1、背景

無錫不銹鋼板廠(chang)家(jia)無錫漢(han)能不銹鋼2020年(nian)8月26日訊  蒂(di)森克虜伯Acciai Speciali Terni（TKAST）公(gong)司(si)決定安(an)裝一座薄板坯連鑄(zhu)(zhu)機(ji)，通過輥道(dao)式(shi)(shi)隧道(dao)加(jia)熱(re)爐(lu)給(gei)已有的熱(re)軋(ya)帶鋼軋(ya)機(ji)供應坯料。該(gai)鑄(zhu)(zhu)機(ji)直接以(yi)熱(re)裝模式(shi)(shi)給(gei)精軋(ya)機(ji)組提供薄板坯，以(yi)代替原(yuan)來傳(chuan)統(tong)的步進梁式(shi)(shi)加(jia)熱(re)爐(lu)和粗軋(ya)機(ji)的鑄(zhu)(zhu)機(ji)-加(jia)熱(re)爐(lu)-粗軋(ya)傳(chuan)統(tong)工藝路線。

這臺老式鑄機由西馬克德馬格公司提供，結構為CSP立式鑄機。經過多年生產實踐表明，已經安裝的緊湊式帶鋼生產（CSP）鑄機不適合用于生產高質量的無錫(xi)不(bu)銹鋼(gang)板坯，尤其是在投產后數年內，盡管經過幾次改造，并做了大量努力，但鑄坯表面質量還是沒有得到徹底改善。

因(yin)此，TKAST決定拆去(qu)這(zhe)臺CSP鑄機，取而(er)代之的(de)是(shi)最新連鑄機，生產厚(hou)215mm、寬800-1600mm的(de)板坯。僅鋼(gang)包回轉臺、澆注(zhu)平臺設備(bei)和(he)鋼(gang)結構(gou)可(ke)能會保留(liu)，其他設施都(dou)必須(xu)重建。

連接CSP鑄機(ji)和軋機(ji)區的(de)原有輥(gun)道式加熱爐替換為200m長的(de)輥(gun)道，實(shi)現(xian)對板坯熱裝。

這一(yi)極具挑戰性工作的主(zhu)要目(mu)的是改善板坯質量(liang)，并(bing)削減生產成本。因(yin)此，在新(xin)鑄機熱(re)(re)試后，板坯采用熱(re)(re)裝方式裝爐(lu)，在軋制(zhi)前人工檢查和打(da)磨量(liang)降至最(zui)低。

2、技(ji)術方案

為了(le)滿(man)足蒂森克(ke)虜伯不銹鋼公司(si)板(ban)坯質量嚴(yan)格的質量要求，在(zai)設計(ji)過程(cheng)中遵(zun)循以下準(zhun)則：

2.1 最優輥型

由于產(chan)(chan)品(pin)大綱涵蓋了300系和400系（奧氏體、鐵素體和馬(ma)氏體）等鋼種范圍寬的(de)產(chan)(chan)品(pin)，并且鑄(zhu)坯厚(hou)度達(da)到215mm，新建(jian)的(de)達(da)涅利鑄(zhu)機采用立彎(wan)(wan)(wan)式設(she)計(ji)，鑄(zhu)機彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)半徑8.5m，垂直段(duan)長(chang)度超過2.8m，之后為(wei)多點彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)和矯(jiao)直。這樣的(de)設(she)計(ji)允許夾雜物(wu)充分上浮(fu)以及產(chan)(chan)生合適的(de)彎(wan)(wan)(wan)曲(qu)/矯(jiao)直力(li)。

鑄(zhu)機冶(ye)金長(chang)度(du)27.3m，這可使在連鑄(zhu)奧(ao)氏體不銹鋼(gang)時(shi)最大拉坯速度(du)為1.45m/min，對鐵(tie)素體和馬(ma)氏體不銹鋼(gang)為1.4m/min。

眾所周知，體心立方結(jie)構(gou)的鐵素體造成(cheng)不銹鋼坯產(chan)生(sheng)變形和(he)蠕變，因此，在(zai)輥(gun)子布置時，必須(xu)要(yao)對板坯實現最佳的支撐(cheng)。尤其(qi)是在(zai)鑄(zhu)機上部，鑄(zhu)坯的有效支撐(cheng)顯得至關緊要(yao)。在(zai)輥(gun)型選擇過(guo)程中，必須(xu)要(yao)克(ke)服(fu)特別在(zai)高速拉坯的情(qing)況下接近彎月面處(chu)產(chan)生(sheng)動(dong)態(tai)鼓(gu)肚。

當(dang)對連鑄坯尺寸公差要(yao)求嚴(yan)格時，輥徑小(xiao)的(de)支撐輥產生的(de)變形影響較大，為了平(ping)衡變形和尺寸公差嚴(yan)格要(yao)求，采用多分(fen)節輥，其中彎曲和矯直段(duan)使用三分(fen)節輥，其他段(duan)考(kao)慮(lv)采用二分(fen)節輥。

至(zhi)于二冷(leng)和鑄機閉環循環冷(leng)卻，采取專(zhuan)門的(de)設計，以保障在(zai)所有澆注(zhu)條(tiao)件下(xia)實現最佳的(de)板坯(pi)質量。

表面質量是無(wu)錫(xi)不銹鋼(gang)板(ban)生產中的最關鍵問題。并且，板坯和輥表面的界面溫度準確控制對防止氧化皮的形成起重要作用。

基于這一點，只要那些輥(gun)徑承受機架(jia)載荷的(de)扇形段(duan)，即第(di)4扇形段(duan)及后續段(duan)，都采用圓周鉆孔通水冷(leng)卻支撐輥(gun)（PDR）。

這種(zhong)輥子(zi)(zi)設計可保證輥子(zi)(zi)上載(zai)荷(he)的(de)均勻分布，并有效地(di)消除支撐輥受變化的(de)熱(re)流量(liang)而產(chan)生熱(re)扭曲(qu)，這在拉(la)速轉(zhuan)換過(guo)程中非(fei)常重(zhong)要。

2.2 板(ban)坯凝固過(guo)程中冷(leng)卻控制

除了最(zui)優(you)的輥(gun)系布置(zhi)，獲得最(zui)佳板(ban)坯(pi)質(zhi)量的另(ling)一重要(yao)問題(ti)是(shi)恰(qia)當(dang)地控(kong)制(zhi)板(ban)坯(pi)冷卻過程中的溫度。

由于要生產的鋼(gang)種范圍寬，在設計二冷系(xi)統過程中必(bi)須要考慮(lv)不同(tong)鋼(gang)種的不同(tong)凝(ning)固(gu)特征。從而(er)，決定采用水冷和氣霧混(hun)合冷卻(que)。

在前段(duan)，扇形(xing)段(duan)上布置(zhi)水噴嘴，使用大的水流速率對(dui)鐵素體不(bu)銹鋼板(ban)坯進行強冷(leng)。在彎曲段(duan)及隨后各段(duan)，使用氣霧冷(leng)卻(que)，實(shi)現對(dui)溫(wen)度(du)的微調(diao)控(kong)制。

二(er)冷(leng)制(zhi)度(du)(du)由一個動態模型(xing)控制(zhi)，該模型(xing)采(cai)用傳感器(qi)數學計算，考慮了在(zai)澆注過程中影響板(ban)坯溫度(du)(du)（過熱(re)、拉坯速度(du)(du)、水流、輥(gun)冷(leng)等(deng)）的所有參數“活”的狀態以及特(te)定鋼(gang)種(zhong)的凝固行為和(he)冶金要求，不斷地調整冷(leng)卻流體(ti)的流速和(he)壓力，以實現恰當(dang)的板(ban)坯溫度(du)(du)曲線。

為了能澆注不同寬度（800-1600mm）板坯(pi)及避(bi)免寬度窄的(de)板坯(pi)出現過冷情況，二冷區(qu)的(de)側冷區(qu)與彎曲段分開。為此(ci)，總(zong)共安(an)裝19個獨立(li)的(de)控制活套。

除了二冷段安(an)裝噴嘴外(wai)，考慮(lv)沿鑄機安(an)裝專門的一組切向噴水(shui)嘴，以促進氧(yang)(yang)化皮從輥表(biao)面(mian)脫落（從而(er)減少氧(yang)(yang)化皮在板坯表(biao)面(mian)留下壓(ya)痕的風險）。

2.3 布置

從設備布置的(de)角度看，鑄機(ji)結(jie)(jie)構(gou)必須能使用已有的(de)澆注(zhu)平臺(tai)和(he)(he)土(tu)建工程，其中澆注(zhu)平臺(tai)距(ju)離地面14.7m。因此，新鑄機(ji)的(de)出坯輥道(dao)現(xian)在距(ju)離地面約3.3m。因而鑄機(ji)機(ji)身(shen)及板坯火焰(yan)切割和(he)(he)底(di)部引錠(ding)桿存放區安裝在抬升(sheng)的(de)支撐結(jie)(jie)構(gou)上。對(dui)這一支撐結(jie)(jie)構(gou)進行了特定的(de)結(jie)(jie)構(gou)模擬，以保障即使在較大的(de)機(ji)械和(he)(he)熱負荷下，連鑄機(ji)仍具(ju)有足(zu)夠的(de)剛度，避免產生(sheng)震動和(he)(he)異常變形。

從鑄機出坯端到軋機裝(zhuang)(zhuang)爐區之間安裝(zhuang)(zhuang)了傾斜的輥道（230m長），逐漸將板(ban)坯從3.3m高(gao)(gao)的平(ping)臺輸送至800mm軋機入(ru)口高(gao)(gao)度(du)。

3、機械(xie)設備方案

3.1 結晶器及振動、寬度(du)調節設備

嚴格控制振動參數、限制結晶器的側向運動和振痕，它們對連鑄無(wu)錫不銹鋼板而言尤為重要。

達(da)涅利開發這(zhe)種INMO（整(zheng)體運動(dong)）結(jie)晶器(qi)和(he)振動(dong)系統，為(wei)結(jie)晶器(qi)振動(dong)提(ti)供(gong)極精(jing)確(que)的(de)(de)控制(zhi)，并在振動(dong)幅(fu)度、頻率和(he)波形上具(ju)有更大的(de)(de)靈活性，為(wei)實現良(liang)好的(de)(de)結(jie)晶器(qi)潤滑和(he)澆(jiao)注(zhu)表(biao)面(mian)質(zhi)量好的(de)(de)板坯提(ti)供(gong)了最佳的(de)(de)振動(dong)條件。

“無(wu)彈跳(tiao)”導流系統(tong)采用8個滾動(dong)元件和(he)2個伺服控制液(ye)壓缸(gang)，構成了精確振動(dong)系統(tong)。這一振動(dong)系統(tong)也允(yun)許采用所(suo)謂的(de)“反向振動(dong)”模式(shi)，即(ji)隨著拉坯速度增(zeng)加，振動(dong)頻(pin)率(lv)減少、振幅提高。

位于Terni新建的鑄(zhu)機，最大振(zhen)動(dong)頻率可達300 opm，最大振(zhen)動(dong)幅度設置為+/-6mm。

結晶器(qi)銅板的(de)(de)(de)設計考慮了鑄坯表面(mian)尤(you)其是彎月面(mian)處的(de)(de)(de)均勻(yun)冷卻。結晶器(qi)具備在澆注(zhu)過(guo)程及停澆過(guo)程中(zhong)遠(yuan)程調節(jie)到設計范圍內的(de)(de)(de)任何(he)寬(kuan)度的(de)(de)(de)能力。結晶器(qi)寬(kuan)面(mian)錐(zhui)度固定，窄面(mian)錐(zhui)度根據拉坯寬(kuan)度變化自(zi)動(dong)調節(jie)，以適應(ying)澆注(zhu)的(de)(de)(de)板坯寬(kuan)度和(he)鋼種變化的(de)(de)(de)需(xu)求。

3.2 鑄流導(dao)衛系(xi)統(tong)

如(ru)上所(suo)(suo)述，重點放在(zai)(zai)輥徑和(he)輥間距分(fen)布（多節型(xing)）、二冷制度和(he)鑄機冷卻的確定，目(mu)的是確保在(zai)(zai)所(suo)(suo)有澆注條件下實現最佳鑄流支撐和(he)主動消除蠕變和(he)動態鼓肚。

針對坯殼(ke)，采用達涅利OPTIMUM扇形段設(she)計(ji)，具備輕壓下功能(neng)。

為了避免對表面質量造成任何負面作用，澆注輥上使用的覆層發揮重要作用。必須選擇表面硬度的合理平衡點，避免對板坯表面造成劃傷，但同時也要保證合適的輥子使用壽命。硬度平衡點是通過在輥身上覆蓋多層不同力學性能的無錫不銹鋼(gang)板，最后進行熱處理實現的。鑒于在不銹鋼鑄機方面各自的特定經驗，達涅利和用戶對這些參數的選擇已經達成一致。

3.3 自(zi)動化系統

從自動化的角度看，達涅利自動化公(gong)司已經(jing)為該(gai)連(lian)鑄機(ji)安(an)裝(zhuang)了一套(tao)新的L1和L2高級(ji)控(kong)制系統，該(gai)系統帶(dai)有用戶/服務(wu)器架構和全套(tao)的澆注工藝控(kong)制數學模(mo)型，包括(kuo)：

◆ 晶(jing)器內板坯寬度控制(zhi)；

◆ 壓振動參(can)數動態(tai)控制；

◆ 進的漏鋼預報系統。

尤(you)其關鍵的(de)是用于工藝、車間(jian)數據和(he)運行結(jie)果多尺度(du)分析(xi)的(de)先進MORE Intelligence工具，該工具由達(da)涅(nie)利自動化公司開發(fa)，為(wei)煉(lian)鋼和(he)連(lian)鑄車間(jian)的(de)工藝數據分析(xi)提(ti)供(gong)全新的(de)模式。使用簡單、價(jia)格低，用戶可(ke)以(yi)實時分析(xi)所(suo)有生(sheng)產(chan)環節，尤(you)其是生(sheng)產(chan)率和(he)質量。

3.4 運(yun)行結果

在完美(mei)的試車和運行測試期后(hou)(hou)，客(ke)戶完全接受這臺鑄機(ji)，即僅(jin)距首(shou)爐鋼(gang)澆注5個月后(hou)(hou)，客(ke)戶簽署(shu)了最(zui)終驗收證書。

試車階段期間，在生產大量的鐵素體無錫(xi)不(bu)銹鋼板的同時，生產了奧氏體不銹鋼。

在質量方面，滿(man)足了TKAST的要求和內部(bu)標(biao)準：

◆ 該鑄機澆注的板坯生產出的熱軋卷，大約有(you)99.6%無任何缺(que)陷。

◆ 約(yue)85%的板(ban)坯在軋前不需要任何形(xing)式的處理(li)。

在整線(xian)性(xing)能測試階(jie)段收集的(de)這些統(tong)計數據量相當大(da)，幾(ji)乎(hu)占(zhan)到測試階(jie)段所檢(jian)查的(de)板坯數量的(de)94%。