1780 mm熱連軋機(jī)組熱送熱裝的可行性分析

陳冬至 高秋艷 劉社牛

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

1780 mm熱連軋機(jī)組熱送熱裝的可行性分析

陳冬至 高秋艷 劉社牛

(安陽鋼鐵集團(tuán)有限責(zé)任公司)

針對(duì)安鋼1780 mm熱連軋機(jī)組的工藝布置和品種結(jié)構(gòu)，分析了熱送熱裝的可行性，并對(duì)熱送熱裝的生產(chǎn)組織模式、板坯質(zhì)量控制和加熱工藝優(yōu)化方面提出了一些具體的措施。

熱送熱裝 板坯質(zhì)量 生產(chǎn)計(jì)劃 加熱工藝

0 前言

安鋼第二煉軋廠1780 mm熱連軋機(jī)組于2007年6月投產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)能達(dá)到400萬t。由于地理位置的限制，該生產(chǎn)線的板坯庫設(shè)計(jì)能力較小。板坯的熱送熱裝，可以提高板坯庫的坯料周轉(zhuǎn)，緩解庫容壓力;特別是熱送直裝可以實(shí)現(xiàn)板坯不用下線，直接裝入加熱爐中，既可以最大程度地緩解板坯庫壓力，又能大大降低能耗，是最經(jīng)濟(jì)和效率最高的生產(chǎn)組織模式。

1 生產(chǎn)線的概況

1.1 工藝布置

安鋼1780 mm熱連軋機(jī)組屬于常規(guī)熱連軋機(jī)組，煉鋼區(qū)域主要有2座150 t轉(zhuǎn)爐、2座LF爐外精煉、2座RH真空處理爐、2臺(tái)常規(guī)雙流板坯連鑄機(jī);軋鋼區(qū)域主要有3座蓄熱步進(jìn)梁式加熱爐、2架粗軋機(jī)組、7機(jī)架精軋連軋機(jī)組、3座地下卷取機(jī)。其工藝流程如下:

鐵水→煉鋼→LF精煉→2座雙流板坯連鑄→板坯切割→板坯庫→3座加熱爐→粗除磷→R1兩棍粗軋→R2四輥粗軋→切頭飛剪→精除鱗→精軋機(jī)組→層流冷卻→3臺(tái)卷取機(jī)→取樣檢驗(yàn)→噴號(hào)→入庫。

1.2 產(chǎn)品的品種結(jié)構(gòu)

1780 mm機(jī)組投產(chǎn)以后，根據(jù)市場(chǎng)需求，開發(fā)了一系列的鋼種。目前，已形成了冷軋基料、汽車大梁鋼、汽車車軸鋼、汽車車輪鋼、焊瓶鋼、石油管線鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、橋殼用鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼等系列三十多個(gè)品種鋼，約占該機(jī)組總產(chǎn)能的四分之一。

2 熱送熱裝技術(shù)

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)從二十世紀(jì)的七十年代初開始發(fā)展，國內(nèi)武鋼最早開始應(yīng)用，至今該技術(shù)已日臻成熟，被各大鋼廠廣泛采用。按連鑄與熱軋之間的連接工藝可以將生產(chǎn)模式分為四種類型:

1)冷裝工藝(CCR):連鑄坯空冷后，裝入加熱爐中重新加熱至高溫，進(jìn)行軋制，這是傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式，該模式的能耗最高，生產(chǎn)周期長，對(duì)坯庫容量的壓力也最大。

2)熱裝工藝(HCR):連鑄和熱軋可以獨(dú)立的編制軋制計(jì)劃，連鑄坯暫時(shí)堆放在板坯庫或保溫坑中，入爐溫度一般在400℃～700℃之間。

3)直接熱裝工藝(DHCR):連鑄坯不需要下線，直接裝入加熱爐中。裝爐溫度一般在700℃～1100℃，該工藝節(jié)能效果顯著，但需要連鑄和軋制生產(chǎn)計(jì)劃實(shí)現(xiàn)一體化，組織的難度較大。

4)連鑄坯直接軋制工藝(DR):連鑄坯在1100℃條件下不需要加熱爐加熱，僅通過邊角補(bǔ)熱裝置或均熱爐后直接送到軋機(jī)進(jìn)行軋制。

熱送熱裝工藝作為一項(xiàng)重要的節(jié)能措施，近年來在常規(guī)熱連軋機(jī)組也得到了應(yīng)用。梅鋼2009年的熱裝比例達(dá)到了50%，馬鋼2250 mm熱連軋的直接熱送熱裝比例超過70%。

3 熱送熱裝的可行性研究

DR生產(chǎn)模式一般適用于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，對(duì)常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線來說，不具備實(shí)現(xiàn)的基本條件。安鋼熱連軋機(jī)組在工廠設(shè)計(jì)上，軋鋼機(jī)組和連鑄機(jī)組處在同一主體廠房中，這為實(shí)現(xiàn)HCR和DHCR熱送熱裝方式提供了十分有利的條件。

3.1 鑄坯的質(zhì)量控制

連鑄坯熱裝熱送工藝實(shí)現(xiàn)的前提是連鑄工序必須能夠提供質(zhì)量良好、穩(wěn)定的連鑄坯。如果連鑄坯存在質(zhì)量缺陷，就不得不將連鑄坯冷卻下來進(jìn)行檢查、處理。從安鋼熱連軋機(jī)組的品種結(jié)構(gòu)來講，除了優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼外，基本都是碳含量不大于0.20%的低碳鋼種或低碳微合金化鋼種。

低碳鋼鑄坯，特別是Nb微合金化的鋼種，容易出現(xiàn)角橫裂的缺陷。原因是氮化鋁沿晶界析出，加劇了鋼的脆性，當(dāng)矯直點(diǎn)處于第三脆性區(qū)時(shí)，鑄坯內(nèi)弧就會(huì)產(chǎn)生角橫裂。出現(xiàn)角橫裂的板坯必須進(jìn)行清角處理，否則將會(huì)使鋼材產(chǎn)生邊部缺陷。安鋼的實(shí)踐表明，微鈦處理可以防止AlN的形成，改善板坯韌性，從而消除板坯角橫裂的缺陷。鑄坯質(zhì)量問題的解決為熱送熱裝提供了先決條件。

3.2 生產(chǎn)計(jì)劃安排

熱裝熱送工藝需要一個(gè)可使煉鋼、軋鋼工序間實(shí)現(xiàn)物流直接連接和高速化的生產(chǎn)計(jì)劃和管理做支撐。這就要求必須實(shí)現(xiàn)煉鋼、軋鋼計(jì)劃的同步化，物流管理順暢，生產(chǎn)計(jì)劃具有在操作、質(zhì)量異常時(shí)的可以動(dòng)態(tài)調(diào)整以及信息傳遞高效、快速等功能。

在熱裝熱送的的三種生產(chǎn)工藝中，DR生產(chǎn)模式一般適用于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，對(duì)常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線來說，不具備實(shí)現(xiàn)的基本條件。根據(jù)安鋼1780 mm熱連軋機(jī)組的工藝布置特點(diǎn)，應(yīng)主要采用HCR和DHCR兩種工藝的生產(chǎn)組織模式。連鑄坯在板坯庫堆放空冷，一般0 h～8 h內(nèi)的裝爐溫度在500℃ ～600℃，8 h～16 h內(nèi)的裝爐溫度為450℃左右，16 h～24 h內(nèi)的裝爐溫度為350℃左右，24 h～32 h內(nèi)裝爐溫度為300℃左右。一般熱裝溫度≥400℃時(shí)節(jié)能效果比較明顯［1］，因此HCR生產(chǎn)模式熱裝時(shí)間應(yīng)控制在板坯下線的0 h～16 h內(nèi)。

對(duì)于HCR的生產(chǎn)計(jì)劃安排，由于煉鋼連鑄與熱軋生產(chǎn)計(jì)劃屬于兩個(gè)相對(duì)于獨(dú)立的生產(chǎn)計(jì)劃，它們之間有一定的時(shí)間間隔，作為緩沖，因此，在編排生產(chǎn)計(jì)劃時(shí)需要煉鋼和軋鋼一體化考慮，軋鋼的排程方式可采用見坯排程，也可采用計(jì)劃排程［2］，為提高入爐板坯的溫度，板坯在板坯庫停留的時(shí)間應(yīng)盡可能地短。

相對(duì)于HCR的生產(chǎn)計(jì)劃，DHCR的生產(chǎn)計(jì)劃安排要復(fù)雜得多。在直接熱送熱裝生產(chǎn)模式下，軋制計(jì)劃是根據(jù)連鑄計(jì)劃生成的。每一塊板坯其關(guān)聯(lián)到軋制計(jì)劃的屬性(如寬度、鋼種)，在連鑄計(jì)劃制定的時(shí)候就已經(jīng)明確了。由于在連鑄計(jì)劃完成以前，每一爐鋼的出鋼量等是不明確的，導(dǎo)致整個(gè)澆次的板坯實(shí)際數(shù)量與計(jì)劃數(shù)量有一定的差別;個(gè)別板坯可能出現(xiàn)表面等質(zhì)量問題需要下線處理，因此在計(jì)劃上要允許進(jìn)行動(dòng)態(tài)的調(diào)整。

由于直接熱送熱裝模式的復(fù)雜性，一個(gè)軋制計(jì)劃可以只安排一臺(tái)連鑄機(jī)進(jìn)行直接熱送熱裝生產(chǎn)。由于一個(gè)軋制計(jì)劃存在過渡材和主軋材，存在板坯寬度的變化，而一個(gè)連鑄計(jì)劃的寬度是固定不變的，軋制量也大于連鑄計(jì)劃數(shù)量。因此一個(gè)軋制計(jì)劃不可能全部采用直接熱送熱裝生產(chǎn)。過渡材由于寬度的不一致，可以采用HCR或CR方式的坯料，DHCR作為主軋材，不足部分可以采用HCR或CR方式的坯料補(bǔ)充。

3.3 加熱工藝優(yōu)化

在熱裝熱送的工藝條件下，目前的加熱和軋制工藝應(yīng)該同時(shí)進(jìn)行優(yōu)化。若熱裝以后加熱制度的加熱爐制度不作調(diào)整，加熱爐物料熱裝多帶來的節(jié)能潛力不但得不到成分發(fā)揮，有時(shí)甚至于造成爐膛溫度過高，增加爐內(nèi)金屬的氧化燒損、過熱過燒等加熱質(zhì)量問題［3］。

鑄坯裝爐溫度對(duì)加熱有很大的影響，在700℃左右是不同熱送溫度的一個(gè)分界線［4］。微鈦處理的鋼，700℃以下鑄坯組織均會(huì)發(fā)生奧氏體分解相變;700℃以上，熱送后奧氏體則不發(fā)生相變。700℃以上加熱后的奧氏體晶粒度較其700℃以下粗大，較高溫度(850℃)熱裝溫度加熱后易出現(xiàn)魏氏體的不利組織，可能會(huì)導(dǎo)致在后續(xù)軋制中易產(chǎn)生缺陷。

對(duì)HCR和DHCR的生產(chǎn)模式，根據(jù)其裝爐溫度的不同，加熱工藝也應(yīng)該有所區(qū)別。為達(dá)到最佳的節(jié)能效果和加熱質(zhì)量，同一軋制計(jì)劃的HCR和DHCR板坯應(yīng)裝入不同的加熱爐中，分別執(zhí)行加熱工藝。

4 結(jié)語

隨著安鋼連鑄技術(shù)水平的提高，已基本解決了各個(gè)品種的角橫裂等板坯質(zhì)量問題，為1780機(jī)組熱送熱裝創(chuàng)造了先決條件。隨著鋼材市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的加劇，對(duì)鋼鐵企業(yè)降本要求 越來越高，節(jié)能減排已成為一項(xiàng)關(guān)系到企業(yè)生存的重要工作，熱送熱裝技術(shù)作為節(jié)能減排的重要手段，在熱連軋機(jī)組有很大的提升空間。因此通過提高煉鋼和熱軋生產(chǎn)的連續(xù)性和穩(wěn)定性，提升計(jì)劃管理工作水平，實(shí)現(xiàn)熱送熱裝工藝，并不斷提高熱送熱裝比例，結(jié)合加熱和軋制工藝的優(yōu)化，將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)安鋼1780 mm熱連軋機(jī)組的低成本運(yùn)營，為公司創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］ 王潔，駱正榮.梅鋼熱送熱裝工藝.梅山科技，2010(1):63－64.

［2］ 趙勇，劉航.馬鋼2250 mm熱軋熱送熱裝生產(chǎn)模式研究.安徽冶金，2009(2):16 －20.

［3］ 李朝祥，李珊珊，李倩倩.熱裝加熱爐熱工制度的研究.工業(yè)加熱，2008，37(6):32 －34.

［4］ 趙軍，唐廣波，劉正東，等.微合金化鋼熱送熱裝過程組織演變研究.熱加工工藝，2010，39(12):17 －20.

FEASIBILITY ANALYSIS ON HOT CHARGING IN 1780 mm HOT STRIP MILL

Chen Dongzhi Gao Qiuyan Liu Shenin

(Anyang Iron and Steel Group Co.，Ltd)

Aiming at the process layout and product structure of 1780 mm hot strip mill in Anyang Steel，it analyzed the feasibility of hot charging and put forward some measures about production organization model of hot charging，slab quality control and slab heating process optimization.

hot charging slab quality production plan heating process

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:2011—9—8