CN206652838U - 一种低能耗的线材热轧生产装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低能耗的线材热轧生产装置，该装置包括：轧钢生产线、连铸机、铸坯切割装置、热输送装置以及铸坯下线装置，连铸机为多流连铸机，每流均设有出坯辊道；铸坯切割装置将连铸机形成的铸坯切断，使其进入对应的出坯辊道；热输送装置根据切割的铸坯的温度，将符合热送状态的铸坯直接输送至轧钢生产线；铸坯下线装置对应于出坯辊道和/或热送辊道设置。本方案采用连铸坯直接轧制工艺，取消了传统加热炉，充分利用连铸高拉速技术，充分利用高温铸坯的显热，充分利用铸坯芯部温度高、变形抗力低的特点，避免了铸坯再加热过程的能耗，降低生产成本和保护环境。
Description
技术领域
本实用新型属于热轧生产建筑用材的热送生产领域，特别涉及一种近程免加热直接轧制小方坯的建筑用材生产装置。
背景技术
目前热轧生产建筑用材的热送生产方式，是从连铸机拉出后通过热送辊道送至轧钢车间的加热炉进行加热，然后再送到轧机中进行高温轧制。这种生产方式需要对坯料进行二次加热，不但增加了对加热设备及燃料的投资，增加了能源消耗及人力等生产成本，也增加了金属的损耗，占用更大的场地面积。
热轧中的加热炉是钢材生产中能源消耗和污染物排放比较高的部分，沿用传统工艺无法实现大幅度节约能源的目的。连铸连轧是目前轧钢领域公认的经济、有效的生产工艺，在板材和带材生产领域已得到了广泛的应用，但是在长材和棒材领域的成果并不多见。
国际上曾经在棒线材生产中探索过取消传统加热炉的方法，但是仍然须对铸坯进行在线补热。中国国内冶金行业近年来也一直在积极寻求进一步节能减排的途径。其中有的厂家也尝试过棒线材的低温轧制，虽然取得了一些节能效果，但是一直未能成为主流的轧制技术。
公开号：101693254A的中国专利申请，在公开的“一种长型材连铸连轧的生产设备”方案中，提出了长材连铸连轧设备和方法，在生产线生增加了第一感应加热装置和第二感应加热装置对连铸坯进行补热。
公开号：102764762A的中国专利申请，公开的“生产长材的连铸连轧装置”方案中，在连铸机后的辊道下方设置加热装置对坯料进行加热。
以上两种装置和方法虽然节省了坯料的二次加热工序，省去了对加热炉的建设投资，一定程度上降低了能耗和生产成本，但却需要后续补热装置的建设，依然需要耗费大量燃料和能量，而且坯料加热时间越长，氧化烧损越厉害，金属收得率低。
公开号：104550237A的中国专利申请，公开的“用于生产棒线材和型材的连铸-直接轧制装置”方案中，提出的直接轧制技术中小方坯拉速过高，特别是对其中所述大方坯，达到所述拉速需要的设备投资十分庞大，且如采用大断面生产塑性较好的低碳钢产品，相对巨大的投资来说是很大的浪费，如生产对连铸坯质量要求很高的棒材，在这样高的拉速下无缺陷铸坯质量则很难达到，因此所述方案整体可操作性不高。
公告号：102310078B的中国专利，其共公开的“利用钢水余热生产型材棒线材的连铸连轧方法”方案中，提出了型材棒线材连铸连轧方法，但由于连铸拉速的限制，导致采用单流轧制时产量过低，多流轧制时轧机过多、投资过大的不足。
公开号：103480649A的中国专利申请，公开的“一种直接轧制生产长型材的方法”方案中，提出了直接轧制生产长型材的方法，其中所述的连铸机有两个保温罩，达到其中所述拉速和冶金长度，铸机投资过高，且在这样高的拉速下无缺陷铸坯质量则很难达到，所述方案整体可操作性不高。
公开号：103480647A的中国专利申请，公开的“一种无加热低温直接轧制小方坯生产钢筋的装置及其生产方法”方案中，提出了直接轧制生产钢筋的方法，取消了加热炉，但连铸坯温降过大，铸坯开轧温度较低。
公告号：CN 203400926U的中国专利，公开的“棒线材连铸直轧生产设备”方案中，提出了一种棒线材连铸直轧生产设备，其中设置有感应加热装置，增加了金属的损耗。
由此，如何有效解决目前热轧生产建筑用材技术所面临的问题，是本领域亟需解决的问题。
实用新型内容
为了有效解决目前热轧生产建筑用材技术存在生产能耗高和生产成本高的问题，本实用新型提供了一种低能耗、低生产成本的线材热轧生产装置，该装置实现近程免加热直接轧制小方坯，有效解决了热轧生产建筑用材技术中生产能耗高的问题，大大降低热轧生产建筑用材的生产成本和能耗。
为了达到上述目的，本实用新型采用如下的技术方案：
一种低能耗的线材热轧生产装置，所述生产装置包括：
轧钢生产线；
连铸机，所述连铸机为多流连铸机，每流均设有出坯辊道；
铸坯切割装置，所述铸坯切割装置将连铸机形成的铸坯切断，使其进入对应的出坯辊道；
热输送装置，所述热输送装置根据切割的铸坯的温度，将符合热送状态的铸坯直接输送至轧钢生产线；
铸坯下线装置，所述铸坯下线装置对应于出坯辊道和/或热送辊道设置。
进一步的，所述连铸机的拉坯速度为2.5-4m/min。
进一步的，所述连铸机中的结晶器铜管采用大圆角结构。
进一步的，所述铸坯切割装置为火焰切割机或自带冷却保护系统的液压剪。
进一步的，所述铸坯切割装置根据铸坯冷却工艺以及凝固模型确定的最佳切割点进行布置。
进一步的，所述铸坯切割装置到轧钢生产线中轧机入口的距离小于200m，使铸坯从切断到进入轧机的时间小于2min。
进一步的，所述热输送装置包括：
热送辊道，所述热送辊道连接出坯辊道和轧钢生产线，其宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，将无缺陷高温铸坯直接送至轧钢生产线；
热送控制系统，所述热送控制系统基于铸坯坯龄、铸坯温度跟踪结果及铸坯的位置，确定切割的铸坯是否符合热送的温度要求，控制热送辊道仅将合格的铸坯送至热送辊道。
进一步的，所述连铸机的每流设置的出坯辊道和热送辊道为变频辊道。
进一步的，所述铸坯为断面尺寸为120mm×120mm～160mm×160mm，长度为3～9m的小方坯。
与现有技术相比，本实用新型提供的方案具有以下有益效果：
(1)本方案与传统加热炉生产相比，可以降低生产成本，投资减少约60％；加热炉损耗降低约90％；减少材料烧损约1个百分点；提高成材率约0.8％；生产率提高约5％；总计吨钢成本降低约100元。
(2)本方案采用连铸坯直接轧制工艺，取消了传统加热炉，充分利用连铸高拉速技术，充分利用高温铸坯的显热，充分利用铸坯芯部温度高、变形抗力低的特点，降低了铸坯加热过程的能耗，降低了金属损耗，提高了收得率；缩短了生产线长度，简化了工艺流程，减少了加热炉区域的设备、耐材、人工费用、厂房投资；降低操作和维修费用；减少尾气排放，利于环境保护。
(3)本方案与采用低温直接轧制，轧制温度和终轧温度较低，可有效减少动态再结晶对金属晶粒尺寸的不利影响，提高产品力学性能。
附图说明
以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本实用新型。
图1为本实用新型实例中七流连铸机的连铸坯在热送辊道转弯的示意图；
图2为本实用新型实例中连铸坯在热送辊道爬坡的示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本实用新型。
本实用新型方案所提供的线材热轧生产装置，充分利用连铸高拉速技术，充分利用高温铸坯的显热，充分利用铸坯芯部温度高、变形抗力低的特点，取消了传统加热炉，实现近程免加热直接轧制小方坯，以生产建筑用材，从而大大降低生产能耗和成本。
参见图1，本线材热轧生产装置在组成结构上，主要包括依次紧密连接的连铸机1、铸坯切割装置2、出坯辊道3、热输送装置、铸坯下线装置6以及轧钢生产线7。
连铸机1为多流连铸机，每流均设有出坯辊道3，通过输送辊道将无缺陷高温坯送至轧钢生产线7。铸坯切割装置2相对于连铸机11设置，将连铸机1形成的铸坯切断，使其进入对应的出坯辊道。热输送装置根据切割的铸坯的温度，将符合热送状态的铸坯直接输送至轧钢生产线7进行低温直接轧制，且进入轧机轧制时，铸坯表面温度不低于950℃(为保证效果，优选进入轧机轧制时铸坯表面温度不低于980℃)。轧钢生产线7对进入的铸坯进行低温轧制，形成建筑用材。铸坯下线装置用于对不符合轧制要求或多余的铸坯，在进入轧钢生产线7前进行下线。
在此基础上，本装置中的多流连铸机1拉坯速度为2.5-4m/min。对于150mm×150mm断面，采用R8m连铸机生产时，拉速要求3.2m/min以上；采用R9m连铸机生产时，拉速要求3.5m/min以上。必须保证连铸的高拉速。
再者，多流连铸机1中的结晶器铜管采用大圆角的设计，保证铸坯断面上的温度分布均匀性，特别的减少角部温度与表面中心温度的差值。
本装置中的铸坯切割装置2为火焰切割机或自带冷却保护系统的液压剪，优选火焰切割机。
对于铸坯切割装置的安装位置是根据铸坯冷却工艺以及凝固模型确定的最佳切割点进行布置，由此实现最大限度的利用铸坯本身的热量。
为此，本装置在连铸机出坯辊道与热送运输辊道末端均设有铸坯下线装置。
本装置中的热输送装置主要由热送辊道5和热送控制系统配合构成。
其中，热送辊道5连接出坯辊道和轧钢生产线，其宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，将无缺陷高温铸坯直接送至轧钢生产线；同时根据铸机与轧钢生产线的位置可实现爬坡和转弯等功能(参见图2)。
而热送控制系统，具体相应的硬件系统，其可根据铸坯坯龄及建立的铸坯温度跟踪模型的模拟运行结果，并结合相应铸坯的位置，确定切割的铸坯是否符合热送的温度要求，仅将合格的铸坯(即进入轧机轧制时，铸坯表面温度为950℃-1050℃)送至热送辊道5。
再者，本热送控制系统还与轧钢生产线7中的轧钢系统进行通讯，根据轧钢生产线的实时生产需求进行判断，及时将符合热送状态的铸坯通过热送辊道输送至轧钢生产线，为充分发挥轧机的产能，保证至少有一根铸坯停留在热送辊道上待轧，从而保证轧机的作业率；如因轧制生产节奏的缘故，铸坯需要等待时间过长将造成温度过低时，则将该铸坯送入下线装置进行冷却。
另外，本方案中热送辊道5的长度根据铸坯温度跟踪模型以及连铸机与轧钢生产线的位置优化计算确定，保证了铸坯从切割结束到进入轧机的温度。
为此，热送辊道5的长度使得连铸机的火切机到轧钢生产线7中轧机入口的距离小于200m，铸坯从切断到进入轧机的时间小于2min。为保证效果，优选热送辊道5的长度使得连铸机的火切机到轧钢生产线7中轧机入口的距离为150m；铸坯从切断到进入轧机的时间约1.5min。
本装置中的每流出坯辊道和输送辊道都为变频辊道，采用电机分组进行驱动。
本装置中轧钢生产线7中的轧机，具体为能满足低温轧制要求的高强度轧机。
为了配合上述的线材热轧生产装置，由铸坯切割装置切割形成的连铸坯具体采用断面尺寸为120mm×120mm～160mm×160mm，长度为3～9m的小方坯，特别指断面为150mm×150mm和160mm×160mm，长度为6m的小方坯。利用该小方坯配合相应的热输送方案，充分利用小方坯自身热量，使得其进入轧机轧制温度为950℃-1050℃，实现近程免加热的低温直接轧制。
以下通过一具体应用实例来进一步说明本方案。
参见图1，本实例提供的近程免加热直接轧制小方坯的线材热轧生产装置主要包括连铸机1、铸坯切割装置2、切后辊道3(即出坯辊道)、热送辊道5、冷床4、铸坯下线装置6和轧钢生产线7。
其中的连铸机1为七机七流小方坯连铸机，拉坯速度为2.5-4m/min，连铸坯断面尺寸为150mm×150mm和160mm×160mm。
铸坯切割装置2为火焰切割机，定尺长度6m。
切后辊道3采用变频电机驱动，辊面线速度为3-4m/s，为爬坡辊道。
热送辊道5采用变频电机分组驱动，辊面线速度为4.5-5m/s，辊道前段为长辊，分两列布置并分别在两端驱动，可满足七流连铸坯的通过，之后辊道宽度逐渐减小为只允许单根钢坯通过，辊道分组进行控制。
冷床4设置在切后辊道末端，采用液压驱动。
铸坯下线装置6为一台液压翻钢机，布置在轧钢生产线前端，在输送来的铸坯不具备轧制条件的情况下将铸坯移走。
轧钢生产线7为常规形式的线材轧机及辅助设备，具有低温开轧的能力。
据此装置，进行近程免加热直接轧制小方坯生产建筑用材的过程如下：
(1)七流连铸机按热送工艺要求进入热送模式进行生产，为直接轧制提供无缺陷高温坯。
(2)铸坯达到设定的定尺6m后，火焰切割机将铸坯迅速切断进入出坯辊道。
(3)热送控制系统自动根据当前轧钢的生产需求将符合热送状态的铸坯通过热送辊道输送至轧钢生产线，如轧钢当前生产不具备条件将导致铸坯等待时间过长温度达不到轧制温度要求时将铸坯送入冷床进行冷却。
(4)符合直接轧制需求的铸坯在输送辊道高速输送的同时，根据连铸机与轧钢生产线的位置，实现爬坡和转弯功能。
(5)铸坯到达轧钢生产线入口附近，减速并按照轧机生产计划进行短时间的等待或直接进入轧机进行轧制，其中开轧时铸坯表面温度大约950℃-1050℃。
(6)当轧钢生产线进行检修或事故暂停时，或连铸坯产量大于轧钢产量时，多余的铸坯通过铸坯下线装置进入冷床进行冷却。
低温轧制的加热温度低于常规轧制的加热温度，其奥氏体晶粒尺寸大大减小了。由于精轧阶段低温轧制与常规轧制的温度逐渐趋于一致，低温轧制钢材的晶粒较细小，故一般而言，低温轧制钢材的性能与常规轧制钢材的性能相近，或低温轧制钢材的某些性能略有提高。具体低温轧制对性能的影响还与加热工艺、轧制工艺、钢种合金元素的种类、质量分数等多钟因素相关。实施例一中，免加热热轧生产建筑用材产品性能(屈服强度、抗拉强度、断后伸长率)均符合国家标准，检测合格率为100％。对比经加热炉生产模式的同类产品性能检测结果，免加热生产模式下，屈服强度和断后伸长率两项性能相当，抗拉强度略偏大。
以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型范围内。本实用新型要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (9)
1.一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述生产装置包括：
轧钢生产线；
连铸机，所述连铸机为多流连铸机，每流均设有出坯辊道，通过输送辊道将无缺陷高温坯送至轧钢生产线；所述连铸机中的结晶器铜管采用大圆角的设计；
铸坯切割装置，所述铸坯切割装置相对于连铸机设置，将连铸机形成的铸坯切断，使其进入对应的出坯辊道；
热输送装置，所述热输送装置根据切割的铸坯的温度，将符合热送状态的铸坯直接输送至轧钢生产线；
铸坯下线装置，所述铸坯下线装置对应于出坯辊道和/或热送辊道设置。
2.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述连铸机的拉坯速度为2.5-4m/min。
3.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述铸坯切割装置为火焰切割机或自带冷却保护系统的液压剪。
4.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述铸坯切割装置根据铸坯冷却工艺以及凝固模型确定的最佳切割点进行布置。
5.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述铸坯切割装置到轧钢生产线中轧机入口的距离小于200m，使铸坯从切断到进入轧机的时间小于2min。
6.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述热输送装置包括：
热送辊道，所述热送辊道连接出坯辊道和轧钢生产线，其宽度从连铸机向轧钢生产线的方向上逐渐减小至单根铸坯通过，将无缺陷高温铸坯直接送至轧钢生产线；
热送控制系统，所述热送控制系统控制热送辊道仅将合格的铸坯送至热送辊道。
7.根据权利要求6所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于， 所述热送控制系统与轧钢生产线中的轧钢系统进行通讯，根据轧钢生产线的实时生产需求进行判断：控制热送辊道及时将符合热送状态的铸坯通过热送辊道输送至轧钢生产线；若铸坯需要等待时间过长，并将造成轧制温度过低时，则控制热送辊道将该铸坯送入下线装置进行冷却。
8.根据权利要求6所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述连铸机的每流设置的出坯辊道和热送辊道为变频辊道。
9.根据权利要求1所述的一种低能耗的线材热轧生产装置，其特征在于，所述铸坯为断面尺寸为120mm×120mm～160mm×160mm，长度为3～9m的小方坯。
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