年產220萬噸1700mmCSP 工藝熱軋薄板車間設計
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- 樊志遠--年產220萬噸1700mmCSP 工藝熱軋薄板車間設計
第一章 國內外熱軋薄板的發展概況及新建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定義
薄板坯連鑄連軋技術簡單地說，就是鋼水通過連鑄機，連鑄成厚50～70mm的連鑄坯，經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.將加熱成熔融狀態的液態鋼裝入鋼水包中，由天車(橋式起重機)吊運至連鑄機上方；
2.將鋼水包中的液態鋼水注入連鑄機中進行連鑄生產，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.經軋制成型后的鋼材進入水冷段進行層流冷卻；
7.經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 薄板坯連鑄連軋發展歷史
薄板坯連鑄連軋技術是80年代末出現的新技術，從1989年第一套采用薄板坯連鑄連軋的熱軋板廠投產以來，世界上的薄板坯連鑄連軋如雨后春筍，不斷涌現，至今已有40條生產線投產或在建。薄板坯連鑄連軋技術的發展分開發期、推廣期、提高期三個時期。
開發期始于1984年，德國西馬克（SMS）公司首先投資進行開發工作，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開始，薄板坯連鑄連軋的技術優勢為人們所認識，并成為世界鋼鐵業的投資熱點。除SMS的CSP技術外，還出現了德國德馬克(MDH)的ISP技術，1992年在意大利阿維弟公司克雷莫納廠應用。
后又有意大利達涅利(DANIELI)的FTSR技術。奧地利奧鋼聯(VAI)的CONROLL技術，1995年在美國阿姆科公司曼斯菲爾得鋼廠應用。日本住友金屬工業公司開發的中等厚度板坯連鑄連軋QSP技術等等。
提高期大約從1997年開始，原來的薄板坯連鑄連軋技術仍有許多不足之處，需對其進行再開發和提高。
1.4 國外薄板坯連鑄連軋技術
1.4.1 西馬克(SMS)的CSP技術
CSP技術的工藝是1989年建成投產的，至1997年末，德國西馬克公司已簽訂的合同有27流鑄機。該技術采用漏斗型結晶器,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的漏斗型結晶器內鑄成50mm厚的薄板坯，經分斷剪進入輥底式均熱爐均熱，然后進人連軋機軋制。可生產出厚1.2～12.7mm，寬900～1560mm的熱帶。CSP技術設備結構簡單，流程通暢，操作穩定，易于掌握，產量較高。但是，由于其采用50mm的板坯，因此對于薄規格產品道次變形量過大，導致軋機負荷大；而對厚規的產品，壓縮比過小，對提高產品質量不利,限制了產品范圍的擴大和質量的提高。由于CSP技術投產最早，采用該技術的用戶最多，世界投產和在建廠有2/3采用該技術。
CSP技術的工藝布置如圖1-1所示
圖1-1 CSP技術的工藝布置
1—中間包；2—結晶器；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
該技術采用平行邊結晶器,液芯壓下技術，2～3機架預軋機,感應加熱和熱卷箱式爐均熱，4機架精軋機。鋼水在60mm的平行銅板結晶器內鑄成鋼坯，出結晶器后利用鑄坯的液芯狀態進行液芯壓下至45mm，出連鑄機后利用鑄坯高溫預軋制到15mm，進行感應加熱后卷成空芯卷在保溫箱內均熱，開卷后進入4機架精軋機。可生產厚1.2～12.0mm，寬650～1330mm的熱帶。ISP方案的技術含量較高，液芯壓下之大壓下預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線最短，僅約180m，真正實現了短流程。但是該技術設備復雜，對管理水平和技術水平要求高。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，中間無緩沖設備，而軋機換輥需停機進行，勢必影響鑄機工作。
生產鋼種為碳鋼、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→鑄坯導向、彎曲、拉矯→3架四輥軋機粗軋→剪切→感應加熱爐感應加熱、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技術的工藝布置如圖1-2所示
圖1-2 ISP技術的工藝布置
1—中間包；2—結晶器；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—預軋機；12—感應加熱爐
1.4.3 達涅利(DANIEL)的FTSR技術
該技術采用凸透鏡型結晶器，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，經過保溫輥道進入精軋機。達涅利技術生產的鋼種范圍較廣，包括包晶鋼在內均可生產。在提高質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量，達涅利生產線有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量。達涅利設計的除鱗機為旋轉的形式，從而有利于提高表面質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技術的工藝布置如圖1-3所示
圖1-3 FTSR技術的工藝布置
1—中間包；2—結品器；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(VAI)的CONROLL技術
該技術采用立式平行板型結晶器的連鑄機生產70～90mm厚的連鑄坯。在二冷區后面設有帶感應式邊部加熱器和旋轉除鱗機的連鑄坯減薄機。經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鑄機的生產線。該生產線澆鑄75～125mm的板坯，VAI技術的特點是全部使用成熟技術。近年來人們認為，連鑄薄板坯從質量與經濟方面考慮，并非越薄越好，而是有一個經濟厚度，約為90～100mm左右。這個厚度離傳統的板坯厚度較近，可以借用長期積累的豐富經驗與技術板坯較厚因而壓縮比大，從而可提高產品質量。由于板坯斷面積大可采用較低的拉速，降低了結晶器磨損，...
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