【導(dǎo)讀】項短流程工藝，是繼氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、連續(xù)鑄鋼之后鋼鐵工業(yè)最重要的革命性技術(shù)之一。生產(chǎn)線上完成，充分顯示出其先進(jìn)性和科學(xué)性。幅度縮減生產(chǎn)周期等。坯連鑄連軋技術(shù)的類型、市場分析及工藝技術(shù)特點(diǎn)，并把各種典型工藝進(jìn)行了比較。及使用AutoCAD繪制車間平面布置圖。并運(yùn)用VB程序進(jìn)行了壓下規(guī)程程序設(shè)計和。爐→高壓水除鱗→7架CVCplus連軋機(jī)→層流冷卻→卷取。采用了鐵素體軋制技術(shù)、半無頭軋制技術(shù)等新技術(shù)。

　　

【正文】 連鑄機(jī)面向市場以來，電爐冶煉 有了較大的發(fā)展，電爐噸位的提高、強(qiáng)化冶煉、縮短冶煉周期和雙爐殼的應(yīng)用都使電爐的生產(chǎn)能力提高 。同時薄板坯連鑄連軋與轉(zhuǎn)爐的匹配，都要求適當(dāng)提高薄板坯連鑄連軋機(jī)的生產(chǎn)能力，爭取一部鑄機(jī)與 一 部連軋機(jī)配合生產(chǎn) ，以達(dá)到整個生產(chǎn)流程的經(jīng)濟(jì)規(guī)模，降低生產(chǎn)成本，提高競爭能力和經(jīng)濟(jì)效益。 國內(nèi)外薄板坯連鑄連軋產(chǎn)品市場分析 國內(nèi)熱軋市場一直處于高銷售 和好的 利潤狀態(tài)。因此 ， 熱軋薄板卷市場尤其是薄板坯連鑄連軋市場還是不錯的選擇！ 熱軋薄板卷是制造其它類鋼鐵產(chǎn)品的重要原材料，主要作為冷軋鋼板、焊管、冷彎或焊接型鋼的原料 ，或用于制作各種結(jié)構(gòu)件、容器、汽車、集裝箱等。隨著我國經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，國內(nèi)對熱軋薄板卷的需求增長很快，主要表現(xiàn)在： （ 1）建筑業(yè)是鋼材消費(fèi)的最大用戶，約占鋼材消費(fèi)總量的 40%左右，其中結(jié)構(gòu)用板材消費(fèi)在未來 10 年內(nèi)將呈現(xiàn)快速增長趨勢，總量將達(dá)到 600700 萬噸。 （ 2）從熱軋板卷的品種上看，熱軋超薄板、熱軋酸洗板、熱軋鍍鋅板等品種目前國內(nèi)產(chǎn)量很少或根本沒有生產(chǎn)，而這些品種的潛在市場很大，發(fā)展前景看好。集裝箱板、鐵路車輛制造用板、汽車板、氣瓶用鋼板等品種雖然寶鋼、武鋼等企業(yè)均有生產(chǎn)，但產(chǎn)量仍是供不應(yīng)求，且質(zhì)量 有待進(jìn)一步提高。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 3 頁 共 99 頁 （ 3）從供下游冷軋看， 2020 年我國進(jìn)口鋼材中冷軋涂鍍及不銹鋼板材占68%，這主要是由于國內(nèi)冷軋產(chǎn)能嚴(yán)重不足造成的，隨著國內(nèi)冷軋的發(fā)展，供冷軋用料的熱軋板卷需求量將增大。 （ 4）從市場發(fā)展來看，熱軋薄板和熱軋超薄板的需求越來越強(qiáng)勁，特別是超薄板可以替代部分冷軋板帶鋼，實(shí)現(xiàn)“以熱帶冷”。目前國內(nèi)現(xiàn)有的熱連軋機(jī)生產(chǎn)的商品卷絕大多數(shù)是 2mm 以上的，薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展，使得熱軋薄板最小厚度可達(dá) 1mm 以下，部分冷軋帶鋼的市場被價格相對便宜同等規(guī)格的熱軋薄帶鋼取代已是必然的趨勢。 此外，熱軋超薄 板還可以取代疊軋薄板。目前國內(nèi)市場供應(yīng)的 1mm和 1mm以下的熱軋薄板是由五六十年代建設(shè)的可逆式三輥疊軋薄板機(jī)生產(chǎn)的，其成材率低、產(chǎn)品質(zhì)量差、檔次較低，如果薄板坯連鑄連軋機(jī)能生產(chǎn)同規(guī)格的高質(zhì)量的熱軋薄板，以其良好的表面質(zhì)量和較低的價格取而代之，當(dāng)然會得到用戶歡迎。 又基于今年鐵礦石價格上漲 65%，迫于成本壓力，各鋼廠相繼提高鋼材的出廠價，利潤空間 被壓縮為一個不利方面。 綜上，為了瞄準(zhǔn)生產(chǎn)薄和超薄熱軋帶鋼這個方向，淘汰落后的疊軋工藝，建設(shè)一條薄板連鑄連軋生產(chǎn)線是十分必要的。 本設(shè)計 采用的新技術(shù) 本車間中 采用的主要新技術(shù)如下： （ 1）輥縫潤滑技術(shù)； （ 2）結(jié)晶器電磁制動技術(shù)； （ 3）鐵素體軋制技術(shù)； （ 4）半無頭軋制技術(shù)； （ 5） CVCplus 技術(shù)； （ 6）動態(tài)變規(guī)格技術(shù)。 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 4 頁 共 99 頁 2 產(chǎn)品大綱和金屬平衡圖 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品規(guī)格 熱軋帶鋼年產(chǎn) 236 萬噸，其中 2030%作為冷軋原料。 帶鋼 厚度： ～ mm 帶鋼 寬度： 750～ 1600 mm 帶卷內(nèi)徑： 762 mm 帶卷外徑： 1000～ 1950 mm 鋼卷 重量： 30 噸 (max) 單位卷重： Kg/mm (max) 產(chǎn)品按厚度的分配表 產(chǎn)品按寬度、厚度分配的產(chǎn)量見表 21。 表 21 產(chǎn)品按厚度寬度分配表 厚 度 mm 750 1000 Mm 1000 1100 mm 1100 1200 mm 1200 1300 mm 1300 1400 mm 1400 1500 mm 1500 1600 mm 合 計 （萬噸） 所占 比例 % ＞ 9 15 12 5 4 3 2 50 ＞ 9 17 17 8 5 3 2 61 ＞ 8 20 19 8 5 3 2 65 ＞ 47 6 6 7 5 4 3 2 33 ＞ 4 4 5 5 4 3 2 27 合 計 36 62 60 31 22 15 10 236 100 生產(chǎn)鋼種 本車間生產(chǎn)鋼種為普通碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼，產(chǎn)品目錄見表 22。 表 22 產(chǎn)品按鋼種分配表 鋼種 代表鋼號 產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)量 (萬噸 ) 比例 (%) GB JIS 普通碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q235 GB91289 JISG3101 106 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 08Al GB71091 JISG3431 60 低合金高 強(qiáng)鋼 Q345 GB/T1591 JISG3135 40 合 計 206 100 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 5 頁 共 99 頁 產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品按國家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)、檢驗(yàn)和交貨。 主要執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)有國家標(biāo)準(zhǔn) GB、日本標(biāo)準(zhǔn) JIS、德國標(biāo)準(zhǔn) DIN、美國標(biāo)準(zhǔn) ASTM 等。 金屬平衡表 金屬平衡圖 鑄坯 萬噸 % % % 切頭及軋廢 成品 氧化燒損 萬噸 236 萬噸 萬噸 表 23 金屬平衡表 序號 厚度 范圍 （ mm） 成品 切頭及廢品 燒損及氧化 坯料量 104t 產(chǎn)量 104t 成材率 % 104t 損耗率 % 104t 損耗率 % 1 ＞ 50 2 ＞ 61 3 ＞ 65 4 ＞ 47 33 5 ＞ 27 合 計 236 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 6 頁 共 99 頁 3 設(shè)計方案 工藝方案的選擇與確定 常規(guī)熱連軋與薄板坯連鑄連軋的 比較選擇 常規(guī)的熱帶鋼生產(chǎn)工藝，通常采用 200~250mm厚度的厚板坯，軋機(jī)架數(shù)多，軋線長，產(chǎn)量高（ 300~500 萬 t），投資大，并且通常采用冷裝工藝，能耗高。 薄板坯連鑄連軋工藝采用厚度 50~90mm 板坯，軋機(jī)架數(shù)少，軋線短，產(chǎn)量為 100~300 萬 t/a，每噸鋼卷投資僅為常規(guī)熱帶軋機(jī)的 1/2，采用直接熱裝工藝，能耗低，成本低。 和常規(guī)熱連軋相比，薄板坯連鑄連軋工藝具有如下一些特點(diǎn) [4]： （ 1）連鑄機(jī)與軋機(jī)在線連接，高溫板坯直接通過連接段送往軋機(jī)軋制，工藝簡化，設(shè)備減少，生產(chǎn)線短，從而降低了基本建設(shè)投資； （ 2）生產(chǎn)周期短，從冶煉鋼水至鋼卷送到運(yùn)輸鏈，僅需 ； （ 3）成材率提高約 1～ 2% ，能耗降低約 20%，從而降低了生產(chǎn)成本； （ 4）占地面積少：薄板坯連鑄連軋工藝流程短，布置緊湊，比常規(guī)生產(chǎn)工藝占地面積少； （ 5）降低了對環(huán)境的污染。 除此，薄板坯連鑄連軋技術(shù)還具有以下工藝優(yōu)勢 [5,6]： （ 1） 帶坯溫度均勻 熱軋帶鋼的機(jī)械性能很大程度都取決于溫度控制，而薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線最大工藝優(yōu)勢就是可以給軋機(jī)提供全長溫度均勻的帶坯。由于流程緊湊的特點(diǎn) ，為得到高的溫度精度提供了保證 ，從而為軋制得到一個帶鋼 全長均勻的機(jī)械性能以及熱軋過程中的板形及厚度精度控制提供了很好的前提保障 ，特別是 (超 )薄帶鋼的軋制。 （ 2） (超 )薄帶鋼軋制 與常規(guī)熱軋相比 ，由于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線流程短 ，帶坯加熱后全長溫度均勻 ，并且可以通過半無頭軋制等工藝來很好地實(shí)現(xiàn)超薄帶鋼的軋制。 從而提高了產(chǎn)品的附加值，甚至替代部分冷軋產(chǎn)品，獲得更好的經(jīng)濟(jì)效益。 （ 3） 超低碳鋼的軋制 由于超低碳鋼的相變溫度高，在常規(guī)熱軋生產(chǎn)線上存在精軋出口溫度不易控制、機(jī)械性能不均勻以及板形不易控制等問題 ；而薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線上可以通過鐵素體軋制工藝來 解決這些問題。 （ 4） 產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)勢 由于薄板坯在結(jié)晶器內(nèi)的冷卻強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的板坯，其二次和三次枝晶更短，板坯微觀偏析可得到較大的改善，分布也更均勻。因此，產(chǎn)品的性能更加安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 7 頁 共 99 頁 均勻、穩(wěn)定。由薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線軋出的熱軋帶卷，經(jīng)檢測看出，其組織含有大量細(xì)小而彌散的尺寸約在 100μm 以下的析出物。析出物多為分布在晶內(nèi)和晶界區(qū)的 Al2O AlN、 MnS、 NbCN 等。這種析出物可以細(xì)化晶粒，提高成品材的強(qiáng)度。 應(yīng)特別指出的是 薄板坯連鑄連軋 工藝適合生產(chǎn)薄、超薄規(guī)格產(chǎn)品。常規(guī)熱帶軋機(jī)由于其工藝特點(diǎn)，通常僅能生產(chǎn)最小厚度 的板帶。生產(chǎn)薄規(guī)格時產(chǎn)量顯著降低，并且板形尺寸惡化，而 薄板坯連鑄連軋 工藝生產(chǎn)節(jié)奏取決于鑄機(jī)，生產(chǎn)薄、超薄 規(guī)格基本不降低產(chǎn)量，特別是在鐵素體軋制技術(shù)形成后，能生產(chǎn)寬薄帶鋼 更是如此。 縱然常規(guī)軋機(jī)可通過無頭軋制工藝生產(chǎn)薄、超薄產(chǎn)品，但必須配備專用快速步進(jìn)爐，快速粗軋機(jī)，卷取箱，焊接機(jī)，高速飛剪等設(shè)備及相關(guān)控制技術(shù)，投資昂貴。而 薄板坯連鑄連軋 半無頭工藝僅需增加輥底 式 爐長度，高速飛剪即可生產(chǎn)1mm超薄規(guī)格，如采用升速軋制可生產(chǎn)更薄產(chǎn)品 [7]。 綜上 ，本車間設(shè)計采用 薄板坯連鑄連軋 工藝 ，并主要 生產(chǎn)市場急需的超 薄產(chǎn)品。 幾種典型的薄板坯連鑄連軋工藝比較選擇 各工藝的布置及特點(diǎn) [ 9] （ 1） CSP 工藝（ Compact Strip Production） CSP 工藝是由施羅曼 —西馬克公司 (SMS)開發(fā)的，第 1 套工業(yè)化 CSP 生產(chǎn)線在美國紐柯公司投產(chǎn)后取得了滿意的生產(chǎn)效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，因而得到廣泛應(yīng)用，是目前世界上處于主流地位的薄板坯連鑄連軋工藝。其工藝流程 一般均 為 ：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼 → 鋼包精煉 → 連鑄機(jī) → 切斷剪 → 輥底式加熱爐 → 粗軋機(jī)（或沒有） → 均熱爐（或沒有） → 事故剪 → 高壓水除鱗機(jī) → 小立輥軋 機(jī)（或沒有） → 6～7 架精軋機(jī) → 層流冷卻 → 卷取機(jī)。典型工藝布置見圖 31。 CSP 技術(shù)的主要工藝特點(diǎn)如下 ： a. 首創(chuàng)漏斗形結(jié)晶器。 圖 31 CSP 工藝布置圖 安徽工業(yè)大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文）報告紙 第 8 頁 共 99 頁 b. 典型鑄坯厚度為 70/50mm，最高鑄速可達(dá) 8m/min，從鋼水的冶煉到成品的離線僅需 ，能生產(chǎn) 1～ 。 c. 鑄機(jī)與軋機(jī)之間采用輥底式均熱爐連接，爐子長度 200～ 300m；薄板坯入爐溫 度約 1080℃ ，出爐溫度 1150℃ ，升溫較少，均熱爐能耗少。 e. 鑄坯保溫后直接進(jìn)精軋機(jī)軋制成卷，單流年產(chǎn)能力 80～ 150 萬 t；雙流最高年產(chǎn)能力可達(dá) 250～ 300 萬 t，雙流配置時，結(jié)晶器 卷取機(jī)的生產(chǎn)線總長為 310～340m，單流配置時可縮短 50 m。 （ 2） ISP 工藝 ( Inline Strip Production) ISP 工藝由德國曼內(nèi)斯曼 —德馬克公司開發(fā)，是最先采用液芯壓下技術(shù)的薄板坯連鑄連軋工藝。其典型工藝流程為 ： 冶煉爐 → 鋼包精煉爐 → 鋼包回轉(zhuǎn)臺 → 中間包 → 薄片狀浸入式水口 → 平行板形結(jié)晶器 → 鑄軋區(qū)段 → 大壓下量初軋機(jī) → 剪切機(jī) → 感應(yīng)加熱爐 → 卷取箱 → 精軋機(jī) → 層流冷卻 → 地下卷取。 ISP 技術(shù)的主要工藝特點(diǎn)如下 ： a. 生產(chǎn)線 更短，設(shè)備布置更為緊湊。該工藝采用了中間卷取箱，不使用長的均熱爐，因此生產(chǎn)線總長度僅 180m，從鋼水變成熱軋帶卷僅需 20～ 30min。 b. 為了使鑄坯厚度能夠減薄到可以卷取的程度，在卷取箱和鑄機(jī)之間增加了 2～3 架大壓下粗軋機(jī)，可將鑄坯從 40mm軋 15mm。 c. 為了保證中間卷取時鑄坯的溫度，在大壓下軋機(jī)與卷取箱之間采用了大功率感應(yīng)加熱爐，所以 ISP 的電耗相對較高。 d. 鑄坯在長 18m的感應(yīng)加熱爐中加熱和均勻溫度，操作較為靈活且升溫有效。 （ 3） FTSR 工藝 ( Flexible Thin Slab Rolling) FTSR 由達(dá)涅利公司開發(fā)，該技術(shù)的最大特色是采用了 H2結(jié)晶器。該工藝按不同工藝要求有兩套可供選擇方案 ： 第 1 種方案是澆鑄 0～ 75mm 厚的鑄坯 ，其后接 6～ 7 架精軋機(jī)，用于生產(chǎn)碳素鋼和低合金鋼；第 2 種方案是澆鑄 80～ 90mm厚的鑄坯，其后接二機(jī)架粗軋機(jī)和四、五機(jī)架精軋機(jī)，可生產(chǎn)各種不同鋼種的帶鋼。其典型工藝流程為 ： 煉鋼爐 → 爐外精煉爐 → 薄板坯連鑄機(jī) → 旋轉(zhuǎn)式