薄板坯连铸连轧(3)—邯钢CSP

薄板坯连铸连轧(3)—邯钢CSP 2006-12-19
邯钢薄板坯连铸连轧生产线于1997年11月18日开工建设，1999年12月10日生产出第一卷热轧卷板，建设工期历时两年零一个月。

该生产线引进德国西马克90年代世界先进技术，总生产能力为250万t。

生产线的特点
1 主要工艺特点
邯钢薄板坯连铸连轧生产线主要包括薄板坯连铸机、1号辊底式加热炉、粗轧机(R1)、2号辊底式加热炉、精轧机组(F1～F5)、带钢层流冷却系统和卷取机。

产品规格为1.2～20mm厚、900～1680mm宽的热轧带钢钢卷。

钢卷内径为762mm，外径为1100～2025mm，最大卷重为33.6t，最大单重为20kg/mm。

工艺流程为：100t氧气顶底复吹转炉钢水—LF钢水预处理—钢包—中间包—结晶器—二冷段—弯曲/拉矫—剪切—1号加热炉—除鳞—粗轧(R1)—2号加热炉—除鳞—精轧[F1～
F5(F6)]—冷却—卷取—出卷—取样—打捆—喷号—入库。

图邯钢CSP工艺流程示意图
2 主要技术参数
1）薄板坯连铸机
该连铸机为立弯式结构。

中间包容量36t，结晶器出口厚度70mm，结晶器长度1100mm，铸坯厚度60～80mm，铸坯宽度900～1680mm，坯流导向长度9325～
9705mm，铸速(坯厚70mm)低碳保证值最大4.8m/min、高碳保证值最大4.5m/min、最小2.8m/min，弯曲半径3250mm。

2）加热炉
该生产线包括两座辊底式加热炉，位于粗轧机前后。

1号加热炉炉长178.8m，由加热段、输送段、摆动段、保温段组成，炉子同时具有加热、均热、储存(缓冲)的功能，可容纳4块38m长的板坯，单机生产的缓冲时间20～30min，最高炉温1200℃，铸坯入炉温度870～1030℃，出炉温度1100～1150℃。

2号加热炉炉长66.8m，由一段构成，主要起均热、保温作用，最高炉温1150℃，铸坯最高入炉温度1120℃，最高出炉温度1130℃。

加热炉燃料为混合煤气，烧嘴型式为热风烧嘴。

3）粗轧机
粗轧机为单机架四辊不可逆式轧机，其作用是将铸坯一道轧成所需坯厚。

最大轧制力42000kN，工作辊尺寸880/790mm×1900mm，支撑辊尺寸1500/1350×1900mm，主电机功率8300kW，轧出坯厚33.0～52.5mm。

4）精轧机组
精轧机组有五架四辊不可逆式轧机(F1～F5)，剪机为液压曲柄连杆式，除鳞为高压水除鳞，最大轧制力为4200kN，主电机功率均为8300kW，机架间距5500mm，F5最大出口速度12.6m/s，板带厚1.2～20mm，板带宽900～1680mm，终轧温度900～950℃。

5）冷却区
冷却方式为层流冷却，在一定时间内将带钢由终轧温度900～950℃冷却到550～650℃。

冷却区长度为43200mm，另有一个4800mm的空冷段。

最大水量约为
5240m3/h，水压为0.07MPa(喷淋区水压为1MPa)。

6）卷取机
卷取机为液压三辊卷板机，卷取温度一般在550～650℃，最大卷取速度15m/s，芯轴驱动电机功率为800kW，最大卷重33.6t。

3 工艺创新点
1）在国内首先采用了转炉供应钢水模式
邯钢结合华北地区电力资源和国内废钢资源情况，在有转炉炼钢的条件下，首先采用转炉为薄板坯连铸提供钢水的新模式，打破了当时已投产的CSP薄板坯连铸连轧生产线均采用电炉供应钢水的传统生产工艺。

为使转炉钢水质量满足薄板坯连铸的苛刻要求，邯钢对转炉炼钢和LF炉精炼工艺进行了数十次技术攻关。

转炉出钢时，实行挡渣出钢，使下渣量控制在3kg/t以下；开发了新型顶渣，在出钢过程中进行顶渣脱氧及改性；通过LF炉精炼，进一步脱氧、脱硫，攻克了喂铝钙线改变钢水中酸溶铝形态的技术难关等，最终使钢水温度、成分、流动性及钢水中[O]、[N]、[S]、[P]等有害元素和气体含量完全满足了CSP工艺对钢水质量的要求。

2）连铸结晶器出口厚度由50mm增加到70mm
世界上已投产的CSP薄板坯连铸结晶器的出口厚度均为50mm。

其存在的问题主要有：结晶器断面小，拉速快，不利于夹杂物上浮和保护渣熔化，铸坯易产生表面及内在缺陷；对于轧制厚规格产品，压缩比小，限制了品种范围的扩大；结晶器出口厚度小，连铸机单位时间内的通钢量相对较少，生产能力受到限制等。

为了有效解决这些问题，邯钢将结晶器出口厚度增加到了70mm。

实践表明，这一创新，在保持薄板坯连铸连轧先进技术特性的同时，使品种规格范围进一步扩大，产品质量明显改善，生产能力提高了23%，用较少的投入获得了较大的收益。

3）将传统的6连轧模式改为“1+5”轧制模式(即1架粗轧机加5架精轧机)
受卷取机穿带速度的影响，传统的6机架连轧模式不能满足铸坯厚度增加的要求。

为此，邯钢在世界上首次将6机架连轧改为单机架带立辊不可逆粗轧机加5机架连轧(1+5)模式，并在粗轧机前增加了一次除鳞装置。

这一生产工艺的创新在实践中取得了显著效果：生产组织更加灵活；精轧机组入口带坯厚度减薄，提高了入口速度，改善了第一架精轧机(F1)的工作条件；改善了板带边部组织结构及板带表面质量。

该生产工艺于2001年申报了国家发明专利。

4）对2号均热炉设计进行完善和创新
由于带坯未完全离开粗轧机前已经进入2号均热炉，易发生轧件冲撞炉墙事故。

为解决这一问题，邯钢对传统均热炉的设计进行了完善和创新。

主要包括：设计可倾动炉顶、加宽炉膛、增加摄象机监控系统和事故处理装置等。

该炉型结构于2001年申报了国家实用新型专利。

5）开发了连铸动态二次冷却模型
由于CSP薄板坯连铸机原二次冷却模型采用比水量控制法，仅根据拉速一个参数来调节喷淋水量，对铸坯表面温度控制的效果不佳，达不到最优的质量控制。

为此，邯钢开发了以钢种、铸坯几何尺寸、拉速、结晶器水温、中间包钢水温度、顶弯辊后铸坯表面温度等为入口参数，以铸坯表面温度的最优控制为目标的专家模型系统，实现了动态调节喷淋水量，有效地控制了铸坯的表面温度，进而有效控制了铸坯液芯长度。

动态模型采用后，铸坯出顶弯辊后的温度波动降低了25%，表面及内部裂纹由1.02%降到了0.50%以下。

6）开发了板坯收缩率在线修正程序
原CSP薄板坯连铸连轧依据固定的铸坯收缩率设定结晶器宽度，带钢超宽比例较大。

为此，邯钢开发了板坯收缩率在线修正程序，采用优化的遗传算法，综合考虑钢种、成品厚度、板坯宽度等因素，挖掘大量历史数据，以确定最优的板坯收缩率，再按照实测产品的宽度，在线调整结晶器宽度和锥度，有效地降低了带钢宽度超限比例，减少了堆钢事故。

宽度超限比例由0.94%降到0.2%以下。

炼钢配置和生产钢种情况
100t氧气顶底复吹转炉3座，120tLF精炼炉3座。

邯钢薄板坯连铸连轧生产线投产以来，配合设备功能调试和结合市场需求，生产了十多个钢种及多个规格的热轧卷板。

具体情况见表1。

表1 钢种及规格
邯钢薄板坯连铸连轧工艺优化和创新，相当程度上完善并发展了薄板坯连铸连轧技术，在随后建设的几条生产线中均不同程度的借鉴了邯钢经验。

针对薄板坯连铸连轧生产线(一期)生产实践中存在的问题，结合当今世界薄板坯连铸连轧技术发展的方向，邯钢在续建工程中又采用了以下新技术：连铸结晶器出口厚度由70mm增加到90mm；增加了结晶器电磁制动；扇形段采用了新的动态液芯压下技术；结晶器液面控制增加了涡流检测方式；两线连铸生产时，均热炉采用摆动过钢方式，实现向轧机供坯的工艺衔接；精轧机组增加F6机架，产品最小厚度由原来的1.2mm 降至1.0mm；精轧机组采用CVCPLUS技术；精轧机组采用辊缝润滑技术；在精轧机出口处设置了压带风机等。