全球97%-98%的粗鋼都采用連鑄機(jī)進(jìn)行鑄造加工，連鑄的發(fā)展趨勢(shì)遵循：提高鑄造產(chǎn)品質(zhì)量，滿足對(duì)鋼鐵產(chǎn)品的未來需求，通過節(jié)能減排或提高連鑄工藝產(chǎn)能改善連鑄對(duì)環(huán)境造成的不利影響。此外，數(shù)字化技術(shù)也日益重要。

本文主要針對(duì)包含高端鋼鐵產(chǎn)品在內(nèi)的螺紋鋼生產(chǎn)以及SBQ特殊鋼棒材生產(chǎn)的應(yīng)用技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)描述。

結(jié)晶器是連鑄機(jī)最重要的部件，被稱之為連鑄設(shè)備的“心臟”，也是保證鑄坯質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，高穩(wěn)定性澆鑄條件取決于結(jié)晶器潤(rùn)滑和結(jié)晶器振動(dòng)狀況。在此背景下，研發(fā)了生產(chǎn)過程中實(shí)現(xiàn)最佳質(zhì)量控制的工藝技術(shù)和數(shù)字化解決方案。

1 通過緊湊型探測(cè)儀同步測(cè)定鋼水液位和保護(hù)渣渣層

為了保證連鑄車間內(nèi)連鑄機(jī)結(jié)晶器澆鑄出最佳質(zhì)量的鑄坯，應(yīng)對(duì)溶池液位（彎月面）以及上部的保護(hù)渣和浮渣層厚度進(jìn)行精準(zhǔn)控制，并通過測(cè)量溶池液位方式控制進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水流動(dòng)，正確且快速的測(cè)量對(duì)澆鑄穩(wěn)定性至關(guān)重要。另一方面，保護(hù)渣具有多樣化用途，如防止空氣中的氧進(jìn)入鋼水發(fā)生氧化反應(yīng)，影響鑄坯質(zhì)量；在結(jié)晶器壁與凝固殼之間形成一層渣膜，這層渣膜具有潤(rùn)滑作用，減少拉坯阻力，防止凝固殼與銅板粘結(jié)；對(duì)溶池液位（彎月面）進(jìn)行絕熱保溫，確保鋼水和結(jié)晶器之間進(jìn)行均勻熱交換；另外，澆鑄保護(hù)渣不能充分熔化，會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的澆鑄缺陷，甚至連鑄過程被迫中斷。因此，持續(xù)控制彎月面處的鋼渣和保護(hù)渣厚度，保證結(jié)晶器均勻澆鑄拉坯，對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量的鋼坯具有重大意義。

開發(fā)出一項(xiàng)多功能傳感器，命名為CONGAUGE LB6755傳感器，同時(shí)與德國(guó)Berthold技術(shù)公司就該項(xiàng)目密切合作，最終取得了理想的效果。CONGAUGE LB6755傳感器基于廣泛、快速和可靠的輻射測(cè)量技術(shù)，對(duì)結(jié)晶器液位進(jìn)行常規(guī)澆鑄液位控制。此外，采用多晶檢測(cè)器（圖2），結(jié)合先進(jìn)的評(píng)估編程代碼，確定結(jié)晶器中鋼水液位和保護(hù)渣渣層厚度。與測(cè)量保護(hù)渣渣層厚度的其他方案相比，這種傳感器將兩種方式融入一個(gè)緊湊型單元，節(jié)約了成本，降低了檢修維護(hù)和評(píng)估測(cè)量的復(fù)雜性。

用CONGAUGE LB6755傳感器對(duì)澆鑄過程進(jìn)行深入仔細(xì)的檢測(cè)，測(cè)量和評(píng)估了兩種液位，從而更好地自動(dòng)控制保護(hù)渣添加作業(yè)。這種新型傳感器對(duì)提高產(chǎn)品質(zhì)量意義重大，并為工業(yè)4.0解決方案打開了一扇大門，能夠更好、更精準(zhǔn)地控制連鑄機(jī)結(jié)晶器區(qū)整個(gè)澆鑄過程。

2 采用大轉(zhuǎn)矩直驅(qū)電機(jī)，取得結(jié)晶器振動(dòng)最佳效果

結(jié)晶器振動(dòng)在連續(xù)澆鑄過程中對(duì)連鑄坯的產(chǎn)品質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用，根據(jù)鋼種情況及鑄坯截面規(guī)格要求，快速而精確地在線調(diào)整結(jié)晶器振動(dòng)曲線，所生產(chǎn)鑄坯的質(zhì)量效果非常好。簡(jiǎn)單易行的電動(dòng)傳動(dòng)裝置布局緊湊、經(jīng)濟(jì)實(shí)惠，但缺乏在線控制功能，另一方面，液壓傳動(dòng)裝置具備在線調(diào)整功能，可稱為經(jīng)典的解決方案，但價(jià)格昂貴，檢修維護(hù)頻繁。

CONDRIVE 傳動(dòng)裝置設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)精巧緊湊，在線控制功能卓越，而且與其他結(jié)晶器振動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)相比，控制功能更加精準(zhǔn)（圖3）。

CONDRIVE傳動(dòng)裝置的最大優(yōu)勢(shì)就是運(yùn)行穩(wěn)定可靠，檢修維護(hù)率低。生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行的首套結(jié)晶器振動(dòng)傳動(dòng)裝置已安全運(yùn)行四年，沒有對(duì)其進(jìn)行過大修。與機(jī)電傳動(dòng)裝置相比，能耗低，僅為過去的50%。CONDRIVE傳動(dòng)裝置適用于澆鑄方坯和大圓坯連鑄機(jī)，所需要的大修時(shí)間很短，每流結(jié)晶器振動(dòng)傳動(dòng)裝置的大修時(shí)間僅需半天。

CONDRIVE傳動(dòng)裝置也可以按照EaaS（即設(shè)備出租服務(wù)）模式進(jìn)行租賃服務(wù)工作，將CAPEX轉(zhuǎn)換為OPEX。

采用VERSCON技術(shù)，可以使高端鋼鐵生產(chǎn)商采用立式半連續(xù)鑄造工藝生產(chǎn)大型鋼坯，取代鑄錠鑄造工藝，從而提高連鑄機(jī)產(chǎn)能，降低環(huán)境污染，并確保生產(chǎn)出表面質(zhì)量高的鋼坯。

通過提高鑄流產(chǎn)能，降低切割量以及高速澆鑄連鑄機(jī)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)最優(yōu)生產(chǎn)率。通過一機(jī)多流高速連鑄以及半連續(xù)直接向軋機(jī)熱裝鋼坯方式，最大限度地提高生產(chǎn)能力，同時(shí)依據(jù)鑄流產(chǎn)能情況，采用無頭軋制工藝，從而達(dá)到直接連軋最大生產(chǎn)能力（105t/h）。

研發(fā)了一套新型智能鑄坯特殊斷面控制系統(tǒng)，并申請(qǐng)了專利保護(hù)，減少了檢修維護(hù)頻繁、運(yùn)營(yíng)成本高的不利因素，同時(shí)提高了鑄坯生產(chǎn)率，增加了澆鑄速度和鑄坯斷面規(guī)格。

對(duì)于特殊鋼棒材（SBQ）生產(chǎn)商，提出了兩種針對(duì)結(jié)晶器區(qū)域的工藝技術(shù)和數(shù)字化解決方案，對(duì)提高連鑄產(chǎn)品的質(zhì)量起到關(guān)鍵性作用。通過CONGAUGE LB6755傳感器裝置，可以深入了解結(jié)晶器內(nèi)部潤(rùn)滑狀況，同時(shí)能夠向結(jié)晶器中自動(dòng)添加保護(hù)渣并控制保護(hù)渣渣層厚度。另一方面，CONDRIVE直接振動(dòng)傳動(dòng)裝置是精準(zhǔn)在線控制結(jié)晶器振動(dòng)的前沿設(shè)備。這兩種裝置的檢測(cè)信號(hào)均可支持檢測(cè)過程中的異常情況，并且可以很好地與工業(yè)4.0解決方案進(jìn)行集成整合，如數(shù)字化過程狀態(tài)分析儀。