薄板坯連鑄連軋研究

1、薄板坯連鑄連軋研究邯鋼CSP邯鋼薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線于1997年11月18日開工建設，1999年12月10日生產(chǎn)出第一卷熱軋卷板，建設工期歷時兩年零一個月。該生產(chǎn)線引進德國西馬克90年代世界先進技術，總生產(chǎn)能力為250萬t。 生產(chǎn)線的特點 1主要工藝特點 邯鋼薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線主要包括薄板坯連鑄機、1號輥底式加熱爐、粗軋機(R1)、2號輥底式加熱爐、精軋機組(F1F5)、帶鋼層流冷卻系統(tǒng)和卷取機。產(chǎn)品規(guī)格為1.220mm厚、9001680mm寬的熱軋帶鋼鋼卷。鋼卷內徑為762mm，外徑為11002025mm，最大卷重為33.6t，最大單重為20kg/mm。工藝流程為：100t氧氣頂?shù)讖痛缔D爐

2、鋼水LF鋼水預處理鋼包中間包結晶器二冷段彎曲/拉矯剪切1號加熱爐除鱗粗軋(R1)2號加熱爐除鱗精軋F1F5(F6)冷卻卷取出卷取樣打捆噴號入庫。 圖 邯鋼CSP工藝流程示意圖2主要技術參數(shù) 1）薄板坯連鑄機 該連鑄機為立彎式結構。中間包容量36t，結晶器出口厚度70mm，結晶器長度1100mm，鑄坯厚度6080mm，鑄坯寬度9001680mm，坯流導向長度93259705mm，鑄速(坯厚70mm)低碳保證值最大4.8m/min、高碳保證值最大4.5m/min、最小2.8m/min，彎曲半徑3250mm。 2）加熱爐 該生產(chǎn)線包括兩座輥底式加熱爐，位于粗軋機前后。1號加熱爐爐長178.8m，由加

3、熱段、輸送段、擺動段、保溫段組成，爐子同時具有加熱、均熱、儲存(緩沖)的功能，可容納4塊38m長的板坯，單機生產(chǎn)的緩沖時間2030min，最高爐溫1200，鑄坯入爐溫度8701030，出爐溫度11001150。2號加熱爐爐長66.8m，由一段構成，主要起均熱、保溫作用，最高爐溫1150，鑄坯最高入爐溫度1120，最高出爐溫度1130。加熱爐燃料為混合煤氣，燒嘴型式為熱風燒嘴。 3）粗軋機 粗軋機為單機架四輥不可逆式軋機，其作用是將鑄坯一道軋成所需坯厚。最大軋制力42000kN，工作輥尺寸880/790mm1900mm，支撐輥尺寸1500/13501900mm，主電機功率8300kW，軋出坯厚3

4、3.052.5mm。 4）精軋機組 精軋機組有五架四輥不可逆式軋機(F1F5)，剪機為液壓曲柄連桿式，除鱗為高壓水除鱗，最大軋制力為4200kN，主電機功率均為8300kW，機架間距5500mm，F(xiàn)5最大出口速度12.6m/s，板帶厚1.220mm，板帶寬9001680mm，終軋溫度900950。 5）冷卻區(qū) 冷卻方式為層流冷卻，在一定時間內將帶鋼由終軋溫度900950冷卻到550650。冷卻區(qū)長度為43200mm，另有一個4800mm的空冷段。最大水量約為5240m3/h，水壓為0.07MPa(噴淋區(qū)水壓為1MPa)。 6）卷取機 卷取機為液壓三輥卷板機，卷取溫度一般在550650，最大卷取

5、速度15m/s，芯軸驅動電機功率為800kW，最大卷重33.6t。 3 工藝創(chuàng)新點 1）在國內首先采用了轉爐供應鋼水模式 邯鋼結合華北地區(qū)電力資源和國內廢鋼資源情況，在有轉爐煉鋼的條件下，首先采用轉爐為薄板坯連鑄提供鋼水的新模式，打破了當時已投產(chǎn)的CSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線均采用電爐供應鋼水的傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝。為使轉爐鋼水質量滿足薄板坯連鑄的苛刻要求，邯鋼對轉爐煉鋼和LF爐精煉工藝進行了數(shù)十次技術攻關。轉爐出鋼時，實行擋渣出鋼，使下渣量控制在3kg/t以下；開發(fā)了新型頂渣，在出鋼過程中進行頂渣脫氧及改性；通過LF爐精煉，進一步脫氧、脫硫，攻克了喂鋁鈣線改變鋼水中酸溶鋁形態(tài)的技術難關等，最終使鋼水溫

6、度、成分、流動性及鋼水中O、N、S、P等有害元素和氣體含量完全滿足了CSP工藝對鋼水質量的要求。 2）連鑄結晶器出口厚度由50mm增加到70mm 世界上已投產(chǎn)的CSP薄板坯連鑄結晶器的出口厚度均為50mm。其存在的問題主要有：結晶器斷面小，拉速快，不利于夾雜物上浮和保護渣熔化，鑄坯易產(chǎn)生表面及內在缺陷；對于軋制厚規(guī)格產(chǎn)品，壓縮比小，限制了品種范圍的擴大；結晶器出口厚度小，連鑄機單位時間內的通鋼量相對較少，生產(chǎn)能力受到限制等。為了有效解決這些問題，邯鋼將結晶器出口厚度增加到了70mm。實踐表明，這一創(chuàng)新，在保持薄板坯連鑄連軋先進技術特性的同時，使品種規(guī)格范圍進一步擴大，產(chǎn)品質量明顯改善，生產(chǎn)能力

7、提高了23%，用較少的投入獲得了較大的收益。 3）將傳統(tǒng)的6連軋模式改為“1+5”軋制模式(即1架粗軋機加5架精軋機) 受卷取機穿帶速度的影響，傳統(tǒng)的6機架連軋模式不能滿足鑄坯厚度增加的要求。為此，邯鋼在世界上首次將6機架連軋改為單機架帶立輥不可逆粗軋機加5機架連軋(1+5)模式，并在粗軋機前增加了一次除鱗裝置。這一生產(chǎn)工藝的創(chuàng)新在實踐中取得了顯著效果：生產(chǎn)組織更加靈活；精軋機組入口帶坯厚度減薄，提高了入口速度，改善了第一架精軋機(F1)的工作條件；改善了板帶邊部組織結構及板帶表面質量。該生產(chǎn)工藝于2001年申報了國家發(fā)明專利。 4）對2號均熱爐設計進行完善和創(chuàng)新 由于帶坯未完全離開粗軋機前已

8、經(jīng)進入2號均熱爐，易發(fā)生軋件沖撞爐墻事故。為解決這一問題，邯鋼對傳統(tǒng)均熱爐的設計進行了完善和創(chuàng)新。主要包括：設計可傾動爐頂、加寬爐膛、增加攝象機監(jiān)控系統(tǒng)和事故處理裝置等。該爐型結構于2001年申報了國家實用新型專利。 5）開發(fā)了連鑄動態(tài)二次冷卻模型 由于CSP薄板坯連鑄機原二次冷卻模型采用比水量控制法，僅根據(jù)拉速一個參數(shù)來調節(jié)噴淋水量，對鑄坯表面溫度控制的效果不佳，達不到最優(yōu)的質量控制。為此，邯鋼開發(fā)了以鋼種、鑄坯幾何尺寸、拉速、結晶器水溫、中間包鋼水溫度、頂彎輥后鑄坯表面溫度等為入口參數(shù)，以鑄坯表面溫度的最優(yōu)控制為目標的專家模型系統(tǒng)，實現(xiàn)了動態(tài)調節(jié)噴淋水量，有效地控制了鑄坯的表面溫度，進而有

9、效控制了鑄坯液芯長度。動態(tài)模型采用后，鑄坯出頂彎輥后的溫度波動降低了25%，表面及內部裂紋由1.02%降到了0.50%以下。 6）開發(fā)了板坯收縮率在線修正程序 原CSP薄板坯連鑄連軋依據(jù)固定的鑄坯收縮率設定結晶器寬度，帶鋼超寬比例較大。為此，邯鋼開發(fā)了板坯收縮率在線修正程序，采用優(yōu)化的遺傳算法，綜合考慮鋼種、成品厚度、板坯寬度等因素，挖掘大量歷史數(shù)據(jù)，以確定最優(yōu)的板坯收縮率，再按照實測產(chǎn)品的寬度，在線調整結晶器寬度和錐度，有效地降低了帶鋼寬度超限比例，減少了堆鋼事故。寬度超限比例由0.94%降到0.2%以下。 煉鋼配置和生產(chǎn)鋼種情況 100t氧氣頂?shù)讖痛缔D爐3座，120tLF精煉爐3座。邯鋼薄

10、板坯連鑄連軋生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，配合設備功能調試和結合市場需求，生產(chǎn)了十多個鋼種及多個規(guī)格的熱軋卷板。具體情況見表1。 表1鋼種及規(guī)格項目 參數(shù) 鋼種 SM400、SM400C、SM520、SM520C、SMA400C、SMC490C、SPHC、SPHD、SS400、X42、X52、X70、HP295、16MnL 寬度/mm 1030、1140、1250、1400、1480、1500、1610、1620、1680 厚度/mm 1.22.0、2.03.0、3.04.0、4.0 邯鋼薄板坯連鑄連軋工藝優(yōu)化和創(chuàng)新，相當程度上完善并發(fā)展了薄板坯連鑄連軋技術，在隨后建設的幾條生產(chǎn)線中均不同程度的借鑒了邯鋼經(jīng)驗。針對薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線(一期)生產(chǎn)實踐中存在的問題，結合當今世界薄板坯連鑄連軋技術發(fā)展的方向，邯鋼在續(xù)建工程中又采用了以下新技術：連鑄結晶器出口厚度由70mm增加到9