【技术前沿】绿色、高效、智能方坯连铸技术继续引领市场——河钢唐钢新区三台方坯连铸机工程
1 连铸机基本参数
1.1连铸机主要技术参数
连铸机主要技术参数，见表1。连铸工艺流程，见图1。六流高效方坯连铸机，见图2。
1.2铸机产品
主要产品包括普通热轧钢筋、细晶粒热轧钢筋、焊丝、焊线、特种焊丝、优质碳素钢、预应力钢丝、钢绞线、帘线钢、胎圈钢丝、胶管钢丝、冷镦钢。
2 连铸机主要配置
采用成熟可靠的设备配置，铸机整机装备水平达到国内领先，国际一流水平。
1）采用液压升降回转台、中间罐车，便于采用钢包保护套管、中间罐内装式浸入式水口及水口区的操作。
2）采用钢包称重、下渣检测、中间罐称重设施，监控钢包、中间罐钢水重量，减少钢包下渣，稳定中间罐液面。
3）采用液压升降钢包保护套管机械手，具备随动功能，实现保护浇注。
4）中间罐车采用传感器控制的液压升降装置，可精确控制中间罐水口渣线。
5）最优化的中间罐罐形设计，确保长时间使用不变形。
6）采用中冶南方连铸新一代高效结晶器铜管，满足铸坯的收缩特性。特殊设计的水道冷却结晶器，彻底解决了传统结晶器水缝不均的问题，同时避免了铸坯角部过冷。保证高拉速下优良的铸坯质量，同时铜管寿命提高一倍以上。
7）1#、2#铸机预留电磁搅拌，3#铸机采用结晶器及末端电磁搅拌改善铸坯的表面、内部质量。
8）采用结晶器液面自动控制技术，实现恒拉速浇注操作，保证铸机生产的热态稳定性，从而提高铸坯表面质量与生产效率。
9）采用中冶南方连铸专有高效振动技术，板簧仿弧导向结构，高频稳定性好，避免振动不平稳对铸坯质量的影响。
10）采用电动缸振动技术，实现高频小振幅振动、非正弦振动、反向振动等功能，便于优化振动曲线，提高铸坯表面质量。
11）采用二冷水动态控制，确保非稳态下铸坯的冷却动态调整，提高生产可靠性，改善铸坯质量。
12）铸机采用高压大角度喷嘴。实现高效二次冷却工艺，喷嘴数量少、冷却效率高、冷却均匀性好。
13）采用连续矫直技术，避免矫直裂纹的发生。拉矫机采用全水冷结构，改善设备工作环境，检修维护方便安全。
14）采用铸坯质量判定系统，实时监控铸坯质量、设备参数。
15）直送直轧工艺，连铸铸机采用全自动高速出坯，根据各流出坯节奏的不同，自动将各流的铸坯按顺序高速送到不同的热送辊道上，提高铸机自动控制水平，降低工人劳动强度，同时提高铸机作业率。
3 连铸机装备主要技术特点
3.1优良的工艺及装备
3.1.1新一代高效结晶器
高效结晶器采用水槽方式，随着拉速的不断提高，铸坯的坯壳会变薄，收缩、传热情况也会相应的发生变化，在弯液面附近的水流速度也需要随之提高，因此，一方面要加大水量，另一方面要改变水槽面积；新一代高效结晶器，优化了水槽及布置，进一步提高水槽内的水流速度，梅花型铜管内腔的凸度、锥度也相应提高，铜管的各种参数均按最大稳定拉速的工况进行优化设计。
3.1.2高拉速保护渣
根据保护渣厂家大量的试验，结合理论计算，保护渣的粘度、融化速度、碱度等都进行了相应的调整，以满足足够高的耗量、液渣层厚度，确保高拉速下的传热效率，铸机长期稳定的生产。
3.1.3高拉速振动系统
设备稳定性是确保高拉速生产的关键，采用整体箱型框架结构和全板簧仿弧导向的振动装置（图3），无任何铰点磨损，可以保持长期的振动精度及高频振动的稳定性。
高拉速下，振动配方和常规的振动配方也有较大的差异，传统高频小振幅无法适用于高拉速的要求。通过热/应力模型和实际数据建立了液体摩擦力计算模型，确定了适合高拉速的最佳振动参数；理论及实际的结合，设备稳定性的保证，确保了最大限度发挥连铸机潜能。
3.1.4高效二次冷却
随着拉速的提高，铸坯在单位时间内传出的热量增加，二次冷却的强度不但要相应增加，且其冷却的均匀性要求更高。但铸坯表面二冷水的水流密度加大后，常规水喷嘴工作压力较低，二冷水的冲击力和雾化均匀性均不够，冷却强度和均匀性均不能有效提升。因此，为了适应高拉速下大冷却强度和冷却均匀性的要求，采用高压全水雾化冷却工艺（图4），喷嘴最大工作压力达到1.6MPa，单个喷嘴最大流量达到40L/min。
3.1.5直轧保温辊道
直接轧制生产时，无保温措施情况下，铸坯的温降大，尤其是四个角部温降更严重，不采取保温措施根本难以达到连铸坯直接进轧机的温度要求。采用保温辊道（图5），避免辊道及辐射散热带走钢坯温度，保证连铸坯进入直轧辊道前，表面温度仍在1000℃以上，辊道设计兼顾清理氧化铁皮，不影响维修观察。
针对切割辊道上偶尔出现的剪切故障，通过特殊设计的滑动保温罩，可方便进行人工快速切割，保证了连铸维修及事故处理。
3.2先进的控制模型
3.2.1智能自动出坯
智能自动出坯系统将切割后的热坯识别为头坯、尾坯、低温坯、定尺超差坯、混钢坯、正常坯等多种类型，针对不同的热坯类型，分别由客户提前定制与之相应的出坯策略，将以前必需由人工在线处理的这一工作，通过智能热坯分类模型，将识别出的热坯根据定制的出坯策略自动处理（图6）。
对于多流铸机对应轧钢单条直轧输送辊道的发坯，需根据铸坯位置与温度，结合轧钢的需求发坯。坯料切割热送一体化智能系统通过集群视觉系统及激光检测，以实现剪切、热送岗位融合，实现坯料的自动切割、输送、计数、等待、发送等功能。坯料具有以下几种控制模式：全热送模式、混合出坯及全下线控制模式。
混合出坯功能（图7），自动将合格的热坯逐根直送到轧钢车间，将连铸机多余产能自动成组下线。将以前热坯直送生产时，不能直送的热坯由人工处理下线的这一工作，通过智能出坯系统提供的下线坯多次成组技术，实现了自动完成。
3.2.2混钢模型
三台连铸机均配置了二级混钢模型，模型使用切片法对铸坯进行跟踪，并进行界面展现（图8）。与铸坯质量跟踪和判定系统无缝集成，可精确定位混浇区域位置及铸坯成分的分布。解决了异钢种连浇时无法准确判定铸坯混浇区域及混浇化学成分的问题，从而提高了铸坯成材率，降低了企业成本。
3.3节能减排手段
三台连铸机均设置钢包除尘罩、火切除尘罩，连铸机生产时，除尘罩车与车间除尘装置管路自动对接（图9），车间除尘装置工作将产生的烟尘吸入除尘系统，烟气不外溢，达到清洁生产目的，除尘达到岗位含尘浓度小于8mg/m3国家标准。中间罐倾翻（图10）采用全封闭式设计，移动顶罩及喷淋除尘，完全避免了倾翻粉尘的外溢，除尘效果良好。
1#、2#铸机采用液压剪切，3#铸机利用产生的氢氧混合气取代天然气进行铸坯切割。H2、O2燃烧产物为水，切割过程中基本无碳排放、烟尘小，无有毒、有害气体产生，符合最新的环保政策要求，也为实现“碳达峰、碳中和”目标助力。
本文为部分内容，全文请参阅《世界金属导报》34期B15。