CN101905247B - 半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，用以解决在半无头轧制工艺中超长铸坯的纵向温度均匀性差问题。其技术方案包括如下步骤：所述超长铸坯以某一固定拉坯速度V₀进入均热炉，在超长铸坯尾部过加速点后以不高于V_1max的某一速度V₁行进，其中，V₀≤V₁≤V_1max，直至铸坯头部抵达加热段末端，然后以某一速度V₂行进至出坯段末端，最后以与F1轧机相匹配的速度V₃进入轧机，直至铸坯尾部离开均热炉。本发明工艺，既不影响生产节奏，又能保证半无头轧制超长铸坯的温度均匀性，大大减小了超长铸坯的头尾温差，且工艺控制简单，现场操作方便，可以进一步节省能源。

Description

半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法

技术领域

本发明涉及一种采用半无头轧制工艺生产超薄带钢的方法，特别涉及一种半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，属于钢铁冶金技术领域。 

背景技术

经过多年的生产实践，薄板坯连铸连轧工艺技术不断发展和完善，所能够轧制的钢种较已往有了极大的扩展，已经能够生产超薄规格的产品。如图1所示，在现有薄板坯连铸连轧流程常规短坯轧制工艺中，铸坯自连铸机20出来后以较高温度直接进入均热炉30，在生产薄规格或超薄规格时，铸坯在均热炉30内过加速点后一般以较高速度(40～45m/min)一直向前运行，直至铸坯头部抵达均热炉30出坯段末端附近，然后以与轧机40相匹配的轧制速度进入轧机，经连轧后进入层流冷却系统50快速冷却，最后经卷取机60卷取。如图2所示均热炉的结构示意图，均热炉30一般由加热段、摆动段和出坯段组成。 

半无头轧制工艺是薄板坯连铸连轧流程的关键技术，如图3所示，半无头轧制工艺是指在薄板坯连铸连轧机组上采用相当于普通板坯最大长度2～7倍的板坯，实施连续轧制，由卷取机60前的飞剪70将其切分成所要求重量钢卷的轧制工艺。薄板坯连铸连轧采用半无头轧制工艺后，能在产品规格上填补热轧超薄宽带钢领域的空缺，目前，半无头轧制工艺已经成为世界各国钢铁行业深入研究和试用的新技术。 

半无头轧制工艺具有如下优点：(1)解决了超薄带钢头部直接穿带时的困难问题，使薄带钢生产趋于稳定可靠，能生产0.8～1.2mm甚至更薄的超薄带材，且可以增加薄带钢的宽度，因此可拓宽产品规格；(2)机架间的张力保持恒定，使带钢厚度及平直度偏差减至最小；(3)消除了穿带和抛尾时的弯曲和蛇形现象，产品板形尺寸好；由于减少了带钢的切头切尾，对轧辊的损伤减轻，大大 降低单位消耗，成材率大大提高，钢卷通卷性能更加稳定；(4)有利于润滑轧制和大压下量轧制，为生产深冲性能良好的热轧板创造了条件；(5)由于采用2台卷取机经高速飞剪分卷后分别卷取的方法，因此在单台卷取机周期允许的情况下，可以实现小吨位钢卷的分卷轧制，既满足市场需求，又不影响轧机生产能力。 

实施半无头轧制技术存在如下难点：(1)对传感器检测元件、高速飞剪等相关设备及控制要求保持高可靠性和高稳定性，以保证生产的连续和稳定；(2)长尺寸铸坯连铸、均热、连轧、冷却及卷取一体化高精度控制要求极高；(3)生产组织和节奏控制及事故处理难度大；总之，半无头轧制技术是一个高度集成的项目。 

因此，要实现半无头轧制工艺的持续稳定顺利运行，需要解决上述多方面的技术难题，其中，在均热部分存在超长铸坯纵向温度的均匀性问题，而板坯温度的均匀性对保证整个板形良好和通卷性能稳定至关重要。均匀性问题产生的原因是由于半无头轧制采用较长尺寸铸坯，铸坯长度为60～270m；但超长铸坯自连铸机出来后，以很低的拉坯速度(4～5m/min)进入均热炉，在超长铸坯尾部过加速点后才以较高速度(40～45m/min)行进，超长铸坯的头部和尾部在均热炉内加热的时间相差较大，使超长铸坯从均热炉出来时头尾温差相差大，难以保证板坯纵向温度的均匀性。在常规短坯轧制均热制度下，常规短坯轧制时的铸坯头尾温差为20～30℃，二切分轧制的铸坯头尾温差平均在50℃左右，而三切分轧制的铸坯头尾温差平均值为80℃左右，随着铸坯尺寸的增加、切分块数的增多，其铸坯头尾温差将进一步加大。 

半无头轧制技术作为一项世界最先进的热轧薄板轧制技术，当今世界各国钢铁冶炼行业正在对其进行深入研究和试用，国外主要是德国的ThyssenKrupp公司和荷兰的Hoogovens公司，但其调试应用进展情况及相关核心技术内容仍处于保密阶段，未见任何报道，更未见有关于半无头轧制超长铸坯的温度均匀性控制方面的相关文献或专利报道。 

国内涟钢、唐钢和本钢都对半无头轧制技术进行了不同程度的研究，而唐钢和本钢仅仅是进行了半无头轧制的调试工作，未进行工业批量生产，超长铸坯的温度均匀性、轧制工艺优化及飞剪、卷取等设备和工艺优化等关键技术仍未得到解决。涟钢目前已能应用半无头轧制技术进行超薄规格的大规模批量工业生产。 

近年来，北京科技大学与湖南华菱涟源钢铁有限公司合作进行半无头轧制相关工艺设备控制技术的攻关工作，在FGC控制、飞剪及卷取控制、尤其在半无头轧制超长铸坯纵向温度均匀性控制等方面取得了很好的效果。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，能够在不影响生产节奏的前提下，保证半无头轧制超长铸坯的温度均匀性，大大减小超长铸坯的头尾温差。 

为解决上述技术问题，本发明采取如下技术方案： 

本发明提供的半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，包括如下步骤： 

所述超长铸坯长度为60-270m，以某一固定拉坯速度4.8m/min≥V₀≥4.0m/min进入均热炉，入炉温度为900～1050℃，炉内气氛温度≥1150℃；在超长铸坯尾部过加速点后以不高于V_1max的某一速度V₁行进，其中，V₀≤V₁≤V_1max，直至铸坯头部抵达加热段末端，然后以某一速度V₂行进至出坯段末端，最后以与F1轧机相匹配的速度V₃进入轧机，直至铸坯尾部离开均热炉，所述铸坯尾部在均热炉内的最短均热时间t_尾min为15min； 

其中，所述V_1max的取值，即V₁的速度范围为： 

采用一切二轧制时，V_1max＝30m/min，即V₀≤V₁≤30m/min； 

采用一切三轧制时，V_1max＝29m/min，即V₀≤V₁≤29m/min； 

采用一切四轧制时，V_1max＝28m/min，即V₀≤V₁≤28m/min； 

采用一切五轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min； 

采用一切六轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min。 

本发明提供的半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，对于不同的轧制切分数，通过控制超长铸坯在均热炉内不同部位的行进速度，使超长铸坯在加热段以某一特定范围内的速度V₁行进，以保证铸坯尾部在均热炉内的最短均热时间，即保证最短均热时间t_尾min达到15min，而在摆动段和出坯段以较高的速度V₂行进，实现控制超长铸坯头尾温差的目的，应用本发明方法可使超长铸坯头尾温差能够控制在35℃以内。 

本发明工艺，在不影响生产节奏的前提下，能够保证半无头轧制超长铸坯的温度均匀性，大大减小了超长铸坯的头尾温差，且工艺控制简单，现场操作方便，可以进一步节省能源。 

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。 

图1为现有薄板坯连铸连轧流程常规短坯轧制工艺的示意图； 

图2为均热炉的示意图； 

图3为半无头轧制工艺的示意图； 

图4为本发明半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法的示意图。 

具体实施方式

下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。 

本发明提供的半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，包括如下步骤： 

所述超长铸坯以某一固定拉坯速度4.8m/min V₀≥4.0m/min进入均热炉，入炉温度为900～1050℃，在超长铸坯尾部过加速点后以不高于V_1max的某一速度V₁行进，其中，V₀≤V₁≤V_1max，直至铸坯头部抵达加热段末端；当铸坯头部达到加热段末端后，以某一较高的速度V₂从摆动段头端向前行进至出坯段末端，由于在摆动段和出坯段，铸坯的速度V₂可以根据生产组织的需要而调节，一般情况下会以现有常规短坯轧制工艺中的较高速度(40～45m/min)行进，因此，在此两个阶段，由于超长铸坯的头尾从加热段末端出来的时间短，既可减少铸坯在摆动段两端密封不严处长时间停留造成的热量损失，又不会因铸坯长时间占据摆动段和出坯段而影响轧制节奏；最后超长铸坯以与F1轧机相匹配的速度V₃进入轧机，直至铸坯尾部离开均热炉；来实现控制超长铸坯头尾温差的目的，使超长铸坯头尾温差能够控制在35℃以内。 

对于不同的轧制切分数，V_1max按如下方式取值，即V₁的速度范围为： 

采用一切二轧制时，V_1max＝30m/min，即V₀≤V₁≤30m/min； 

采用一切三轧制时，V_1max＝29m/min，即V₀≤V₁≤29m/min； 

采用一切四轧制时，V_1max＝28m/min，即V₀≤V₁≤28m/min； 

采用一切五轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min； 

采用一切六轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min。 

铸坯过加速点后，通过控制超长铸坯在加热段内速度V₁范围，以保证铸坯尾部在均热炉内的最短均热时间，即t_尾min为15min，使整个超长铸坯的头尾温差控制在合理范围之内；超长铸坯自进入均热炉后就与炉内较高的气氛温度发生着热交换以及铸坯自身沿铸坯纵向的热交换，由于铸坯尺寸较长，当铸坯尾部进入均热炉时铸坯头部已在炉内待了较长时间，由于热传导的作用此时铸坯头部已达到或接近炉内气氛温度≥1150℃，随着均热时间的近一步加长，铸坯头部温度基本不再上升或上升的幅度非常小，而此时铸坯尾部的温度上升则较快，当铸坯尾部均热时间达到t_尾min时，铸坯尾部的温度也达到或接近炉内气氛 温度，此时的铸坯头尾温差控制在合理的范围之内；随着均热时间的进一步延长，铸坯尾部的温度也基本不再上升或上升幅度非常小，整个铸坯头尾的温差基本不变或变化幅度非常小。铸坯最短均热时间t_尾min的确定是经过大量的模拟计算并结合科研人员在现场大量的调试和数据收集整理后得到的。 

本发明方法中的V₁的最大值V_1max，通过如下过程计算获得： 

考虑加速点的变化，设板坯尾部通过第n号辊后开始加速，每个炉辊的间距为ΔL，均热炉加热段、摆动段和出坯段的长度分别为L_加、L_摆和L_出，铸坯的长度为L，则铸坯尾部的均热时间可用下式计算： 

令t_尾＝t_尾min，可得到保证铸坯尾部最短均热时间t_尾min的V₁的最大值V_1max，见下式： 

为不影响生产节奏，V₁必须大于拉坯速度V₀

本发明工艺，在不影响生产节奏的前提下，能够保证半无头轧制超长铸坯的温度均匀性，大大减小了超长铸坯的头尾温差，且工艺控制简单，现场操作方便，可以进一步节省能源。 

实施例1 

采用一切二轧制，铸坯长度约为70m，均热炉长度291m，加热段长度为159m，其中，加速点设于距离均热炉头部36m处，摆动段和出坯段的长度为96m；铸坯头部出连铸机后，以4.0m/min的拉坯速度直接进均热炉，在铸坯尾部过加速点后以25m/min的速度继续向前行进，直至铸坯头部达到加热段末端，然后以40m/min的速度快速行进至出坯段末端附近，最后以30m/min的速度进入F1轧 机，直至铸坯尾部离开均热炉。 

现场红外测温仪测量结果显示铸坯头尾温差为20℃。 

实施例2 

采用一切三轧制，铸坯长度约为100m，均热炉长度291m，加热段长度为159m，其中，加速点设于距离均热炉头部36m处，摆动段和出坯段的长度为96m；铸坯头部出连铸机后，以4.2m/min的拉坯速度直接进均热炉，在铸坯尾部过加速点后以25m/min的速度继续向前行进，直至铸坯头部达到加热段末端，然后以45m/min的速度快速行进至出坯段末端附近，最后以30m/min的速度进入F1轧机，直至铸坯尾部离开均热炉。 

现场红外测温仪测量结果显示铸坯头尾温差为25℃。 

实施例3 

采用一切四轧制，铸坯长度约为120m，均热炉长度291m，加热段长度为159m，其中，加速点设于距离均热炉头部36m处，摆动段和出坯段的长度为96m；铸坯头部出连铸机后，以4.5m/min的拉坯速度直接进均热炉，在铸坯尾部过加速点后以25m/min的速度继续向前行进，直至铸坯头部达到加热段末端，然后以45m/min的速度快速行进至出坯段末端附近，最后以30m/min的速度进入F1轧机，直至铸坯尾部离开均热炉。 

现场红外测温仪测量结果显示铸坯头尾温差为25℃。 

实施例4 

采用一切五轧制，铸坯长度约为150m，均热炉长度291m，加热段长度为159m，其中，加速点设于距离均热炉头部36m处，摆动段和出坯段的长度为96m；铸坯头部出连铸机后，以4.8m/min的拉坯速度直接进均热炉，在铸坯尾部过加速点后以20m/min的速度继续向前行进，直至铸坯头部达到加热段末端，然后以45m/min的速度快速行进至出坯段末端附近，最后以30m/min的速度进入F1轧机，直至铸坯尾部离开均热炉。 

现场红外测温仪测量结果显示铸坯头尾温差为30℃。 

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。 

Claims (1)

1.一种半无头轧制超长铸坯头尾温差的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

所述超长铸坯长度为60-270m，以某一固定拉坯速度4.8m/min≥V₀≥4.0m/min进入均热炉，入炉温度为900～1050℃，炉内气氛温度≥1150℃；在超长铸坯尾部过加速点后以不高于V_1max的某一速度V₁行进，其中，V₀≤V₁≤V_1max，直至铸坯头部抵达加热段末端，然后以某一速度V₂行进至出坯段末端，最后以与F1轧机相匹配的速度V₃进入轧机，直至铸坯尾部离开均热炉，所述铸坯尾部在均热炉内的最短均热时间t_尾min为15min；

其中，所述V_1max的取值，即V₁的速度范围为：

采用一切二轧制时，V_1max＝30m/min，即V₀≤V₁≤30m/min；

采用一切三轧制时，V_1max＝29m/min，即V₀≤V₁≤29m/min；

采用一切四轧制时，V_1max＝28m/min，即V₀≤V₁≤28m/min；

采用一切五轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min；

采用一切六轧制时，V_1max＝24m/min，即V₀≤V₁≤24m/min。

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