[科普中国]-液芯长度

液芯长度(The liquid core length)是指钢过程中由结晶器内钢液面至液芯全部消失之终点处的距离，也称冶金长度。液芯长度是连铸机的一个最重要的参数。在冷却条件和板坯断面既定的情况下，冶金长度决定着连铸机的生产规模。所以我们在确定连铸机液芯长度时，既要考虑到既定生产能力的完成，又要考虑到投资的经济可行性，更要考虑到所配转炉能力的发挥，也就是要确保连铸对转炉能力的最佳匹配。

简介液芯长度(The liquid core length)是指钢过程中由结晶器内钢液面至液芯全部消失之终点处的距离，也称冶金长度。液芯长度是连铸机的一个最重要的参数。在冷却条件和板坯断面既定的情况下，冶金长度决定着连铸机的生产规模。所以我们在确定连铸机液芯长度时，既要考虑到既定生产能力的完成，又要考虑到投资的经济可行性，更要考虑到所配转炉能力的发挥，也就是要确保连铸对转炉能力的最佳匹配。

连铸机的冶金长度，也就是现代连铸机带液心矫直的铸流液心长度，即从结晶器钢水弯月面到拉矫水平段最后一对夹辊之间的液心距离。

冶金长度是连铸机的一个最重要的参数。在冷却条件和板坯断面既定的情况下，冶金长度决定着连铸机的生产规模。所以我们在确定连铸机冶金长度时，既要考虑到既定生产能力的完成，又要考虑到投资的经济可行性，更要考虑到所配转炉能力的发挥，也就是要确保连铸对转炉能力的最佳匹配1。

冶金长度的影响因素和抉择原则连铸机的最大拉速是一定厚度铸坯的铸流将被拉到最后一对夹辊处就完全凝固完的铸流液心极限速度。此速度越大，冶金长度就越长；此速度越低，冶金长度就越短。它既是影响冶金长度的重要因素，又是确定连铸机对转炉能力能否最佳匹配起决定性作用的综合因素。

连铸机最大速度越高，拉坯速度就越高，浇铸速度也就越大，从而连铸机的生产能力也就越大。但它也有一定限度，因为钢水的凝固速度限制了铸坯出结晶器时的坯壳厚度。拉速越快，坯壳越薄，易发生过大变形，甚至漏钢，同时又会造成铸坯内部的疏松和缩孔，使质量变坏，反而降低产量。在一定的工艺条件下，为得到最好的经济效果，在寻求最佳拉坯速度时，必须满足两个最基本的要求：一是铸坯出结晶器下口时坯壳具有一定的厚度，以防变形太大，甚至漏钢；二是铸坯内、外部的质量好，能满足生产要求。然而，在一定条件下，提高拉速有益于改善铸坯的表面质量。根据国外某厂的试验表明，大型板坯拉速提高到2m/min时改善了铸坯内、外部质量，但拉速过高又易使铸坯内部产生疏松和缩孔。在现代，连铸工艺技术的改进和连铸设备结构的改进，冷却和防变形能力的加强，安装对中精度的提高等等，都有助于不断提高连铸生产的拉坯速度。但这种提高只能是有限度的提高。不过，我们要看到，在当前连铸机提高拉速浇铸，已取得了令人满意的成果。我们应该利用这个成果。所以我们在确定连铸机最大生产拉速时，不能太保守，以致限制了转炉能力的发挥，从而失去了本来可以用投入一点少量投资来换取最大经济效益的难2得机会。

对某钢确定冶金长度的剖析某钢现有转炉、连铸的规模某钢拥有300t转炉三座，3吹2生产，配有大型模铸和双流板坯立弯型连铸机两台，还有RH-OB, CAS, KIP等二次精炼设备，以及铁水预处理等其他一系列设备。设计的出钢周期36min，两台转炉每天出钢80炉，作业率79.2，年产钢坯约670万吨。

某钢连铸机冶金长度的确定分析某钢计划模铸能力约270万吨其余400万吨钢坯配两台双流大型板坯连铸机来完成。

某钢的产品规格是：厚度210, 230,250mm宽度900-1930mm。

某钢在计算冶金长度时，选择的板坯厚度是产品大纲中最难浇铸的板坯厚度250mm板坯宽度1380mm；出钢周期是较小的周期36min。按这样确定的参数而计算出来的冶金长度，来浇铸他们大到1930mm那样的宽大断面，其年产量是相当大的，是连铸对300吨t大转炉的最佳匹配2。

对某公司建议的连铸机冶金长度的剖析武钢公司原决定津300t转炉3座，分第一、，二两期建成。第一期建两座300t转炉，2吹1生产，配两台双流板坯连铸机全连铸；第二期再建一座300吨转炉，3吹2生产，再建两台连铸机，其中一台为双流板坯连铸礼另一台为方坯连铸机，也是全连铸。委托某国咨询公司作第一期基本设计和可行性研究。该咨询公司为我们的两台连铸机作的基本设计，冶金长定的是34米，虽经我方力争延长，但均未同意，只勉强答应为今后在必要时留延长5米的余地。

应该说，按照中方所给的产品大纲，该咨询公司所计算出的板坯平均厚度和平均宽度，经我们核算的结果都是正确的。但中方给的这个产品大纲中，还有最小的几个宽度都没有给出比例，如1050,1100,1150mm，不等于这些断面就可以不浇。而且在中方所给出的厚度及所占比例中有最小的170mm这一级别。某咨询公司却是算进平均厚度，恰巧170mm厚度级是属于浇铸时间最短的浇铸厚度，实际上我们在生产中可能浇得极少或根本不浇它。这样一来，某咨询公司给我们计算出来的平均厚度和平均宽度，就都是倾向于好浇铸的平均断面了。也就是说，浇铸这样的平均断面板坯所花的浇铸时间就减少好多了，因此用不着提高拉速就行了，所以连铸机的冶金长度及浇钢能力就认为没有必要再大一点了。这也就是定34m冶金长度的理由。然而，我对这样的平均断面设计是持异议的，一是前面已经讲到过，这种计算本身存在着缺陷；二是中方提交的产品大纲所计划的一些板坯宽度和厚度比例，的确还有太欠斟酌的方面，这就是我们对好浇铸的宽度和厚度的比例提得太大，没有给留出余地。某钢在这方面就考虑得好些。在产品大纲中，在板坯厚度方面，某钢写上最大厚度250mm浇铸得最多，较小的厚度230, 210mm浇得极少；在板坯宽度方面，对最大的宽度1930mm等级别却写的数字很小，只9. 2，而武钢对最大宽度1550mm等级别，却写的数字很大，大到25%。

而某钢对较小的板坯宽度级别却写的比例要大得多，但武钢对较小的宽度级别却写的比例要小得多，甚至连最难浇的最小宽度级别1050, 1100和1150mm等级别根本就不给出比例，而是从1200mm级别以上才给出比例。所以，某钢尽管浇1930mm等那样大的板坯断面，而所计算出的平均宽度却反倒比我们武钢只浇最大板坯宽度1550mm断面还要来得小些，结果出现了一种反常的情况，板坯宽度小的武钢其平均宽度大些;板坯宽度大的某钢，其平均宽度反而小些，即武钢的平均宽度为1387.7mm和1418.4mm，而某钢反而是1380mm。同时还出现了某钢变成浇铸平均厚度是250mm，武钢浇铸平均厚度是229.8mm。如果今后实际的生产真是如此，倒不是不可以，问题是，这仅仅是一个初步的设想。既然是设想，那为什么不为设备留点余地。关键是对这一问题还缺乏足够的认识，由于这个原因，某咨询公司就有充分理由拒绝我们延长连铸机冶金长度的请求，这不能不引以为教训。

为了在理论上扩大连铸机能力站住脚，我认为首先对产品大纲的宽度比例应该给予补齐；二是应该对我们的平均断面作些必要而合理的调整。为了顾及到某咨询公司已计算出的板坯平均厚度229.8mm不变，特提出将原来不合理的平均宽度1387.7mm调整到1164.8m。这样调整是考虑到建议的这个平均断面229.8mmx1164.8mm并没有象宝钢那样用最大厚度250mm，而是采用了厚度229. 8毫米。又考虑到我们总得对两个最难浇的参数250mm厚度和1050mm宽度稍稍有所照顾才算妥当。而且，在考虑照顾时还并没有选最小的宽度1050mm，而是选了比它大两个级差的1164.8mm。这样选定，并没有把连铸机能力扩大很多，只不过是略为留了点余地罢了。下面将按上述调整比例比较合理的平均断面229.8mm x 1164.8m二来进行一系列有关分析和计算1。

对34米冶金长度连铸机能力的计算按照第三炼钢产品大纲的规划断面及其所占比例，计算出来的平均断面229.8mm x1164.8mm，来作一台连铸机年平均产钢坯的生产能力计算。

一台铸机年平均生产钢坯量也不过为183.9万吨，比起某钢的年平均铸机生产能力220.2万吨，还要低36.3万吨至46.53万吨的生产能力，更何况某钢的每台连铸机的年生产能力是按最难浇板坯厚度250mm，而不是按平均厚度来计算得出的结果。因此，某钢一台铸机的年综合生产能力比上面算的那个46.53万吨差量还要大得多，足见我们34m冶金长度铸机能力大大不足。

34米冶金长度连铸机所带来的问题(1)第三炼钢厂建成后，300t二吹一的转炉能力可高达333万多吨(按出钢周期36min，转炉作业率79.2%算)而给我们规划的这台连铸机，年平均生产能力才173万吨，显然远远不能适应转炉能力，就是再上一台同样规格的双流板坯连铸机，按某咨询公司设计的生产方式，二台铸机也只能是300万吨的年综合生产能力水平，显然，仍然不能实现公司放开生产的要求。

(2)该铸机由于冶金长度较短，提高拉速生产受到限制，因此某咨询公司儿乎安排生产所有规格的铸坯断面，都要在两台连铸机处于同时生产状态，进行串换浇钢来完成。基本上都是在第一台连铸机还未连浇完时，第二台连铸机就早已提前开浇近40min，随后，再如此循环进行下去。只有在一台连铸机出事故不得不停浇时，才安排一台连铸机浇钢，而且只安排浇210mm x 1600mm断面，才能勉强达到日浇36炉钢的水平。值得注意的是浇210mm厚度的铸坯，连铸机的最大拉速是2m/min，可是在安排浇210mm x1600mm断面时，要求按1.95m/min的最大生产拉速来浇铸，更何况武俐根本不需要浇铸1600mm宽的铸坯断面，所以这种唯一能用一台铸机浇钢36炉的安排根本就实现不了。

(3)该铸机由于生产能力低，拉速无法提高，所以在实际生产中必然造成月生产钢坯量波动太大，出现有时低至月产15.5万吨，有时高达月产24.82万吨的不均衡生产情况。这使得生产组织管理都有很大难度。特别是遇到突发事件时，由于没有回旋余地，对生产组织者将更为困难。

(4)在铁水能充分保证供应时，公司要求多出连铸坯少出钢锭的情况下，转炉要多作贡献，但连铸却无能为力处于十分被动的境地1。

武钢三厂连铸机的冶金长度确定考虑问题的出发点应当是，所匹配的连铸机应尽可能地使300t转炉发挥它应有作用，而不能让连铸机卡转炉的脖子。现提出四个较优方案，优中选佳。

1.计算参数选择：

(1)铸坯断面，选平均断面的平均厚度和平均宽度229.8mm x164.8mm。

(2)转炉出钢周期选择36min。其他和下面方案相同：即最大出钢量为300t；这样计算出来的冶金长度为40. 6m。一台连铸机的年平均生产能力为204.3万吨钢坯；月平均浇钢炉数为24.5炉，月平均生产连铸坯21. 2万吨。此为第一方案。

2.方案二：铸坯断面，厚度选最难浇的250mm，宽度选比平均断面较大些的1350mm，出钢周期仍选36min，计算的冶金长度为38.96m。年平均生产铸坯197.3万吨；日平均浇钢23.7炉；月平均产钢坯20.48万吨。

3.方案三:铸坯断面选平均厚度平均宽度229.8m x 1164.8m，出钢周期取较大点的40min计算的冶金长度为37.4m，年平均生产钢坯190.24万吨；日平均浇钢 22.85炉，月平均产钢坯为19.7万吨。

上面所采取的计算方法是在分析西欧和日本的核算连铸机能力方法以后，所采用的能适应自己生产实际的方法。在计算连铸机冶金长度时，确定连铸机最大生产拉速，既不取他们两者之中的最大值，也不取其最小值，而是取为连铸机最大拉速的85%来作计算。这样选择，既不冒进，也不保守，能尽可能准确的反映连铸机的实际生产能力2。

总结根据武钢给定的产品大纲和上面所选定的参数，对上面提出的三个较优方案进行如下比较：

1.选冶金长度38.96m或者37.35m，年平均生产能力分别为197.3万吨和190.24万吨，对转炉的适应性不足，也根本无余地可留，且能力低于宝钢铸机，欠妥当。

2.选冶金长度40.6m，一台连铸机年平均生产能力为204.3万吨，适应性刚好吻合，浇钢难易程度也都适当的有所照顾。所以，选《方案1》应成为武钢第三炼钢厂连铸对转炉的最佳匹配。

若按某咨询公司选冶金长度34m，对我公司全局和对武钢第三炼钢厂都极为不利。若以后再延长到39m，不仅能力仍然不足，而且非常麻烦，还很难做到不影响生产。如果延长到40.6m，也只不过充其量增加三个水平段，按某国设计扇形度计算就算30万美金一个水平段，两流共六个水平段也不过180万美元左右，但换来比这大几十倍的巨大经济效益，何乐而不为呢，对此，必需慎重对待1。

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学