年產(chǎn)220萬噸1700mmCSP 工藝熱軋薄板車間設(shè)計
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- 樊志遠--年產(chǎn)220萬噸1700mmCSP 工藝熱軋薄板車間設(shè)計
第一章 國內(nèi)外熱軋薄板的發(fā)展概況及新建CSP熱軋薄板車間的可行性和必要性分析
1.1 薄板坯連鑄連軋技術(shù)定義
薄板坯連鑄連軋技術(shù)簡單地說，就是鋼水通過連鑄機，連鑄成厚50～70mm的連鑄坯，經(jīng)輥底式均熱爐均熱后，直接進入5～7架架精軋機軋成板卷的工藝過程。
1.2 薄板坯連鑄連軋工藝流程
1.將加熱成熔融狀態(tài)的液態(tài)鋼裝入鋼水包中，由天車(橋式起重機)吊運至連鑄機上方；
2.將鋼水包中的液態(tài)鋼水注入連鑄機中進行連鑄生產(chǎn)，連鑄坯從連鑄機下方拉出；
3.用飛剪對連鑄坯進行定尺剪切，剪切成定尺長度的連鑄坯送入隧道均熱爐中；
4.連鑄坯在隧道均熱爐中緩慢前進，以保證連鑄坯溫度均勻和恒定；(注：隧道均熱爐的長度通常在100～200米之間，甚至更長達到250m)
5.連鑄坯從隧道均熱爐的另一端出來后進入熱連軋機組中軋制；
6.經(jīng)軋制成型后的鋼材進入水冷段進行層流冷卻；
7.經(jīng)過層流冷卻后的鋼材進入卷取機中卷取；
8.卷成卷筒狀的鋼材由天車運送入成品庫中存放。
1.3 薄板坯連鑄連軋發(fā)展歷史
薄板坯連鑄連軋技術(shù)是80年代末出現(xiàn)的新技術(shù)，從1989年第一套采用薄板坯連鑄連軋的熱軋板廠投產(chǎn)以來，世界上的薄板坯連鑄連軋如雨后春筍，不斷涌現(xiàn)，至今已有40條生產(chǎn)線投產(chǎn)或在建。薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展分開發(fā)期、推廣期、提高期三個時期。
開發(fā)期始于1984年，德國西馬克（SMS）公司首先投資進行開發(fā)工作，并于1987年在美國的紐柯鋼鐵公司建成第一個薄板坯連鑄連軋(CSP)廠，即紐柯的
克萊福茨維爾廠。
推廣期從1989年克萊福茨維爾廠投產(chǎn)開始，薄板坯連鑄連軋的技術(shù)優(yōu)勢為人們所認識，并成為世界鋼鐵業(yè)的投資熱點。除SMS的CSP技術(shù)外，還出現(xiàn)了德國德馬克(MDH)的ISP技術(shù)，1992年在意大利阿維弟公司克雷莫納廠應(yīng)用。
后又有意大利達涅利(DANIELI)的FTSR技術(shù)。奧地利奧鋼聯(lián)(VAI)的CONROLL技術(shù)，1995年在美國阿姆科公司曼斯菲爾得鋼廠應(yīng)用。日本住友金屬工業(yè)公司開發(fā)的中等厚度板坯連鑄連軋QSP技術(shù)等等。
提高期大約從1997年開始，原來的薄板坯連鑄連軋技術(shù)仍有許多不足之處，需對其進行再開發(fā)和提高。
1.4 國外薄板坯連鑄連軋技術(shù)
1.4.1 西馬克(SMS)的CSP技術(shù)
CSP技術(shù)的工藝是1989年建成投產(chǎn)的，至1997年末，德國西馬克公司已簽訂的合同有27流鑄機。該技術(shù)采用漏斗型結(jié)晶器,立彎式連鑄機，輥底式隧道均爐，5～6架連軋機。鋼水在上開口170mm、下開口50mm的漏斗型結(jié)晶器內(nèi)鑄成50mm厚的薄板坯，經(jīng)分斷剪進入輥底式均熱爐均熱，然后進人連軋機軋制。可生產(chǎn)出厚1.2～12.7mm，寬900～1560mm的熱帶。CSP技術(shù)設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單，流程通暢，操作穩(wěn)定，易于掌握，產(chǎn)量較高。但是，由于其采用50mm的板坯，因此對于薄規(guī)格產(chǎn)品道次變形量過大，導(dǎo)致軋機負荷大；而對厚規(guī)的產(chǎn)品，壓縮比過小，對提高產(chǎn)品質(zhì)量不利,限制了產(chǎn)品范圍的擴大和質(zhì)量的提高。由于CSP技術(shù)投產(chǎn)最早，采用該技術(shù)的用戶最多，世界投產(chǎn)和在建廠有2/3采用該技術(shù)。
CSP技術(shù)的工藝布置如圖1-1所示
圖1-1 CSP技術(shù)的工藝布置
1—中間包；2—結(jié)晶器；3—切斷機；4—均熱爐；5—事故剪；6—除鱗機；7—精軋機；
8—層流冷卻；9—卷取機
生產(chǎn)鋼種為碳鋼、低合金鋼、硅鋼、耐蝕鋼、不銹鋼。
工藝流程：薄板坯澆鑄→鑄坯導(dǎo)向、彎曲、拉矯→鑄坯剪切→輥底式均熱爐加熱均溫→事故剪→高壓水除鱗→4～6架四輥連軋機組精軋→帶鋼層流冷卻→卷取。
1.4.2 德馬克(MDH)的ISP技術(shù)
該技術(shù)采用平行邊結(jié)晶器,液芯壓下技術(shù)，2～3機架預(yù)軋機,感應(yīng)加熱和熱卷箱式爐均熱，4機架精軋機。鋼水在60mm的平行銅板結(jié)晶器內(nèi)鑄成鋼坯，出結(jié)晶器后利用鑄坯的液芯狀態(tài)進行液芯壓下至45mm，出連鑄機后利用鑄坯高溫預(yù)軋制到15mm，進行感應(yīng)加熱后卷成空芯卷在保溫箱內(nèi)均熱，開卷后進入4機架精軋機�？缮a(chǎn)厚1.2～12.0mm，寬650～1330mm的熱帶。ISP方案的技術(shù)含量較高，液芯壓下之大壓下預(yù)軋機等充分利用了鑄坯的高溫特性，大大減小了軋機負荷，且感應(yīng)加熱熱效率高，控制溫度靈活，在所有的工藝方案中該方案生產(chǎn)線最短，僅約180m，真正實現(xiàn)了短流程。但是該技術(shù)設(shè)備復(fù)雜，對管理水平和技術(shù)水平要求高。另外，板坯出連鑄機后進人大壓下軋機前，板坯溫度已不均勻。板坯此時除鱗，則溫度下降不利于軋制不除鱗則影響表面質(zhì)量，這一矛盾始終未能得到解決。大壓下軋機與連鑄機連接在一起，中間無緩沖設(shè)備，而軋機換輥需停機進行，勢必影響鑄機工作。
生產(chǎn)鋼種為碳鋼、低合金鋼、硅鋼、不銹鋼。
工藝流程：薄板坯澆鑄→薄板坯液芯鑄機→鑄坯導(dǎo)向、彎曲、拉矯→3架四輥軋機粗軋→剪切→感應(yīng)加熱爐感應(yīng)加熱、Cremona爐卷取→開卷→事故剪→高壓水除鱗→4架四輥連軋機組精軋→帶鋼冷卻→卷取。
ISP技術(shù)的工藝布置如圖1-2所示
圖1-2 ISP技術(shù)的工藝布置
1—中間包；2—結(jié)晶器；3—切斷剪；4—熱卷箱；5—事故剪；6—除鱗機；7—精軋；
8—層流冷卻；9—卷取機；10—液芯壓下；11—預(yù)軋機；12—感應(yīng)加熱爐
1.4.3 達涅利(DANIEL)的FTSR技術(shù)
該技術(shù)采用凸透鏡型結(jié)晶器，帶輥形的液芯壓下，輥底式隧道爐，1～2臺粗軋機，熱輥道和6～7架精軋機。鋼水在凸透鏡型的帶凸度的80～90mm鋼坯，液芯鋼坯出結(jié)晶器由帶輥形的輥子壓成厚度70～80mm的矩形斷面板坯，切斷后進人輥底式隧道爐均熱，然后進入粗軋機軋至25～35mm，經(jīng)過保溫輥道進入精軋機。達涅利技術(shù)生產(chǎn)的鋼種范圍較廣，包括包晶鋼在內(nèi)均可生產(chǎn)。在提高質(zhì)量方面考慮也較全面，增加了粗軋后的二次加熱。為了得到更好的表面質(zhì)量，達涅利生產(chǎn)線有3次除鱗，分別在連鑄機出口、粗軋機入口和精軋機入口，因而有利于提高表面質(zhì)量。達涅利設(shè)計的除鱗機為旋轉(zhuǎn)的形式，從而有利于提高表面質(zhì)量和減少除鱗后鑄坯表面的積水量。
工藝流程:煉鋼爐→爐外精煉爐→薄板坯連鑄機→旋轉(zhuǎn)式除鱗機→隧道式加熱爐→二次除磷機→立輥軋機→粗軋機→保溫輥道→三次除鱗裝置→精軋機→
輸出輥道和帶鋼冷卻段→地下卷取機。
FTSR技術(shù)的工藝布置如圖1-3所示
圖1-3 FTSR技術(shù)的工藝布置
1—中間包；2—結(jié)品器；3—切斷剪；4—均熱爐；5—事故剪；6—除鱗機；7—精軋機；
8—層流冷卻；9—卷取機；10—液芯壓下；11—熱輥道；12—粗軋機
1.4.4 奧鋼聯(lián)(VAI)的CONROLL技術(shù)
該技術(shù)采用立式平行板型結(jié)晶器的連鑄機生產(chǎn)70～90mm厚的連鑄坯。在二冷區(qū)后面設(shè)有帶感應(yīng)式邊部加熱器和旋轉(zhuǎn)除鱗機的連鑄坯減薄機。經(jīng)過減薄機的鑄坯最薄可達到50mm。用液壓剪切機將薄板坯按所需長度剪切后，送入輥底式
爐均熱，然后在6機架精軋機中軋制成熱軋帶鋼。
VAI僅在美國MANSFIELD的ARMCO利用原有的舊軋機改造了一條使用CONROLL鑄機的生產(chǎn)線。該生產(chǎn)線澆鑄75～125mm的板坯，VAI技術(shù)的特點是全部使用成熟技術(shù)。近年來人們認為，連鑄薄板坯從質(zhì)量與經(jīng)濟方面考慮，并非越薄越好，而是有一個經(jīng)濟厚度，約為90～100mm左右。這個厚度離傳統(tǒng)的板坯厚度較近，可以借用長期積累的豐富經(jīng)驗與技術(shù)板坯較厚因而壓縮比大，從而可提高產(chǎn)品質(zhì)量。由于板坯斷面積大可采用較低的拉速，降低了結(jié)晶器磨損，...
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