薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線改造研究

劉寶龍，趙國明

隨著冶金行業(yè)產(chǎn)能逐漸趨于飽和，國內(nèi)新上熱連軋項目已少之又少，而市場競爭日趨激烈，產(chǎn)品細(xì)分也越來越嚴(yán)重；很多企業(yè)采取向高端市場進(jìn)軍，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)品性能等方式，以提高生存和發(fā)展的能力。國內(nèi)某鋼廠引進(jìn)德國西馬克90 年代薄板坯連鑄連軋（CSP） 先進(jìn)技術(shù)，總生產(chǎn)能力250 萬t/年，產(chǎn)品規(guī)格為1.2～20 mm 厚、900～1 680 mm 寬的熱軋帶鋼鋼卷?，F(xiàn)該生產(chǎn)線已使用近20 年，設(shè)備出現(xiàn)不同程度的老化，多年的生產(chǎn)實踐證明，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)的熱軋帶鋼產(chǎn)品表面質(zhì)量、力學(xué)性能及后續(xù)深加工能力均與常規(guī)熱連軋產(chǎn)品有一定的差距[1]。為了提高所生產(chǎn)產(chǎn)品的強度級別，生產(chǎn)高品質(zhì)、高附加值熱軋產(chǎn)品，需要對該生產(chǎn)線進(jìn)行升級改造。

本文在盡量利用現(xiàn)有設(shè)施和資源，減少工程量和占地面積，降低工程投資的基礎(chǔ)上，采用國內(nèi)先進(jìn)成熟、安全可靠的工藝和技術(shù)方案，對不同的方案的優(yōu)缺點進(jìn)行比較分析。

1 主要設(shè)備及工藝特點

1.1 工藝流程和特點

薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線主要包括薄板坯連鑄機、1 號輥底式加熱爐、粗軋機（R1）、2 號輥底式加熱爐、精軋機組（F1～F6）、帶鋼層流冷卻系統(tǒng)和卷取機。

工藝流程為：電爐或轉(zhuǎn)爐煉鋼→鋼包精煉爐→薄板坯連鑄機→擺式剪→1 號輥底式加熱爐→除鱗機→粗軋機→2 號輥底式爐→事故剪→除鱗機→6架CVC 精軋機→卷取機→層流冷卻→卷取機→出卷→取樣→打捆→噴號→入庫。

該生產(chǎn)線采用以下新技術(shù)：連鑄結(jié)晶器出口厚度由70 mm 增加到90 mm；增加了結(jié)晶器電磁制動；扇形段采用新的動態(tài)液芯壓下技術(shù)；結(jié)晶器液面控制增加渦流檢測；兩線連鑄生產(chǎn)時，均熱爐采用擺動過鋼方式，實現(xiàn)向軋機供坯的工藝銜接；6機架精軋機組，產(chǎn)品最小厚度由原來的1.2 mm 降至1.0 mm；精軋機組采用CVCPLUS 技術(shù)及輥縫潤滑技術(shù)；在精軋機出口處設(shè)置了壓帶風(fēng)機等。

1.2 主要設(shè)備特點

（1） 連鑄機 該連鑄機為二機二流立彎式結(jié)構(gòu)。中間包容量36 t，結(jié)晶器出口厚度90 mm，鑄坯寬度900～1 680 mm，彎曲半徑R3 250 mm。鑄速低碳保證值最大4.8 m/min、高碳保證值最大4.5 m/min、最小2.8 m/min。結(jié)晶器液面控制增加渦流檢測。后續(xù)建設(shè)連鑄結(jié)晶器出口厚度改到90 mm，增加結(jié)晶器電磁振動、液芯壓下等技術(shù)。

鑄坯從連鑄機拉出后，由鑄坯切斷剪將其切頭、分段。由于鑄坯速度一般在5～7 m/min，速度較慢，故在設(shè)備選型上選用擺式飛剪。為便于軋件咬入軋機，剪刃形狀為弧形。

（2） 加熱爐 該生產(chǎn)線包括兩座輥底式加熱爐，位于粗軋機前后。1 號加熱爐爐長178.8 m，由加熱段、輸送段、擺動段、保溫段組成，爐子同時具有加熱、均熱、儲存(緩沖) 的功能，可容納4 塊38 m 長的板坯，單機生產(chǎn)的緩沖時間20～30 min，最高爐溫1 200 ℃，鑄坯入爐溫度870～1 030℃，出爐溫度1 100～1 150 ℃。2 號加熱爐爐長66.8 m，主要起均熱、保溫作用，最高爐溫1 150℃，鑄坯最高入爐溫度1 120 ℃，最高出爐溫度1 130℃。加熱爐燃料為混合煤氣，燒嘴型式為熱風(fēng)燒嘴。

（3） 高壓水除鱗系統(tǒng) 該生產(chǎn)線在粗軋機和精軋機前各設(shè)1 個除鱗箱.對軋件實行二次除鱗，以保證帶鋼表面質(zhì)量。設(shè)有粗軋高壓水泵站和精軋高壓水泵站。粗軋高壓水泵站的最大壓力40 MPa；最大水量495 m3/h；精軋高壓水泵站最大壓力40 MPa，最大水量315 m3/h。

（4） 粗軋機 單機架四輥不可逆式軋機的作用是將鑄坯經(jīng)一道次的軋制軋成所需的坯厚。最大軋制力42 000 kN，工作輥尺寸?880/?790 mm×1 900 mm，支撐輥尺寸?1 500/?1 350 mm×1 900 mm；主電機功率8 300 kW，電機轉(zhuǎn)速0～140/400 rpm，速比4.45；軋出坯厚33.0～52.5 mm；軋機上設(shè)入、出口導(dǎo)衛(wèi)裝置、工作輥冷卻裝置、支承輥冷卻裝置、水壓除塵裝置；軋機下部設(shè)置標(biāo)高調(diào)整裝置補償輥子磨損及對軋制線標(biāo)高進(jìn)行調(diào)整。

（5） 精軋機組 六機架四輥不可逆式軋機（F1～F6），連續(xù)式布置，最大軋制力為4 200 kN，主電機功率均為7 700 kW，機架間距5 500 mm，F(xiàn)6 最大出口速度15.7 m/s，板帶厚1.2～20 mm，板帶寬900～1 680 mm，終軋溫度900～950 ℃（見表1）。

（6） 層流冷卻 將帶鋼由終軋溫度900～950 ℃冷卻到550～650 ℃。層流冷卻裝置共有8 個傾動集管組，分為1 個噴淋區(qū)、26 個微調(diào)區(qū)、8 個精調(diào)區(qū)；冷卻區(qū)長度為43 200 mm，另有一個4 800 mm的空冷段；最大水量約為5 240 m3/h，水壓為0.07 MPa；設(shè)置高位水箱，以保持水量及水壓的相對恒定，并設(shè)有側(cè)噴，用來使鋼板上新舊冷卻水交換，提高冷卻效率。

（7） 卷取機 電機通過萬向接軸單獨驅(qū)動三個助卷輥，電機通過變速箱驅(qū)動卷筒，卷筒是四棱錐、鏈板式結(jié)構(gòu)，分三級漲縮，漲縮是由旋軸密封供油的液壓缸來實現(xiàn)，助卷輥驅(qū)動液壓缸內(nèi)裝有位移傳感器，以控制助卷輥與卷筒間隙，并且通過伺服控制實現(xiàn)助卷輥跳過帶鋼頭部的功能；卷取溫度一般在550～650 ℃，最大卷取速度15 m/s，芯軸驅(qū)動電機功率為800 kW。

表1 主要設(shè)備參數(shù)

2 改造方案

為滿足擬建熱軋機組產(chǎn)品大綱的生產(chǎn)要求，充分利用CSP 線現(xiàn)有設(shè)備，節(jié)省建設(shè)投資，根據(jù)已確定的軋線主要設(shè)備配置，筆者提出如下工藝設(shè)備改造方案。

2.1 1 架粗軋+7 架精軋布置方案

該方案采用緊湊型布置方案，粗軋機組是單機架，生產(chǎn)線長度短，投資較小，粗軋產(chǎn)能和精軋產(chǎn)能匹配較好；精軋機組采用成熟、可靠的7 機架連軋方案，F(xiàn)0～F6 軋機全部采用液壓壓下系統(tǒng)和厚度自動控制（AGC） 系統(tǒng)，可提高帶鋼全長厚度控制精度，采用工作輥軸向竄動及彎輥技術(shù)，可保證對帶鋼凸度和平直度的控制精度，保證產(chǎn)品質(zhì)量（見圖1，表2）。

（1） 新增步進(jìn)梁式加熱爐2 臺、裝、出鋼機、爐區(qū)輥道、板坯庫輥道及設(shè)備；新增粗軋區(qū)域設(shè)備，包括高壓水粗除鱗機、E/R 粗軋機組、前、后推床、推廢裝置及保溫罩、粗軋區(qū)域輥道；新增熱卷箱、飛剪和精除鱗箱、層流冷卻及輸出輥道，3#夾送輥和卷取機、打捆機、托盤小車式鋼卷運輸區(qū)相關(guān)設(shè)備。

（2） 將原CSP 線帶立輥的粗軋機移做擬建熱軋精軋機組的F0E 和F0 軋機。主傳動電機及傳動系統(tǒng)不變。

（3） 將原CSP 線精軋機組的F1～F6 機架移做擬建熱軋精軋機組的F1～F6 機架，現(xiàn)有軋輥接軸、齒輪座、主接軸、電機接軸利舊。

（4） 將原CSP 線精軋機組的F6 主電機移做擬建熱軋精軋機組的F4 主電機，新增F6 主電機，以便提高后段軋機速度，其余機架主電機不變。

（5） 原CSP 線2 臺全液壓地下卷取機利舊使用。為滿足提高精軋機組出口速度的要求，3# 卷取機更新卷取主電機；同時更新夾送輥及助卷輥傳動電機。

2.2 2 架粗軋+6 架精軋布置方案

該方案粗軋機組采用雙機架，投資較大，R1軋制1 道次，R2 軋制5 道次，生產(chǎn)線長度較長，溫降較大；精軋機組是采用6 機架連軋，F(xiàn)1-F6 軋機全部采用AGC 自動厚度控制和彎串輥板形控制技術(shù)，由于比方案一少一臺軋機，軋制薄規(guī)格產(chǎn)品時，各軋機的壓下量分配較大，板形控制困難，產(chǎn) 品質(zhì)量不易控制（見圖2，表3）。

圖1 1 架粗軋+7 架精軋工藝布置圖

圖2 2 架粗軋+6 架精軋工藝布置圖

表3 主要設(shè)備參數(shù)

（1） 和1+7 布置方案一樣，新增加熱爐區(qū)設(shè)備、粗軋和精軋除鱗箱、熱卷箱、飛剪、層冷區(qū)設(shè)備和3#卷取機區(qū)設(shè)備、運輸區(qū)相關(guān)設(shè)備，原CSP線2 臺全液壓地下卷取機利舊使用。

（2） R1 粗軋機組利舊，新增E2/R2 粗軋機組、前、后推床、推廢裝置及保溫罩、粗軋區(qū)域輥道。

（3） 原CSP 線精軋機組作為擬建熱軋精軋機組，原R1 立棍軋機移做F1E 軋機。

3 結(jié) 語

通過分析某鋼廠薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的工藝特點及設(shè)備組成，為充分利用原生產(chǎn)線的主要設(shè)備，同時滿足改造后的產(chǎn)能、產(chǎn)品及投資預(yù)算，筆者分別從產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量、改造難度、投資等方面比較分析兩種改造方案的優(yōu)缺點。經(jīng)對比分析，筆者認(rèn)為粗軋R 軋機+7 臺精軋機組的方案滿足用戶需要，產(chǎn)品質(zhì)量、板形、精度比較好，改造施工容易。