇形段的入口和出口邊，都限制在上限內(nèi)(由操作員確定)。

結(jié)束順序：當(dāng)中包重量達(dá)到設(shè)定值，首先關(guān)閉鑄流，為了補(bǔ)償結(jié)晶器坦的板坯液體空隙，所有扇形段都?jí)合碌阶罱K厚度。同樣的順序也能通過(guò)在鑄流控制站手動(dòng)選擇“尾坯”方式和壓下“手動(dòng)澆鑄結(jié)束”鍵來(lái)進(jìn)行初始化。

澆鑄停止和尾坯跟蹤：根據(jù)尾坯跟蹤，當(dāng)尾部到達(dá)扇形段入口，每個(gè)扇形段抬起到結(jié)晶器出口厚度(加上一個(gè)偏移量)。

漏鋼預(yù)防(由操作員確認(rèn))：在結(jié)晶器懸掛盤壓下“漏鋼預(yù)防”按扭來(lái)觸發(fā)，如果澆鑄的頭部鑄坯在鑄機(jī)里，扇形段都抬起到“結(jié)晶器出日口厚度+偏移量”如果板坯頭不在鑄機(jī)里，扇形段以結(jié)晶器出口厚度打開。典型工況的設(shè)計(jì)

輥?zhàn)哟蚧涸诖蚧樾蜗?，操作員在HMI觸發(fā)“緊急順序”將執(zhí)行：澆速度自動(dòng)設(shè)定到零，所有扇形段保持到當(dāng)前位置；振動(dòng)臺(tái)保持在最低頻率進(jìn)行振動(dòng)；操作員重新啟動(dòng)鑄流，澆鑄速度低于最小(由操作員確定，下同)，夾緊輥的壓力自動(dòng)增加150%；所有扇形段打開到結(jié)晶器出口厚度；澆鑄速度大于最低臨界值(由操作員確定)，扇形段象回收引錠桿過(guò)程一樣，靠跟蹤值來(lái)控制壓下順序；跟蹤結(jié)束，所有扇形段壓下到目標(biāo)位置；夾緊輥壓力降低到正常操作壓力值。

鑄流臨時(shí)停止：當(dāng)速度回到零時(shí)，執(zhí)行下面程序：鑄機(jī)停止；所有扇形段保持原位；鑄機(jī)重新啟動(dòng)；所有沒有關(guān)閉到最終尺寸的扇形段，都以結(jié)晶器出口厚度打開；剩下的扇形段，當(dāng)較薄的板坯達(dá)到相關(guān)扇形段時(shí)靠跟蹤來(lái)打開；澆鑄速度超過(guò)最小速度值，扇形段同回收引錠桿過(guò)程一樣靠跟蹤值來(lái)開始?jí)合?；跟蹤結(jié)束，所有扇形段壓下到目標(biāo)位置。

鑄流以爬行速度慢行：當(dāng)澆鑄速度降低，執(zhí)行下面的程序：澆鑄速度降低并且其低于最低速度臨界值，所有沒有關(guān)閉到最終尺寸的扇形段，都以結(jié)晶器出口厚度打開；剩下的扇形段，當(dāng)較薄的板坯達(dá)到相關(guān)扇形段時(shí)靠跟蹤值來(lái)打開；澆鑄速度超過(guò)最小速度值，扇形段同回收引錠桿過(guò)程一樣靠跟蹤值來(lái)開始?jí)合拢桓櫧Y(jié)束，所有扇形段壓下到目標(biāo)位置。

鑄機(jī)安全啟動(dòng)：由操作工通過(guò)HMI來(lái)啟動(dòng)，當(dāng)操作啟動(dòng)成功，所有扇形段以結(jié)晶器出口厚度打開在初次打開后扇形段以如同回收引錠桿過(guò)程一樣靠跟蹤系統(tǒng)開始?jí)合隆?/p>

扇形段鎖定：為廠對(duì)付油壓失敗或位置檢測(cè)器失效，扇形段自動(dòng)切斷液壓流體鎖定在原位當(dāng)某個(gè)扇形段己鎖定，在HMI上發(fā)生報(bào)警在液壓失敗的情形下，當(dāng)壓力復(fù)原時(shí)扇形段自動(dòng)解鎖在位置檢測(cè)器失效的情形下，只能靠操作員從HMI對(duì)扇形段進(jìn)行解鎖。

“無(wú)位置控制”方式：為廠對(duì)付位置檢測(cè)器失效，扇形段自動(dòng)轉(zhuǎn)換到“無(wú)位置控制”方式，該操作方式也能用HMI進(jìn)行選擇當(dāng)該方式投入時(shí)，相關(guān)扇形段設(shè)定為全部打開或全部關(guān)閉，不顧位置檢測(cè)器的指示值對(duì)于除零號(hào)扇形段外的所有扇形段，“無(wú)位置控制”方式都能投入在此方式下，扇形段的動(dòng)作順序如下：1)引錠桿插入：扇形段全部打開；2)引錠桿全部插入：扇形段保持關(guān)閉；3)澆鑄開始：形段打開直到板坯頭部通過(guò)該扇形段出口，完全壓下到機(jī)械限位(最后厚度)；4)澆鑄中，在此方式下，強(qiáng)壓當(dāng)前扇形段的液芯位置，除非計(jì)算的液芯通過(guò)扇形段；5)澆鑄結(jié)束循序：所有扇形段將關(guān)閉到最終厚度，故障的扇形段將保持關(guān)閉；6)尾：當(dāng)板坯到達(dá)扇形段入口位置，扇形段由跟蹤系統(tǒng)強(qiáng)制打開；7)漏鋼預(yù)防：扇形段強(qiáng)制打開。操作員基礎(chǔ)界面

扇形段設(shè)計(jì)操作方式：0~6#僅有手動(dòng)；7~13#具有自動(dòng)、速度關(guān)聯(lián)、手動(dòng)控制地點(diǎn)：0~6#和7~13#都有遠(yuǎn)控和現(xiàn)場(chǎng)所有方式的顯示和選擇執(zhí)行，均可通過(guò)HMI來(lái)實(shí)現(xiàn)(現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式除外)。

0~6#段：1)遠(yuǎn)控手動(dòng)方式用于維護(hù)扇形段打開或壓下(松開/夾緊)。2)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式用于維護(hù)目的，當(dāng)此方式投入時(shí)，控制扇形段0~6段或單段打開或壓下；現(xiàn)場(chǎng)方式的標(biāo)示也可顯示在現(xiàn)場(chǎng)操作盤上當(dāng)控制方式由自動(dòng)轉(zhuǎn)到手動(dòng)方式，輥?zhàn)泳S持在最近達(dá)到的位置。

7~13#段：1)自動(dòng)方式用于常規(guī)的鑄機(jī)操作當(dāng)自動(dòng)控制執(zhí)行時(shí)，根據(jù)液芯計(jì)算控制輕壓下當(dāng)控制方式從手動(dòng)轉(zhuǎn)換到自動(dòng)時(shí)，扇形段定位在所計(jì)算的目標(biāo)位置。2)速度關(guān)聯(lián)方式：根據(jù)實(shí)際澆鑄速度選擇扇形段位置設(shè)定點(diǎn)表；當(dāng)控制方式從自動(dòng)轉(zhuǎn)換到速度關(guān)聯(lián)，扇形段定位到所計(jì)算的目標(biāo)位置。3)遠(yuǎn)控手動(dòng)方式僅用于測(cè)試。手動(dòng)選擇扇形段位置設(shè)定點(diǎn)表。4)現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)方式僅用于維護(hù)目的，操作與執(zhí)行與0~6#扇形段相同方式下。

結(jié)束語(yǔ)

動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)己成為現(xiàn)代連鑄機(jī)水平的一個(gè)顯著標(biāo)志。攀鋼2#連鑄機(jī)采用DANIELI公司動(dòng)態(tài)輕壓下技術(shù)的應(yīng)用，改善了鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，減少了中心偏析和疏松，為實(shí)現(xiàn)高效連鑄起到了重要作用，同時(shí)為攀鋼下期建設(shè)工程順利達(dá)產(chǎn)提供了保障由于連鑄過(guò)程的復(fù)雜性，過(guò)熱度、冷卻條件、拉速等條件的波動(dòng)將會(huì)導(dǎo)致凝固末端位置的變化，從而壓下位置也將發(fā)生變化。因此為了能精確地實(shí)施輕壓下，需要做到凝固末端的準(zhǔn)確測(cè)定，以便壓下參數(shù)隨凝固末端位置的變化而變化、從而保證輕壓下區(qū)域在鑄坯的凝固末端兩相區(qū)區(qū)域內(nèi)。同時(shí)，在壓下位置變化的情況下，必須快速、精確地調(diào)整輥縫，以便保證及時(shí)準(zhǔn)確地實(shí)施輕壓下，獲得良好的鑄坯中心質(zhì)量和鑄坯形狀。

第四篇：連鑄檢測(cè)和控制八大技術(shù)

連鑄檢測(cè)和控制八大技術(shù)

連鑄的特點(diǎn)之一是易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。實(shí)行自動(dòng)化的目的在于改善操作人員的工作環(huán)境，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，減少人為因素對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的干擾，保證連鑄生產(chǎn)和鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定，優(yōu)化生產(chǎn)過(guò)程和生產(chǎn)計(jì)劃，從而降低成本。自上世紀(jì)80年代以來(lái)，冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)的可靠性、實(shí)用性、可操作性和可維護(hù)性都得到極大的改善，不斷提高的性能價(jià)格比使冶金自動(dòng)化裝備技術(shù)得到快速推廣應(yīng)用。

目前，連鑄自動(dòng)化系統(tǒng)基本上包括信息級(jí)、生產(chǎn)管理級(jí)、過(guò)程控制級(jí)和設(shè)備控制級(jí)。信息級(jí)的主要功能是搜集、統(tǒng)計(jì)生產(chǎn)數(shù)據(jù)供管理人員研究和作出決策；生產(chǎn)管理級(jí)主要是對(duì)生產(chǎn)計(jì)劃進(jìn)行管理和實(shí)施，指揮過(guò)程計(jì)算機(jī)執(zhí)行生產(chǎn)任務(wù)；過(guò)程控制級(jí)接收設(shè)備控制級(jí)提供的各類數(shù)據(jù)和設(shè)備狀態(tài)，指導(dǎo)和優(yōu)化設(shè)備控制過(guò)程；設(shè)備控制級(jí)指揮現(xiàn)場(chǎng)的各種設(shè)備(如塞棒、滑動(dòng)水口、拉矯機(jī)、切割設(shè)備等)按照工藝要求完成相應(yīng)的生產(chǎn)操作。其中，設(shè)備控制級(jí)和過(guò)程控制級(jí)自動(dòng)化最為關(guān)鍵，直接關(guān)系到連鑄機(jī)生產(chǎn)是否順暢和連鑄坯的質(zhì)量。目前，在國(guó)內(nèi)外連鑄機(jī)上已成功應(yīng)用的檢測(cè)和控制的自動(dòng)化技術(shù)主要包括以下幾種：

1．鋼流夾渣檢測(cè)技術(shù)

當(dāng)大包到中間包的長(zhǎng)水口或中間包到結(jié)晶器的浸入式水口中央帶渣子時(shí)，表明大包或中間包中的鋼水即將澆完，需盡快關(guān)閉水口，否則鋼渣會(huì)進(jìn)入中間包或結(jié)晶器中。目前，常用的夾渣檢測(cè)裝置有光導(dǎo)纖維式和電磁感應(yīng)式。檢測(cè)裝置可與塞棒或滑動(dòng)水口的控制裝置形成閉環(huán)控制，當(dāng)檢測(cè)到下渣信號(hào)自動(dòng)關(guān)閉水口，防止渣子進(jìn)入中間包或結(jié)晶器。

2．中間包連續(xù)測(cè)溫

測(cè)定中間包內(nèi)鋼水溫度的傳統(tǒng)方法是操作人員將快速測(cè)溫?zé)犭娕疾迦酥虚g包鋼液中，由二次儀表顯示溫度。熱電偶為一次性使用，一般每爐測(cè)溫3至5次。如果采用中間包加熱技術(shù)，加熱過(guò)程中需隨時(shí)監(jiān)測(cè)中間包內(nèi)鋼液溫度，則連續(xù)測(cè)溫裝置更是必不可少。目前，比較常用的中間包連續(xù)測(cè)溫裝置是使用帶有保護(hù)套管的熱電偶，保護(hù)套管的作用是避免熱電偶與鋼液接觸。熱電偶式連續(xù)測(cè)溫的原理較為簡(jiǎn)單，關(guān)鍵的問題是如何提高保護(hù)套管的使用壽命和縮短響應(yīng)時(shí)間。國(guó)外較為成熟的中間包連續(xù)測(cè)溫裝置的保護(hù)套管的使用壽命可達(dá)幾百小時(shí)。國(guó)內(nèi)有少量連鑄機(jī)采用國(guó)產(chǎn)的中間包連續(xù)測(cè)溫裝置，使用性能基本滿足中間包測(cè)溫要求。

3．結(jié)晶器液面檢測(cè)與自動(dòng)控制

結(jié)晶器液面波動(dòng)會(huì)使保護(hù)渣卷入鋼液中，引起鑄坯的質(zhì)量問題，嚴(yán)重時(shí)導(dǎo)致漏鋼或溢鋼。結(jié)晶器液面檢測(cè)主要有同位素式、電磁式、電渦流式、激光式、熱電偶式、超聲波式、工業(yè)電視法等。其中，同位素式液面檢測(cè)技術(shù)最為成熟、可靠，在生產(chǎn)中采用較多。液面自動(dòng)控制的方式大致可分為三種類型：一是通過(guò)控制塞棒升降高度來(lái)調(diào)節(jié)流入結(jié)晶器內(nèi)鋼液流量；二是通過(guò)控制拉坯速度使結(jié)晶器內(nèi)鋼水量保持恒定；三是前兩種構(gòu)成的復(fù)合型。

4．結(jié)晶器熱流監(jiān)測(cè)與漏鋼預(yù)報(bào)技術(shù)

在連鑄生產(chǎn)中，漏鋼是一種災(zāi)難性的事故，不僅使連鑄生產(chǎn)中斷，增加維修工作量，而且常常損壞機(jī)械設(shè)備。粘結(jié)漏鋼是連鑄中出現(xiàn)最為頻繁的一種漏鋼事故。為了預(yù)報(bào)由粘結(jié)引起的漏鋼，國(guó)內(nèi)外根據(jù)粘結(jié)漏鋼形成機(jī)理開發(fā)了漏鋼預(yù)報(bào)裝置。當(dāng)出現(xiàn)粘結(jié)性漏鋼時(shí)，粘結(jié)處銅板的溫度升高。根據(jù)這一特點(diǎn)，在結(jié)晶器銅板上安裝幾排熱電偶，將熱電偶測(cè)得的溫度值輸入計(jì)算機(jī)中，計(jì)算機(jī)根據(jù)有關(guān)的工藝參數(shù)按一定的邏輯進(jìn)行處理，對(duì)漏鋼進(jìn)行預(yù)報(bào)。根據(jù)漏鋼的危險(xiǎn)程度不同，可采取降低拉速或暫時(shí)停澆的措施，待漏鋼危險(xiǎn)消除后恢復(fù)正常拉速。采用熱流監(jiān)測(cè)與漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)可大大降低漏鋼頻率。比利時(shí)的Sidmar鋼廠板坯連鑄機(jī)自1991年安裝了結(jié)晶器熱流監(jiān)測(cè)與漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)后，粘結(jié)漏鋼由每年的14次降低為1次。此外，熱流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)還能夠根據(jù)結(jié)晶器內(nèi)熱流狀況預(yù)報(bào)縱裂發(fā)生的可能性以及發(fā)生的位置。同時(shí)，因?yàn)楸Ｗo(hù)渣的性能影響結(jié)晶器的熱流，故熱流監(jiān)測(cè)系統(tǒng)所收集的熱流數(shù)據(jù)可用來(lái)比較保護(hù)渣的性能，為選擇合適的保護(hù)渣提供依據(jù)。

5．二冷水自動(dòng)控制

同一臺(tái)連鑄機(jī)在開澆、澆鑄不同鋼種以及拉速變化時(shí)需要及時(shí)對(duì)二冷水量進(jìn)行適當(dāng)調(diào)整。早期連鑄采用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥門來(lái)改變二冷水量，人為因素影響很大，在改變拉速時(shí)往往來(lái)不及調(diào)整，造成鑄坯冷卻不均勻。二冷水的自動(dòng)控制方法主要可分為靜態(tài)控制法和動(dòng)態(tài)控制法兩類。靜態(tài)控制法一般是利用數(shù)學(xué)模型，根據(jù)所澆鑄的斷面、鋼種、拉速、過(guò)熱度等連鑄工藝條件計(jì)算冷卻水量，將計(jì)算的二冷水?dāng)?shù)據(jù)表存入計(jì)算機(jī)中，在生產(chǎn)工藝條件變化時(shí)計(jì)算機(jī)按存入的數(shù)據(jù)找出合適的二冷水控制量，調(diào)整二冷強(qiáng)度。靜態(tài)控制法是目前廣泛采用的二冷水控制方法，在穩(wěn)定生產(chǎn)時(shí)基本能夠滿足要求。根據(jù)二冷區(qū)鑄坯的實(shí)際情況及時(shí)改變二冷水的控制方法為動(dòng)態(tài)控制。目前能夠測(cè)得的鑄坯溫度僅為表面溫度，如果能夠準(zhǔn)確測(cè)得鑄坯的表面溫度，則可根據(jù)表面溫度對(duì)二冷水及時(shí)調(diào)整。但是，鑄坯表面覆蓋的一層氧化鐵皮、水膜以及二冷區(qū)存在的大量水蒸氣嚴(yán)重影響測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性。因此，在實(shí)際生產(chǎn)中根據(jù)實(shí)測(cè)的鑄坯表面溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)控制的方法很少被采用。比較可行的方法是進(jìn)行溫度推算控制法。溫度推算控制法的思路是將鑄坯整個(gè)長(zhǎng)度分成許多小段，根據(jù)鑄坯凝固傳熱數(shù)學(xué)模型每隔一定時(shí)間(例如20秒)計(jì)算出每一小段的溫度，然后與預(yù)先設(shè)定的鑄坯所要求的最佳溫度相比較，根據(jù)比較結(jié)果給出最合適的冷卻水量。在二十世紀(jì)80年代中后期，歐洲、日本以及美國(guó)的一些先進(jìn)的連鑄機(jī)已逐步采用二冷動(dòng)態(tài)控制系統(tǒng)。我國(guó)現(xiàn)有的大部分鑄機(jī)采用靜態(tài)控制法控制二冷水量，引進(jìn)的現(xiàn)代化板坯連鑄機(jī)、薄板坯連鑄機(jī)等一般采用溫度推算動(dòng)態(tài)控制法進(jìn)行二冷水的調(diào)節(jié)。

6．鑄坯表面缺陷自動(dòng)檢測(cè) 連鑄坯的表面缺陷直接影響軋制成品的表面質(zhì)量，熱裝熱送或直接軋制工藝要求鑄坯進(jìn)加熱爐或均熱爐必須無(wú)缺陷。因此，必須進(jìn)行表面質(zhì)量在線檢測(cè)，將有缺陷的鑄坯篩選出來(lái)進(jìn)一步清理，缺陷嚴(yán)重的要判廢。目前，比較成熟的檢測(cè)方法有光學(xué)檢測(cè)法和渦流檢測(cè)法。光學(xué)檢測(cè)法是用攝像機(jī)獲取鑄坯表面的圖像，圖像經(jīng)過(guò)處理后，去掉振痕及凹凸不平等信號(hào)，只留下裂紋信號(hào)在顯示器上顯示，經(jīng)縮小比例后在打印機(jī)上打印出圖形，打印紙的速度與鑄坯同步。操作人員觀察打印結(jié)果對(duì)鑄坯表面質(zhì)量做出判斷，決定切割尺寸并決定是否可直接熱送。當(dāng)裂紋大于預(yù)定值時(shí)，應(yīng)調(diào)整切割長(zhǎng)度，將該部分切除，盡可能增加收得率。渦流檢測(cè)法利用鑄坯有缺陷部位的電導(dǎo)率和磁導(dǎo)率產(chǎn)生變化的原理來(lái)檢測(cè)鑄坯的表面缺陷。

7．鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定

鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定系統(tǒng)是對(duì)所有可能影響鑄坯質(zhì)量的大量工藝參數(shù)進(jìn)行收集與整理，得到不同鋼種、不同質(zhì)量要求的各種產(chǎn)品的工藝數(shù)據(jù)的合理控制范圍，將這些參數(shù)編制成數(shù)學(xué)模型存入計(jì)算機(jī)中。生產(chǎn)時(shí)計(jì)算機(jī)對(duì)澆鑄過(guò)程的有關(guān)參數(shù)進(jìn)行跟蹤，根據(jù)一定的規(guī)則(即從生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)歸納出來(lái)的工藝參數(shù)與質(zhì)量的關(guān)系)給出鑄坯的質(zhì)量指標(biāo)，與生產(chǎn)要求的合理范圍進(jìn)行對(duì)比，給出產(chǎn)品質(zhì)量等級(jí)。在鑄坯被切割時(shí)，可以在鑄機(jī)上打出標(biāo)記，操作人員可以根據(jù)這些信息對(duì)鑄坯進(jìn)一步處理。

8．動(dòng)態(tài)輕壓下控制

輕壓下是在線改變鑄坯厚度、提高內(nèi)部質(zhì)量的有效手段，主要用于現(xiàn)代化的薄板坯連鑄中。帶輕壓下功能的扇形段的壓下過(guò)程由液壓缸來(lái)完成，對(duì)液壓缸的控制非常復(fù)雜，需要計(jì)算機(jī)根據(jù)鋼種、拉速、澆鑄溫度、二冷強(qiáng)度等工藝參數(shù)計(jì)算出最佳的壓下位置以及每個(gè)液壓缸開始?jí)合碌臅r(shí)間、壓下的速度。目前，國(guó)內(nèi)薄板坯連鑄機(jī)動(dòng)態(tài)輕壓下的設(shè)備及控制系統(tǒng)均全套引進(jìn)?？傮w上講，我國(guó)的連鑄自動(dòng)化水平與歐、美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家相比還相當(dāng)落后。發(fā)達(dá)國(guó)家的連鑄機(jī)正朝著全自動(dòng)、智能化、無(wú)人澆鑄的方向發(fā)展。連鑄機(jī)的操作人員越來(lái)越少。例如，奧鋼聯(lián)林茨廠1997年投產(chǎn)的年產(chǎn)量為120萬(wàn)噸的單流板坯連鑄機(jī)只有5名操作人員(同類鑄機(jī)為9人)和兩個(gè)操作站(一般為5個(gè))。開澆、鋼包和保護(hù)渣等操作、溫度測(cè)量、機(jī)械手取樣、缺陷分析、結(jié)晶器液面控制、中間包浸入式水口的更換、漏鋼預(yù)報(bào)、火焰切割、打印標(biāo)記機(jī)的操作等所有運(yùn)行區(qū)域的操作都自動(dòng)運(yùn)行。國(guó)內(nèi)除了少數(shù)引進(jìn)和近年來(lái)新建的連鑄機(jī)自動(dòng)化水平較高以外，其它連鑄機(jī)基本靠常規(guī)儀表和一般電氣設(shè)備進(jìn)行控制，計(jì)算機(jī)控制的項(xiàng)目較少，很多靠手動(dòng)控制。從普及的程度來(lái)看，二冷自動(dòng)配水已為國(guó)內(nèi)大多數(shù)鑄機(jī)所采用，其次為結(jié)晶器液面檢測(cè)與自動(dòng)控制。近年來(lái)，已有少數(shù)連鑄機(jī)采用中間包連續(xù)測(cè)溫技術(shù)，但其它如鋼流夾渣檢測(cè)、結(jié)晶器熱流監(jiān)測(cè)與漏鋼預(yù)報(bào)、鑄坯表面缺陷自動(dòng)檢測(cè)、鑄坯質(zhì)量跟蹤與判定系統(tǒng)等則很少被采用。從總體趨勢(shì)看，連鑄機(jī)的產(chǎn)量越來(lái)越高，鑄坯質(zhì)量也越來(lái)越好，但連鑄機(jī)的操作人員卻越來(lái)越少，這是實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制的必然結(jié)果。因此，如何提高連鑄機(jī)的自動(dòng)化水平是擺在國(guó)內(nèi)鋼鐵企業(yè)面前的一個(gè)不容忽視的問題。

第五篇：不銹鋼連鑄技術(shù)與質(zhì)量控制

方坯連鑄不銹鋼技術(shù)與質(zhì)量控制

—特鋼連鑄研討會(huì)論文

方坯連鑄不銹鋼技術(shù)與質(zhì)量控制

寶鋼股份有限公司特殊鋼分公司 陳家昶

上海新中連鑄技術(shù)工程公司 葉 楓 1.前言

不銹鋼的制造技術(shù)已有巨大的發(fā)展，從上世紀(jì)60年代不銹鋼開始采用連鑄，到1985年全世界不銹鋼連鑄比已達(dá)70%以上，目前西方工業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家不銹鋼生產(chǎn)幾乎100%用連鑄。最近20年來(lái)，世界不銹鋼產(chǎn)量每年以超過(guò)7%的比例增長(zhǎng)，1997年不銹鋼總產(chǎn)量為1650萬(wàn)噸/年，2006年全球不銹鋼產(chǎn)量達(dá)到了2840萬(wàn)噸，較2005年產(chǎn)量上升了16.7%。其中，中國(guó)的不銹鋼產(chǎn)量增加最多，達(dá)到了530萬(wàn)噸，比2005年的產(chǎn)量增加了68%，超過(guò)日本躍居世界第一。新上馬的很多產(chǎn)線釋放出了巨大的能力，中國(guó)的不銹鋼市場(chǎng)和產(chǎn)能前景樂觀。

我國(guó)不銹鋼的連鑄起步較晚，80年代才開始起步。經(jīng)過(guò)這幾年的發(fā)展，我國(guó)的不銹鋼連鑄比提高較快，已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大多數(shù)的不銹鋼品種的生產(chǎn)，但不銹鋼連鑄的生產(chǎn)和質(zhì)量控制有一定的難度，在一定程度上制約了我國(guó)不銹鋼連鑄坯的生產(chǎn)。

2.生產(chǎn)工藝和流程

不銹鋼冶煉方法有多種，如EAF單煉法、與AOD結(jié)合的二步法、與轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹及VOD或RH－OB相結(jié)合的三步法等，但目前最有優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用最廣泛的還是EAF＋AOD的二步法，在冶煉超低碳不銹鋼時(shí)，也有較多采用AOD+VOD的雙聯(lián)脫碳工藝。因此，一般常用的工藝流程為：

EAF＋AOD＋（VOD）＋CC（IC）

習(xí)慣上我們把EAF＋AOD稱為兩步法，而EAF＋AOD（或轉(zhuǎn)爐頂?shù)讖?fù)吹）＋VOD稱為三步法。

電爐冶煉不銹鋼可以選擇采用偏心底（EBT）、槽式（Spout）出鋼和兩種功能都有的雙爐殼設(shè)計(jì)，偏心底爐殼雖然能做到無(wú)渣出鋼，但在出鋼過(guò)程很難實(shí)施鋼渣混沖，影響合金的收得率，而且EBT出鋼口易被堵塞，不銹鋼冷鋼處理困難。因此，在不銹鋼母液生產(chǎn)時(shí)，電爐一般采用槽式出鋼法，它在出鋼過(guò)程鋼渣混沖，能有效提高合金收得率，但同時(shí)也帶來(lái)一個(gè)回磷問題，由于不銹鋼的脫磷困難、易回磷，這就對(duì)廢鋼和返回料的選擇使用帶來(lái)了嚴(yán)格的，對(duì)降低配料成本不利。3.不銹鋼連鑄

鑒于不銹鋼鋼種本身的性能特點(diǎn)（鋼水粘度較大，易氧化元素較多、傳熱慢、熱膨脹系數(shù)大等），其連鑄生產(chǎn)的特殊性和難度較大。而且不銹鋼品種較多，其中不乏含Ti、Nb、Cu、S、W等元素，鋼種的裂紋敏感性強(qiáng)、連鑄可澆性較差，對(duì)連鑄工藝的參數(shù)確定和過(guò)程控制要求較高。近幾年來(lái)，隨著連鑄控制技術(shù)和精度的提高，鋼水冶煉的純凈度提高，90％以上的不銹鋼已連鑄成功，但是過(guò)程的不穩(wěn)定性仍然存在。

不銹鋼一般分為鐵素體、奧氏體、馬氏體和雙相不銹鋼等幾類，嚴(yán)格的說(shuō)，這幾類鋼種的凝固性能和組織各不相同，澆注性能也并不一致?？傮w來(lái)說(shuō)，不銹鋼連鑄工藝可以從以下兩類著手：以Ni為主含有擴(kuò)大奧氏體區(qū)元素（Ni、Mn、N、C）的奧氏體不銹鋼； 以Cr為主含有擴(kuò)大鐵素體區(qū)元素（Cr、Mo、Si、Nb）的鐵素體不銹鋼。特別還要考慮不銹鋼的成份設(shè)計(jì)的裂紋敏感區(qū)，見下圖：

由圖中可以看出，凝固時(shí)新生鐵素體對(duì)裂紋不敏感，②位置的奧氏體對(duì)裂紋敏感、①位置馬氏體的淬火裂紋、③位置奧氏體中的相脆性、④位置鐵素體的蠕變行為等都對(duì)我們的生產(chǎn)凝固工藝提出了挑戰(zhàn)。

不銹鋼方坯連鑄，一般供軋制棒材、卷材、線材和不銹鋼管坯成材。從最終的產(chǎn)品性能來(lái)看，對(duì)方坯連鑄坯的表面質(zhì)量和內(nèi)部質(zhì)量要求極高。由于不銹鋼品種多，工藝的適應(yīng)性猶為復(fù)雜，我們就一些共性的問題做一下探討。3.1.表面質(zhì)量控制

單就熱膨脹系數(shù)而言，奧氏體鋼的值比碳鋼大（500℃時(shí)大56%，1000℃時(shí)大54%），鐵素體鋼與碳鋼相近。這說(shuō)明奧氏體鋼在結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼會(huì)過(guò)早收縮，更易使坯殼厚度不均勻，容易導(dǎo)致表面凹陷，裂紋等缺陷。而且鋼水中的易氧化元素的夾雜物被連鑄結(jié)晶器保護(hù)渣吸附后，保護(hù)渣的性能容易惡化，從而影響坯殼與結(jié)晶器銅壁之間的液渣流入，形成不均勻渣膜，加劇了傳熱的不均，對(duì)鑄坯的表面質(zhì)量產(chǎn)生嚴(yán)重的破壞。

以目前的技術(shù)裝備而言，常規(guī)連鑄機(jī)的結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)，對(duì)連鑄坯表面質(zhì)量造成的直接后果就是產(chǎn)生了振痕，振痕是由于結(jié)晶器的周期性振動(dòng)而在鑄錠表面產(chǎn)生的間距均勻有一定深度的橫向皺折。由于振痕的普遍存在，因此在一般情況下，已不將它看成是鑄坯的表面缺陷或者說(shuō)振痕是連鑄坯的本征缺陷；但是，對(duì)連鑄坯表面振痕的研究，發(fā)現(xiàn)伴隨著振痕的產(chǎn)生，皮下往往有磷、錳等合金元素的顯微正偏析，容易導(dǎo)致鑄坯表面產(chǎn)生微小的橫向裂紋，對(duì)后步工序產(chǎn)生不利影響，降低了產(chǎn)品各種物理性能橫向斷面的均勻性。研究表明，振痕是產(chǎn)生表面偏析和裂紋的原因之一。

對(duì)于普通鋼的振痕，通過(guò)熱軋加熱中的氧化，振痕一般不會(huì)對(duì)成品質(zhì)量造成影響；而不銹鋼則不同，由于具有高的抗氧化性，較深的振痕難以在熱軋中完全消除，如果用這種坯料軋制，就會(huì)在軋材表面產(chǎn)生缺陷。因此，不銹鋼連鑄坯的振痕的修磨率很高，有些廠家的不銹鋼連鑄坯的修磨率甚至可達(dá)100％。

控制和減少表面缺陷，減少修磨量和修磨率是不銹鋼降本增效的關(guān)鍵。要做好這方面的工作，主要從結(jié)晶器保護(hù)渣的選取、振動(dòng)參數(shù)的確定和結(jié)晶器銅管錐度的設(shè)計(jì)（包括結(jié)晶器水量控制）等方面著手。

3.1.1 結(jié)晶器保護(hù)渣

連鑄保護(hù)渣在連續(xù)鑄鋼的保護(hù)澆注中具有非常重要的作用，保護(hù)渣的性能取決于澆鑄中的實(shí)際行為，目前衡量保護(hù)渣的標(biāo)準(zhǔn)還是看它實(shí)際使用的效果，對(duì)它的性能優(yōu)化只有一個(gè)宏觀的取向：即提高鑄坯表面質(zhì)量與澆鑄質(zhì)量。不銹鋼保護(hù)渣的研制可以說(shuō)是一個(gè)世界性的難題，由于不銹鋼中含有許多易氧化元素，需要吸收的夾雜物與特鋼相比差別較大，保護(hù)渣性能的設(shè)計(jì)與保持對(duì)表面質(zhì)量來(lái)說(shuō)至關(guān)重要。奧氏體不銹鋼線具有膨脹系數(shù)大的特點(diǎn)，冷卻過(guò)程中氣隙出現(xiàn)較早，容易產(chǎn)生凹陷等表面缺陷。一般的保護(hù)渣設(shè)計(jì)時(shí)針對(duì)凹陷型和黏附 型的鋼種有兩類不同的設(shè)計(jì)，凹陷型保護(hù)渣的特點(diǎn)是堿度較高（渣液在凝固過(guò)程中有析晶現(xiàn)象，渣的粘度曲線有明顯的拐點(diǎn)）形成的固態(tài)渣膜導(dǎo)熱系數(shù)較低，以降低傳熱速度，改善坯殼的凝固狀況；黏附型保護(hù)渣則通過(guò)低熔點(diǎn)、低堿度（易形成玻璃態(tài)液相渣膜層）的設(shè)計(jì)，以達(dá)到減少摩擦阻力，提高表面質(zhì)量的目的。不銹鋼保護(hù)渣的設(shè)計(jì)一般采用的是前一種方案。這里要說(shuō)明一下，由于不銹鋼的固、液相線較低，因此不銹鋼保護(hù)渣的熔點(diǎn)還是較低的。

不銹鋼的保護(hù)渣耗量一般要大于碳鋼的耗量，這一方面是為了形成均勻的渣膜厚度；另一方面由于渣耗量大，保護(hù)渣的更新速度加快，可以減輕和稀釋被吸附的夾雜物對(duì)保護(hù)渣的污染。在整個(gè)澆鑄過(guò)程中，鋼水彎月面處形成的液渣層要保持足夠的厚度以保證其連續(xù)流人鑄坯與結(jié)晶器之間的氣隙，從而形成有效渣膜，提高傳熱效率與均勻度。而不銹鋼的容易產(chǎn)生表面凹陷的特性，更需要形成均勻有效的渣膜。在這里保護(hù)渣的黏度起了非常重要的作用。

通過(guò)一定的推導(dǎo)，我們可以得到一個(gè)熔渣層厚度與拉速之間的關(guān)系圖如下：

渣膜厚度t t?(2v?1?)2 q=qmelt Fe t?2*qv 拉速v

圖中左邊紅色曲線表示連鑄保護(hù)渣的熔化速率高于保護(hù)渣消耗速率的情況，過(guò)了臨界點(diǎn)右邊藍(lán)色曲線則表示連鑄保護(hù)渣熔化速率低于最大消耗速率的情況。由上所述充分表明，保護(hù)渣黏度與對(duì)整個(gè)生產(chǎn)中的熱傳導(dǎo)性能有著非常密切的關(guān)系。在這里，我們?nèi)匀灰獜?qiáng)調(diào)的是保證穩(wěn)定均勻渣膜對(duì)連鑄坯表面質(zhì)量的提高大有益處，我們?cè)O(shè)計(jì)選用的保護(hù)渣就是要針對(duì)連鑄鋼種的具體情況及拉速水平來(lái)進(jìn)行的。所以在現(xiàn)場(chǎng)澆鑄性能的評(píng)判上，渣耗是一個(gè)很重要的數(shù)據(jù)。

在不銹鋼的結(jié)晶器保護(hù)渣里，還要注意碳質(zhì)材料的添加問題。眾所周知，為了控制保護(hù)渣的熔化速度，通常都在保護(hù)渣內(nèi)配入一定量的炭質(zhì)材料（炭黑或石墨等），但是絕大部分的不銹鋼是低碳或超低碳，很容易引起增碳，特別在振 痕部位容易出現(xiàn)碳的正偏析現(xiàn)象；如果不銹鋼表面修磨，一般該種缺陷不會(huì)影響下道工序。但未經(jīng)修磨的鑄坯進(jìn)行軋制時(shí)，情況就不相同，我們?cè)?jīng)檢測(cè)到如下缺陷，在規(guī)格為Φ65的304不銹鋼連鑄管坯上，經(jīng)穿孔酸洗后發(fā)現(xiàn)荒管表面出現(xiàn)螺旋狀缺陷，如下圖：

電子探針面分析結(jié)果表明，荒管缺陷區(qū)域內(nèi)的黑色溝槽中聚集C元素，如下圖：

無(wú)獨(dú)有偶，在一個(gè)低碳不銹鋼連鑄坯橫向低倍的試樣上，對(duì)其中心疏松部位做掃描電鏡時(shí)，也發(fā)現(xiàn)了碳質(zhì)材料的痕跡，如下圖：

為此，有些要求高的無(wú)碳不銹鋼保護(hù)渣，采用超細(xì)微的金屬粉末取代碳質(zhì)材料，用來(lái)控制保護(hù)渣的熔化速度，所以在保護(hù)渣的選擇上，應(yīng)多方面的考察和試驗(yàn)，才能找到符合不銹鋼各鋼種質(zhì)量要求的保護(hù)渣。

3.1.2結(jié)晶器振動(dòng)

對(duì)振痕的產(chǎn)生機(jī)理長(zhǎng)期以來(lái)一直存在很多理論，如撕裂-愈合機(jī)理、機(jī)械變形機(jī)理、二次彎月面機(jī)理、保護(hù)渣作用機(jī)理等等，但直到今天還沒有一個(gè)理論能夠完整的解釋所有的現(xiàn)象。不過(guò)有一點(diǎn)目前已達(dá)成了共識(shí)：即振痕的深度主要與負(fù)滑脫時(shí)間、負(fù)滑脫量有關(guān)。因此，研究振動(dòng)參數(shù)控制負(fù)滑脫時(shí)間對(duì)連鑄坯表面質(zhì)量的提高有著非常重要的意義。

早期，負(fù)滑脫時(shí)間一般認(rèn)為在0.5s左右對(duì)防止粘連及順利脫模有利，如果超過(guò)這個(gè)值，就會(huì)影響振痕深度，過(guò)深的振痕會(huì)導(dǎo)致鑄坯表面橫裂紋的產(chǎn)生。但由于目前連鑄設(shè)備與澆鑄水平提高很快，鑄坯與結(jié)晶器的脫模已經(jīng)不再成為主要矛盾，相反隨著連鑄坯表面質(zhì)量要求的提高。目前，已有連鑄機(jī)將負(fù)滑脫時(shí)間控制在0.1s的水平。

由于負(fù)滑脫時(shí)間對(duì)振痕的深度影響較大，為減小振痕的深度，減少負(fù)滑脫時(shí)間是一行之有效的方法，在傳統(tǒng)連鑄過(guò)程中，結(jié)晶器振動(dòng)的模式為正弦振動(dòng)模式，為減小負(fù)滑脫時(shí)間，只有通過(guò)高頻小幅振動(dòng)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)。但在高頻小幅振動(dòng)條件下，將會(huì)在一定程度上減少保護(hù)渣的消耗，影響保護(hù)渣的流入與渣膜的均勻形成，破壞了初生坯殼和結(jié)晶器壁的潤(rùn)滑，從而增加了表面裂紋甚至拉漏的可能。因此應(yīng)用高頻小幅振動(dòng)減少負(fù)滑脫時(shí)間的措施雖然有效，但仍然存在一定的隱患，應(yīng)用上受到限制。

而在非正弦振動(dòng)條件下，不改變頻率，也能達(dá)到減小負(fù)滑脫時(shí)間的目的，這種情況下，與正弦振動(dòng)模式相比，它的正滑移時(shí)間更長(zhǎng)，振痕的深度也相應(yīng)地降低。目前的液壓振動(dòng)控制設(shè)備，已成為實(shí)現(xiàn)非正弦振動(dòng)的保證。

多次現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)測(cè)定證明，采用了非正弦振動(dòng)方式后，結(jié)晶器保護(hù)渣的渣耗量并沒有因?yàn)樨?fù)滑脫時(shí)間的降低而下降，反而略微有所上升。這在一定程度上證明了保護(hù)渣的液渣基本上是在正滑脫期內(nèi)流入的機(jī)理（目前世界上一直存在有正、負(fù)滑脫時(shí)間流入的兩派爭(zhēng)論，前者以韓國(guó)浦項(xiàng)為代表，后者以S.Takauchi為代表）。而隨著拉速、As值的提高，保護(hù)渣的耗量有降低的趨勢(shì)，因此選取連鑄 保護(hù)渣要以連鑄機(jī)正常工藝的拉速范圍為依據(jù)。

至于振動(dòng)頻率的選擇，按照流體力學(xué)理論，液體表面波動(dòng)存在一個(gè)本征頻率，它與材料本身、斷面、深度、液體表面張力等因素相關(guān)，相關(guān)領(lǐng)域（有色金屬）的研究表明，如果實(shí)際振頻接近系統(tǒng)固有頻率時(shí)，容易產(chǎn)生共振，此時(shí)渣膜通道最大，拉坯阻力最小，鑄坯表面最光滑。雖然這個(gè)工作不見連續(xù)鑄鋼領(lǐng)域報(bào)道，但對(duì)我們選擇合適的振動(dòng)參數(shù)又多了一個(gè)考慮方向。

3.2.連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量

不銹鋼的內(nèi)部質(zhì)量很大程度上取決于鋼種的特性，鋼的凝固行為在一定程度上決定了連鑄坯內(nèi)部的鑄態(tài)組織。根據(jù)加藤等人的研究結(jié)果，根據(jù)含鎳不銹鋼的Cr/Ni當(dāng)量比，在鑄坯凝固過(guò)程中發(fā)生如下相變反應(yīng)：

? Creq/Nieq>2.0：L→L＋δ→δ（α）→δ（α）＋γ

? Creq/Nieq在1.6～1.9：L→L＋δ→L＋δ＋γ→δ（α）＋γ ? Creq/Nieq在1.26～1.46：L→L＋γ→L＋γ＋δ→γ＋δ（α）? Creq/Nieq<1.2: L→L＋γ→γ

一般可以按Cr/Ni當(dāng)量比1.5為界，初晶分別為δ相和γ相。初晶相的差別對(duì)于微觀偏析的程度有著影響，因?yàn)槿苜|(zhì)元素在δ相的擴(kuò)散速度約為在γ相中的100倍。所以初晶為γ相時(shí)，一般存在明顯的微觀偏析。微觀偏析，特別是P、S的偏析和聚集，對(duì)鑄坯裂紋的形成存在著很大的隱患。

因此，鑄坯的低倍組織與鑄坯凝固時(shí)的鑄態(tài)組織存在著一定的區(qū)別，有時(shí)很難復(fù)原分析；對(duì)于上列第4種單相組織相變，做金相的微觀分析還比較容易。不同的不銹鋼鋼種表現(xiàn)出不同的宏觀組織特性，比較典型的方坯低倍組織如下：

a)鐵素體不銹鋼的低倍組織

b)奧氏體不銹鋼的低倍組織

c)雙相不銹鋼的低倍組織

針對(duì)不銹鋼方坯的質(zhì)量要求，由于各種鋼種的差異較大，這里就不詳細(xì)分析了。但通常用來(lái)控制提高內(nèi)部質(zhì)量鑄態(tài)組織要求的是電磁攪拌和二冷控制。

3.2.1．電磁攪拌對(duì)鑄坯質(zhì)量的影響

對(duì)于不銹鋼，電磁攪拌選用的參數(shù)與特鋼相比變化還是比較大的。下式表示在鋼水中產(chǎn)生感應(yīng)電流與該處磁場(chǎng)作用產(chǎn)生電磁力的大小可用下式表示：

???????f?J?B??(E???B)?B

?上式中：J 為電流密度；

? 為鋼水電導(dǎo)率；

? 為磁場(chǎng)和鋼水相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度速度； ?B 為磁感應(yīng)強(qiáng)度；

?f? 為電磁力；

? 為真空磁導(dǎo)率；

?E 為電場(chǎng)強(qiáng)度。

通過(guò)上式，我們可以認(rèn)為在相同磁場(chǎng)條件下，電磁力的作用取決于材料的電導(dǎo)率水平，通常不銹鋼的電導(dǎo)率略小于特鋼，但相差并不大。而對(duì)于一般的金屬當(dāng)其溫度大于760℃時(shí)以及液態(tài)的鋼水通常都是不導(dǎo)磁的，這方面特鋼和不銹鋼的特點(diǎn)是一致的。

試驗(yàn)證明，作用于鑄坯中心液相的磁感應(yīng)強(qiáng)度B不銹鋼反而要比特鋼強(qiáng)一些，這可能是由于不銹鋼的合金含量高，液芯的粘度較大，運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的阻力也大；其次，由于不銹鋼導(dǎo)熱率低，凝固時(shí)，其柱狀晶生長(zhǎng)傾向，大大地高于一般的特鋼，因此，如果我們?yōu)榱诉_(dá)到相同的電磁攪拌效果，一般說(shuō)來(lái)，對(duì)于不銹鋼無(wú)論是M-MES或F-MES工作電流的設(shè)定應(yīng)高一些。

對(duì)于方坯而言，電磁攪拌的目的在于減少鑄坯的中心疏松和偏析。而對(duì)含N、S等不銹鋼而言，結(jié)晶器電磁攪拌消除皮下氣孔及皮下夾雜的作用也是顯而易見的。

3.2.2 二冷控制的影響

二冷控制應(yīng)該結(jié)合各種鋼種的熱物性參數(shù)而定，我們?nèi)绻霾顭岱治鲣摲N熱物性，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，奧氏體的高溫相變熱流變化比較平緩，相對(duì)高溫的熱裂不敏感，而馬氏體的有兩個(gè)明顯的熱變流峰（谷）值，在對(duì)應(yīng)的溫度區(qū)間，熱裂傾向強(qiáng)烈。一般來(lái)說(shuō)，如果僅以二冷比水量比較，不銹鋼的比水量要低于普碳鋼，而且馬氏體比水量應(yīng)<奧氏體比水量<鐵素體比水量，具體的鋼種因元素的變化還是會(huì)有區(qū)別，這兒就不一一列舉了。

應(yīng)該指出的是在二冷控制這個(gè)環(huán)節(jié)，過(guò)熱度和拉速的匹配更為重要。對(duì)應(yīng)于每個(gè)鋼種的傳熱特性曲線，我們更因注重各區(qū)水量的分配比例，例如對(duì)于馬氏體鋼來(lái)說(shuō)，為了保證鑄坯內(nèi)部的質(zhì)量，必須采用低過(guò)熱度低拉速的工藝，在弱冷條件下，可以適當(dāng)加大上部和下部的水量分配比例，因?yàn)樵诟邷叵碌鸟R氏體強(qiáng)度較好。

4.結(jié)語(yǔ)

目前，隨著連鑄設(shè)備和控制精度的提高，大多數(shù)不銹鋼品種的連鑄生產(chǎn)已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)。但是由于用戶產(chǎn)品質(zhì)量要求的提升，每個(gè)不銹鋼的性能或多或少存在著一些差異，因此，在不銹鋼的連鑄生產(chǎn)中，管理者必須認(rèn)真地了解和認(rèn)識(shí)各 不銹鋼種的特性和存在的差異，合理的制定連鑄工藝制度，并結(jié)合質(zhì)量要求對(duì)各種參數(shù)實(shí)施控制；其中，首先應(yīng)該嚴(yán)格設(shè)計(jì)和控制不銹鋼的目標(biāo)成分，減少成分的波動(dòng)范圍，這樣才能夠保證連鑄坯凝固鑄態(tài)組織的穩(wěn)定，以保證連鑄坯的性能和質(zhì)量。