CN101293258B - 中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种中薄板坯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，再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)进入短隧道辊底式加热炉加热；3)采用多个铸流汇合技术，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步进梁与辊底复合式加热炉的带辊道的均热段，再进入高压水除鳞；4)铸坯经粗轧成中间坯；5)中间坯经过精轧到规定厚度钢带；6)钢带经冷却、卷取成成品钢卷。本发明减少了投资、节约能源、提高产品质量、扩大生产品种，降低生产成本。

Description

中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢的方法

技术领域

本发明涉及冶金技术领域，特别涉及一种中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢的方法及设备。

背景技术

连铸连轧技术是将两个成熟、各自成为体系的技术——连铸和连轧，通过衔接区连在一起。但是，这两项技术存在着诸多的不协调和不匹配因素，所以连铸连轧技术的一个重要特点是出现了衔接缓冲概念以及相应的技术装备。

首先，连轧和连铸的作业率存在很大的不匹配，连轧作业率很高，可达80～90％；而连铸作业率相对较低，仅为60～70％。

其次，生产节凑不匹配，连轧生产节凑较快，轧制一块钢坯一般需要2～3min，生产高度也灵活；连铸较慢，一炉钢一旦开浇就要一次完成，不能中途停浇，通常需要40～60min，为提高效益往往要多炉连浇，灵活性相对较差。

第三，板坯的温度场不同，在连铸过程中冷却强度极大，如薄板坯在不到10m的冶金长度内，要将液态钢水完全凝固成固态，造成铸坯断面的温度分布十分不均匀，最大温差有200℃左右；而轧钢要求有较高和稳定的开轧温度，且温度要求十分均匀，现代轧钢要求板坯的最大温差小于±10℃。因此，要将这两个生产环节相连，并且稳定的生产就有很大难度。

第四，对铸坯的尺寸要求不同。对于连铸工序，由于结晶器尺寸相对固定，调整规格比较困难，所以生产的钢坯希望是有最小的规格变化；而从轧机方面考虑，由于轧机是冶金厂的最后工序，是冶金产品效益的最终体现，为最大限度的发挥轧机的潜力，往往希望对不同的产品厚度有比较多的原料厚度与其相对应，这样才能更好地发挥轧机的效率。

第五，轧钢和连铸不同工序所需要的维修和停机的周期时间不同。例如，轧机一般轧制2000t左右需要停机换辊，时间在20min之内；而连铸生产在连浇40～50炉之后炉以后需要更换结晶器，时间在1～2h。这就造成两个工序都要连续生产，但是必须的停机时间又很难协调在一起。

衔接区的设备是一种特殊设计的加热炉。加热炉对连铸的高温铸坯进行再加热、均热和保温。同时可以根据生产的需要，将铸坯以铸机拉速、轧机入口速度或更高的速度从上一工序送到下一工序。当生产线上任一环节出现故障，生产不能顺行时，该加热炉又有缓冲功能。如当下游轧机出现故障时，上游铸机不能停产，于是可以将铸坯在炉内储存，待下游轧机正常后，继续生产，从而保证了生产的顺利进行。以下为在薄板坯连铸连轧中使用的数种加热炉：

直通式辊底隧道炉。德国SMS公司CSP和意大利Danieli公司FTSRQ薄板坯连铸连轧技术采用此炉做为衔接设备。该炉长通常大于200m，加热炉分为加热段、均热段、缓冲段和出料段。加热段长度一般为40m，缓冲段长度约150m。

感应加热和热卷箱。德国MDH公司的薄板坯连铸连轧技术ISP采用感应加热与热卷箱均热的衔接技术，该生产线的设备由感应加热炉和无芯卷取的热卷箱式均热炉组成。经过加热的铸坯由无芯卷取设备卷成带卷，进入热卷箱中均热。热卷箱有储存多个带卷的位置，因而也有缓冲的功能。

步进梁式加热炉。奥地利VAI公司的中薄板坯连铸连轧技术CONROLL和中国鞍钢的ASP技术采用的是宽步进炉作为衔接区设备，但是由于铸坯较薄，为保证一定的卷重，加热炉较宽，为20m左右。同时步进梁式加热炉铸坯入炉温度较低，铸坯潜热不能充分利用，且无法实现直轧。

比较起来，步进梁加热炉最简单、成熟，投资少，使用维护费低，掌握也比较容易，但是对铸坯单重有一定的限制，如果铸坯单重太大，炉子就会过宽，投资增加很多。

直通式辊底隧道炉使用得最多，在生产中证明是可靠的，工艺顺畅、使用灵活，但是占地太大，使生产线过长，维护费用过高(主要是耐热辊的定期更换)。感应加热炉和热卷箱是比较新的技术，缓冲时间长，可灵活地加热温度和加热的深度，占地小，但维护费用过高，投资相对较大，对于电费较贵的国家和地区造成生产成本增高。

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，粗轧机组不停的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，不能达到较好地去除氧化铁皮效果。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

为了解决上述问题，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方法及设备，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。

为达到上述目的，本发明的的技术方案是，一种中薄板坯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规定定尺，切割后的板坯立即进入隧道辊底式加热炉加热，加热至1050～1250℃；

3)采用多个铸流汇合技术，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步进梁与辊底复合式加热炉的带辊道的均热段，再进入高压水除鳞；

4)铸坯经由一架立辊轧机、1～3机架粗轧机，轧制成15～40mm厚的中间坯；

5)中间坯进入5～6机架精架机组轧制到规定厚度钢带；中间坯可实现连轧或半连续轧制；

6)钢带经冷却、卷取成成品钢卷。

进一步，进入步骤5)精轧机组前通过热卷箱对中间坯进行卷取和开卷，开卷后中间坯进入精轧机组前的高压水除鳞除去氧化铁皮。

或，在特殊钢种的生产过程中，如硅钢生产过程中可选择直通，即轧件可以不进入弯曲辊卷取，由输送辊直接引向精轧机组，而不必经过卷取和开卷工序。

连铸机型式为薄板坯及中等厚度板坯兼容的连铸造机，出连铸机坯厚在50～180mm之间。

所述的隧道辊底式加热炉由加热段、摆动段组成，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。

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。

又，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。

当铸机流数为2～3流时，需要至少一台步进梁与辊底复合式加热炉，当铸机为4流时需要至少二台步进梁与辊底复合式加热炉，且这两台加热炉位置相对布置。

再有，本发明还包括一热卷箱，该热卷箱设置于粗轧机后。

所述的粗轧机采用连轧机或可逆式轧机。

另外，所述的步进梁与辊底复合式加热炉由步进梁加热段和带有辊道的均热段组成，步进梁与辊底复合式加热炉宽度根据铸坯定尺长度决定，长度为10～25米之间。

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。

本发明最终带钢厚度为0.8～20mm。

步进梁与辊底复合式加热炉，其作用有三个，一是在正常生产时用于直通铸坯到粗轧机，二是用于在精轧机检修或换辊时，作为缓冲炉，三是当铸机长期停产时，装入冷铸坯加热，可使轧机继续生产。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步进梁与辊底复合式加热炉工艺可实现铸坯直轧，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，铸坯尾部仍在辊底复合式加热炉内，因此钢带头尾温差小，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。

3、当粗轧机或精轧机检修或换辊及粗轧机后任何设备检修时，如停机时间不长时，步进梁与辊底复合式加热炉(保温炉)作为缓冲炉，铸机可不停产，有利于提高整条生产线的作业率。如停机时间过长时，铸机仍可不停产，铸坯可通过下线辊道下线冷却，待铸机或辊底炉长时间检修时，冷坯装入步进梁与辊底复合式加热炉(保温炉)加热后轧制，极大的提高了整条生产线的作业率。正常生产时铸坯无需经过步进梁与辊底复合式加热炉的加热部分，只需通过其带有辊道的部分。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。其和步进梁与辊底复合式加热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、本布局轧线较短。用辊底复合式加热炉作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为本发明第一实施例的示意图；

图2为本发明第二实施例的示意图；

图3为本发明第三实施例的示意图。

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供坯中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其中，连铸机4后的摆动段7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，即四流铸机同时向一组轧机供坯中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其中，二流共用一个摆动段7，使另外一流铸流铸坯汇流到轧制线。

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优选有大于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均匀化渣，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，使钢液均匀覆盖钢液；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水于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，铸坯的切断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。

正常生产时，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)组成，再经过步进梁与辊底复合式加热炉8带有辊道的部分。由于铸坯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。

当轧机短时检修或换辊时，铸坯进入步进梁与辊底复合式加热炉的加热段进行缓冲；同时也可在铸机长期停产检修时通过向步进梁与辊底复合式加热炉装入冷铸坯，而不致使轧机停产。

步进梁与辊底复合式加热炉，其作用有三个，一是在正常生产时用于直通铸坯到粗轧机，二是用于在轧机检修或换辊时，作为缓冲设备，三是当铸机长期停产时，装入冷铸坯加热，可使轧机继续生产。

如为多个铸流(因受生产节凑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。

图3示出本发明第三优选实施例，即二流铸机同时向一组轧机供坯中薄板坯连铸连轧生产热轧带钢生产线的示意图。其在生产线上设置了热卷箱13，通过热卷箱13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(缩短粗轧机与精轧机之间的距离)、提高最终产品机械性能作用外。

根据需要此处也可不要热卷箱，中间坯可实现连轧或半连续轧制；或虽然有热卷箱存在，在特殊钢种的生产过程中，如硅钢生产过程中也可考虑直通，即轧件可以不进入弯曲辊卷取，由输送辊直接引向精轧机组，而不必经过卷取和开卷工序。

在开卷机和精轧机除鳞箱15组间最好有飞剪14，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16与飞剪14之间，紧挨精轧机设置有第二高压水除鳞设备15，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17，钢带经层流冷却系统从终轧后的温度迅速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18，钢带进入三助卷辊的地下卷取机卷成成品钢卷。

出坯辊道19是在轧机长时间发生故障时，为保证铸机不停产而设置的铸坯下线辊道；也是用于在轧机短时检修或换辊时，铸坯进入步进梁与辊底复合式加热炉的加热段进行缓冲；同时也可在铸机长期停产检修时通过此辊道向步进梁与辊底复合式加热炉装入冷铸坯，而不致使轧机停产。

本发明具有生产工艺稳定，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 (8)

1.一种中薄板坯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规定定尺，切割后的板坯立即进入隧道辊底式加热炉加热，板坯入炉温度可达1000℃以上，加热至1050～1250℃；所述的隧道辊底式加热炉由加热段、摆动段组成，其总长度小于100米；其中，加热段长度为放两块定尺铸坯；摆动段长度为放一块定尺铸坯；

3)采用2～4个铸流汇合技术，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步进梁与辊底复合式加热炉的带辊道的均热段，再进入高压水除鳞，共用后续所有的轧制设备；所述的步进梁与辊底复合式加热炉由步进梁加热段和带有辊道的均热段组成，步进梁与辊底复合式加热炉宽度根据铸坯定尺长度决定，长度为10～25米之间；

4)铸坯经由一架立辊轧机、1～3机架粗轧机，轧制成15～40mm厚的中间坯；

5)中间坯进入5～6机架精轧机组轧制到规定厚度钢带即带钢厚度为0.8～20mm，实现连轧或半连续轧制；

6)钢带经冷却、卷取成成品钢卷。

2.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，进入步骤5)精轧机组前通过热卷箱对中间坯进行卷取和开卷，开卷后中间坯进入精轧机组前的高压水除鳞除去氧化铁皮。

3.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，连铸机型式为薄板坯及中等厚度板坯兼容的连铸造机，出连铸机坯厚在50～180mm之间。

4.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，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。

5.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，铸坯的剪切方式是机械式或液压式的摆动剪。

6.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，当铸机流数为2～3流时，需要至少一台步进梁与辊底复合式加热炉，当铸机为4流时需要二台步进梁与辊底复合式加热炉，且这两台加热炉位置相对布置。

7.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，还包括一热卷箱，该热卷箱设置于粗轧机后。

8.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，所述的粗轧机采用连轧机或可逆式轧机。

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