一种薄板坯连铸机自动开浇的方法与流程

本发明涉及全无头薄板坯连铸连轧领域，具体为一种薄板坯连铸机自动开浇的方法。

背景技术

薄板坯连铸连轧简称csp，是20世纪80年代末开发成功的生产热轧板卷的一种全新的短流程工艺，近年来，在csp基础上发展而来的全无头连铸连轧技术是钢铁工业最重大的革命性技术之一。全无头连铸连轧技术将连铸与轧钢直接连接起来，铸坯从连铸出口不经过加热炉直接进入粗轧、精轧，单条产线全长186m，从钢水开始至生产出热轧卷板结束时间为7min。连铸坯不需要进行剪切和连续轧制，因此能够批量生产0.8mm热轧卷板。全无头连铸连轧工艺具有节省基建投资与加热能源的优点，是钢铁企业绿色节能环保的主要发展方向，本项技术自从欧洲引进中国开始备受关注。

全无头连铸连轧技术的核心是连铸，因此连铸稳定性对无头轧制具有至关重要的作用。薄板坯连铸机结晶器熔池小，钢水在其内部极易产生大的波动，结晶器液位波动剧烈从而引起卷渣、裂纹等缺陷，致使钢坯质量降低而报废，甚至产生漏钢，特别是开浇非稳态阶段，风险更大。薄板坯连铸开浇设计拉速3.5m/min，单位时间内通钢量≥3t，生产前期采用手动方式进行开浇。手动开浇过程中，连铸机拉速与塞棒位置的匹配度难于掌控，钢流量跟不上拉速的提升会导致连铸机漏钢或者中断，钢流量大于拉速会导致结晶器钢水溢出连铸机停浇。

目前，薄板坯连铸设计采用涡流检测系统控制结晶器液面，但是由于漏斗形结晶器的特殊性以及开浇初期低液位涡流检测的局限性，实际开浇操作室由人工控制完成的，无法满足高拉速连铸连轧生产线自动开浇的要求，另外，在人工开浇过程中，事故率和铸坯质量稳定性的问题难以得到解决。

现有的薄板坯连铸设计采用涡流检测(图1所示)系统控制结晶器液面，无法满足高拉速连铸连轧生产线自动开浇的要求；薄板坯连铸结晶器液位监测采用涡流检测系统控制，涡流检测极限d距离结晶器上口处200mm，正常检测液位为s距离上口130-80mm，弯月面距离上口m的长度100mm。结晶器设计为漏斗形状，低液面开浇有利于降低摩擦阻力提高开浇成功率，正常开浇时液面距离结晶器上口为250-280mm，超出涡流检测的极限范围，因此，在生产前期采用手动方式进行开浇方式；这种操作方式具有操作危险、开浇不稳定等缺陷；同时，由于自动开浇对中间包烘烤温度、钢水温度以及钢水纯净度要求较高，因此，传统的单点塞棒启闭开浇方式难以满足精确控流以及防止开浇絮流的要求；另外，高拉速条件下，薄板坯的质量不稳定。

技术实现要素：

鉴于此，本发明提供了一种薄板坯连铸机自动开浇的方法，通过对薄板坯连铸机工艺参数的连锁设计，实现开浇过程自动化，从而有效解决人工开浇事故率高并且铸坯质量不稳定的问题。该薄板坯连铸机自动开浇的方法具有在高拉速条件下实现自动开浇、获得的薄板坯质量稳定、自动开浇成功率高、适用性广、实用性强的优点。

为实现上述目的，本发明通过以下技术方案：

一种薄板坯连铸机自动开浇的方法，步骤如下：

(1)开启烘烤器，烘烤器对中间包进行烘烤，烘烤时间3.5-5.5h，中间包的温度为1260-1290℃；当烘烤结束后，抬起烘烤器，经中间包的盖孔向中间包内部加入下层覆盖剂的量为150-250kg，使覆盖剂位于挡坝与挡堰之间；然后在浇注孔处设置两支氩气管，控制氩气的流速范围为2000-2500l/min，使氩气通过氩气管进入中间包内部，便于对钢水气洗；

(2)将中间包车对中完成后，钢包滑板开启，浇注开始，将钢包回转台上钢包内钢水温度范围为1580-1590℃的钢水注入步骤(1)中间包内，当中间包钢水重量为18t且钢水浸没过大包长水口时，经中间包的浇注孔加入下层覆盖剂50kg，维持中间包内钢水过热度范围为33-40℃；

(3)当中间包重量达到20t时，塞棒自动动作，将中间包内的钢水浇注入结晶器内；在中间包开浇中，塞棒采用四点跳动方式动作，即塞棒启闭四次后开始控流，当塞棒到达a点后，自动根据设定结晶器液位调整塞棒位置，保持结晶器液面稳定性；

(4)采用结晶器上的放射源检测对结晶器内钢水的液位进行检测，当钢水液位值＞100mm时，结晶器保护渣自动加渣装置开始启动，加入开浇保护渣20-30kg；持续对结晶器内钢水的液位进行检测，当结晶器内的钢水液位至125mm时，自动启动二次冷却水、结晶器振动、和拉矫机，同时设定拉矫机拉速；拉矫机启动2s内，拉速迅速提升至1.2～1.4m/min，然后，拉速以1m/min²的加速度逐步增加至3.5m/min；

(5)当拉速为3.5m/min且稳定铸坯跟踪值范围为3-5m时，将结晶器上的涡流感应探头插入钢水中，当结晶器液位稳定在300±3mm时，使用涡流液位检测，控制系统以涡流检测为准参与控制；

(6)使用涡流检测对结晶器内的钢水液位进行检测，当结晶器内钢水的液位浮动范围为±1mm内且铸坯跟踪值范围为5-8m时，电磁制动正常运行后动态液芯压下启动，弯曲段下口从100mm压缩至94mm；

(7)自动开浇完成，正常升速。

优选的，在步骤(1)中，烘烤结束后，向中间包内加入的覆盖剂的量为200kg。

优选的，在步骤(1)中，控制氩气的流速为2250l/min。

优选的，在步骤(2)中，钢包内钢水温度为1585℃。

优选的，在步骤(4)中，当钢水液位值＞100mm时，结晶器保护渣加入开浇保护渣25kg。

优选的，在步骤(4)中，拉矫机启动2s内，拉速迅速提升至1.3m/min。

优选的，在步骤(5)中，当拉速为3.5m/min且稳定铸坯跟踪值范围为4m时，将结晶器上的涡流感应探头插入钢水中，使用涡流液位检测。

优选的，在步骤(6)中，使用涡流检测对结晶器内的钢水液位进行检测，当结晶器内钢水的液位浮动范围为±1mm内且铸坯跟踪值范围为6.8m时，电磁制动正常运行后动态液芯压下启动，弯曲段下口从100mm压缩至94mm。

优选的，所述结晶器为漏斗形结晶器，漏斗形结晶器的上面为敞口式结构，具有上大下小的特点，便于放射源检测和涡流检测对结晶器内部钢水液位的准确检测，可满足准确开浇的要求。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明提供的自动开浇的方法，适用于不同断面的薄板坯连铸生产过程中，实现了高拉速条件下，薄板坯连铸全自动开浇，且获得的薄板坯质量稳定。

2、将放射源检测和涡流检测器两种检测方式结合，实现结晶器内钢水液位的全液位高度检测，从而实现对中间包内塞棒的自动启闭，实现全自动开浇，避免拉速与塞棒位置不匹配导致的漏钢或者连轧终端现象，提高薄板坯的质量和生产的连续性。

3、采用放射源检测和涡流检测器两种检测方式结合，可有效检测结晶器内钢水的液面稳定性，避免因结晶器内液面剧烈波动引起的卷渣、裂纹等缺点，提高薄板坯的质量。

4、塞棒采用四点跳动方式动作，即塞棒启闭四次后开始控流，当塞棒到达a点后，自动根据设定结晶器液位调整塞棒位置，保持结晶器液面稳定性，提高自动开浇的成功率。

5、设定拉矫机的拉速提升设定曲线，从拉矫机启动2s内拉速迅速提升至1.2～1.4m/min，后以1m/min²加速度逐步增加至3.5m/min，合理对拉矫机进行设定，使成品的质量稳定；同时在3.5m/min的拉速下，提高薄板坯的生产效率，节约成本。

附图说明

图1为现有技术的结晶器结构图。

图2为塞棒动作曲线图。

图3为本发明提供的结晶器结构图。

图4为拉矫机拉速提升曲线。

图5为自动开浇过程控制图。

图6为中间包结构示意图。

图7为开浇曲线图。

图中，1-结晶器，2-浸入式水口，3-涡流检测器，4-放射源检测，5-连铸坯，6-中间包，7-盖孔，8-挡坝，9-挡堰，10-浇注孔，11-氩气管，12-塞棒，13-塞棒位置曲线，14-放射源检测液位曲线，15-开浇拉速曲线，16-涡流检测液位曲线。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明进行详细说明，本发明的优点和特点将会随着描述而更为清楚。但实施例仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下，可以对本发明的技术方案细节进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围。

实施例1

生产断面为1500×100mm²薄板坯采用如下的技术方案：

如图5所示，薄板坯连铸机自动开浇的方法，步骤如下：

(1)开启烘烤器，烘烤器对图6所示的中间包6进行烘烤，烘烤时间5.5h，中间包6的温度为1280℃；当烘烤结束后，抬起烘烤器，经中间包的盖孔7向中间包6内部加入下层覆盖剂的量为200kg，使覆盖剂位于挡坝8与挡堰9之间；然后在浇注孔10处设置两支氩气管11，控制氩气的流速范围为2250l/min，使氩气通过氩气管进入中间包6内部，便于对钢水气洗；

(2)将中间包车对中完成后，钢包滑板开启，浇注开始，将钢包回转台上钢包内钢水温度范围为1585℃的钢水注入步骤(1)中间包6内，当中间包钢水重量为18t且钢水浸没过大包长水口时，经中间包6的浇注孔10加入下层覆盖剂50kg，维持中间包6内钢水过热度范围为33-40℃；

(3)当图6所示的中间包6重量达到20t时，塞棒12自动动作，将中间包6内的钢水通过图3所示的结晶器1的浸入式水口2浇注入结晶器1内；在中间包6开浇中，塞棒12采用四点跳动方式动作，如图2所示，即塞棒启闭四次后开始控流，当塞棒到达a点后，自动根据设定结晶器1液位调整塞棒位置，保持结晶器1液面稳定性；

(4)采用图3所示的结晶器1上的放射源检测4对结晶器内钢水的液位进行检测，当钢水液位值＞100mm时，结晶器1保护渣自动加渣装置开始启动，加入开浇保护渣25kg；持续对结晶器1内钢水的液位进行检测，当结晶器内的钢水液位至125mm时，自动启动二次冷却水、结晶器振动、和拉矫机，同时设定拉矫机拉速；如图4所示，拉矫机启动2s内，拉速迅速提升至1.3m/min，然后，拉速以1m/min²的加速度逐步增加至3.5m/min，3.5m/min的拉速维持132s，结晶器1液面波动范围为±0.8mm，可为高拉速连铸连轧提供稳定的连铸坯5；所述结晶器1为漏斗形结晶器，漏斗形结晶器的上面为敞口式结构，具有上大下小的特点，便于放射源检测4和涡流检测器3对结晶器内部钢水液位的准确检测，可满足准确开浇的要求；

(5)当拉速为3.5m/min且稳定铸坯跟踪值范围为4m时，将结晶器1上的涡流感应器3插入钢水中，当结晶器液位稳定在300±3mm时，使用涡流液位检测，控制系统以涡流检测为准参与控制；

(6)使用涡流检测器对结晶器内的钢水液位进行检测，当结晶器内钢水的液位浮动范围为±1mm内且铸坯跟踪值范围为6.8m时，电磁制动正常运行后动态液芯压下启动，弯曲段下口从100mm压缩至94mm；

(7)自动开浇完成，正常升速；在自动开浇过程中，塞棒位置曲线13、放射源检测液位曲线14、开浇拉速曲线15和涡流检测液位曲线16的位置关系如图7所示。

实施例2

生产断面为1175×100mm²薄板坯采用如下的技术方案：

如图5所示，薄板坯连铸机自动开浇的方法，步骤如下：

(1)开启烘烤器，烘烤器对图6所示的中间包6进行烘烤，烘烤时间5.5h，中间包6的温度为1280℃；当烘烤结束后，抬起烘烤器，经中间包的盖孔7向中间包6内部加入下层覆盖剂的量为200kg，使覆盖剂位于挡坝8与挡堰9之间；然后在浇注孔10处设置两支氩气管11，控制氩气的流速范围为2000l/min，使氩气通过氩气管进入中间包6内部，便于对钢水气洗；

(2)将中间包车对中完成后，钢包滑板开启，浇注开始，将钢包回转台上钢包内钢水温度范围为1584℃的钢水注入步骤(1)中间包6内，当中间包钢水重量为18t且钢水浸没过大包长水口时，经中间包6的浇注孔10加入下层覆盖剂50kg，维持中间包6内钢水过热度范围为33-40℃；

(3)当图6所示的中间包6重量达到20t时，塞棒12自动动作，将中间包6内的钢水浇注入如图3所示的结晶器1内；在中间包6开浇中，塞棒12采用四点跳动方式动作，如图2所示，即塞棒启闭四次后开始控流，当塞棒到达a点后，自动根据设定结晶器1液位调整塞棒位置，保持结晶器1液面稳定性；

(4)采用图3所示的结晶器1上的放射源检测4对结晶器内钢水的液位进行检测，当钢水液位值＞100mm时，结晶器保护渣自动加渣装置开始启动，加入开浇保护渣20kg；持续对结晶器内钢水的液位进行检测，当结晶器内的钢水液位至125mm时，自动启动二次冷却水、结晶器振动、和拉矫机，同时设定拉矫机拉速；拉矫机启动2s内，拉速迅速提升至1.2m/min，然后，拉速以1m/min²的加速度逐步增加至3.5m/min；拉速3.5m/min、耗时130s，结晶器液位波动范围为±1.0mm；

(5)当拉速为3.5m/min且稳定铸坯跟踪值范围为3m时，将结晶器上的涡流感应器3插入钢水中，当结晶器液位稳定在300±3mm时，使用涡流液位检测，控制系统以涡流检测为准参与控制；

(6)使用涡流检测对结晶器内的钢水液位进行检测，当结晶器内钢水的液位浮动范围为±1mm内且铸坯跟踪值范围为5-8m时，电磁制动正常运行后动态液芯压下启动，弯曲段下口从100mm压缩至94mm；

(7)自动开浇完成，正常升速。

实施例3

生产断面为1219×100mm²薄板坯采用如下的技术方案：

如图5所示，薄板坯连铸机自动开浇的方法，步骤如下：

(1)开启烘烤器，烘烤器对图6所示的中间包6进行烘烤，烘烤时间5.5h，中间包6的温度为1280℃；当烘烤结束后，抬起烘烤器，经中间包的盖孔7向中间包6内部加入下层覆盖剂的量为200kg，使覆盖剂位于挡坝8与挡堰9之间；然后在浇注孔10处设置两支氩气管11，控制氩气的流速范围为2500l/min，使氩气通过氩气管进入中间包内部，便于对钢水气洗；

(2)将中间包车对中完成后，钢包滑板开启，浇注开始，将钢包回转台上钢包内钢水温度范围为1588℃的钢水注入步骤(1)中间包内，当中间包钢水重量为18t且钢水浸没过大包长水口时，经中间包的浇注孔加入下层覆盖剂50kg，维持中间包内钢水过热度范围为33-40℃；

(3)当图6所示的中间包6重量达到20t时，塞棒12自动动作，将中间包6内的钢水浇注入如图3所示的结晶器1内；在中间包6开浇中，塞棒12采用四点跳动方式动作，如图2所示，即塞棒启闭四次后开始控流，当塞棒到达a点后，自动根据设定结晶器1液位调整塞棒位置，保持结晶器1液面稳定性；

(4)采用图3所示的结晶器上的放射源检测对结晶器内钢水的液位进行检测，当钢水液位值＞100mm时，结晶器保护渣自动加渣装置开始启动，加入开浇保护渣30kg；持续对结晶器内钢水的液位进行检测，当结晶器内的钢水液位至125mm时，自动启动二次冷却水、结晶器振动、和拉矫机，同时设定拉矫机拉速；拉矫机启动2s内，拉速迅速提升至1.4m/min，然后，拉速以1m/min²的加速度逐步增加至3.5m/min；拉速3.5m/min、耗时135s后，结晶器液位波动范围为±1.1mm；

(5)当拉速为3.5m/min且稳定铸坯跟踪值范围为5m时，将结晶器上的涡流感应探头插入钢水中，当结晶器液位稳定在300±3mm时，使用涡流液位检测，控制系统以涡流检测为准参与控制；

(6)使用涡流检测器对结晶器内的钢水液位进行检测，当结晶器内钢水的液位浮动范围为±1mm内且铸坯跟踪值范围为8m时，电磁制动正常运行后动态液芯压下启动，弯曲段下口从100mm压缩至94mm；

(7)自动开浇完成，正常升速。

通过实施例1～3可以看出，使用本发明提供的方法进行薄板坯连铸连轧生产的过程中，均能实现连铸机自动开浇；另外，在高拉速的条件下，实施例1～3分别获得了不同断面的薄板坯，因此本方法具有适用性广、实用性强的优点，适于在连铸连轧钢生产中进行广泛应用。