短流程特殊钢生产线的工艺设计与实施
青岛钢铁集团 焦银
摘要:莱钢特钢厂对炼钢车间进行改造，采用先进的电炉—精炼—连铸一热装热送短流程替代原电炉—模铸工艺，保证了连铸坯质量稳定，设备运行可靠，达到月产3万t合格连铸坏的生产能力。
关键词: 电弧炉;钢包精炼炉;连铸机;短流程;特殊钢
Designing and Implementing of Compact Route of
Producing Special Steel
Abstract: The steel-making workshop of the special steel plant of Laigang is transformed to adopt advanced short process of electric arc furnace-LF-CC-hot charging and hot delivery，substituting for original electric arc furnace-mold FC. Then the stable quantity of CC and dependable circulating equipment are guaranteed，and the productivity of qualified CC billet reaches to 30 thousand tons every one month.
Key words: Electric Arc Furnace; Ladle Furnace; Continuous Casting Machine;
Compact Route; Special Steel
1前言
莱芜钢铁股份有限公司特殊钢厂(简称莱钢特钢厂)一炼车间始建1965年，配有15t普通电弧炉4座(变压器功率5500kVA)，老三段冶炼工艺，钢水由8条模铸线铸成690kg钢锭，年最大产钢量16.5万吨 。随着时代的发展，落后的设备和生产工艺越来越不适应市场经济对钢产品的低价格、高质量的要求，特别是轧钢车间改造完成以后，轧材工序的生产能力远大十炼钢的生产能力，轧机停机待料的矛盾日趋突出，严重制约了莱钢特钢厂经济效益的进一步提高。2001年下半年，莱钢特钢厂提出对一炼车间按现代化短流程特殊钢生产工艺进行改造。整个工程由莱钢特钢厂自行设计、安装和施工。2002年4月18日全部投入正常生产。
2改造的主要内容和原则
2. 1主要改造内容
一炼车间改造工程主要内容：新建3座20t (EBT)电弧炉，2座25t钢包精炼炉，1台R6 m三机三流合金钢连铸机及相应的公辅设施，取代原有的15t电弧炉一模铸生产线。 2. 2改造原则
(1)采用先进、实用、可靠的技术，结合国内有关厂家的改造成功经验，以先进的电炉—精炼—连铸一热装热送短流程生产工艺取代落后的电炉一模铸工艺。
(2)连铸坯质量符合SGNB008-2000合金钢连铸坯质量技术条件，连铸坯无缺陷率大于95 %，直接热送轧钢加热炉。 (3)设备运行可靠，故障率低，炉机匹配。
(4)充分利用现有的设备，厂房和公辅设施，尽可能节约改造资金，加快建设速度。
(5)生产规模：设计一年产合格连铸坯20万t。主要生产钢种：优质碳素结构钢，合金结构钢，齿轮钢，弹簧钢，链用钢等。
3总体布置
设计依据莱钢总体规划，本着物料分流合理，流程顺畅，运输快捷，减少拆迁，节约用地的原则进行总体布置。由于车间厂房低矮(电炉跨轨ICI标高仅9 m) ,狭窄，厂房承载能力小，设备布置拥挤，设计中采取多项处理措施，如:电炉地坑布置，精炼炉厂房局部加高，大跨度特殊吊车，公辅设施公用，地上、地下管线共敷共架重叠布置，除尘设备分散布置等。
电炉跨利用原厂房东西纵向布置，精炼跨在原厂房基础上局部加高，与电炉跨垂直布置，新建连铸跨和切割跨，与电炉跨垂直布置，钢水经精炼后由钢包车直接运到连铸跨。连铸机由西向东布置，与电炉跨平行，出坯利用原厂房。拆除模铸跨用做中间包砌筑、结晶器维修、备件存放、维修等用。连铸供水泵房建在废弃的氧气站内。
厂房由电炉跨、精炼跨、连铸跨、切割跨、出坯跨、配料跨等组成，主厂房尺寸与吊车配置见表1
表1 主厂房各跨间尺寸与吊车配置 厂房主要尺寸/m
跨间名称
长
电弧跨 精炼跨 连铸跨 切割跨 出坯跨 配料跨 其它
228
宽 18
轨面标高
3*30/5t
9
2*40/10t
24.0 15.0 36 36 42 174 250
24.6 18 18 18 15
12.0 19.5 15.5 8 8 6
1*5/t 1*50/10t 1*10t 1*20/5t、1*50t 2*10t、1*15/5t
2*10t、1*15/3t用于维修，砌筑
特殊设计
40/10t
吊车配置
备注
4工艺及装备
工艺流程为：配料一电炉—钢包精炼炉—连铸机—连铸坯热送至轧钢。电炉、精炼炉、连铸机主要技术参数分别见表2—4。新工艺的装备特点如下: (1)电炉采用偏心底(NBZ)出钢方式，实现无渣出钢。留钢留渣操作，提高了初炼钢水质量，可最大限度地发挥电炉和精炼炉的效率，且可缩短二次短网长度，加快出钢速度，降低冶炼电耗。
(2)采用铜钢复合全水冷导电横臂，大截面水冷电缆，阻抗小，故障率低。 (3)全液压驱动方式，驱动平稳，执行精确度高，响应速度快，故障率低，设备重量轻，造价低。
(4)电极调节器采用人工神经元网络智能调节系统。
(5)配备炉门氧枪，炉壁氧枪。炉门氧枪为水冷非自耗式，传动部分为液压驱动机械手形式，具有灵活的前后伸缩夕，右旋转和上、下调整功能。炉壁氧枪为超音速集束射流氧枪，可以外加燃料助熔，实现助熔、脱氧等功能。
(6)浇注过程无氧化全封闭保护浇注，防止钢水二次氧化。
(7)采用莱钢炼钢厂自主开发的快速更换定径水口专利技术，提高中间包连浇炉数和连铸机作业率，减少钢水注余。
表2电炉主要技术参数
项目 公称容量/t 炉壳直径/mm
主要技术参数 备注 20 4000
利旧
变压器容量/KVA 5500 电极极心圆/mm 电极直径/mm 出钢方式 装料方式 炉体倾动角度 控制方式 冶炼时间/min 平均出钢/t 设计年产量/t
960 350 EBT 炉盖旋开 12、+20 PLC+液压 90 22 21
表3精炼炉主要技术参数
项目 公称容量/t 钢包直径
25 2400
备注
变压器容量/KVA 3600、5500 3500利旧 电极极心圆/mm 电极直径/mm 升温速度 控制方式 冶炼时间/min
460 250 3-5 PLC+液压 30
表4 连铸机主要技术参数
项目 机型
连铸机机数和流数 连铸机弧型半径/ mm 流间距/ mm 铸坯断而/mm×mm 拉速/ m·min-1 定尺/mm 结晶器振动方式 矫直形式 二冷形式
连铸机冶金长度/ mm 铸坏切割方式 浇注方式 电磁搅拌方式 设计年产量/万t
主要技术参数 全弧型刚性引锭杆连铸机
二机二流 6000 1200 150×150 1.35～1.55 2700～3000 半板簧四连杆正弦振动
渐进矫直 全水三段自动配水
9730 火焰切割 定径水口全保护浇注
M-EAS 20
(8)内置式电磁搅拌(M-EAS)，增加凝固前沿的流速，控制表面洁净度，减小凝固初期析出气体产生的针孔，促进夹杂物上浮，诱发等轴晶，促进等轴 晶凝固，提高连铸坯质量。
(9)二冷配水全自动控制，均匀冷却铸坯，控制铸坯回温和矫直温度，防止产生裂纹。
(10)整个工艺流程由基础自动化和过程自动化二级计算机控制，整个工艺流程的电气控制逻辑皆由PLC控制程序来完成，通过工控机监控，工控机工作可进行多功能、多组态的过程监视及智能优化的过程控制，并配有多幅主画面、报警画面等。通讯采用工业以太网，工艺参数的采集、检测和调节，冷却水系统的检测和控制，以及水泵房部分的参数检测及报警不用二次仪表，而是采用PLC和工控机来实现配电、控制和显示报警等功能。
短流程特殊钢生产线的工艺设计与实施
