【正文】 術批量生產薄規(guī)格產品，實現(xiàn)了269米長坯(切分7卷)。唐鋼FTSR線進行了連鑄坯長30米到138米的1分割到4分割、取得了初步成功并積累了寶貴經驗。 從近年來我國薄板坯連鑄連軋生產技術發(fā)展現(xiàn)狀分析可見，薄板坯連鑄連軋生產的熱軋板卷在我國目前和將來的熱連軋板帶產品中，均占有較大的比例(約30％左右)，其生產線裝備均達到或接近國際一流水平，代表著我國鋼鐵生產先進流程的重要方面。近兩年，一些薄板坯連鑄連軋企業(yè)在高效化生產及新線達產、新產品研究開發(fā)、軋制過程控制工藝技術開發(fā)、鋼的組織性能特征研究及控制等方面取得了一批新成果，其中部分成果達到國際領先水平。我國鋼鐵企業(yè)也應看到，同傳統(tǒng)流程比較，薄板坯連鑄連軋工藝在冶金工藝過程機理方面有其明顯的特征；在工藝過程控制方法和技術上，需要根據(jù)流程特點充分挖掘和發(fā)揮流程的潛力，進行較為系統(tǒng)的、創(chuàng)新性的研究開發(fā)，才能創(chuàng)造更高的水平和效益。薄板坯連鑄連軋生產工藝是20世紀90年代世界鋼鐵工業(yè)發(fā)展的一項重大新技術,以其投資省、成本低 、節(jié)能降耗 、高效的優(yōu)勢 ,得到迅速的發(fā)展。近年來,隨著對薄板坯連鑄連軋技術研究的深入,其工藝 、設備和自動控制等方面技術不斷發(fā)展。薄板坯連鑄連軋技術由最初的與電爐匹配發(fā)展為與高爐 — 轉爐流程匹配生產, 不再受廢鋼和電力的限制。因轉爐所提供的鋼水質量得到改善,鑄機產量和鑄坯質量得到提高,所能生產的產品品種進一步擴寬 , 從只能生產簡單的幾個品種發(fā)展為可以生產雙相鋼TRIP 鋼 , 近年來還可以生產無取向電工鋼。開發(fā)出的薄板坯連鑄連軋超薄帶生產技術即半無頭軋制技術, ～ 0. 8 mm，能夠部分取代傳統(tǒng)的冷軋材料。采用鐵素體軋制技術, 避免在γ →α 相變時兩相區(qū)軋制,從而避免了帶鋼力學性能的不均勻和厚度變化。在薄板坯連鑄連軋工藝中, 熱連軋是決定規(guī)模和投資的主要因素, 充分發(fā)揮熱連軋機組的能力是整個工程建設的要點之一, 煉鋼爐、爐外精煉裝置、薄板坯連鑄機及鑄機與軋機間的緩沖、銜接裝置的設計、選擇應以充分發(fā)揮熱連軋機組的效率為主要前提。薄板坯連鑄連軋技術的工藝特點是: 整個工藝流程是由煉鋼 ( 電爐或轉爐) — 爐外精煉 — 薄板坯連鑄 — 物流的時間節(jié)奏與溫度銜接 — 熱連軋5個單元工序組成, 將原來的煉鋼廠和熱軋廠緊湊地壓縮,有機地組合在一起。 在整個工序流向硅鋼的優(yōu)勢也十分明顯, 主要表現(xiàn)在鑄坯快速凝固 ,第二相析出物細小、均勻,并可實現(xiàn)較低的鑄坯加熱溫度,目前國內生產上述各鋼種的廠家不多,且水平有待進一步地提高。生產線非常緊湊，建設投資少，生產時熱量損失低，節(jié)能降耗，采用液芯壓下和固液兩相軋機可以得到晶粒更細、中心編忻更少的帶坯，從而獲得良好的韌性。由于操作連續(xù)、軋制條件恒定，中間坯形狀良好，加之采用克雷莫納爐減少帶鋼頭尾溫度差，成品質量良好。 世界現(xiàn)有熱軋板帶軋機約 160 余臺套，總生產能力約 億 t/a。這些軋機大多數(shù)是以連鑄板坯為原料(200~250 mm)。其中，采用半連軋工藝的軋機 70 余臺套，采用全連軋工藝的軋機 60 余臺套，采用爐卷工藝的軋機 30 余臺套。已建和 準備建設采用薄板坯連鑄連軋工藝的軋機約 30 臺套，其中美國 7 臺套，歐洲 5 臺套，亞洲 15 臺套，中國 3 臺套。薄板坯連鑄連軋工藝由于其流程短、投資較低、能耗低、勞動生產率高等特點，受到國際鋼鐵界的普遍重視。自 1989年第一套生產設備投產以來，其推廣應用的速度很快，截止2001年12月，全球已建立了36條生產線， 54 流， 共其生產能力到了5500萬噸/年， 其中包括 CSP，ISP，F(xiàn)TSR，CONROLL 等工藝。由于布置緊湊、設備重量輕、流程短、 占地少、能源和動力消耗少，因此運行成本低；可應用半無頭軋制技術，批量生產超薄規(guī)格熱帶，實現(xiàn)以熱代冷；生產一般用途板材和超薄帶鋼有較強的市場競爭力。 薄板坯連鑄連軋生產線，目前其產品只能覆蓋板材品種的 70%～80%，汽車和家電面板、超深沖板、部分高碳鋼板和奧氏體不銹鋼等還處于研究階段。鑒于此，世界上已投產的 40 多條薄板坯連鑄連軋線，中低檔產品約占80% 。總體上看：縮短了生產周期(僅為常規(guī)流程的1/6)；減少廠房面積和設備重量(僅為常規(guī)流程的2/3～1/3)；降低加熱能耗(比常規(guī)流程的 800 C 熱裝節(jié)能 1/3)；提高勞動生產率(作業(yè)時間從常規(guī)流程的5小時縮短到 ，人員僅為常規(guī)流程的 13%)；降低投資成本(可減少50%以上)；可進行鋼種和質量要求不同的小批量生產；凝固速度快，板坯鑄態(tài)組織細而致密，避免了中心疏松，改善了鋼材質量，也可通過快速凝固創(chuàng)出新材質；使生產一些難軋制材料薄板成為可能。因此，薄板坯連鑄連軋技術是21世紀保持鋼鐵行業(yè)競爭能力的強有力手段之一。包頭地區(qū)在全國冶金行業(yè)中占有得天獨厚的資源，包頭北面有豐富的以鐵、稀土為主的多元素共生鐵白云鄂博鐵礦和公益民鐵礦。白云鄂博鐵礦不僅鐵礦石儲量極大，而且稀土的工業(yè)儲量占全國總儲量的95%，約占世界儲量的77%，居世界首位，鈮的儲量僅僅次于巴西，居世界第二位。同時，這里有包蘭、包神、包白、京包鐵路干線，110國家級公路，多條省級公路。鐵路公路交通四通八達，為薄板坯連鑄連軋帶鋼的坯料和產品的運輸提供了極大的便利。在包頭西南有我國的第二大河流黃河，能夠為廠區(qū)提供充足的工業(yè)和生活用水。這里還有亞洲最大的火電廠達拉特火電廠及烏海煤礦、神府煤田，都能夠為薄板坯連鑄連軋帶鋼廠的建立和生產提供源源不斷的能源?，F(xiàn)在，利用我國實施“西部大開發(fā)”有力時機，在包頭建立一座年產190萬噸的薄板坯連鑄連軋帶鋼廠是必要的、可行的。第二章 產品方案及金屬平衡表的編制軋鋼車間工藝設計首先要從擬定車間產品方案開始，有了產品方案就可以進一步選擇軋機，確定工藝流程，選擇主輔設備等等。產品方案是設計任務書的主要內容之一。1） 車間生產的鋼種和生產規(guī)模。2） 各類產品的規(guī)格及原料規(guī)格。3） 各類產品的數(shù)量和其在年產量的比例。 編制產品方案時要注意以下個點：1）滿足國民經濟發(fā)展對產品的需求，特別是要解決某些短線產品的供應和優(yōu)先保證最重要的國民經濟部門對產品的需求；2）考慮產品的平衡，即是說，要考慮各種產品在全國范圍內的平衡和各地區(qū)內的平衡問題，以及可能出口的問題；3）考慮軋機生產能力的充分利用和建廠地區(qū)的合理分工；4）考慮建廠地區(qū)資源及鋼的供應條件，物資和鋼材等的運輸條件；5）根據(jù)當前技術上的可能性，逐步解決產品品種規(guī)格的更新問題，力爭做到產品結構和產品標準的現(xiàn)代化。本設計題目是以包頭地區(qū)為條件，以鋼種為Q345B的連鑄坯軋制帶鋼，1550mm?？紤]到產品的進一步利用，盡量減少鋼材的損失，特制定以下的產品方案，見表21。表21 產品方案表編號鋼種代表鋼號原料規(guī)格mm產品規(guī)格mm產量萬t所占比例%1低合金高強度鋼Q345B651550155052低合金高強度鋼Q345B651550156073低合金高強度鋼Q345B701550156034管線鋼X42701350130085管線鋼X42701550150076汽車結構鋼BG510L651350125019107汽車結構鋼BG510L651400130019108碳素結構鋼Q2357013001200159碳素結構鋼Q2357015501500610橋梁用結構鋼16Mn7013001300811橋梁用結構鋼16Mn7015501500191012建筑結構板SN400701550150011 金屬平衡表的內容包括產品方案中每種產品的原料重量、燒損、切損、軋廢、的比例、成品重量、金屬消耗系數(shù)、成材率等問題。1）金屬消耗系數(shù)是軋鋼生產中最主要的消耗，通常占年產品成本的一半以上，因此降低金屬消耗對節(jié)約金屬、降低產品成本有重要的意義。金屬的消耗通常以金屬消耗系數(shù)表示，其計算公式為：K=W/Q（1）式中 K—金屬消耗系數(shù)W—投入坯料重量 Q—合格產品的重量2）燒損：燒損是金屬在高溫下的氧化損失。它包括坯料在加熱過程中生成的氧化鐵皮和軋制過程中形成的二次氧化鐵皮，據(jù)估計軋鋼生產過程中金屬一次加熱和軋制的氧化損失一般在20%左右。3）切損：切損包括切頭、切尾、切邊和由于局部質量部合格而必須切除所造成的質量損失。據(jù)現(xiàn)場經驗數(shù)據(jù)，%～%。4）軋廢：軋廢是由于操作不當、管理不善或者出現(xiàn)事故所造成的廢品損失。生產中除以上損失外，還有取樣、檢驗、混號等造成的金屬損失，但數(shù)量非常少。合理確定以上內容是正確確定工藝流程的重要依據(jù)。根據(jù)產品方案及現(xiàn)場調查結果，制訂以下的金屬平衡表，見表22。表22 金屬平衡表編號產品mm原料重量t成品重量萬t燒損%切損%軋廢%成材率%金屬消耗系數(shù)%1155021560315604130051500612501971300199881200915001013001115001998121500第三章 生產工藝流程的確定制訂生產工藝過程的首要目的是為了獲得符合質量要求的產品，其次要在保證質量的基礎上追求軋機的高產量，并能夠降低各種原材料消耗，降低生產成本。 生產工藝流程制訂的依據(jù) 盡管由若干工序組成的產品生產過程是復雜的，但工序的取舍不是任意的。工藝設計的任務就是要掌握制訂工藝過程的原則，正確選擇工序內容和確定各個基本工序的主要參數(shù)，以達到獲得產量高、質量好、消耗低的目的。制訂工藝過程的主要依據(jù)是：1）產品的技術條件：即產品的幾何形狀、尺寸精度、鋼的內部組織與性能及表面質量等要達到的某種要求。2）鋼種的工藝加工性能：鋼的加工工藝新跟那個包括了鋼的而變形抗力、塑性、導熱性、及形成缺陷的傾向等內容。它反映了金屬在加工過程中和難易程度決定并影響了我們對金屬采用何種加工方式和方法，決定并影響了我們選擇工序內容和確定工藝參數(shù)。3）生產規(guī)模的大?。阂话闵a規(guī)模包括企業(yè)規(guī)模的大小和品種批量的大小，企業(yè)規(guī)模的大小決定了生產過程中采用熱錠作業(yè)還是冷錠作業(yè)的問題，是一次成材還是二階段生產的問題。批量的多少主要反映在選取設備的技術水平。成品成本的高低上，而對產品的工藝過程無顯著的影響。4）產品成本：成本是生產效果的綜合反映，是各種伊蘇影響的結果。一般鋼的加工工藝性能越差，產品的技術要求越高，其生產工藝過程必然就越復雜，生產中的各種消耗就越高，成品成本必然會相應提高。反之，成本下降。5）工人的勞動條件：工藝過程中采用的工序必須保證生產安全，不危機勞動者的身體健康，不造成環(huán)境污染，上述制訂工藝過程的各項依據(jù)是相互聯(lián)系、相互影響的，在確定工藝過程時應綜合考慮。 車間布置形式根據(jù)產品規(guī)模的大小，軋機的布置形式有半連續(xù)式、3/4連續(xù)式和全連續(xù)式幾種。1）半連續(xù)式：粗軋機由1—2架可逆式機座或一架不可逆式機座組成。其優(yōu)點是機座數(shù)量少，作業(yè)線短，允許坯料規(guī)格和軋制道次數(shù)有較大的變化范圍且投資較少，適用多品種生產；其主要缺點是粗軋機機組的軋制時間長，粗軋機組的能力無法充分發(fā)揮，產量低。2）3/4連續(xù)式：它是在發(fā)展全連續(xù)式的同時，在半連續(xù)的基礎上改進了的布置形式，即在半連續(xù)式的一架或兩架可逆式軋機后，增加一組雙機座連軋機組，這樣使粗軋機得到了充分的利用，并比全連續(xù)式減少設備和廠房面積，生產比較靈活，兼有全連續(xù)式軋機和半連續(xù)式軋機的優(yōu)點。3）全連續(xù)式：每架軋機軋制一道，全部為不可逆軋制。其優(yōu)點是產量高，帶鋼頭尾溫差小，操作簡單，易于實現(xiàn)自動控制，但投資大，品種較穩(wěn)定，適合于大批量生產?！?】 機架數(shù)目的確定軋鋼機機架數(shù)目的確定與很多因素有關。主要有：坯料的斷面尺寸、生產的品種范圍、生產數(shù)量的大小、軋機的布置形式、投資的多少以及建廠條件等因素。但在其他條件既定的情況下，主要考慮軋機的布置形式。根據(jù)包鋼的現(xiàn)場資料可確定本設計中不設粗軋機，由6臺四輥式CVC精軋機組成，并且預設7F機架。以上所說的車間布置形式主要根據(jù)粗軋到此確定，而薄板坯連鑄連軋不需設置粗軋道次。鋼水通過連鑄機形成連鑄坯經過一系列程序后，在串聯(lián)布置的均熱、軋制兩個跨間內，主要設備有2座直通輥底式加熱爐、1臺事故剪、1臺高壓水除磷機、一臺立輥軋邊機、F1～F6高剛度熱帶剛連軋機組、溫度厚度寬度自動檢測儀，2臺地下卷取機和層流冷卻裝置。其中輥底式加熱爐由德國LOI公司設計，國內制造完成，F(xiàn)1～F6高剛度熱帶剛連軋機組由德國SMS公司設計，部分國內制造，主電機和傳動控制裝置全部由德國SIMENS公司引進。為了保證帶鋼產品的尺寸精度和平直度，6架軋機均采用了高剛度機架，各機架均裝備有CVC工作輥橫移系統(tǒng)，WRB液壓彎輥系統(tǒng)，AGC厚度自動控制系統(tǒng)，HGC液壓輥縫控制系統(tǒng)，ALC自動活套控制及PCFC板型凸度平直度測試控制系統(tǒng)。整條生產線采用全交流傳動系統(tǒng)，連軋機組各機架主電機全部采用AC電機，主傳動采用可控硅交交變頻調速系統(tǒng)，它具有電機單機容量大，控制性能好，效率高，維護簡便等優(yōu)點。目前，在CSP 線連軋關鍵技術中，均熱采用直通式輥底隧道爐，冷卻采用層流快速冷卻技術，而且CSP 線軋機的布置與傳統(tǒng)生產線不同，精軋機組與均熱爐緊密銜接，采用大壓下