板坯連鑄機輕壓下扇形段的設(shè)計特點摘要
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- 板坯連鑄機輕壓下扇形段的設(shè)計特點摘要板坯連鑄機輕壓下扇形段的設(shè)計特點摘要:討論了兩種針對輕壓下技術(shù)的合理應(yīng)用而開發(fā)的板坯連鑄機扇形段，即由意大利Danieli DavyDastington(DDD)公司所開發(fā)的OPTIMUM扇形段和由德國SMS Demag(SMSD)公司所開發(fā)的CYBERLINK扇形段，對其設(shè)計特點和工作原理進(jìn)行了清晰地描述，為板坯連鑄機建設(shè)工程提供了有效的設(shè)計依據(jù)，具有一定的實際指導(dǎo)意義。
關(guān)鍵詞:板坯連鑄機；輕壓下；0PTIMUM扇形段；CYBERLINK扇形段
作為抑制凝固末端兩相區(qū)枝晶間液相流動、減輕鑄坯中心偏析程度的一種有效手段，輕壓下技術(shù)已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于現(xiàn)代板坯連鑄機的工藝設(shè)計之中，其對板坯質(zhì)量的影響效果強烈取決于輕壓下實施的合理性，而輕壓下工藝是否合理，關(guān)鍵點即在于能否準(zhǔn)確地判斷出鑄坯中凝固末端的位置。研究表明，輕壓下區(qū)域選擇在鑄坯橫斷面中心位置處固相分?jǐn)?shù)ƒS=0.55～0.75的范圍內(nèi)是比較適宜的。若輕壓下實施過早，則根本達(dá)不到減輕中心偏析的效果；反之，則更有可能惡化鑄坯的質(zhì)量。
扇形段是對凝固過程中的鑄坯進(jìn)行支撐和導(dǎo)向的連鑄機關(guān)鍵組成設(shè)備，是輕壓下技術(shù)的實施對象，其設(shè)計特點對于連鑄過程的順利進(jìn)行和鑄坯質(zhì)量的嚴(yán)格保證具有重要影響。常規(guī)的板坯連鑄機扇形段不具備壓力反饋系統(tǒng)，因此輕壓下位置的確定完全通過數(shù)學(xué)模型來進(jìn)行預(yù)測，其準(zhǔn)確度與數(shù)學(xué)模型的仿真精度密切相關(guān)。通常情況下，數(shù)學(xué)模型都是在針對實際情況作出大量簡化假設(shè)的前提下進(jìn)行推導(dǎo)的(特別是針對板坯連鑄這一極其復(fù)雜的冶金過程)，模型中不可能全面地考慮到影響連鑄過程的眾多影響因素，特別是對于可能出現(xiàn)的異常情況，數(shù)學(xué)模型的仿真精度則會大打折扣。因此，僅僅依靠數(shù)學(xué)模型的計算結(jié)果來確定出輕壓下位置是并不完全可靠的，有時候甚至可能會取得適得其反的效果。
近年來，隨著板坯連鑄機工程技術(shù)的不斷發(fā)展，扇形段的結(jié)構(gòu)形式已獲得了長足的改進(jìn)。針對輕壓下技術(shù)的合理應(yīng)用，意大利DDD公司和德國SMSD公司分別開發(fā)了技術(shù)先進(jìn)、形式新穎的OPTIMUM扇形段和CYBERLINK扇形段，較之常規(guī)的板坯連鑄機扇形段，其重大改進(jìn)之處在于能在澆鑄條件發(fā)生變化的情況下準(zhǔn)確地找出凝固終點的位置，確保在澆鑄過程中實現(xiàn)真正意義上的動態(tài)輕壓下，這對于板坯質(zhì)量的保證是十分有利的。文中從板坯連鑄機工程建設(shè)的角度出發(fā)，全面地討論了兩種優(yōu)化扇形段的結(jié)構(gòu)設(shè)計特點，為板坯連鑄動態(tài)輕壓下技術(shù)的實現(xiàn)提供了一定的指導(dǎo)意義。
1 OPTIMUM扇形段的設(shè)計特點
OPTIMUM扇形段是意大利DDD公司針對板坯連鑄機的建設(shè)而開發(fā)出的最新一代扇形段技術(shù)，如圖1所示即為其結(jié)構(gòu)示意圖。從圖中可以看出：每個扇形段包含6對從動輥和1對分別由液壓缸單獨進(jìn)行驅(qū)動的驅(qū)動輥，且驅(qū)動輥安裝在扇形段的中間位置處，這樣的驅(qū)動布置可確保任意時刻驅(qū)動輥與鑄坯之間存在最大的牽引力，且在穿人引錠桿時可以單獨抬升起驅(qū)動輥；扇形段上框架與下框架之間通過4根連桿相連接，板坯入口端的兩根連桿可以轉(zhuǎn)動且承受了澆鑄方向上所有的剪切力，板坯出口端的兩根連桿采用一對銷子進(jìn)行連接且允許扇形段延伸及旋轉(zhuǎn)，并通過4個液壓缸的驅(qū)動來實現(xiàn)上、下框架之間的相對運動，從而執(zhí)行扇形段的夾緊和松開。
圖1 OPTIMUM扇形段結(jié)構(gòu)示意圖
OPTIMUM扇形段主要包含以下設(shè)計特點：
(1)開放式的框架設(shè)計允許方便地進(jìn)行無連接障礙及中心柱障礙的扇形段維護(hù)工作；
(2)無摩擦傾動系統(tǒng)和精確控制液壓缸允許執(zhí)行準(zhǔn)確的扇形段錐度控制；
(3)操作靈活且不需要采用墊片方式來進(jìn)行扇形段厚度的調(diào)節(jié)；
(4)可最小化澆鑄準(zhǔn)備時間以增加連鑄機的產(chǎn)量；
(5)驅(qū)動輥配有2個專用液壓缸且通過控制兩側(cè)壓力來確保驅(qū)動輥上載荷的均勻分布；
(6)設(shè)備具有良好的剛性和可靠性，可合理地控制鑄坯的鼓肚；
(7)針對輕壓下技術(shù)的應(yīng)用，扇形段具備液相穴末端位置監(jiān)測技術(shù)。
為獲得具有嚴(yán)格內(nèi)部質(zhì)量的板材、管線鋼等澆鑄產(chǎn)品，必須確保輕壓下技術(shù)的合理應(yīng)用，OPTIMUM扇形段為此專門采用了實際液相穴末端監(jiān)測技術(shù)(ALCEM)，即通過扇形段壓力反饋信號來判斷根據(jù)模型計算預(yù)測出的輕壓下位置是否正確，其基本工作原理簡述如下：
(1)采用STT(凝固及溫度跟蹤)模型“虛擬傳感器”，并根據(jù)鋼種輕壓下的要求及具體的澆鑄參數(shù)來設(shè)置出正確的扇形段錐度。
(2)ALCEM(實際液相穴末端位置監(jiān)測)系統(tǒng)開始對模型預(yù)測出的輕壓下區(qū)域的合理性進(jìn)行核查，且系統(tǒng)將各個扇形段微量抬起。
(3)若鑄坯具有液芯，則ALCEM系統(tǒng)可檢測出鋼水靜壓力，如圖2(a)所示；當(dāng)輥子壓力被釋放時，鋼水靜壓力向后推擠輥子，僅會檢測出較小的壓損，如圖2(b)所示；當(dāng)重新施加輥子壓力后，由于包含鋼水靜壓力，故反饋壓力相應(yīng)增加，如圖2(c)所示。...
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