ESP带钢生产线工艺与装备介绍(集成)

ESP 带钢生产线工艺介绍 1 主要生产工艺主要生产工艺 1 1 工艺布局及主要技术特点工艺布局及主要技术特点 主要工艺特点 与传统薄板坯相比有较厚的铸坯厚度 高拉速 高产量 液芯压下 高温粗轧及铸坯特殊的温度分布 电磁感应加热 灵活调节带坯温度 实现全无头轧制 经济生产超薄宽带钢 轧线长度短 投资少 可生产组织性能均匀的高品质热轧钢卷 能耗低 排放小 环境友好 1 2 连铸坯规格及产品大纲连铸坯规格及产品大纲 1 3 生产能力核算生产能力核算 1 4 成材率核算成材率核算 大包结余 1 8 中包结余 6t 每个浇次 氧化烧损 0 3 浇次开始和结束的头尾切损 以 Arvedi 为例 约为 0 45 0 8 ESP 成材率是指自中包车一直到最终产品 此产线成材率 98 0 1 5 轧线温度工艺轧线温度工艺 2 主要设备参数及装备特点主要设备参数及装备特点 2 1 连铸关键参数连铸关键参数 铸机形式 直弧形 弧半径 5m 冶金长度 20 14m 11 个扇形段 结晶器形式 漏斗形配有电磁制动 结晶器长度 1200mm 结晶器宽度 920 1640mm 结晶器出口 结晶器厚度 90 110mm 铸坯厚度 70 90mm 90 110mm 110 为平行辊逢 设计拉速 Max 7 0m min 坯厚为 80mm 钢水流量 max 6 5t min 2 2 轧线关键参数轧线关键参数 2 3 CCM 连铸机连铸机 与传统薄板坯相比有较厚的铸坯厚度 可以获得更高的单机产量 设计拉速达到 7 0m min 确保高产量及进粗轧的反向温度场 大包回转台配有下渣检测 减少钢渣对中间包内钢水的污染 提高钢水 纯净度 配有智能结晶器及专家系统 拥有动态调宽及漏钢预报功能 提高铸机 作业率及生产安全性 配置有结晶器电磁制动 提高钢水纯净度 并适当提高拉速 弯曲段配有液芯压下功能 优化结晶器流场 提高铸坯内部质量 扇形段配有轻压下功能 减轻中心疏松和中心偏析 提高铸坯内部质量 二次冷却拥有动态配水功能 实时监测在线铸坯的热履历 精确控制铸 坯温度 满足后续轧机对铸坯温度的要求 2 4 HRM 大压下量粗轧机大压下量粗轧机 反向温度分布 中心温度相对较高 可以获得更好的凸度和楔形调节 带钢芯部相比于采用传统轧制工艺更加致密 获得了更好的材料性能 大压下轧机区域的反向温度分布模式 由于铸坯芯部温度高且较软 在 轧制过程中节省了大量能量 2 5 Pendulum Shear 相近钢种可进行混浇生产 为保证轧制的稳定在轧制 1 5mm 时严禁进 行混浇生产 因 ESP 在生产 3 5mm 厚度规格时采用无头轧制模式 按照厚度规格过 渡原则 需较多过渡规格 因 ESP 产线布局中 连铸与轧线进行硬性连接 且与炼钢 炼铁联系紧 密 如果任何一环节出现异常 全线将停产 因此对 ESP 炼钢 炼铁设备 稳定性 组织协调具有较高要求 世界上第一条无头轧制带钢生产线 导读 导读 近年来 钢铁行业市场形势日渐严峻 发展面临着巨大的挑战 企业转型 节能减 耗无疑已经成为钢企发展的必经之路 那么问题来了 这和我们今天的主题有什么关系呢 下面就跟着小编来领略一下经欧日韩各钢企大咖潜心研制的热轧板带减量化制造新工艺下面就跟着小编来领略一下经欧日韩各钢企大咖潜心研制的热轧板带减量化制造新工艺 ESP 无头热轧 无头热轧 1 1 什么是什么是 ESPESP 无头轧制无头轧制 ESP 无头带钢生产以连续不间断的生产工艺通过薄板坯连铸连轧设备从钢水直接生产出热 轧带卷 整条生产线备极为紧凑 省去了重复穿带各个轧钢机架的操作 全厂仅 180 米 并且对所有铸造和轧制操作进行全面调控 独特的设计与工厂配置可以实现完全连铸 而 且可以实现各种优质带钢的无头轧制 Arvedi ESP 生产线是世界上第一条无头带钢生产线 它是在德马克公司的 ISP 技术基础上 开发的 拥有众多先进技术与系统 主要包括液芯压下 动态辊缝调宽和轻压下等工艺 以确保最佳内部铸流质量 2 2ESPESP 工艺流程布局工艺流程布局 在 ArvediESP 生产线上 通过连续生产工艺 钢水直接通过一台连铸连轧机生产出热轧钢 卷 生产线将首先浇铸出薄板坯 然后将其在一台位于连铸机尾端的三机架大压下轧机中 轧制成厚度为 10 至 20 毫米的中间坯 接下来在感应加热器中进行加热 然后通过 5 机架 精轧机轧制出目标厚度 带钢进入层流冷却进行冷却 无头连续的带钢最后通过一台位于 地下卷取机前的高速剪将带钢分切 卷取为重量达 32 吨的钢卷 下面我们来着重看下整 条生产线的配置 2 1 CMM 连铸机 1 与传统薄板坯相比有较厚的铸坯厚度 可以获得更高的单机产量 2 设计拉速达到 7 0m min 确保高产量及进粗轧的反向温度场 3 大包回转台配有下渣检测 减少钢渣对中间包内钢水的污染 提高钢水纯净度 4 配有智能结晶器及专家系统 拥有动态调宽及漏钢预报功能 提高铸机作业率及生产 安全性 5 配置有结晶器电磁制动 提高钢水纯净度 并适当提高拉速 6 弯曲段配有液芯压下功能 优化结晶器流场 提高铸坯内部质量 7 扇形段配有轻压下功能 减轻中心疏松和中心偏析 提高铸坯内部质量 8 二次冷却拥有动态配水功能 实时监测在线铸坯的热履历 精确控制铸坯温度 满足 后续轧机对铸坯温度的要求 2 2 HRM 大压下量轧机 粗轧机 1 反向温度分布 中心温度相对较高 可以获得更好的凸度和楔形调节 2 带钢芯部相比于采用传统轧制工艺更加致密 获得了更好的材料性能 3 大压下轧机区域的反向温度分布模式 由于铸坯芯部温度高且较软 在轧制过程中节 省了大量能量 2 3 摆式剪和推废辊道 2 3 1 摆式剪 摆式剪 摆式剪的剪切范围 10 110mm 厚度 剪切速度 最大 0 5m s 主要功能 引锭杆及头坯尾 坯切除 无头轧制 头尾产生的楔形坯 半无头模式下连铸坯的切分 精轧换辊或精轧 及后续机架故障时 用于中板和板坯的切分 2 3 2 推废辊道 推废辊道 主要功能 引锭杆安装及下线 设计为快速下线特点 生产灵活 为下游工序提供有效缓 冲 2 4 转鼓剪和带钢提升装置 主要功能 取样功能 半无头模式下 当中间坯速度超出摆剪范围是 对中间坯进行切分 在精轧及后续机架出现故障停机时 清空摆剪与转鼓剪之间的中间坯为后续中板的生产提 供空间 2 5 感应加热炉 1 精确控制精轧入口温度 为薄规格的轧制提供了温度基础 2 可根据终轧温度进行适当的温度闭环控制 满足终轧温度的需求 3 感应加热长度只有 10m 氧化铁皮生成量少 减少金属损失 4 在空载和维护期没有能量消耗 提高能源利用效率 降低生产能耗 2 6 带夹送辊的除鳞箱 除鳞压力除鳞压力 40Mpa 功能功能 低流量 高压力 可减少中间坯温降 清除带钢表面氧化铁皮 前后带有夹送辊 封水 减少中间坯表面积水 同时防止水汽进入感应加热炉 2 7 精轧机 2 8 层流冷却 主要功能 主要功能 带采用高位水箱的层流冷却装置 集管采用流量阀控制 精确控制集管流量 精确控制带钢的冷却速度 有效控制带钢的力学性能 采用不同的冷却策略 前段冷却 后 段冷却 双相钢冷却策略 力学性能预测模型 2 9 高速飞剪 主要功能 主要功能 无头生产模式下 对厚度 0 8 4mm 带钢进行分卷剪切 高速飞剪前后配备夹送 辊 保证带钢剪切过程中带钢的稳定 同时在剪切和卷取建张前与精轧和卷取夹送辊建张 保证带钢的张力的稳定 3 0 地下卷取机 1 将带钢头部引入卷取机 建张将带钢卷取 2 夹送辊下辊采用移动式设计 在卷取时作为活门使用 当闲置时作为过渡辊道使用 3 采用四助卷辊系统 4 压力控制和踏步控制 5 为便于头部稳定穿带 在过渡辊道上配备压带风机 防止带钢头部漂浮 2 2ESPESP 无头轧制生产线的主要优势无头轧制生产线的主要优势 1 基于连铸连轧概念 利用冶金转换原理 工艺最为紧凑 2 新工艺生产线配备新机器 采用新布局 用于制造薄规格卷材的独特布局 生产新型产 品 3 排放量少 能耗低 环保 4 可经济高效地生产热轧薄带钢 取代许多冷轧带钢的应用 5 由于生产线较短 180 m 且连铸工艺与连轧工艺直接相连 可节约大量成本 6 可以生产机械性能均一的优质锅卷 7 全集成式生产设备 综合了先进的工艺包 能够实现全套机组可靠运行 确保产品优质 产量高 8 产品组合包括所有钢种 包括暴露在外的车身所需质量级别的钢在内 9 可经济高效地生产低至 0 2mm 厚 冷轧后 的拎轧带钢 10 在转炉车间中集成 11 每吨带钢所需的资金支出有限 12 转换成本更低 13 产品附加值高 14 工艺高度灵活 快速投放市场 15 设备利润可观 投资回报快 带钢无头连铸连轧技术 ESP 简介 截止 2013 年底 我国共有 70 套热轧宽带钢机组已投产 产能达到 2 29 亿吨 由此产生的能耗巨大 近年来 为了节能降耗 欧洲 日本和韩国等国 家的钢铁企业在努力实现热轧板带减量化制造技术方面进行了大量的研究开发 工作并取得显著效果 其中 开发和发展热轧板带无头轧制技术 进一步提高 板带成材率 尺寸形状精度与薄规格超薄规格比例 实现部分 以热代冷 降 低辊耗等方面取得显著成绩 该项技术是钢铁生产技术的又一次飞跃 代表了 当今世界热轧带钢的前沿技术 1997 年浦项和日立联合着手开始研制采用剪切 焊接工艺 进行中间坯连 接的带钢无头轧制新工艺 1998 年 4 月 日本新日铁大分厂研制成功了利用高 能激光器对中间板坯实现对焊的钢板无头轧制生产线 2006 2007 年浦项和日 立采用剪切 焊接工艺进行中间坯连接的带钢无头轧制新工艺投入工业化生产 这种基于摆剪概念的新型固态连接工艺 实现了无头轧制连接技术的创新 2009 年意大利钢铁企业阿维迪与西门子公司联手打造的世界第一套 ESP 无头 铸轧带钢生产线投产 当年产量达到 45 万吨 本文以阿维迪 ESP 线为例 简要介绍带钢无头连铸连轧的工艺特点及技术 优势 一 ESP 工艺流程及主要特点 一 ESP 工艺流程介绍 阿维迪 ESP 生产线如图 1 所示 该项技术是在德马克公司的 ISP 技术基础上 开发的 其生产线中的连铸机采用平行板式直 弧形结晶器 铸坯导向采用铸 轧结构 经液芯压下铸坯直接进入初轧机轧制成中厚板 而后经剪切可下线出 售 不下线的板坯经感应加热后 进入五架精轧机轧制成薄带钢 经冷却后卷 曲成带卷 ESP 工艺生产线布置紧凑 不使用长的加热炉或克雷莫纳炉 生产 线全长仅 190m 是世界上最短的连铸连轧生产线 二 ESP 工艺的主要技术特点 1 较高的浇铸速度 可通过优化铸机配置及提高厚度 浇铸速度变化的灵 活性这些超常规技术来实现较高的浇铸速度 通过对经过计算机优化的流体动 力学计算及 物理 水模型测试进行数学模拟 表明目前的浇注速度 5 6 m min 仍可以大幅提高 2 稳定的浇铸期工艺控制 在过去的十年 铸坯成型和板坯固化的稳定控 制方面取得了最重大的改进 针对不同钢种所需保护渣也进行了优化 通过控 制磨擦和结晶器的角度布置 现在已经实现在高浇铸速度下进行稳定控制 3 自动化技术的广泛应用 在技术工艺控制 传感器技术 数据管理及工 艺方面的改进是成功的关键 在西门子奥钢联产品的厚度控制 温度控制 板 型控制及平直度控制方面 中枢网络加强了工艺模型的灵活性 标准性 例如 微结构目标冷却 包可以控制带钢的冶金参数 在 ESP 线 自动化贯穿自浇铸 到冷却的全工艺步骤 1 二 ESP 工艺的主要优势 一 技术优势 1 ESP 生产线是第 1 条能够在 7min 内完成从钢水直至地下卷取机的带卷热 轧全连续生产线 而原有的 ISP 薄板坯连铸连轧生产线从钢水浇铸到产出成品 带钢需要 15 min 2 ESP 技术在高温下轧制 提高了产品微观组织的均匀性 使产品的性能提高 3 整个生产线从连铸开始到成品卷取机不超过 190m 非常紧凑 属于超短 流程 设备投资和厂房投资均降低 收得率相对提高 无头带钢生产工艺避免 了新带卷在精轧机中的穿带 因此可安全 可靠地大量生产薄规格 0 8 1 0 mm 带 卷 预计从钢水到带卷 钢的收得率可以达到 98 0 98 5 而 ISP 工艺仅有 96 5 4 可以生产高品质超薄带钢 部分可以代替冷轧产品 直接进行酸洗和镀 锌 5 在节能环保方面 ESP 技术可以在高温下充分利用连铸坯高温能量 即 使实施较大的压下量 产生的轧制力也较低 与常规热连轧机比较减少 2 3 座 加热炉 同 CSP 薄板坯连铸连轧比 也减少 200 多米长隧道加热炉 并且在高 温下轧制又大大降低了轧机的功率 电耗降低 ESP 与 ISP 工艺相比 取消了 克雷莫纳炉 但其感应加热炉的功率增加了 ISP 感应加热炉的最大功率为 20MW ESP 感应加热炉的最大功率为 36MW 此外 ESP 与其它薄板坯连铸连轧 工艺不同 在提高生产线能力和效率时 ESP 只需要很少的能量 在极限拉速 下 即 7 6m 分 坯料为 70mm 1250mm 和 8 3m 分 坯料为 55mm 1250mm 时 感应加热器能量输入将降为零 ESP 的能耗比 ISP 减少约 25 30 比传统热带 钢轧机减少约 40 与能耗降低相关的是直接或间接的温室气体和有害气体的 排放减少 生产一般规格带卷时降低 40 50 而生产较薄规格时降低 65 70 水消耗方面 其耗水量比最好的传统生产带卷方式降低 80 2 二 品种结构优势 1 全系列钢种范围 ESP 线设计产品大纲为从低碳钢到高碳钢 以及合金钢的完整产品系列 包括高等级优质钢种 如取向和无取向硅钢 用于制造汽车车身面板的 IF 钢 利用阿维迪 ESP 设备可以生产出达到冷轧表面质量 A 级 的热轧产品 可以直接 用于汽车裸露部件的制造 还可以使用转炉钢水生产出具有 IF 钢特点的热轧 产品 2 薄规格产品 ESP 工艺采用无头轧制技术 减少了穿带次数 因而可以 通过阿维迪 ESP 工艺大量生产能够在诸多领域中替代冷轧产品的薄规格 厚度 0 8 1 0mm 并具有阿维迪专利权的热轧产品 包括屈服极限 315MPa 厚 1mm 的 钢种 屈服极限 420MPa 厚 1 25mm 的钢种 厚度在 2mm 以下的高强度钢种 强 度 700 800MPa 厚 1 2 1 5mm 的 DP600 DP1000 钢种 可以替代部分冷轧产品 提高了产品的附加值 三 成本优势 ESP 生产线由于采用带钢无头连铸连轧工艺和紧凑式短流程生产 因此 具有优异的工序成本优势 经分析 3 5 得出 ESP 工艺的工序成本约是传统工 序成本的 55 约是其他薄板坯工艺工序成本的 70 约是 ISP 工艺工序成本的 77 从中可以得出 ESP 工艺的全品种产品大纲 预计 98 的金属收得率 比 传统热带钢生产工艺生产成本约低 30 50 同双辊薄带铸轧生产工艺相比 具有很好的综合竞争优势 是一个值得关注和期待的新工艺 总之 阿尔维迪投资的第一条生产线已经证明了 ESP 工艺的优势 ESP 是 节能降耗的环境友好型生产线的代表 在未来钢铁行业不断向节能环保 生产 高效低耗 产品高品质方向发展的进程中 该工艺已逐步凸显其较强的竞争优 势 参考文献 1 G Arvedi F mazzlari 阿尔维迪 ESP 第一套薄板坯无头铸轧的成果 J 四川冶金 2011 2 72 74 2 张志勤 高真凤 何立波 ESP 无头连铸连轧带钢工艺的创新与展望 J 炼钢 2010 26 6 70 73 3 廖建云 双辊薄带钢连铸工艺参数的选择 J 铸造技术 2009 30 3 8 10 4 Wechsler R Campbell P Blejde W e tal 纽柯公司 Crawfordsville 厂薄带钢连铸设备投产和运行效果 J 钢铁 2008 43 5 93 95 5 邸洪双 薄带连铸技术发展现状与展望 J 河南冶金 2005 13 1 3 7 意大利阿维迪 ESP 带钢无头连铸连轧生产线工艺介 绍 阿维迪 ESP 生产线是在德马克公司的 ISP 技术基础上开发的 其生产线中的连铸 机采用平行板式直 弧形结晶器 铸坯导向采用铸轧结构 经液芯压下铸坯直接进 入初轧机轧制成中厚板 而后经剪切可下线出售 不下线的板坯经感应加热后 进 入五架精轧机轧制成薄带钢 经冷却后卷曲成带卷 ESP 工艺生产线布置紧凑 不使用长的加热炉或克雷莫纳炉 生产线全长仅生产线全长仅 190m 是世界上最短的连铸连轧 是世界上最短的连铸连轧 生产线 生产线 热轧超薄带钢 ESP 无头轧制充电篇 我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程 从技术特点和工业化应用来讲 中国薄板坯连铸连轧发展的过程可以划分 成 4 个阶段 第一个阶段 第一个阶段 1984 年 1999 年 引入期 在 1975 1985 年间科技部确定了薄板坯连铸连轧的技术研究工作 开启 了中国薄板坯连铸的发展历程 广州珠江钢厂投入使用国内第一条 CSP 产线 珠江钢厂 包钢 邯钢引进 了德国的西马克技术 在当时钢铁工业快速发展的过程当中 对钢铁大量需求 的情况下 薄板坯连铸连轧可以发挥一定作用 第二阶段 第二阶段 2002 2008 年 建设了 9 个薄板坯连铸连轧项目 包括了 26 个连铸机 单线产量 300 万 t 第三阶段 第三阶段 2008 年之后 稳定发展期 这一时期 薄板坯连铸连轧的基础 配置基本上确定下来 主要装备也基本稳定 其中 中国对高品质特殊钢 硅 钢进行了相关的研究 并在一定程度上实现了产业化 第四阶段 第四阶段 目前关于无头轧制 ESP 产线和 ESP 技术的研究和投入使用 日照钢铁控股集团有限公司 国内第一家引进普锐特冶金技术有限公司 ESP 无头连铸连轧带钢工艺生产线的公司 首单 ESP 产品在 2015 年 5 月上市 并交付用户 其 ESP 无头轧制生产线 设计钢种包括低碳钢 中碳钢 IF 钢 HSLA DP 双相钢 部分产品的规格如下所示 工艺流程 传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制 因此 不可避 免地要经过进精轧机组时的穿带 加速轧制 减速轧制 抛钢 甩尾等一系列 过程 由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性 很难在原有工艺框架内得 到解决 热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要的技术突破 目前 热带无头轧制技术有两种 目前 热带无头轧制技术有两种 一是在常规热连轧线上 在粗轧与精轧之间将粗轧后的高温中间带坯在数 秒钟之内快速连接起来 在精轧过程中实现无头轧制 二是无头连铸连轧技术 ESP 技术 ESP 技术可以看做是当前薄板坯连 铸连轧技术不断发展升级而产生的无头轧制中最具有代表性的前沿技术 接下来 讲解无头连铸连轧技术 ESP 技术 的工艺流程 1 连铸机浇注前的准备连铸机浇注前的准备 修砌好并在干燥站干燥完毕的中间罐用吊车运至浇注平台上的中间罐车上 再用平台上的烘烤站将中间罐烘烤到 1100 浸入式水口烘烤到约 1250 接通结晶器冷却水 二冷水 压缩空气 设备冷却水 液压 润滑等系统 使其处于正常状态 引锭杆送至结晶器内合适位置 并将引锭头在结晶器内塞紧 并填好冷却 用废钢屑 2 连铸机浇注操作连铸机浇注操作 经由钢包进入中间罐的钢水 当其液面高度达到一定高度时 打开塞棒 此时钢水通过浸入式水口注入结晶器 当钢液在结晶器内上升到规定的拉坯位置时 启动操作箱上 浇注 按钮 扇形段驱动辊按预定的起步拉速开始拉坯 与此同时 结晶器振动装置 二冷 喷淋水 二冷室排蒸汽风机同时启动 结晶器内己凝固成坯壳带液芯的铸坯由引锭杆牵引离开结晶器下口 经足 辊 弯曲段 弧形段往下移动 此时冷却水和被压缩空气雾化的冷却水直接喷 到铸坯上进行冷却 弧形的铸坯进入矫直段被矫直 然后进入水平段 铸坯出水平段和粗轧机后 经摆动剪剪切 铸坯与引锭杆脱离 引锭杆快 速送至引锭杆存放装置处 与引锭杆分离后的连铸坯送至后部的轧钢车间 3 连续轧制过程连续轧制过程 无头轧制模式无头轧制模式 铸坯经过大压下轧机轧制成厚度为 8mm 20mm 的无头中间坯 该无头中 间坯通过带保温罩的辊道运送至感应加热炉 感应加热炉以高效 准确 动态 在线和灵活的方式将无头中间坯加热至要求的约 1200 感应加热炉后设置有 夹送辊除鳞箱 无头中间坯经过除鳞后进入架精轧机组 轧制成目标厚度的带 钢 带钢经过输出辊道和层流冷却后得到理想的微观组织结构 在输出辊道的 末端 卷取机之前 高速飞剪将无头带钢进行分卷 然后在地下卷取机上进行 卷取 半无头轧制模式半无头轧制模式 对于厚度超过 1 mm 的热轧带钢 则用摆式剪或者转縠飞剪将把中间坯按 生产单个钢卷的尺寸进行切分 由此 ESP 生产线进入半无头轧制模式 切分后 的中间坯将加速前行 以便和下一块中间坯的头部稍拉开一些距离 切分成单 卷规格的中间坯经过感应加热炉加热 除鳞并穿带进入精轧机组轧制至成品规 格 然后再经层流冷却即可获得微观结构均匀和机加工性能良好的带钢 最后 由地下卷取机卷成钢卷 目前流行的其他无头轧制技术 1 常规热连轧线上的无头轧制技术 常规热连轧线上的无头轧制技术 现有常规热连轧线上 在粗轧与精轧之间将粗轧后的中间带坯在数秒钟之 内快速连接起来 在精轧连轧机组实现无头轧制 经层流冷却线后的飞剪切断 由卷取机卷成热卷 2 JFE 与新日铁热带无头轧制技术与新日铁热带无头轧制技术 日本 JFE 公司千叶厂于 1996 年开发成功采用感应焊接作为粗轧后的中间 带坯连接方式 该方式要求对带坯接头区进行快速加热 形成热熔区实现对焊 连接 该无头轧制生产线投产后 在提高热轧板带生产效率和成材率及板形板 厚精度 降低轧辊消耗 扩大薄宽规格品种等方面取得了显著的效果 在国际 冶金行业产生重大影响 3 浦项制铁热带无头轧制技术 浦项制铁热带无头轧制技术 韩国浦项制铁和三菱 日立公司于 2007 年初联合开发成功热轧中间带坯的 无头轧制技术 即利用切头飞剪完成带坯瞬间的固态连接 对于薄板坯连铸连轧的发展方向 一是发挥薄板坯连铸连轧流程本身的特点 以实现连续化生产 研究显示 对于单坯轧制 随着厚度的减薄 生产的事故率陡然增加 但 无头轧制就不存在这样的问题 特别是极薄规格和宽规格产品 传统流程几乎 没有办法生产 而如果采用薄板坯连铸连轧 连铸出来的坯子本来就是一个完整的坯 所 以 薄板坯连铸连轧在连续化生产方面有得天独厚的条件 这就是 ESP 技术在 世界范围得到广泛应用的原因 因此 今后薄板坯连铸连轧发展的一个方向 应该是连续化生产 也就是 无头轧制 当然 实现无头轧制的工艺配置和技术有多种 如何更好地实现还 在探讨中 二是充分发挥薄板坯连铸连轧的特点 开发有竞争力的产品 薄板坯连铸连轧快速凝固的特点使得产品的偏析更少 铸态组织更均匀 这样的优势对于成分更加复杂的特殊钢产品生产是非常有利的 目前 中国在高品质特殊钢 高强钢 硅钢 薄规格产品方面已经开发出 系列产品 并进入了市场 但是 未来还有很多工作要做 如高牌号硅钢 日照钢铁 ESP 薄板坯连铸机设计特点及其生产现状 日照钢铁正在运行的 2 号 ESP 生产线 日照钢铁控股集团有限公司 于 2013 年与奥地利 Siemens VAI 公司签订了 无 头带钢生产线 简称 ESP 生产线 的引进合同 引进了 ESP 连铸 连轧生产 线的整套技术和主要生产设备 无头带钢轧制新工艺 是在薄板坯连铸连轧工 艺的基础上 于 2009 年在意大利 Arvedi 投入工业化生产 世界最先进的热轧 薄带钢生产工艺 日照钢铁日照钢铁 ESP 生产线工艺流程图生产线工艺流程图 ESP 连铸机主要参数及铸坯的规格尺寸 铸机弧半径 5m 冶金长度 20 2m 结晶器长度 1200mm 厚度 70mm 110mm 宽度 900 1600mm 长度 无头轧制 钢种 超低碳钢 低碳钢 低合金高强度钢 中碳钢及双相钢等 拉速 7 0m min 从钢包回转台至扇形段出口的在线生产 设备均由 Siemens VAI 设计 西门子 中国 一重进行合作制造 1 连铸设备连铸设备 1 1 连铸在线主要设备的组成特点连铸在线主要设备的组成特点 蝶形钢包回转台设计 钢包底部安装电磁型下渣检测 使用电动伺服控制 装置的中包 半龙门式中包车设计 液压升降 横移和调整 以天然气为燃料 的进口中包预热站 带结晶器专家系统的 AFM 漏斗形智能结晶器 使用 ABB 电磁制动技术及设备 具备液芯大压下功能的弯曲段 扇形段动态辊逢控制 下装链式设计的引锭杆 1 2 连铸主要设备的参数及特点连铸主要设备的参数及特点 1 钢包回转台 钢包回转台 回转台为蝶形结构 两个叉臂可单独升降 每个叉臂装 有 4 个称重单元 每个称重单元可承载 200t 称重误差为 0 07 钢包回转 台承重能力约为 470t 回转半径约 6m 正常工作为液压驱动 回转速度最大 为 1 转 min 事故情况下 蓄能器为其提供动力 回转速度为 0 5 转 min 钢 包的升降行程为 800mm 满包时的升降速度为 20mm s 2 中间包 中间包 为净化钢水 保证钢包更换期间的连续浇铸 该产线配备有 大容量中间包 其工作容量为 45t 溢流容量为 48t 工作层采用干式料修砌 中间包内采用稳流器 挡墙和挡坝优化流场 并采用电动伺服装置控制塞棒启 闭来控制钢流 3 中间包车 中间包车 中间包车采用半龙门式设计 承载重量为 90t 在承重横 梁安装有 3 个称重单元 每个称重单元可承载 50t 称重误差为 0 07 中间 包车采用液压机构进行行走 升降及前后微调 升降行程为 600mm 升降速度 为 30mm s 前后微调行程为 50mm 微调速度为 5mm s 行走速度有快速 20m min 和慢速 1 2m min 另随车还设有浸入式水口事故闸板和钢包 长水口机械手 4 中间包预热站 中间包预热站 采用意大利 CEBA 公司的中包预热站和 SEN 烘烤炉 以天然气为燃料进行预热 烘烤时间约为 4 小时 达到工作温度 1260 5 漏斗形智能结晶器 漏斗形智能结晶器 特殊设计的漏斗形智能结晶器是 Siemens VAI 与 Arvedi 共同开发的 ESP 无头带钢轧制生产线的关键技术 其几何尺寸由 Arvedi 根据钢液的凝固收缩特性和高温热塑性 结合其二十多年的 ISP 生产实 践 设计得出 其冷却传热由德国 KME 公司采用最先进的 AFM 技术设计得出 极限通钢量达到 6 5t min 另外该结晶器具有在线调宽 在线调锥度功能及结 晶器专家系统 阿尔维迪钢厂的阿尔维迪钢厂的 ESP 连铸薄带坯连铸薄带坯 6 电磁制动 电磁制动 为适应高拉速 高通钢量的生产要求 采用 ABB 提供的 新一代 EMBr 技术 在结晶器宽面浸入式水口区域设置与从水口流出的钢液流 动方向垂直的恒稳磁场 对液态金属的流动起到制动作用 其极限设定电流为 700A 7 弯曲段 弯曲段 入口为销轴锁定的机械固定辊逢 出口为液压缸控制的动态 辊逢 可实现液芯压下功能 极限压下厚度为 20mm 8 扇形段 扇形段 由于 ESP 连铸机的高浇铸速度要求 为了使鼓肚和应变速 率以及对结晶器液面的干扰保持在限定的范围内 Siemens VAI 采用小辊密排 设计 辊径 175mm 辊间距 205mm 在弯曲和矫直时 为了避免由于凝固坯壳内的应变速率对产品质量的不利 影响 Siemens VAI 开发出连续曲线 以保证应变速率稳定变化 且保证在弯 曲和随后矫直时 内部和外部应变低于最小允许值 扇形段辊逢的控制与保持依靠出入口四个带位移传感器的油缸实现 Siemens VAI 提供的凝固模型依据生产中实时的钢种 浇铸速度 过热度 二 冷强度等信息 进行凝固计算 并根据计算结果不断修正扇形段的目标辊逢及 在铸坯凝固末端进行轻微压下 达到减轻中心疏松和中心偏析的目的 提高铸 坯质量 9 二次冷却控制 二次冷却控制 弯曲段和弧形段采用高压水冷却 确保高的冷却速率 来强化新生坯壳 矫直段和水平段采用气雾冷却以确保有更宽的冷却范围 从 而为第一架粗轧机提供具有足够温度的铸坯 冷却水量能够沿着铸坯宽度方向独立调节 根据铸坯宽度 中间和边部喷 嘴可以调整不同的水量 从而使得铸坯整个宽度方向的温度均衡 确保边角部 有较高的温度 动态配水模型在线计算铸坯的热履历 控制水量来精确调节铸坯的表面温 度 满足后续粗轧机所需要的铸坯表面温度 ESP 铸流进入大压下轧机的入口铸流进入大压下轧机的入口 除上述在线设备特点外 日钢 ESP 连铸机还有如下特点 1 日钢 ESP 是我国建成投产的第一条采用当今世界钢铁行业最先进技术装备的无头带钢生 产线 2 铸坯厚 生产 95mm 铸坯 远大于 50 70mm 的 CSP 铸坯厚度 为后续轧制提供更多热量 从而省去粗轧前的加热 直接进行轧制 大大降低 轧制能耗 3 产量高 与常规板坯连铸机相比 单线产量提高 40 以上 达到 220 万 t a 日钢日钢 ESP 生产线一角生产线一角 山东日照钢铁公司截至山东日照钢铁公司截至 2016 年陆续投产了三条年陆续投产了三条 ESP 总的来说目前生产尚不 总的来说目前生产尚不 够稳定 够稳定 该生产线由 300 吨转炉 200 吨铁水脱硫 300 吨 LF 炉 300 吨 RH 炉供应钢水 再经连铸机 三架粗轧机 摆剪 转毂剪 感应加热 五架精轧机 层流 冷却 飞剪 地下卷取机组成 全长 160m 每条线设计年产能 255 万吨 产品厚 度为 0 8 6 0mm 最大宽度达 1600mm 2015 年 7 月 3 日 日照钢铁 ESP 产线成功轧制厚度 0 8mm 带钢日标 SPHC 钢种 填补 了国内极薄规格中宽带钢空白 2015 年开发生产碳钢 低合金钢和 DP800 双相钢等 在规格方面可稳定轧制 厚度为 0 8mm 的热轧带钢 厚度小于 1 2mm 的产品比例超过 50 月产量突 破 15 万吨 带钢平直度 凸度 力学性能稳定均匀 表面平均粗糙度达 15 m 生产表明日照 ESP 线能耗较传统热轧低 66 以上 比 CSP 低约 20 日照钢铁计划今后再建两条