CN101293257A - 一种利用紧凑式连铸连轧工艺生产热轧带钢的方法 - Google Patents

Abstract

一种紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，包括如下步骤：1)液态钢水从钢包通过长水口浇注到中间包中，再从中间包通过浸入式水口浇注到连铸机结晶器中，在连铸机中持续冷却形成铸坯；2)利用剪机把板坯切割为定尺；3)板坯进入隧道辊底式加热炉加热；4)连铸机设置为多个铸流，其中一个铸流与轧机共线，其它流铸坯通过摆动段与共线流铸坯汇流后经过高压水除鳞；5)铸坯经粗轧机组轧制成中间坯；6)通过热卷箱对中间坯进行卷取和开卷；7)开卷后中间坯切除头尾以及高压水除鳞；8)中间坯经精轧成规定厚度钢带；9)钢带经层流冷却、卷取成成品钢卷。本发明具有生产工艺稳定，生产线较短，设备投资省，整个生产过程能源利用率高等特点。

Description

一种利用紧凑式连铸连轧工艺生产热轧带钢的方法

技术领域

本发明涉及连铸连轧工艺，特别涉及一种利用紧凑式连铸连轧工艺生产热轧带钢的方法。

背景技术

当前的薄板坯连铸连轧具有生产流程短、能耗低、劳动生产率高、设备简单、投资省、成本低等一系列优点，所生产的热轧板卷价格比常规流程生产的产品要便宜，显示出巨大的市场竞争力。

目前已商业化的薄板坯连铸连轧线，主要有ISP(in-line stripproduction)工艺、CSP(compact strip production)工艺和FTSRQ(flexiblethin slab rolling for quality)工艺。

在ISP工艺中，由于粗轧机和连铸机紧密的联系在一起，导致存在如下问题：第一台切割机布置在粗轧机之后，连铸机和粗轧机之间通过连铸板坯连接，生产过程很难控制；由于连铸机是连续不停的低速生产，要求本来速度较高的粗轧机组也要连续不停的低速与连铸机同步生产，粗轧机组不停地在高温铸坯的作用下极易变形；铸造坯在没有加热的情况下，因铸坯边部和中间存在巨大的温差，导致钢板边部裂纹等表面缺陷。此外，第一氧化铁皮除鳞机安装在粗轧机架之前，因此时氧化铁皮厚度有限，同时氧化铁皮上仅有少量的空隙，氧化铁皮与铸坯基体间有很大的结合力，不能较好地去除氧化铁皮。如果是多流情况下，它们不能共用第一除鳞机、粗轧机和中间坯卷取机，造成巨大设备投资浪费。

在CSP工艺中，由于连铸机出口的坯厚通常50～70mm，而无需粗轧机架。为了保证连铸连轧的顺利进行和生产效率，其长达近300米长的辊底式炉只有前端部分用于加热，后面部分主要目的是起缓冲作用，这不仅增加了设备投资，而且为了使长达100多米的部分保温浪费了大量的能源、增加加热炉的维护费用及铸坯下表面因氧化铁皮压入和辊环划伤的机会，长时间在高温下保温增加了铸坯的氧化消耗。由于CSP工艺中铸坯厚度较薄，为达到同样的生产效率，不得不提高铸坯拉速，这样带来了一系列问题，如卷渣、生产钢种受限制、表面裂纹等。

在FTSRQ工艺中，由于连铸机出口的坯厚通常70～90mm，因此存在两架粗轧机架。同CSP工艺相同，其存在长长的隧道辊底式加热炉，同时整条生产线的长度增加。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢的生产方法，具有生产工艺稳定，生产线较短，设备投资省，有超强的去除氧化铁皮能力，产品质量得到提高，其适合各种厚度规格的生产，尤其使超薄带钢生产成为可能，生产产品范围广，特别适合于硅钢的生产，整个生产过程能源利用率高，生产成本降低。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是，一种紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，包括如下步骤：

1)液态钢水从钢包通过长水口浇注到中间包中，再从中间包通过浸入式水口浇注到连铸机结晶器中，在连铸机中持续冷却形成铸坯；

2)利用剪机把板坯切割为定尺，连铸机型式为薄板坯及中等厚度板坯兼容的连铸机，连铸机出口坯厚在50～180mm之间；

3)切割后的板坯立即进入长度较短的隧道辊底式加热炉加热至1050～1250℃；

4)连铸机设置为多个铸流，其中一个铸流与轧机共线，其它流铸坯通过摆动段与共线流铸坯汇流后经过高压水除鳞；

5)铸坯经由一机架立辊轧机、1～3机架粗轧机组，轧制成15～40mm厚的中间坯；

6)通过热卷箱对中间坯进行卷取和开卷；

7)开卷后中间坯进入高速飞剪切除头尾，以及高压水除鳞再次除去氧化铁皮；

8)中间坯进入5～6机架精轧机组轧制成规定厚度钢带；

9)钢带经层流冷却、卷取成成品钢卷。

所述的连铸机包括连铸结晶器(漏斗型或平板型)、带液芯压下的扇形段、机械或液压式摆动剪。

在连铸机扇形段带有液芯压缩铸造功能，即铸坯在结晶器下口的厚度与连铸机出口的厚度差，其范围在15～50mm之间。

铸坯的剪切方式是机械式或液压式的摆动剪。

所述的隧道辊底式加热炉由加热段、摆动段和均热段组成，其总长度小于100米；其中，加热段长度为至少可放两块定尺铸坯，摆动段长度为至少可放一块定尺铸坯，均热段长度为可放一块定尺铸坯。

连铸机设置为多个铸流，其中一个铸流与轧机共线，其它流铸坯通过摆动段与共线流铸坯汇合后，共用后续所有的轧制设备。

卷取机两侧或同一侧布置有1～2台用于生产缓冲用的钢卷保温炉。主要用于在精轧机检修或换辊时，作为缓冲设备，生产正常时，不使用此设备。

钢卷保温炉可储存钢卷3～20卷，加热介质为燃气或电加热，加热温度为950～1150℃。

钢卷保温炉进料端即为出料端，炉底可左右移动且带有钢卷托架。

所述的粗轧机组为连轧机或可逆式轧机。

上述布置比现有的连铸连轧生产线短150～200m，厂房占地面积大为减少，可以实现铸坯直轧，有利于硅钢生产。

本发明的有益效果

1、铸坯入短辊底式加热炉温度＞1000℃，充分利用铸坯余热。

2、采用短辊底式炉加热和热卷箱工艺可实现铸坯直接轧制，铸坯出铸机后少了一次γ→α相变，限制了钢中第二相粒子析出有利于硅钢生产。由于当铸坯头部进入粗轧机时，铸坯尾部仍在短辊底式炉内，铸坯头尾温差小，有利于薄规格钢种的生产和恒温恒速稳定轧制，产品性能稳定一致、厚度公差小。热卷箱的使用除均匀钢带温度外，还有利于去除钢板表面氧化铁皮，提高产品表面质量。

3、当精轧机检修或换辊时，钢卷加热炉(保温炉)作为缓冲炉，可经过钢卷加热炉(保温炉)后轧制，有利于提高整条生产线的作业率，正常生产时中间钢卷无需经过钢卷加热炉(保温炉)。且短辊底式炉(前两个铸坯长度加热，后面保温)与长辊底式炉相比更加充分节约热能。其和钢卷加热炉(保温炉)一起可代替原来长辊底式炉，既可起到加热作用同时又达到缓冲的目的，其综合设备制造成本更节省。

4、本发明布局轧线较短。用钢卷保温炉做为缓冲炉占地面积最小，省去大量厂房投资。

5、较适合于中薄板坯连铸连轧，有利于减少轧机部分的建设投资。

6、由于采用铸坯汇流技术，它适合于1～4流铸机(如有必要铸机流数可更多)对一套轧线生产，易实现铸机与轧机产能的匹配，可充分发挥轧机生产能力大的特点。

附图说明

图1示出本发明第一优选实施例的示意图；

图2为本发明第二优选实施例的示意图；

图3为本发明第三优选实施例的示意图；

图4为本发明第四优选实施例的示意图。

具体实施方式

下面参照附图来详细描述本发明的优选实施例。

图1示出本发明第一优选实施例，即三流铸机同时向一组轧机同时供坯紧凑式连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其中，三流铸流共用一个辊底式加热炉摆动段7，并以此使其它铸流铸坯汇流到轧制线，共用后步的轧制设备。

图2示出本发明第二优选实施例，即两流铸机同时向一组轧机同时供坯紧凑式连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其中，两流铸流共用一个辊底式加热炉摆动段7，并以此使另一铸流铸坯汇流到轧制线，共用后步的轧制设备。

图3示出本发明第三优选实施例，即四流铸机同时向一组轧机同时供坯紧凑式连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其中，各两流铸流共用一个辊底式加热炉摆动段7，并以此使另一铸流铸坯汇流到轧制线，共用后步的轧制设备。

图4示出本发明第四优选实施例，即一流铸机同时向一组轧机同时供坯紧凑式连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。由于是单流，辊底式加热炉摆动段7可以省略。

液态钢水从钢包1通过长水口浇注到中间包2中，再从中间包2通过浸入式水口连续浇注到连铸机结晶器3中，钢水在连铸机4中继续冷却形成铸坯，在铸机出口处，利用剪机5把板坯切割为定尺。

连铸机的结晶器上口中心最好有大于100mm的开口度，这样主要是考虑到如下原因：1、易于设计和容纳浸入式水口，且使浸入式水口具有较长寿命，提高连浇炉数，增加产量。2、增加结晶器上口的化渣面积且使化渣均匀，迅速形成熔融渣层均匀的覆盖钢液，使渣液均匀地润滑坯壳。3、容纳较大量钢液，减少钢液的湍流，使结晶器短边侧附近的涡旋不太强烈。4、良好的钢液流动和温度分布：良好的液流分布，有一定的上回流，容易化渣，防止搭桥；减少液面湍流，使渣液均匀覆盖钢液，减少卷渣；减少对凝固壳层的冲刷，以便形成均匀坯壳厚度，减少出现裂纹甚至拉漏的危险。

所以连铸机型式应为薄板坯及中等厚度板坯兼容的连铸造机。即，铸机的各扇形段开口度可通过液压缸进行调节，设备具有的最大调节范围为130mm。当出结晶器下口的铸坯厚度大于100mm时，连铸结晶器采用平板型，当出结晶器下口的铸坯厚度小于100mm时，连铸结晶器采用漏斗型。

由于铸机的各扇形段开口度可通过液压缸进行在线调节，合理分配各扇形段开口度，可实现铸坯带液芯压下铸造，根据出结晶器下口铸坯厚度的不同，其压下量在15～50mm。液芯压缩铸造减少了铸机出口的坯厚，减轻了后步轧机的负荷。同时改善了铸坯的质量，减轻铸坯的中心偏析、铸坯晶粒更细、内部组织更为致密(缩孔、疏松减少)。

在连铸机的出口处布置有第一台切割机5，铸坯切断方式采用机械或液压式摆动剪装置，这样可以大大缩短火焰切割区和铸坯清理区的长度，从而提高铸坯入炉温度。

切割后的板坯立即进入长度较短的隧道辊底式加热炉加热至1050～1250℃；短的辊底式加热炉由加热段6(长度至少可放两块定尺铸坯)、摆动段7(长度至少可放一块定尺铸坯)、和均热段8(长度可放一块定尺铸坯)组成。由于铸坯的平均入短辊底式加热炉温度大于1000℃，且铸坯内部温度高外部温度低，仅需小于10min的加热时间即可达到开轧温度，原有工艺中长辊底式炉只有前端部分用于加热，后面部分主要目的是起缓冲作用，这不仅增加了设备的投资、而且为了使长达100多米的部分保温浪费了大量的能源、增加了加热炉的维护费用及铸坯下表面因氧化铁皮压入和辊环划伤的机会，同时长时间在高温下保温增加了铸坯的氧化消耗。

如为多个铸流(因受生产节凑和与轧机能力匹配的影响，较佳可为4个铸流)，其中一个铸流与轧机共线，通过摆动段7使其它铸流铸坯汇流到轧制线，其目的是为了共用后步的轧制设备。

铸坯经铸坯事故剪9及第一高压水除鳞设备10去除氧化铁皮后进入立辊轧机11、1～3机架粗轧机组12(连轧机或可逆式轧机)，轧制成15～40mm厚的中间坯。

在除鳞机前设置有事故剪，其主要作用是在轧钢工序发生堆钢或其它事故时，在加热炉和轧机之间的板坯可通过事故剪剪断分离，剪机前的板坯可退回到加热炉重新加热，后面的铸坯可作为废钢处理。

立辊轧机也可安装在第一高压水除鳞设备10的上游。通过板坯的宽度轧制，在铸坯的氧化铁皮上形成裂纹，有利于后部氧化铁皮的去除。

去除氧化铁皮的板坯在粗轧机组中进行轧制。如为连轧机组，机架架数和各机架间的轧制量分配根据最终产品的厚度决定。若为3机架连轧最终产品厚度在15～30mm，若为2机架连轧最终产品厚度在20～40mm。

通过热卷箱14对中间坯进行卷取和开卷，热卷箱除了起减少带坯头尾温差、去除氧化铁、降低生产投资、提高最终产品机械性能作用外，在此还有一个作用是给钢卷保温炉13提供钢卷。

参见图4，在卷取机两侧布置或同一侧有1～2台钢卷保温炉13，主要用于在精轧机检修或换辊时，作为缓冲设备。生产正常时，不使用钢卷保温炉，钢卷开卷后直接进入精轧机轧制。当精轧机检修或换辊时，钢卷进入钢卷保温炉13进行保温。钢卷保温炉13的加热介质可以为燃气、电等其它加热方式，其大小应能容纳3～20卷钢卷。

在开卷机和精轧机前第二除鳞箱16组间最好有第三切割机15，该切割机主要用于切割中间坯的末端，可实现精轧过程的不间断轧制。

在精轧机17与第三切割机之间，紧挨精轧机设置有第二高压水除鳞箱16，用于进一步去除中间坯表面氧化铁皮，提高最终钢带的表面质量。

精轧机组的机架数由最终的产品厚度决定，中间坯进入5～6机架精架机组轧制到规定厚度，为保证超薄带钢的生产，精轧机架数最好为6架。

在精轧机架的后面设置有层流冷却系统18，钢带经层流冷却系统冷却至规定的卷取温度。

在层流冷却系统的后面设置有地下卷取机19，钢带进入三助卷辊的地下卷取机卷成成品钢卷。

出坯辊道20是在粗轧机发生故障时，为保证铸机不停产而设置的铸坯下线辊道。

利用上述紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法及设备制造热轧钢板，具有生产工艺稳定，生产线较短，设备投资省，有超强的去除氧化铁皮能力，产品质量得到提高，其适合各种厚度规格的生产，尤其使超薄带钢生产成为可能，生产产品范围广，特别适合于硅钢的生产，整个生产过程能源利用率高，生产成本降低。

以上所述的，仅为本发明专利的较佳实施方式，并非用以限定本发明的范围，即凡是依据本发明申请的权利要求及说明书内容所做的简单、等效变化与修饰，皆落入本发明专利的保护范围。

Claims (11)

1.一种紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，包括如下步骤：

1)液态钢水从钢包通过长水口浇注到中间包中，再从中间包通过浸入式水口浇注到连铸机结晶器中，在连铸机中持续冷却形成铸坯；

2)利用剪机把板坯切割为定尺，连铸机型式为薄板坯及中等厚度板坯兼容的连铸机，连铸机出口坯厚在50～180mm之间；

3)切割后的板坯立即进入长度较短的隧道辊底式加热/炉加热至1050～1250℃；

4)连铸机设置为多个铸流，其中一个铸流与轧机共线，其它流铸坯通过摆动段与共线流铸坯汇流后经过高压水除鳞；

5)铸坯经由一机架立辊轧机、1～3机架粗轧机组，轧制成15～40mm厚的中间坯；

6)通过热卷箱对中间坯进行卷取和开卷；

7)开卷后中间坯进入高速飞剪切除头尾，以及高压水除鳞再次除去氧化铁皮；

8)中间坯进入5～6机架精轧机组轧制成规定厚度钢带；

9)钢带经层流冷却、卷取成成品钢卷。

2.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，所述的连铸机包括连铸结晶器(漏斗型或平板型)、带液芯压下的扇形段、机械或液压式摆动剪。

3.如权利要求1或2所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，在连铸机扇形段带有液芯压缩铸造功能，即铸坯在结晶器下口的厚度与连铸机出口的厚度差，其范围在15～50mm之间。

4.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，铸坯的剪切方式是机械式或液压式的摆动剪。

5.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，所述的隧道辊底式加热炉由加热段、摆动段和均热段组成，其总长度小于100米；其中，加热段长度为至少可放两块定尺铸坯，摆动段长度为至少可放一块定尺铸坯，均热段长度为可放一块定尺铸坯。

6.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，连铸机设置为多个铸流，其中一个铸流与轧机共线，其它流铸坯通过摆动段与共线流铸坯汇合后，共用后续所有的轧制设备。

7.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，卷取机两侧或同一侧布置有1～2台用于生产缓冲用的钢卷保温炉。

8.如权利要求7所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，所述的钢卷保温炉可储存钢卷3～20卷，加热介质为燃气或电加热，加热温度为950～1150℃。

9.如权利要求7所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，所述的钢卷保温炉进料端即为出料端，炉底可左右移动且带有钢卷托架。

10.如权利要求1所述的紧凑式连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，所述的粗轧机组为连轧机或可逆式轧机。

11.如权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢的方法，其特征是，铸坯正常生产时可实现直接轧制，板坯入炉温度可达1000℃以上

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