【導(dǎo)讀】程的生產(chǎn)線上完成，充分顯示出其先進(jìn)性和科學(xué)性。世界各國(guó)都對(duì)此給予了極大。關(guān)注，使得薄板坯連鑄連軋技術(shù)近年來又有了突飛猛進(jìn)的進(jìn)展。軋鋼卷，帶鋼厚度～。產(chǎn)品鋼種為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低。該生產(chǎn)線采用意大利達(dá)涅利的FTSR工藝技術(shù)，是國(guó)內(nèi)第一條采用。北極星廠之后，購(gòu)買此項(xiàng)技術(shù)的第三條生產(chǎn)線。司提供的連鑄機(jī)和兩架粗軋機(jī)，日本的三菱公司提供的七架精軋機(jī)、兩架卷取機(jī)，美國(guó)布里克蒙公司提供的隧道式加熱爐。該生產(chǎn)線最大的特點(diǎn)是生產(chǎn)的產(chǎn)品較。薄，最薄達(dá)到，而且該生產(chǎn)線采用了許多新技術(shù)，來保證板形。華的部分是軋機(jī)，采用了世界上生產(chǎn)板帶的最先進(jìn)的軋機(jī)PC軋機(jī)。智能化的自動(dòng)控制?？蓪?shí)現(xiàn)3點(diǎn)除鱗、半無頭軋制、鐵素體軋制。

　　

【正文】 的實(shí) 際相一致或相接近。因此，編制產(chǎn)品方案、確定計(jì)算產(chǎn)品及其產(chǎn)量分配乃是工藝 設(shè)計(jì)中的主導(dǎo)。 8 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 產(chǎn)品選擇規(guī)格 厚度： ～ 15mm 典型品種厚度： 8mm 帶鋼寬度：800mm～ 1600mm 鋼卷重量：30t 產(chǎn)量：年產(chǎn) 250 萬噸 薄板坯連鑄連軋產(chǎn)品方案 表 21 產(chǎn)品方案 序號(hào) 鋼種 代表鋼號(hào) 年產(chǎn)量（ wt） 比例 1 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q195～ Q235 90 36% 2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08～ 08AL 110 44% 3 低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼 Q345 50 20% 4 合計(jì) —— 250 100% 薄板坯的選擇 薄、中、厚板坯厚度分別界定為 65～ 90mm、 110～ 180mm、 200～ 300mm 鑄 坯厚度是一個(gè)區(qū)別各類連鑄工藝的特征參數(shù)，也是影響鑄坯質(zhì)量的重要參數(shù)。板 坯寬度取決于產(chǎn)品規(guī)格；板坯長(zhǎng)度受加熱爐爐膛寬度以及軋件溫降的限制。本次 設(shè)計(jì)采用 80mm 板厚， 800～ 1600mm 板寬，由連鑄車間供給。 典型薄板坯連鑄連軋工藝簡(jiǎn)介 薄板坯連鑄連軋 Th 產(chǎn)工藝特點(diǎn) 目前工業(yè)性生產(chǎn)的薄板坯連鑄連軋技術(shù)有德國(guó) SMSDemag 公司的 CSP 技術(shù) 和 ISP 技術(shù)、意大利 Danieli 公司的 FTSR 技術(shù)、奧鋼聯(lián) VAI 的 CONROLL 技術(shù) 以及美國(guó) Tippings 公司的 TSP 技術(shù)，等。其中 CSP 技術(shù)和 CONROLL 技術(shù)在工 業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)用最廣。 CSP 工藝技術(shù) CSP 工 藝 （ Compact Strip Production） ， 也可稱為緊湊式熱帶生產(chǎn)工藝 。 世界 9 第二章 薄板坯連鑄連軋車間的概述 第 1 條 CSP 生產(chǎn)線由德國(guó)原 SMS 公司于 1989 年建成。因其工藝開發(fā)早，技術(shù) 成熟，工藝及設(shè)備相對(duì)簡(jiǎn)單可靠，故實(shí)際應(yīng)用也最多。工藝生產(chǎn)流程一般均為： 電爐 (AL 或 DC)一鋼包精煉爐一薄板坯連鑄機(jī) — 均熱 (保溫 )一熱連軋機(jī)一層流冷 卻一地下卷取 。 CSP 技 術(shù)的基本原理見（圖 21）。 圖 21 CSP 技術(shù)的基本原理 CSP 工藝采用了許多關(guān)鍵技術(shù)，從而保證了自身特點(diǎn)的實(shí)現(xiàn)，具體為： （ 1）使 用 漏斗型 結(jié)晶 器，它有 較 厚的上 口尺 寸 （ 70～ 130 mm） ， 便 于 浸 入 式長(zhǎng)水口的插入，長(zhǎng)水口和器壁間的間距不少于 25mm，有利于保護(hù)渣的熔化。 布什鋼廠的試驗(yàn)機(jī)上首次使用后，只能做到 10～ 15min 的間斷澆鑄．現(xiàn)在黑克曼 廠的結(jié)晶器壽命已達(dá) 150 爐、希爾沙廠則為 800 爐，漏斗型結(jié)晶器經(jīng)幾年來改 進(jìn)．收到了很好的使用效果。 （ 2）嚴(yán)格控制鋼水質(zhì)量，提高純凈度。對(duì) CSP 工藝而言，為保證產(chǎn)品質(zhì)量， 要從精料做起，采用優(yōu)質(zhì)原材料、控制廢鋼雜質(zhì)、配加直接還原鐵（ DRI）等都 是必要的。鋼水 100%經(jīng)鈣處理，加鋁儀為脫氧，一般鋼水中 Cu + Ni + Mo + Sn 總量小于 %。這些措施保證了鋼板的高質(zhì)量和生產(chǎn)線的順行。 （ 3）針對(duì)熱連軋機(jī)組在板形控制方面開發(fā)應(yīng)用了一系列新技術(shù)，使薄板坯 連鑄連軋生產(chǎn)線更優(yōu)于傳統(tǒng)工藝來軋制薄規(guī)格的產(chǎn)品。如軋輥可軸向移動(dòng)、輥熱 凸度控制、板厚及平整度的在線控制等措施，保證了生產(chǎn) 厚度的熱軋帶 卷已不是難事。 近 10 年中 CSP 鑄機(jī)的產(chǎn)量已從初期的 80～ 90 萬 t/a 提高到 150 萬 t/a（美 國(guó)紐科廠 3 號(hào)鑄機(jī) ） 。 為了提高生產(chǎn)能力和改進(jìn)鑄坯質(zhì)量，鑄坯的厚度根據(jù)用戶 情況有所增加，并采用了液芯壓下技術(shù)。美國(guó) Dynamics 廠 1995 年 12 月投產(chǎn)的 10 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 1 流 CSP 鑄坯厚度 70mm，第 1 次采用了液芯壓下技術(shù)。邯鋼 CSP 鑄坯厚度為 60～ 80mm，因鑄坯加厚而采用了 1 架粗軋 6 架精軋的軋機(jī)組成。隨著鑄坯厚度 的增加及拉速的提高，鑄坯的冶金長(zhǎng)度相應(yīng)增加。現(xiàn) SMSDemag 對(duì)鑄坯厚度大 于 70mm 的鑄機(jī)也設(shè)計(jì)了直結(jié)晶器弧形鑄機(jī)。 由于在工藝技術(shù)及裝備方面的改進(jìn) ， 墨西哥 HYLSA 廠的 CSP 線已成功批量 生產(chǎn)了厚度 1mm 左右的超薄帶鋼 [5]，美國(guó) Dynamics 等廠也在試生產(chǎn) 1mm 的超 薄帶鋼。 CSP 工藝生產(chǎn)線可生產(chǎn)碳素鋼、一般結(jié)構(gòu)鋼、深沖鋼及硅鋼等。 CSP 工藝的核心是 SMSDemag 開發(fā)的漏斗 型 鑄模 。 隨著第 2 代 CSP 工廠的 開發(fā)，產(chǎn)品配置和產(chǎn)品質(zhì)量得到進(jìn)一步改善；所生產(chǎn)的鋼種數(shù)量不斷增加，如生 產(chǎn)奧氏體和鐵素體不銹鋼以及電工鋼；新軋制規(guī)程使微合金細(xì)晶粒結(jié)構(gòu)鋼和微合 金管線鋼的生產(chǎn)成為可能；第 2 代雙流連鑄 CSP 生產(chǎn)線能力已達(dá)到 250～ 300 萬 t。 ISP 工藝技術(shù) ISP 工 藝 （ Inline Strip Production） ， 即在線熱帶生產(chǎn)工藝 。 由德國(guó) Demag 公 司（ MDH）開發(fā)，其流程為：鋼包車 — 中間罐 — 薄片狀浸入式水口 — 結(jié)晶器 — 鑄軋區(qū)段 — 大壓下量粗軋機(jī) — 剪切 — 感應(yīng)加熱爐 — 克日莫那爐 — 精軋機(jī)架 — 層 流冷 卻 — 地下卷取 。 ISP 短流程生產(chǎn)線見（圖 22）。 圖 22 ISP 短流程 Th 產(chǎn)線 1ISP 鑄機(jī)； 2壓下裝置（粗軋機(jī) ） ； 3帶卷處理系 統(tǒng) ； 4精軋機(jī)組； 5地下 卷 取機(jī)； 6克日莫納爐； ISP 技術(shù)的主要特點(diǎn)： 采用矩形平板結(jié)晶器及扁平薄形浸入式水口、直結(jié)晶器弧形鑄機(jī)。生產(chǎn)線布 置緊湊，不使用長(zhǎng)的均熱爐；采用了液芯壓下和固相鑄軋技術(shù)，可生產(chǎn)厚度為 11 第二章 薄板坯連鑄連軋車間的概述 15mm～ 25mm，寬度為 650～ 1330mm 的薄板坯，可做中板直接出售；二次冷卻 采用氣霧冷卻或干冷，有助于生產(chǎn)較薄斷面且表面質(zhì)量高的產(chǎn)品；感應(yīng)加熱爐爐 長(zhǎng) 18m，鑄坯在此段加熱和均熱，操作靈活升溫有效；平行板結(jié)晶器發(fā)展為橄欖 球狀結(jié)晶器；能耗少。為配合不銹鋼生產(chǎn)，該生產(chǎn)線配置了 MRP 精煉爐。 1992 年在意大利 Arvedi 廠最初建成投產(chǎn)，鑄坯厚度為 60mm，經(jīng) 0 段的液 芯壓下減薄到 45mm，在鑄機(jī)后設(shè)有 3 架在線預(yù)軋機(jī)架，在不切斷鑄坯的情況下 將其軋成厚 15～ 25mm 的中間坯，定尺切斷后，通過安裝在輥道上的感應(yīng)加熱爐 加熱后進(jìn)入稱為 Cremona，爐的用煤氣加熱保溫的卷取箱，兩卷位的中間坯卷交 替向 4 架精軋機(jī)（現(xiàn)已增加了第 5 機(jī)架以生產(chǎn)更薄的產(chǎn)品）喂料。生產(chǎn)能力可達(dá) 80 萬 t/a，最薄成品為 1mm[5]。 荷蘭 Hoogovens 鋼廠的 ISP 生產(chǎn)線 ， 鑄坯厚為 90mm， 經(jīng)液芯壓下后為 70mm， 成品厚 1～ 25mm，出鑄機(jī)的鑄坯經(jīng)剪切后進(jìn)入輥底式隧道爐，再經(jīng) 2 架粗軋機(jī) 及溫度控制段進(jìn)入 5 架精軋機(jī)組。該生產(chǎn)線的特點(diǎn)是按半無頭軋制生產(chǎn)超薄帶 鋼，成品厚度最薄約 。由于輥底爐長(zhǎng)度為 312mm，因此鑄坯最長(zhǎng)可相當(dāng) 于一般 4 根坯的長(zhǎng)度 ， 這可使更多的帶鋼 ， 在有一定卷取張力的情況下進(jìn)行軋制， 避免了超薄帶鋼在離開軋機(jī)的自由狀態(tài)經(jīng)層流冷卻輥道通向卷取機(jī)的過程中產(chǎn) 生漂浮和不穩(wěn)定狀態(tài)；同時(shí)也減少了單卷軋制時(shí)頭尾的超差，這樣可提高成品的 收得率。在粗軋與精軋之間設(shè)有強(qiáng)冷卻溫度控制段，這是為了使低碳和超低碳的 超薄帶鋼在精軋機(jī)組中進(jìn)行全鐵素體軋制，以避免超薄帶鋼在精軋過程中由于溫 降產(chǎn)生奧氏體向鐵素體的相變，以致因流變應(yīng)力的突變影響軋制過程，造成帶鋼 力學(xué)性能不均、產(chǎn)品厚度波動(dòng)及板形缺陷。為此在 中間坯進(jìn)入精軋機(jī)組前就使其 在強(qiáng)冷段內(nèi)將溫度從 Ar3 以上降到 Ar3 以下 再 進(jìn)入精軋機(jī)組 。 該機(jī)組為單流鑄機(jī)， 生產(chǎn)能力為 150t/a，它代表了 ISP 的最新技術(shù)成果。 ISP 工藝生產(chǎn)線可生產(chǎn)深沖鋼、結(jié)構(gòu)鋼、高碳鋼、管線鋼及不銹鋼等。 FTSR 工藝技術(shù) FTSR（ Flexile Thin Slab Rolling）技術(shù)被稱為生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的靈活性薄板 坯連鑄連軋工藝，由意大利 Danieli 公司開發(fā)，該工藝采用凸透鏡型結(jié)晶器，帶 輥型的液芯壓下，輥底式隧道爐， 1～ 2 架粗軋機(jī)， 5～ 7 架精軋 機(jī)，液芯鋼坯出 結(jié)晶器后由帶輥型的輥?zhàn)訅撼珊? 70mm～ 100mm 的板坯，進(jìn)入粗軋機(jī)組軋成 20mm～ 35mm 的中間坯，然后進(jìn)入精軋機(jī)，產(chǎn)品最終厚度可達(dá) [7]。其流程 為：煉鋼爐 — 爐外精煉爐 — 薄板坯連鑄連軋機(jī) — 旋轉(zhuǎn)式除鱗機(jī) — 隧道式加熱爐 — 二次除鱗機(jī) — 立輥軋機(jī) — 粗軋機(jī) — 保溫輥道 — 三次除鱗裝置 — 精軋機(jī) — 輸出輥 道和帶鋼冷卻段 — 地下卷取機(jī)。 FTSR 生產(chǎn)線布置圖見（圖 23） 12 河北聯(lián)合大學(xué)輕工學(xué)院 圖 23 FTSR Th 產(chǎn)線布置 FTSR 技術(shù)的主要特點(diǎn)： （ 1） H2 結(jié)晶器。結(jié)晶器為漏斗型，鑄坯從凸形變成矩形，逐步使表面和內(nèi) 部張力減小為零。結(jié)晶器斷面尺寸為 90mm(800～ 2300)mm，進(jìn)入式水口在結(jié)晶 器上口處距銅板 50mm～ 60mm，在出口處為 35mm～ 40mm，這樣可以有利于保 護(hù)渣的熔化，又可以使用厚壁水口，水口受命十二小時(shí)。結(jié)晶器下部為立輥段， 長(zhǎng)約兩米，可保證鑄坯平滑收縮，承受較小的坯殼壓力。結(jié)晶器有放漏和防粘結(jié) 的作用裝置，可不安裝電磁閥。 （ 2） 浸入式水 口 （ SEN） 。 達(dá)涅利技術(shù)采用 的 厚壁 浸入式水口是在比較了各 類薄板坯連鑄機(jī)結(jié)晶器內(nèi)流體動(dòng)力學(xué)結(jié)構(gòu)后，選取最佳參數(shù)值設(shè)計(jì)而成，有較大 的銅水通過速度（ ～ ） ，能防正 鋼 水散流，使其緩饅流入彎月面， 從 而使結(jié)晶器內(nèi)液面波動(dòng)最小。浸入式水口的特殊形狀可保證在任何拉速條件下都 能提供與之相適應(yīng)的潤(rùn)滑作用，基本消除了坯完再熔化和搭橋的可能、夾擅現(xiàn)象 也可避免。此外，連通管的作用是通過浸入深度的變化使水口保持最為理想的工 作狀態(tài)。該水口可適應(yīng)各種各樣的工作位置，加之最優(yōu)化的磨損分布，延長(zhǎng)了使 用壽命。與 H2 結(jié)晶器配合，使得澆鑄時(shí)間可連續(xù) 12h，極大地節(jié)省了投資和生 產(chǎn)成本。 （ 3）輕壓下和液芯控制系統(tǒng)。鑄坯進(jìn)入二冷扇形段后，通?？筛鶕?jù)冶金要 求和鋼種情況在 0 扇形段內(nèi)或延伸至鑄機(jī)整個(gè)扇形段進(jìn)行輕壓下。該區(qū)間內(nèi)各段 的輥縫由位置變送器控制液壓缸來設(shè)定 。 扇形段的設(shè)計(jì)是使鑄機(jī)內(nèi) 弧 （或活動(dòng)側(cè)） 能對(duì)應(yīng)其外弧（或固定側(cè)）而移動(dòng)。鑄機(jī)的拉速是變化的，澆鑄的鋼種更是多樣 的，動(dòng)態(tài)輕壓下均可適應(yīng)。采用該技術(shù)可細(xì)化鑄坯晶粒，提高凝固組織特性，減 少中心偏析和中心孔隙。通過液芯控制系統(tǒng)的數(shù)學(xué)模型（ LPCS）來控制在線鑄 坯的 壓下過程，經(jīng)薩伯拉里（ Sabolarie）廠的試驗(yàn)證明，最佳的變形結(jié)構(gòu)與鋼種、 澆鑄速度、冷卻方式及鋼水過熱度有關(guān)，在計(jì)算輕壓下力時(shí)必須考慮過程應(yīng)力變 化及后續(xù)矯平過程中已降低的應(yīng)力值。 LPCS 的動(dòng)態(tài)應(yīng)用很大程度上提高了各類 13 第二章 薄板坯連鑄連軋車間的概述 鋼種在鑄造過程中的內(nèi)部和表面質(zhì)量。 （ 4）漏鋼預(yù)報(bào)系統(tǒng)。在 H2 結(jié)晶器上安裝熱電偶，實(shí)時(shí)監(jiān)控其溫度。它是通 過熱電偶傳來的信號(hào)經(jīng)過二級(jí)過程自動(dòng)化的詳細(xì)分析，以結(jié)晶器溫度圖的形式顯 示出來的。一旦系統(tǒng)識(shí)別出了漏鋼（或黏鋼）問題，就啟動(dòng)自動(dòng)處理程序來預(yù)防 事故的發(fā)生 ， 從而實(shí)現(xiàn)了連續(xù)澆鑄的進(jìn)行 。 該系統(tǒng)極大地減小了漏鋼事故發(fā)生率， 具有較高的可靠性和極小的出錯(cuò)率。利用這一完整且連續(xù)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)還可以 獲取結(jié)晶器內(nèi)的熱交換信息、結(jié)晶器內(nèi)保護(hù)渣流動(dòng)狀況、結(jié)晶器窄回錐度對(duì)鑄坯 質(zhì)量的影響，從而為質(zhì)量控制系統(tǒng)收集必要的數(shù)據(jù)。 （ 5）擺式剪切機(jī)。 在連鑄機(jī)的出口處沒有一臺(tái)啟停式的擺式剪切機(jī)，其功能如下： 1）對(duì)鑄坯頭部進(jìn)行剪切； 2）根據(jù)熱軋卷重量進(jìn)行定尺剪切； 3）對(duì)鑄坯的過波段 (錐形部分 )和尾部進(jìn)行局部剪切； （ 6）旋轉(zhuǎn)式除鱗機(jī)。安裝在薄板坯連鑄機(jī)輸出輥道出口處的旋轉(zhuǎn)式除鱗機(jī) 是一高壓力 、 低流量的除鱗裝置 ， 它可將薄板坯表面的氧化鐵皮有效及時(shí)地清除， 它適用于低速移動(dòng)的板坯，使板坯入加熱爐前清潔無鱗，防止在再加熱過程中硅 酸鹽的形成。板坯清潔無粗大氧化鐵皮，從而延長(zhǎng)了加熱爐內(nèi)輥道的壽命。 （ 7）高壓水除鱗機(jī)。高壓水除鱗設(shè)備的作用是利用分布在熱軋機(jī)上不同區(qū) 段的一系列高壓水噴嘴集管來去除 板坯表面的氧化皮。一組安裝在粗軋機(jī)之前， 另一組安裝在精軋機(jī)組之前。水壓為 200MPa、水流速為 260～ 460m3/h，有 4 個(gè) 除鱗集水管。這一裝置能夠全面保護(hù)除鱗機(jī)集水管的水泄漏。同