连铸坯热送装技术的发展和前景

连铸坯热送装技术的发展和前景

一、连铸坯热送热装技术的优越性我国是一个能源消费大国，有巨大的节约潜力，目前，万元国民生产总值耗能是世界平均水平的3．4倍，吨钢能耗比世界先进水平高25％-30％。节约能源是我国实现可持续发展的重要条件，一切节能降耗技术都应当重视、研发和推广。在轧钢采用的诸项新技术中，连铸坯热送热装技术是一项重大节能降耗技术，其主要优点是：1．降低加热炉燃料消耗。钢坯入炉温度每提高100℃，可降低燃料消耗6％左右，相对于冷装工艺，采用一般热送热装工艺可节能30％，采用直接热送热装工艺可节能65％，采用直接轧制工艺可节能70％-80％。2．减少烧损量，提高成材率。500℃热装时，可减少烧损量0．5％-1．0％。3．缩短生产周期。在传统热连轧带钢厂热轧产品生产周期可缩短80％，可降低板坯库存20％-30％或更多。4．提高加热炉生产率20％-30％。二、发展过程由于面临严重的能源危机，日本率先开发推广连铸坯热送热装技术并取得显著成绩，到上个世纪90年代初期，日本连铸板坯热装率已达到60％，平均热装温度为650℃。日本在传统热连轧带钢机上，有的钢铁厂还实现了热装和直接轧制相结合(直接轧制即高温热连铸坯不经连续加热炉，而经感应加热器加热板坯边部后直接送经轧钢机轧制)。日本福山厂5号连铸机生产板坯热装率为65％，还有35％为直接轧制。有的钢铁厂虽未实现直接轧制，但直接热装率甚高(所谓直接热装即是由板坯连铸机用辊道直接送连续加热炉炉后辊道入炉，不下线在板坯库堆存或保温)，如鹿岛厂3号板坯连铸机热装率为85％，其中直接热装的占57％，直接热装板坯温度大于850℃。欧美国家钢铁企业到上个世纪90年代中期以后也广泛采用热送热装技术，但限于原来的总图布置和运输条件难以实现直接热装，如美国美钢联加里厂因连铸车间和热轧车间相距2km，只能用火车运送，热装温度200-400℃。英国英钢联蒂赛德厂因同样原因热装率20％，热装温度400℃。法国索拉克福斯厂连铸车间和热轧车间相距约1000m，板坯热装率为30％-50％，热装温度为450℃。虽然欧美国家在传统热带轧机板坯热送热装和直接轧制方面赶不上日本，但在薄板坯和中等厚度板坯连铸连轧生产线设计方面几乎100％采用了热装和直接轧制技术。我国于上个世纪80年代后期开始在武钢进行热送热装试验，90年代宝钢、鞍钢等都逐步采用了热送热装技术，武钢1700热连轧在没有直接热装条件下采取多种措施已达到热装率55％，板坯人炉前温度为550℃的水平，宝钢一热轧也已达到热装率60％，平均温度550℃-600℃；武钢2250热连轧由于具有直接热装条件，加之开发了计算机管理软件，正常情况下，直接热装率可达95％，板坯温度高于700℃。90年代中期以后我国许多连续棒材和线材轧机也陆续采用热送热装工艺，和欧美国家一样，在我国新建的薄板坯和中等厚度板坯连铸连轧生产线都100％地采用直接热装和直接轧制技术。三、采用钢坯热送热装工艺的条件和要求1．稳定地供应合格质量连铸坯是应用热送热装技术的前提条件。如连铸坯质量不合格，那么轧制出来的便是废品，回顾历史，当开始实现全连铸时，全部都是冷装，要严格检查钢坯表面质量加以清理后才能送人加热炉，有时需要进行热清理即将热连铸坯表面用火焰清理机全部烧掉一层以保证质量。从全连铸发展到热送热装的过程实际上也是炼钢和连铸技术进一步发展提高的过程，据日本的经验，当板坯的无缺陷率达到90％以上时才具备热送热装的条件。因此要创造应用热送热装技术的条件，首先要抓炼钢、连铸技术的提高，保证供应合格质量的连铸坯。2．在炼钢、精炼、连铸、热轧的生产能力、周期时间、生产顺序等方面能相互配合和衔接。如上游某个工序小时生产能力大于下游就会形成热钢坯的积压，从而减少热装率或降低热装温度。在直接热装过程中，任何一方出现故障。马上影响到另一方正常生产。此外在传统热轧带钢机中，工艺上对宽、窄带钢轧制顺序和时间有一定要求，而连铸机生产板坯宽度变化不能过于频繁，因而如在轧机组成上设有定宽压力机，做到使用同一宽度板坯能轧制出不同宽度带钢，这对采用热送热装技术十分有利。为此在新建或改建传统热轧带钢机时，许多钢铁厂采用定宽压力机技术。3．对生产管理水平提出更高的要求。首先在生产计划的编制方面，要尽量使适于热装连续大批量生产的货单集中安排，适当兼顾小批量、多品种、难轧材的特殊性；二是要建立一整套按连铸坯降温情况进行管理的计划体系，及时进行铸坯出连铸机后在各工序温度的检测记录、调配和管理；三是搞好设备计划维修，尽量减少计划外停机时间和事故。4．采用计算机智能化管理。最近武钢和国内研究单位合作在2250mm热连轧带钢机和三炼钢板坯连铸机上实施了热送热装DHCR技术，取得了良好效果，在正常情况下热装率达到95％，热装温度达700℃，从板坯产出至装炉时间6-10分钟，加热炉小时产量提高，热耗显著降低。四、在总图布置和运输方面为热送热装创造良好条件1．随着热送热装技术的优越性和重要性逐渐被人们认识，在钢铁厂总图布置和运输方面出现这样一种趋势，即改变连铸机作为炼钢车间的一部分尽量靠近炼钢炉的传统做法，而将连铸机尽量靠近轧钢机布置，缩短热钢坯从铸机到轧钢加热炉的距离较缩短钢水罐车运送钢水的距离更为重要，以下举国内外钢铁厂三个实例加以说明。(1)美国阿姆科公司曼斯菲尔德厂原有2座100t电弧炉及一台半连续热轧带钢机，在进行现代化技术改造时，它没有将新增连铸机安装在电炉炼钢车间附近，而是将其和轧钢机联合布置。其示意图如图1。从图1可以看到新增连铸机出坯辊道和轧钢加热炉装料辊道直接相连，热板坯可直接装入加热炉，从连铸机送往加热炉的辊道上设有保温罩，实现了100％热装，热装温度770℃—820℃，生产钢种有碳素钢、铁素体不锈钢和电工钢。(2)我国本溪钢铁集团公司热连轧带钢机改用连铸坯，新增连铸机时也采用了连铸机和轧钢机联合布置。如图2所示。连铸车间共有两台板坯连铸机共4流，1号连铸机出坯辊道直接对着轧钢加热炉装料辊道，可以直接热装，另三流连铸机出坯也可通过横向铸坯运送车送至对准加热炉装料辊道的运输辊道直接热装，与此同时2号连铸机出坯辊道中心直接对准热连轧带钢机中心线，并预留直接轧制用运坯辊道，当条件成熟时增设这段辊道便可实现直接轧制，另三流连铸机生产的铸坯也可通过横向运坯辊道车将铸坯送到与直接轧制辊道机连接。这样的布置可以提高直接热装率，也为将来实现直接轧制创造条件，当然，对于不具备热装条件的铸坯也可在钢坯跨卸下堆存以后再送至炉后装料辊道入炉。(3)我国三明钢铁公司连铸和棒材轧机组联合布置示意图如图3。由于地形限制，两台连铸机与棒材轧制线垂直布置，铸坯经转盘转90°后对准热送地坑辊道以2m／s的速度送至棒材车间，于提升机前计数称重后，由链式提升机将热坯垂直提升至6．25m标高滑入辊面标高为+5．75m的人炉辊道，送人步进式加热炉均热，若轧制中有短时间停机，热送方坯可进入保温炉存贮以减缓降温，经过测定，直接热装时热铸坯经辊道送至加热炉进料，测其表面温度约850℃，芯部温度为1050℃；若经保温炉存放30-60min后，送出钢坯平均温度为420-600℃。2．当没有条件用辊道直接输送热连铸坯时，最通常的办法是火车输送。由于火车输送需时间较长，保温及其他措施就显得特别重要。如我国武钢二炼钢及三炼钢均距离1700热连轧带钢机甚远，用火车运送热板坯，他们抓住提高连铸机出坯温度，缩短板坯在库内时间，在板坯库保温，及时装车输运，在输送过程中采取保温罩等措施，使得铸坯年平均热装率达到55％，热板坯人炉温度550℃；，热板坯平均在库时间6．7h，重油消耗量降至26．5kg／t钢水平。3．以专用汽车运送热铸坯是在没有辊道输送条件下加强热送热装的重要措施之一。最近济南重汽集团专用汽车公司生产的钢坯热送车在投入济钢、鞍钢等钢厂使用后效果良好，该车可根据用户运输钢坯长度及规格进行设计，装坯重量可达60-70t，能承受热坯温度达850-900℃，在半小时运输过程中，温降不大于100℃，行驶状态整车最大宽度小于2．5米。五、前景1．连铸坯热送热装技术将进一步发展，今后在传统热连轧带钢机、厚板轧机及棒材、型材轧机等新建和技术改造项目中，会尽可能将连铸机和轧机联合布置，创造直接热装条件，直接轧制也将得到进一步发展。2．在没有用辊道输送热连铸坯条件的工厂，采取专用汽车保温热送是一个有益