CN113857242B - 一种连铸连轧生产线及其铁素体轧制低碳钢生产方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于冶金设备技术领域，涉及一种连铸连轧生产线及其铁素体轧制低碳钢生产方法，本发明公开的连铸连轧生产线包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、摆剪、辊底式隧道炉、第一除鳞装置、粗轧机组、转鼓剪、第二除鳞装置、精轧机组、轧后冷却装置、高速飞剪和卷取机组。本发明通过辊底式隧道炉、精轧入口的快速冷却装置、轧后冷却装置来控制粗轧温度、精轧入口温度、终轧温度和卷取温度，从而实现铁素体轧制。本发明可实现全连续铁素体轧制，生产高质量低屈强比低碳薄带钢和超薄带钢，实现更大范围的“以热带冷”；还具有常规奥氏体轧制能力，可以生产品种钢；生产线可实现单块轧制、半无头轧制和全无头轧制，生产节奏更为灵活。
Description
技术领域
本发明属于冶金工艺与设备技术领域，尤其涉及一种连铸连轧生产线及其铁素体轧制低碳钢生产方法。
背景技术
薄板坯连铸连轧是当前钢铁板带生产的主流近终形制造技术，它能够稳定生产厚度2.0mm以下的薄规格带钢，特别是无头轧制生产工艺，能稳定生产最薄0.8mm的超薄带钢，实现“以热带冷”，显著降低生产成本，提高经济效益。但薄板坯连铸连轧产线生产低碳钢时，由于产线自身的工艺特征，成品带钢晶粒细小，屈强比偏高，加工性能特别是冲压性能较差，严重限制了产品的应用范围。
铁素体轧制技术是一种新的轧制工艺，20世纪80年代末由比利时钢铁研究中心研发，被成功应用于生产1mm以下超薄规格、具有良好深冲性能的热轧带钢，以取代部分冷轧产品。铁素体轧制能够粗化晶粒，降低带钢的硬度、屈强比，可以用于解决连铸连轧生产低碳钢屈强比高的难题。
与传统的奥氏体轧制工艺采用高的加热温度、高的开轧温度、高的终轧温度和低的卷曲温度不同，铁素体轧制工艺要求粗轧在尽量低的温度下使奥氏体发生变形，以增加铁素体的形核率，精轧则在铁素体区进行，随后采用较高的卷取温度，以得到粗晶粒铁素体组织。而当前典型的薄板坯连铸连轧生产线，如CSP、ESP、MCCR、DSCCR等，主要是根据奥氏体轧制工艺设计的，难以实现铁素体轧制。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种连铸连轧生产线及其铁素体轧制低碳钢生产方法，该产线可以实现无头轧制，具有奥氏体轧制和铁素体轧制能力。采用常规奥氏体轧制工艺可以实现品种钢的生产，保证产品大纲的广度，增强市场适应性和抗风险能力。采用铁素体轧制生产方法，能够实现高质量低屈强比低碳薄带钢的生产，扩大产品“以热带冷”的应用范围，增强产品竞争力。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种连铸连轧生产线，包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、摆剪、辊底式隧道炉、第一除鳞装置、粗轧机组、转鼓剪、第二除鳞装置、精轧机组、轧后冷却装置、高速飞剪和卷取机组。
进一步，所述粗轧机组包括3～4个沿轧制方向依次设置的粗轧机架，所述精轧机组包括3～4个沿轧制方向依次设置的精轧机架，所述卷取机组包括2～3个沿轧制方向依次设置的卷取机。
进一步，所述辊底式隧道炉上设有用于横向推动板坯移动的板坯推出单元。
进一步，所述第二除鳞装置与所述精轧机组之间设有快速冷却装置。
进一步，所述第一除鳞装置、第二除鳞装置均采用高压水除鳞箱、机械旋转除鳞装置、火焰机械清理装置中的一种。
进一步，通过设定所述摆剪、转鼓剪、高速飞剪的工作方式来实现不同的生产模式，所述生产模式包括单块轧制模式、半无头轧制模式、无头轧制模式；
所述单块轧制模式为：连铸机将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪按照单卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，单块连铸坯经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪对中间坯进行切头处理或转鼓剪不工作，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，此时高速飞剪不剪切，进入卷取机进行卷取直至带钢尾部进入卷取机，然后进行钢卷下线操作，完成单块轧制生产；
所述半无头轧制模式为：连铸机将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪按照多卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，连铸坯经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪对中间坯进行切头处理或转鼓剪不工作，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成半无头轧制生产；
所述无头轧制模式为：连铸机开浇，将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪仅剪切浇次头部的引锭杆和低拉速低温板坯，当连铸拉速提高到工艺要求范围后，摆剪停止工作，连铸坯穿过摆剪，经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪不工作，或转鼓剪对中间坯进行切头处理，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成连续无间断的无头轧制生产。
一种铁素体轧制低碳钢生产方法，采用上述连铸连轧生产线的无头轧制模式进行低碳钢生产；所述低碳钢的化学成分中C、Si、Mn元素按质量百分比计为：C≤0.08％，Si≤0.20％，Mn≤0.30％；
控制连铸坯经辊底式隧道炉加热后在辊底式隧道炉出口处的温度不低于1080℃，经过第一除鳞装置除鳞后，连铸坯到达粗轧机组入口处的温度不低于1050℃，经粗轧机组轧制后，中间坯在粗轧机组出口处的温度不低于1000℃，中间坯经过第二除鳞装置冷却和快速冷却装置控温后，在精轧机组入口处的温度为850℃～900℃；成品带钢在精轧机组出口处的温度为760℃～790℃，并控制卷取温度不低于650℃。
进一步，控制所述连铸机的拉坯速度为5.0～7.0m/min。
进一步，控制所述连铸坯的厚度为70～130mm，所述中间坯厚度为3.0～12.0mm，所述成品带钢厚度为0.6～6.0mm。
进一步，制得的成品带钢的屈强比不大于0.75。
本发明的有益效果在于：
1、本发明中的连铸连轧生产线，精轧机架不超过4架，缩短精轧历程，减少精轧阶段温降，以满足铁素体轧制“两高一低”的温度要求，避免了精轧轧制过程中相变造成的混晶现象，产品质量稳定性优秀。
2、本发明中的连铸连轧生产线，辊底式隧道炉可以对一个浇次内的头尾低拉速导致的低温板坯进行补温，再进行轧制，减少甚至消除了头尾低温废坯，显著提高金属收得率。
3、本发明中的连铸连轧生产线，通过辊底式隧道炉、精轧入口的快速冷却装置、轧后冷却装置，实现粗轧温度、精轧入口温度、终轧温度和卷取温度的调控，根据生产的品种，实现奥氏体轧制和铁素体轧制的切换，具备奥氏体轧制生产品种钢和铁素体轧制生产低屈强比低碳钢的能力。
4、本发明中的连铸连轧生产线，可实现无头轧制、半无头轧制和单块轧制的切换，使得产线的生产节奏更为灵活。
5、本发明中的连铸连轧生产线和铁素体轧制低碳钢生产方法，可以实现高质量低屈强比低碳薄带钢和超薄带钢的生产，产品表面质量和性能稳定性好，厚度薄，屈强比低，冲压性能好，可以实现更大范围的“以热带冷”，扩大市场范围，增强产品竞争力和经济效益。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明中连铸连轧生产线示意图；
附图标记：1-连铸机；2-摆剪；3-辊底式隧道炉；4-第一除鳞装置；5-粗轧机组；6-转鼓剪；7-第二除鳞装置；8-精轧机组；9-轧后冷却装置；10-高速飞剪；11-卷取机组；201-板坯推出单元；202-快速冷却装置。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种连铸连轧生产线，包括沿轧制方向依次设置的连铸机1、摆剪2、辊底式隧道炉3、第一除鳞装置4、粗轧机组5、转鼓剪6、第二除鳞装置7、精轧机组8、轧后冷却装置9、高速飞剪10、卷取机组11。其中，粗轧机组5包括4架沿轧制方向依次设置的粗轧机架；精轧机组8包括4架沿轧制方向依次设置的精轧机架；卷取机组11包括3架沿轧制方向依次设置的卷取机。
辊底式隧道炉3上安装有一个可横向移动的板坯推出单元201，用于横向推动板坯；第二除鳞装置7与精轧机组8之间还布置有快速冷却装置202。
本实施例中，第一除鳞装置4采用高压水除鳞装置，第二除鳞装置7采用机械旋转除鳞装置。
本实施例中，辊底式隧道炉3的长度为100～300m，粗轧机组5中相邻粗轧机架之间的间距为5m，精轧机组8相邻精轧机架之间的间距为5m，粗轧机组5沿轧制方向的最末粗轧机架辊缝中心线到精轧机组8沿轧制方向的第一精轧机架辊缝中心线的距离不超过15m。
本实施例中，轧后冷却装置9采用普通层冷冷却加超快冷装置的布置形式，轧后冷却段长度不超过30m。精轧机组8沿轧制方向最末精轧机架到沿轧制方向第一架卷取机的设备间距不超过50m。
本实施例通过设定摆剪2、转鼓剪6和高速飞剪10的工作方式，即可实现单块轧制模式、半无头轧制模、无头轧制模式的切换，以实现产线的灵活生产。
其中，单块轧制模式为：连铸机1将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪2按照单卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，单块连铸坯经过辊底式隧道炉3加热补温后，经过第一除鳞装置4除鳞，穿带进入粗轧机组5进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪6，此时转鼓剪6对中间坯进行切头处理或转鼓剪6不工作，经过第二除鳞装置7除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置202控温，然后穿带进入精轧机组8，进行精轧，带钢头部出精轧机组8后，通过轧后冷却装置9控温，穿过高速飞剪10，此时高速飞剪10不剪切，进入卷取机进行卷取直至带钢尾部进入卷取机，然后进行钢卷下线操作，完成单块轧制生产；
其中，半无头轧制模式为：连铸机1将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪2按照多卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，连铸坯经过辊底式隧道炉3加热补温后，经过第一除鳞装置4除鳞，穿带进入粗轧机组5进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪6，此时转鼓剪6对中间坯进行切头处理或转鼓剪6不工作，经过第二除鳞装置7除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置202控温，然后穿带进入精轧机组8，进行精轧，带钢头部出精轧机组8后，通过轧后冷却装置9控温，穿过高速飞剪10，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪10对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成半无头轧制生产；
其中，无头轧制模式为：连铸机1开浇，将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪2仅剪切浇次头部的引锭杆和低拉速低温板坯，当连铸拉速提高到工艺要求范围后，摆剪2停止工作，连铸坯穿过摆剪2，经过辊底式隧道炉3加热补温后，经过第一除鳞装置4除鳞，穿带进入粗轧机组5进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪6，此时转鼓剪6不工作，或转鼓剪6对中间坯进行切头处理，经过第二除鳞装置7除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置202控温，然后穿带进入精轧机组8，进行精轧，带钢头部出精轧机组8后，通过轧后冷却装置9控温，穿过高速飞剪10，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪10对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成连续无间断的无头轧制生产。
一种铁素体轧制低碳钢生产方法，采用本实施例中的连铸连轧生产线的无头轧制模式进行带钢生产；其中，钢水的化学成分按质量百分比计为：C：0.04％，Si：0.045％，Mn：0.17％，P：0.010％，S：0.04％，其余为Fe；生产流程如下：
连铸机1将液态钢水凝固成105mm厚的连铸坯，控制连铸机1的拉速在5.5m/min稳定运行，连铸坯穿过摆剪2并经过辊底式隧道炉3加热，控制连铸坯出隧道炉时的温度为1150℃±20℃，通过第一除鳞装置4去除表面氧化铁皮，连铸坯抵达粗轧机组5入口时刻的温度为1120℃±20℃，经过粗轧机组5连续轧制为厚度为4.0mm的中间坯，中间坯在粗轧机组5出口的温度为1050±20℃，中间坯穿过转鼓剪6，经过第二除鳞装置7除鳞后，由快速冷却装置202进行控温，控制中间坯抵达精轧机组8入口时的温度为880±10℃，再经精轧机组8连续轧制为厚度0.8mm的成品带钢，成品带钢在精轧机组8出口的温度控制为780±10℃，成品带钢经过轧后冷却装置9控温和高速飞剪10切分，被卷取机组11逐个收集成卷，卷取温度控制为660±10℃。
本实施例可以生产得到高质量低屈强比低碳薄带钢，其屈强比不大于0.75。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种连铸连轧生产线，其特征在于：包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、摆剪、辊底式隧道炉、第一除鳞装置、粗轧机组、转鼓剪、第二除鳞装置、精轧机组、轧后冷却装置、高速飞剪和卷取机组；所述第二除鳞装置与所述精轧机组之间设有快速冷却装置；
通过设定所述摆剪、转鼓剪、高速飞剪的工作方式来实现不同的生产模式，所述生产模式包括单块轧制模式、半无头轧制模式、无头轧制模式；
所述单块轧制模式为：连铸机将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪按照单卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，单块连铸坯经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪对中间坯进行切头处理或转鼓剪不工作，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，此时高速飞剪不剪切，进入卷取机进行卷取直至带钢尾部进入卷取机，然后进行钢卷下线操作，完成单块轧制生产；
所述半无头轧制模式为：连铸机将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪按照多卷带钢的重量对连铸坯进行剪切，连铸坯经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪对中间坯进行切头处理或转鼓剪不工作，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成半无头轧制生产；
所述无头轧制模式为：连铸机开浇，将液态钢水连续浇铸成固态连铸坯，摆剪仅剪切浇次头部的引锭杆和低拉速低温板坯，当连铸拉速提高到工艺要求范围后，摆剪停止工作，连铸坯穿过摆剪，经过辊底式隧道炉加热补温后，经过第一除鳞装置除鳞，穿带进入粗轧机组进行粗轧，轧后的中间坯穿过转鼓剪，此时转鼓剪不工作，或转鼓剪对中间坯进行切头处理，经过第二除鳞装置除鳞后，根据生产钢种的需要由精轧前的快速冷却装置控温，然后穿带进入精轧机组，进行精轧，带钢头部出精轧机组后，通过轧后冷却装置控温，穿过高速飞剪，进入卷取机进行卷取；当卷重达到单卷带钢重量时，高速飞剪对带钢进行切分，前一卷带钢尾部继续完成卷取，卷取完成后进行钢卷下线操作，后一卷带钢的头部进入另一架卷取机进行穿带并开始卷取，如此交替进行，完成连续无间断的无头轧制生产。
2.根据权利要求1所述的连铸连轧生产线，其特征在于：所述粗轧机组包括3～4个沿轧制方向依次设置的粗轧机架，所述精轧机组包括3～4个沿轧制方向依次设置的精轧机架，所述卷取机组包括2～3个沿轧制方向依次设置的卷取机。
3.根据权利要求1所述的连铸连轧生产线，其特征在于：所述辊底式隧道炉上设有用于横向推动板坯移动的板坯推出单元。
4.根据权利要求1所述的连铸连轧生产线，其特征在于：所述第一除鳞装置、第二除鳞装置均采用高压水除鳞箱、机械旋转除鳞装置、火焰机械清理装置中的一种。
5.一种铁素体轧制低碳钢生产方法，其特征在于：采用如权利要求1～4任一项所述的连铸连轧生产线的无头轧制模式进行低碳钢生产；所述低碳钢的化学成分中C、Si、Mn元素按质量百分比计为：C≤0.08％，Si≤0.20％，Mn≤0.30％；
控制连铸坯经辊底式隧道炉加热后在辊底式隧道炉出口处的温度不低于1080℃，经过第一除鳞装置除鳞后，连铸坯到达粗轧机组入口处的温度不低于1050℃，经粗轧机组轧制后，中间坯在粗轧机组出口处的温度不低于1000℃，中间坯经过第二除鳞装置冷却和快速冷却装置控温后，在精轧机组入口处的温度为850℃～900℃；成品带钢在精轧机组出口处的温度为760℃～790℃，并控制卷取温度不低于650℃。
6.根据权利要求5所述的铁素体轧制低碳钢生产方法，其特征在于：控制所述连铸机的拉坯速度为5.0～7.0m/min。
7.根据权利要求5所述的铁素体轧制低碳钢生产方法，其特征在于：控制所述连铸坯的厚度为70～130mm，所述中间坯厚度为3.0～12.0mm，所述成品带钢厚度为0.6～6.0mm。
8.根据权利要求5所述的铁素体轧制低碳钢生产方法，其特征在于：制得的成品带钢的屈强比不大于0.75。
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