CN1070133A - 超节能型热钢带生产方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种超节能型热钢带的生产方法 及装置。主要适用于生产1.8～10mm厚、500～ 1300mm宽，年产20～60万吨的热钢带。其主体流 程是：钢水通过楔形结晶器连铸成30～50mm厚的 薄板坯，薄板坯出铸机后经均热炉，立即进入五机架 连轧机，最后卷取成带卷。连铸机与连轧机通过铸坯 实现刚性连接，即连铸与连轧同步。本发明的主要优 点：耗能低，投资小，主要能耗设备的吨钢装机容量仅 为现有薄板坯连铸、连轧机组的15％以下。

Description

本发明属于连铸与轧钢技术领域。主要适用于生产1.8～10mm厚、500～1300宽、年产20～60万吨的热轧钢带。

在热钢带的生产方法中，薄板坯连铸连轧是技术上较先进，且又经济的一种方法。而在现有的薄板坯连铸连轧技术中，施勒曼-西马克（SMS）设计的Nucor机组（H.F.马丁《将扁材和长材生产设备费用减少到最低限度》，1988年欧洲钢铁学术讨论会文献）、德国DMH股份有限公司设计的Arvedi机组（《意大利小型轧机用的连铸薄板坯》，“国际钢铁时代”，中文版，1991年第二期）和意大利的Danieli机组（《DANELI  PRESENT  RECENT  DEVE  LPOMENTS  IN  HOT  STRIT  MINI-MILLS》，DANIELI交流资料）都是较典型的薄板坯连铸连轧机组。它们的主要生产流程是：连铸的薄板坯出铸机后，按卷重所需定尺剪断，然后一块一块地通过均热炉，再进入连轧机组进行轧制。

上述机组均具有如下共同的特点：

<1>作为中间设备的均热炉，虽然各家形式不同，但都很复杂，庞大，且能耗高，例如Nucor机组均热炉长162m（铸坯纵向前进），Danieli机组均热炉长40m，宽18m（铸坯横移）。

<2>连轧机的轧制力和主电机功率都很大，如Nucor机组的轧机功率为4×7000KW，Arvedi机组轧机总功率为20000KW，且生产线均很长。

<3>这些机组都是采用单台铸机与多机架连轧机相匹配，连轧机的入轧速度大于连铸机的拉坯速度，但整个生产线的产量只取决于连铸机产量，故增大轧制速度导致主电机功率增加的部分，对增加产量并不起作用。

本发明的目的在于提供一种能耗低、设备简单、投资少、占地小的超节能型热钢带的生产方法及装置。

本发明的技术思想是从充分利用钢水的热能出发，首先改善结晶器的性能，且在二冷区对铸坯侧边进行绝热保温，提高铸机的出坯温度及温度均匀性，从而简化均热炉和提高连轧机的入轧温度，并采用入连轧速度与拉坯速度同步的连铸连轧工艺。其具体的技术方案如下：

1、结晶器

采用能浇铸30～50mm厚的、且能减少铸坯边部与中总温差的薄坯楔形结晶器（已另申请专利，申请号为92103257.9）。

结晶器的下部带有足辊段，它们与结晶器一起振动。足辊段采用气水喷雾或单独吹氮气冷却，调节铸坯温度。

2、二冷区

二冷区采用干法冷却及氮气保护。在结构上二冷区采用封闭的水冷箱形结构，其上口有一个可对半开的，并由液压缶启闭的密封盖板，防止氮气流出，下口则与能产生大量炉气的均热炉相连，整个铸坯通道维持氮气正压，防止铸坯氧化，取消轧前的高压水除鳞装置，保证入轧温度。

为了减少二冷区铸坯边部与中部的温差，沿整个二冷区侧边装配了隔热屏，对铸坯侧边采取保温和反辐射措施。

为了提高出坯温度，二冷区采用液芯弯曲。

3、均热炉

由于液芯弯曲以及控制铸坯的液芯顶点在均热炉入口附近，使铸坯入炉的平均温度可达1250℃。因此，均热炉的主要任务是保证整个铸坯温度均匀，即进一步保证铸坯边部及中部温度的均匀性。为此，均热炉炉温控制在1300℃左右即可，而炉膛的功率采取不均匀分配，炉子有效长度8m，所需能耗折合电功率为500KW。

4、热剪机

热剪机在正常情况下用于剪断铸坯头尾不合格部分，以及在轧制过程中按卷重所需定尺长度进行剪断。当轧机出故障时，用于事故剪切，第一次剪断铸坯后，一个中间辊子稍抬高，使坯头撬起（在连轧卡死的情况下），让出后面铸坯前进的空间，后面铸坯按一定长度剪成短坯，掉入辊道下的地坑小车上。这一措施避免了轧机出事故时，铸坯堵塞在铸机内造成极大的麻烦。

5、连轧机

本发明连轧机组采用五机架四辊轧机。入轧温度控制在1200℃，入轧速度与铸机的拉坯速度相同。对宽度为1050mm的进行轧制时，最大轧制力取900吨，主传动功率取600KW，均为计算所需值的二倍。

本发明生产热钢带的工艺过程如下：由楔形结晶器、二冷区连铸出的薄板坯经矫直后，进入均热炉，再经热剪机切除铸坯头部，便直接进入五机架连轧机进行轧制，当连轧到够一卷重时，热剪机将铸坯剪断，即先轧后剪。接着第二卷的轧制开始。热剪机处于均热炉与连轧机组之间。铸坯的入轧速度与铸机的拉坯速度相同，即连铸与连轧同步进行。

6、连铸与连轧的自动控制

薄板坯连铸机和五机架连轧机组各有一套独立的电气自动控制系统，但两者又连接在一起，可以互相切换。

在实行连铸直接连轧时，为确保在连铸机出口和连轧机入口的铸坯运行速度同步，可以将工作过程的控制分为两个阶段：

①第一阶段-连铸机独立工作状态

从起浇开始到连铸坯进入连轧机之前，拉坯速度按起浇曲线逐渐升高，直至稳定值。通常，拉坯速度恒定，改变水口流量，实行结晶器内钢液面自动控制。

②第二阶段-连铸连轧状态

实际上，在连铸连轧的过程中，连铸机与连轧机通过钢坯实现了刚性连接，连铸与连轧同步。而连轧机的传动功率远大于拉坯电机的功率，在通过钢坯刚性连接的情况下，铸坯只受连轧机入口速度的控制，使得拉坯电机空载运行，拉坯速度的控制由拉坯机控制系统转为连轧机控制系统。这种转换可以由连铸机和连轧机自动控制系统来实现。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、能耗低，能大大地节省能源。

表1列举了本发明与Nucor机组、Arveci机组的主要能耗设备的设计数据。

表1、三种连铸连轧机组装机容量的设计数据

由表1看出，吨钢装机容量Arvedi机组为本发明机组的10倍，Nucor机组为本发明机组的9倍。总装机容量本发明比Arvedi机组少38000KW。

2、简化了设备及总体流程

与现有技术相比，本发明简化了如下一些环节：

①取消了二冷区的喷水或气水喷雾及其相应的管路系统、控制系统和抽汽系统。

②由于采用了氮气保护以及铸坯出铸机立即进行轧制，取消了轧前的高压水除鳞。

③取消了铸坯边部感应加热，并简化了庞大的均热炉。

3、由于采用高温低速轧制及其带来的轧制力大幅度下降，可用小连轧机组代替大连轧机组。

4、机组长度大为缩短，能节省大量的输送辊道及相应的能源，并减少了厂房建筑面积，减少了投资。

现结合附图对本发明作进一步的说明

附图1为本发明薄板坯连铸连轧的主体流程示意图。

附图2为足辊段及二次区上口密封结构示意图。

附图3为二冷区侧边保温（隔热屏）结构示意图。

附图4为二冷区侧边保温结构示意图。

图1中，1为结晶器，2为二冷区，3为矫直区，4为均热炉，5为热剪机，6为五机架连轧机组。

图2中，7为铸坯壳，1为结晶器，8为足辊，9为通水管，10为密封盖板，11为二冷区的前段，12为充氮气的空间。

密封盖板10由分开的两个板块组成，分布在铸坯的两边，与铸坯的宽面接触，形成滑动面，必要时可加油润滑。密封盖板10可通水冷却。密封盖板10可单独拆卸，便于安装调整和处理有关事故等。

图3、图4中，14为隔热座，15为石棉板，16为隔热片组，17为外弧侧二冷区墙板，18为内弧侧二冷区墙板，19为二冷辊子，20为内弧座，21为二冷区侧边隔热屏，22为外弧座。

隔热座14固定在二冷区外弧侧的墙板17上，石棉板15和隔热片组16的主要作用是减少铸坯壳侧边的散热量。由于二冷区为对半开的箱形结构，这些小部件的安装、调整和检查都较方便。

Claims (6)

1、一种超节能型热钢带生产方法，主体流程包括薄板坯连铸、经二冷区出铸机后，进入均热炉均热，再进连轧机轧制，其特征在于：

A、采用了能大大减少铸坯边部与中部温差的楔形结晶器；

B、通过对足辊段采用气水喷雾或单独吹氮气冷却来调节铸坯温度；

C、二冷区采用氮气保护和侧边保温；

C、连铸坯出铸机后，经均热炉，立即进五机架连轧机轧制，连铸机与连轧机通过铸坯实现刚性连接，即铸坯入轧速度与铸坯的拉坯速度相同，连铸与连轧同步进行；待轧制够一卷重时，切断铸坯，开始一下卷轧制，即先轧后剪。

2、根据权利要求1所述的方法，其特征在于连铸和连轧各有一套控制系统，且两者连接一起，可互相切换：铸坯入轧后，拉坯机空载，拉坯速度的控制由拉坯控制系统转为由连轧机控制系统控制。

3、根据权利要求1所述方法，其特征在于当铸机拉坯正常，而连轧机出故障时，热剪机将铸坯切成定尺短坯，掉入处于辊道下的地坑小车上，避免铸坯堵塞在铸机内。

4、一种超节能型热钢带的生产装置，主体设备包括结晶器、二冷区、均热炉、热剪机、连轧机，其特征在于：

A、结晶器为侧档板带保温结构的薄板坯楔形结晶器;

B、结晶器的下部带有与结晶器一超振动的足辊段;

C、二冷区采用封闭的、可对半开的，并由液压缶启闭的水冷箱形结构，上口有密封盖板，下口与均热炉相连。

C、整个二冷区侧边装配了隔热屏。

5、根据权利要求4所述的装置，其特征在于二冷区上口密封盖板由分开的可通水冷却的两板块组成，分布在铸坯的两边，与铸坯的宽面接触，形成滑动面。

6、根据权利要求4所述的装置，其特征在于二冷区侧边隔热屏由隔热座、石棉板、隔热片组组成。

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