浅议板坯连铸轻压下对拉坯阻力的影响

张禹群　李正勇

摘要：在南钢2#板坯连铸机扇形段轻压下控制实践的基础上，分析了轻压下技术参数的改变对扇形段拉坯阻力的影响。

关键词：板坯连铸轻压下；扇形段拉坯阻力；压下量；压下速率

中图分类号：TG233文献标识码：A文章编号：1009-2374（2009）09-0037-02

扇形段拉坯阻力受到很多方面影响，如设备上：结晶器振动不正常；扇形段辊子轴承润滑不好，转动不灵活；辊子变形，弯曲段、扇形段辊缝差；弯曲段与结晶器、扇形段一段接口尺寸超差；火切机行走受阻；扇形段拉矫电机负载不平衡。工艺上：拉速变化；二冷水配水模式不对；坯子冷却不均匀；中间包温度测量不准，轻压下位置不准确等方面原因。下面我们主要讨论轻压下参数的变化对扇形段拉坯阻力的影响。

南钢中厚板卷厂2号连铸的铸机是直弧、连续弯曲矫直型，铸坯厚度为180mm、220mm、260mm，板坯宽度为1600～2250mm，铸机的基本半径为10米，扇形段数为13个，具有全线轻压下功能，采用的是多辊拉坯方式。轻压下扇形段的特点：全部为分节辊密排，弧型段辊径为230mm，驱动辊辊径250mm，矫直段、水平段辊径300mm，辊间距小。每个扇形段有7对夹棍，该区域所有非驱动辊都为三分节辊，驱动辊为两分节辊，7#、8#段为矫直段。可进行轻压下的区域约为30米，但每次使用的扇形段是2～3个。相对连铸机的其他工艺参数而言，轻压下的工艺参数都是比较小的值，如每个扇形段的最大轻压下率约毫米级，因此必须采用精度高的调节方法，才能达到工艺参数的要求，目前大多采用液压驱动以及调节辊缝来解决。

一、实验结果与讨论

（一）轻压下技术

轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展而来，它是通过在连铸坯液芯末端附近施加适当压力，产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量。轻压下技术出现之初并没有静态和动态之分。直到20世纪90年代中后期，随着远程控制技术的进步，才提出了动态轻压下的概念。静态轻压下是浇铸前预先设定好辊缝，按照设定的拉速和工艺条件进行浇注，而动态轻压下则是在浇铸过程中能够跟踪凝固终点，并随凝固终点的变化动态调整辊缝的一种方法。由于动态轻压下比静态轻压下能更好地改善铸坯内部质量，因此现阶段关于轻压下技术的研究多集中于动态轻压下。轻压下的主要工艺参数有：压下位置、压下量、压下速率和压下率。在不同钢种以及浇铸工艺条件（如拉速）发生变化的情况下，通过改变轻压下的参数，达到改善板坯的内部质量。

（二）拉坯阻力组成

铸坯通过导向辊装置沿铸流轨迹运动时，要承受拉坯阻力和拉坯辊强制拉力产生的拉伸应力，但采用分散多辊传动则可把“拉坯过程”变为夹送铸坯向前运动的“推坯过程”。这时铸坯将只受压缩应力，而不承受或可减轻拉伸应力，故这种拉坯方式称为压缩矫直。多辊传动时每个驱动辊付出的拉力相对较小，因此，其传动装置也较小，可以通用化和标准化。铸坯从结晶器中经过导辊装置沿铸流轨迹以一定的拉坯速度被拉出，将要受到5种拉坯阻力（包括帮助拉坯的下滑力），即结晶器内的摩擦阻力Rm（N），鼓肚变形的阻力Rb（N），辊子轴承的摩擦阻力Ri（N），铸坯自重下滑力Rw（N），辊子矫直阻力Rs（N）。连铸机的总拉坯阻力R=Rm+Rb+Ri-Rw+Rs。拉坯的目的就是要克服这些阻力并保持连铸机的正常拉坯速度。

（三）压下位置对拉坯阻力的影响

压下位置是凝固的固相分率决定的，固相分率太低或者太高，采用轻压下都达不到理想的结果。最理想的位置是在铸坯刚好出轻压下区间之前完全凝固，即铸坯的最后凝固点必须落在轻压下区间。本次实验坯子断面都是2280*220，拉速稳定在1.15米/分，在每组浇次的中间炉次中进行测试。从表1中可知不同的压下位置对拉坯阻力有一定的影响，在矫直段7#、8#段压下时，拉坯阻力明显增大。

（四）压下速率与压下率对拉坯阻力的影响

压下速率与压下率是轻压下技术的核心参数之一，是改善铸坯质量的重要参数。压下速率是指单位时间的压下量，压下率是指拉坯方向单位长度的厚度变化，而压下速率与速度的乘积就是压下率。在本次实验中，我们将拉速控制在1.2米/分，即压下速率与压下率可作为一种参数。表2为钢种D断面2080mm×220mm，由下表中测的数据可知，压下速率的变化，对拉坯阻力影响较小。

（五）压下量对拉坯阻力的影响

压下量是由钢液在凝固过程中的收缩量决定的。压下量的大小必须满足三个要求：减少中心偏析和中心疏松；避免铸坯产生内裂；轻压下区压下量产生的作用力不能影响铸机扇形段机架结构的完整性，不能对支撑辊的疲劳寿命产生不利影响。一般情况下液芯厚度减少，最佳压下的量就越小。由下表测得数据可知，压下量越大，拉坯阻力也变大，压下量与拉坯阻力呈正相关。

二、结论

拉坯阻力的大小与两相区的压下位置有一定关系：随着固相率的增大，拉坯阻力也增大；但同样的压下量，在矫直段之前压下，拉坯阻力变化较小，在矫直段压下，拉坯阻力要大200KN～300KN。

拉坯阻力的大小与压下速率、压下率的关系不明显，受之影响较小。

拉坯阻力大小与两相区压下量呈正相关：在压下位置为0～0.2下，压下量每增加1mm，拉坯阻力上升50KN～100KN，固相率越高，拉坯阻力变化越大。

作者简介：张禹群（1971－），男，江苏南京人，南钢中厚板卷厂工程师。