薄板坯连铸连轧研究

1、薄板坯连铸连轧研究邯钢CSP邯钢薄板坯连铸连轧生产线于1997年11月18日开工建设，1999年12月10日生产出第一卷热轧卷板，建设工期历时两年零一个月。该生产线引进德国西马克90年代世界先进技术，总生产能力为250万t。 生产线的特点 1主要工艺特点 邯钢薄板坯连铸连轧生产线主要包括薄板坯连铸机、1号辊底式加热炉、粗轧机(R1)、2号辊底式加热炉、精轧机组(F1F5)、带钢层流冷却系统和卷取机。产品规格为1.220mm厚、9001680mm宽的热轧带钢钢卷。钢卷内径为762mm，外径为11002025mm，最大卷重为33.6t，最大单重为20kg/mm。工艺流程为：100t氧气顶底复吹转炉

2、钢水LF钢水预处理钢包中间包结晶器二冷段弯曲/拉矫剪切1号加热炉除鳞粗轧(R1)2号加热炉除鳞精轧F1F5(F6)冷却卷取出卷取样打捆喷号入库。    图 邯钢CSP工艺流程示意图2主要技术参数 1）薄板坯连铸机 该连铸机为立弯式结构。中间包容量36t，结晶器出口厚度70mm，结晶器长度1100mm，铸坯厚度6080mm，铸坯宽度9001680mm，坯流导向长度93259705mm，铸速(坯厚70mm)低碳保证值最大4.8m/min、高碳保证值最大4.5m/min、最小2.8m/min，弯曲半径3250mm。 2）加热炉 该生产线包括两座辊底式加热炉，位于粗轧机前

3、后。1号加热炉炉长178.8m，由加热段、输送段、摆动段、保温段组成，炉子同时具有加热、均热、储存(缓冲)的功能，可容纳4块38m长的板坯，单机生产的缓冲时间2030min，最高炉温1200，铸坯入炉温度8701030，出炉温度11001150。2号加热炉炉长66.8m，由一段构成，主要起均热、保温作用，最高炉温1150，铸坯最高入炉温度1120，最高出炉温度1130。加热炉燃料为混合煤气，烧嘴型式为热风烧嘴。 3）粗轧机 粗轧机为单机架四辊不可逆式轧机，其作用是将铸坯一道轧成所需坯厚。最大轧制力42000kN，工作辊尺寸880/790mm×1900mm，支撑辊尺寸1500/1350

4、×1900mm，主电机功率8300kW，轧出坯厚33.052.5mm。 4）精轧机组 精轧机组有五架四辊不可逆式轧机(F1F5)，剪机为液压曲柄连杆式，除鳞为高压水除鳞，最大轧制力为4200kN，主电机功率均为8300kW，机架间距5500mm，F5最大出口速度12.6m/s，板带厚1.220mm，板带宽9001680mm，终轧温度900950。 5）冷却区 冷却方式为层流冷却，在一定时间内将带钢由终轧温度900950冷却到550650。冷却区长度为43200mm，另有一个4800mm的空冷段。最大水量约为5240m3/h，水压为0.07MPa(喷淋区水压为1MPa)。 6）卷取机

5、卷取机为液压三辊卷板机，卷取温度一般在550650，最大卷取速度15m/s，芯轴驱动电机功率为800kW，最大卷重33.6t。 3 工艺创新点 1）在国内首先采用了转炉供应钢水模式 邯钢结合华北地区电力资源和国内废钢资源情况，在有转炉炼钢的条件下，首先采用转炉为薄板坯连铸提供钢水的新模式，打破了当时已投产的CSP薄板坯连铸连轧生产线均采用电炉供应钢水的传统生产工艺。为使转炉钢水质量满足薄板坯连铸的苛刻要求，邯钢对转炉炼钢和LF炉精炼工艺进行了数十次技术攻关。转炉出钢时，实行挡渣出钢，使下渣量控制在3kg/t以下；开发了新型顶渣，在出钢过程中进行顶渣脱氧及改性；通过LF炉精炼，进一步脱氧、脱硫，

6、攻克了喂铝钙线改变钢水中酸溶铝形态的技术难关等，最终使钢水温度、成分、流动性及钢水中O、N、S、P等有害元素和气体含量完全满足了CSP工艺对钢水质量的要求。 2）连铸结晶器出口厚度由50mm增加到70mm 世界上已投产的CSP薄板坯连铸结晶器的出口厚度均为50mm。其存在的问题主要有：结晶器断面小，拉速快，不利于夹杂物上浮和保护渣熔化，铸坯易产生表面及内在缺陷；对于轧制厚规格产品，压缩比小，限制了品种范围的扩大；结晶器出口厚度小，连铸机单位时间内的通钢量相对较少，生产能力受到限制等。为了有效解决这些问题，邯钢将结晶器出口厚度增加到了70mm。实践表明，这一创新，在保持薄板坯连铸连轧先进技术特性

7、的同时，使品种规格范围进一步扩大，产品质量明显改善，生产能力提高了23%，用较少的投入获得了较大的收益。 3）将传统的6连轧模式改为“1+5”轧制模式(即1架粗轧机加5架精轧机) 受卷取机穿带速度的影响，传统的6机架连轧模式不能满足铸坯厚度增加的要求。为此，邯钢在世界上首次将6机架连轧改为单机架带立辊不可逆粗轧机加5机架连轧(1+5)模式，并在粗轧机前增加了一次除鳞装置。这一生产工艺的创新在实践中取得了显著效果：生产组织更加灵活；精轧机组入口带坯厚度减薄，提高了入口速度，改善了第一架精轧机(F1)的工作条件；改善了板带边部组织结构及板带表面质量。该生产工艺于2001年申报了国家发明专利。 4）

8、对2号均热炉设计进行完善和创新 由于带坯未完全离开粗轧机前已经进入2号均热炉，易发生轧件冲撞炉墙事故。为解决这一问题，邯钢对传统均热炉的设计进行了完善和创新。主要包括：设计可倾动炉顶、加宽炉膛、增加摄象机监控系统和事故处理装置等。该炉型结构于2001年申报了国家实用新型专利。 5）开发了连铸动态二次冷却模型 由于CSP薄板坯连铸机原二次冷却模型采用比水量控制法，仅根据拉速一个参数来调节喷淋水量，对铸坯表面温度控制的效果不佳，达不到最优的质量控制。为此，邯钢开发了以钢种、铸坯几何尺寸、拉速、结晶器水温、中间包钢水温度、顶弯辊后铸坯表面温度等为入口参数，以铸坯表面温度的最优控制为目标的专家模型系统

9、，实现了动态调节喷淋水量，有效地控制了铸坯的表面温度，进而有效控制了铸坯液芯长度。动态模型采用后，铸坯出顶弯辊后的温度波动降低了25%，表面及内部裂纹由1.02%降到了0.50%以下。 6）开发了板坯收缩率在线修正程序 原CSP薄板坯连铸连轧依据固定的铸坯收缩率设定结晶器宽度，带钢超宽比例较大。为此，邯钢开发了板坯收缩率在线修正程序，采用优化的遗传算法，综合考虑钢种、成品厚度、板坯宽度等因素，挖掘大量历史数据，以确定最优的板坯收缩率，再按照实测产品的宽度，在线调整结晶器宽度和锥度，有效地降低了带钢宽度超限比例，减少了堆钢事故。宽度超限比例由0.94%降到0.2%以下。 炼钢配置和生产钢种情况 100t氧气顶底复吹转炉3座，120tLF精炼炉3座。邯钢薄板坯连铸连轧生产线投产以来，配合设备功能调试和结合市场需求，生产了十多个钢种及多个规格的热轧卷板。具体情况见表1。 表1钢种及规格项目 参数 钢种 SM400、SM400C、SM520、