東華鋼鐵DSCCR無(wú)頭軋制技術(shù)研究與應(yīng)用

李 寧，馬銀濤

（唐山東華鋼鐵集團(tuán) 鋼軋廠，河北 唐山063300）

1 前 言

ESP（無(wú)頭軋制）工藝技術(shù)被稱為鋼鐵工業(yè)的第三次技術(shù)革命，代表了當(dāng)今世界熱軋帶鋼的最高水平。目前真正實(shí)現(xiàn)全連續(xù)無(wú)頭生產(chǎn)的鋼廠在國(guó)內(nèi)有日照鋼鐵和首鋼京唐，而且都是分別引進(jìn)國(guó)外Arvedi和Daniel的技術(shù)方案［1］。東華鋼鐵DSCCR無(wú)頭軋制生產(chǎn)線本著自主集成、技術(shù)創(chuàng)新的原則，以全無(wú)頭軋制工藝為主，并具備單塊和半無(wú)頭軋制工藝靈活轉(zhuǎn)換的特點(diǎn)［2］。

2 DSCCR無(wú)頭軋制技術(shù)設(shè)備特點(diǎn)

東華鋼鐵DSCCR無(wú)頭軋制生產(chǎn)工藝見(jiàn)圖1。

圖1 1 DSCCR示意圖

東華DSCCR采用具有國(guó)際領(lǐng)先水平的全無(wú)頭軋制工藝，工藝流程為：板坯由連鑄機(jī)出口經(jīng)1#擺動(dòng)剪（PS1）→1#雙蓄熱隧道式輥底爐（1#TF）→粗軋前除鱗（RSB）→2 架大壓下粗軋機(jī)→2#擺動(dòng)剪（PS2）→事故推床裝置（CBP）→2#雙蓄熱隧道式輥底爐（2#TF）→精軋前除鱗（FSB）→6架精軋機(jī)（FM）→層冷裝置（LAM）→高速飛剪（HSS）→地下卷取機(jī)（DC）。這種配置可實(shí)現(xiàn)單塊軋制、半無(wú)頭軋制及全無(wú)頭軋制。

與傳統(tǒng)熱軋生產(chǎn)線相比，該生產(chǎn)線產(chǎn)品覆蓋面廣，市場(chǎng)應(yīng)用前景廣闊，薄規(guī)格產(chǎn)品比例大，同時(shí)薄規(guī)格帶鋼可以實(shí)現(xiàn)以熱軋產(chǎn)品代替冷軋產(chǎn)品即所謂“以熱代冷”的優(yōu)點(diǎn)。不存在中間坯切頭切尾，成材率比傳統(tǒng)熱軋要高［3］。連鑄坯100%熱裝熱送，比傳統(tǒng)熱軋入爐溫度提高約300 ℃，降低了能耗。由于板坯溫度均勻，因此成品性能更加穩(wěn)定。產(chǎn)品的板形、卷形、頭尾寬度、厚度顯著高于CSP 同規(guī)格產(chǎn)品。軋制中不存在穿帶與拋尾［4］，可實(shí)現(xiàn)高比例薄規(guī)格（≤1.5 mm 占比60%以上）產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)。

2.1 隧道式加熱爐

1#加熱爐布置在1#擺剪和粗軋機(jī)組之間，用于板坯加熱提溫。隧道爐分為固定段和擺動(dòng)段。擺動(dòng)段可以通過(guò)整體爐體的小角度擺渡，與剔鋼段對(duì)接，用于頭尾坯和事故坯的剔出。

2#加熱爐布置在粗軋和精軋機(jī)組之間，用于對(duì)中間坯的加熱升溫，以保證無(wú)頭軋制時(shí)溫度要求。同時(shí)在2#加熱爐入口處設(shè)置事故處理段，可以在下游發(fā)生事故時(shí)將剪短的中間坯提升，讓出中板推出機(jī)構(gòu)運(yùn)行空間，進(jìn)行中板定尺剪切和堆垛。

加熱爐采用了脈沖燃燒技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)燒嘴的全開(kāi)和全關(guān)，以時(shí)間和開(kāi)閉邏輯作為爐溫控制手段，此間燒嘴始終在額定工況下工作，可實(shí)現(xiàn)燒嘴始終保持在最佳狀態(tài)下的燃燒；二級(jí)計(jì)算機(jī)根據(jù)需求負(fù)責(zé)調(diào)整爐子的各段溫度，達(dá)到板坯設(shè)定的出爐溫度。

2.2 頭部重壓下粗軋機(jī)

粗軋機(jī)采用兩臺(tái)4 輥軋機(jī)形式，布置在1#加熱爐出口，將連鑄坯軋制到要求厚度的中間坯，并將中間坯送入2#加熱爐加熱后到精軋機(jī)組進(jìn)行精軋軋制。

粗軋機(jī)配備有彎輥，可以調(diào)節(jié)中間坯的凸度；同時(shí)機(jī)架間安裝了張力輥，張力輥安裝在R1和R2之間用于張緊R1和R2之間的中間坯，為張力和秒流量控制提供反饋系數(shù)。

粗軋機(jī)采用了頭部重壓下工藝（此技術(shù)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)），在軋輥完全咬入后進(jìn)行壓下，即在坯料充滿變形區(qū)后再動(dòng)態(tài)壓下。此項(xiàng)技術(shù)可以在不增加軋制道次和減少初始軋件厚度的情況下，提高粗軋機(jī)道次壓下量，讓中間坯厚度大幅度減薄，有利于后續(xù)精軋機(jī)的薄規(guī)格穩(wěn)定軋制，減少堆鋼事故，提高作業(yè)效率，同時(shí)還可以提升極限規(guī)格的生產(chǎn)能力。

2.3 全連軋張力控制

全連軋時(shí)全線都要保證秒流量平衡，因此張力控制的點(diǎn)多、涉及面廣，困難程度遠(yuǎn)大于常規(guī)軋制。全無(wú)頭生產(chǎn)時(shí)，一旦張力控制不好，就會(huì)造成全線事故停車，可謂牽一發(fā)而動(dòng)全身。

起套輥位于精除鱗機(jī)和F1 側(cè)導(dǎo)板之間，用于調(diào)整帶鋼軋制張力，當(dāng)發(fā)生事故后挑起帶鋼便于處理。當(dāng)粗軋與精軋連軋時(shí)，起套輥用于張緊粗軋與精軋間的中間坯，并為張力和秒流量控制提供依據(jù)。

當(dāng)精軋機(jī)出事故時(shí)，起套輥提升用于拉斷，2#擺剪剪切中間坯，2#輥底爐事故提升段開(kāi)始提升，同時(shí)精軋前起套輥迅速生起，保證粗軋正產(chǎn)軋制并由2#擺剪配合軋制中間坯半成品。

同時(shí)在粗軋和精軋區(qū)都配備了測(cè)速裝置，用于檢測(cè)帶鋼運(yùn)行速度，保證全線的張力控制。

2.4 精軋動(dòng)態(tài)變厚度

在無(wú)頭軋制時(shí)，厚度規(guī)格發(fā)生變化時(shí)需要軋機(jī)動(dòng)態(tài)地調(diào)整輥縫，目的是動(dòng)態(tài)改變軋機(jī)出口厚度［5］，使精軋出口帶鋼厚度平穩(wěn)過(guò)渡至下一個(gè)計(jì)劃規(guī)格；而在動(dòng)態(tài)變規(guī)格過(guò)程中必須確保機(jī)架間張力穩(wěn)定，楔形厚度段長(zhǎng)度盡可能短。在此過(guò)程中，帶鋼可以變厚度軋制，該功能叫做FGC［6］。變厚度軋制示意圖見(jiàn)圖2。

圖2 動(dòng)態(tài)變厚度示意圖

在無(wú)頭軋制過(guò)程中，動(dòng)態(tài)變規(guī)格起始點(diǎn)由物料跟蹤系統(tǒng)產(chǎn)生，動(dòng)態(tài)變規(guī)格長(zhǎng)度來(lái)自過(guò)程自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)定。當(dāng)變規(guī)格跟蹤點(diǎn)到達(dá)精軋F(tuán)1 機(jī)架時(shí)，軋機(jī)速度、輥縫（軋制力）設(shè)定值遵循秒流量相等原則，固定斜率變化至下一塊板坯（邏輯虛擬）設(shè)定值，彎輥力、厚度控制增益、板形控制增益等也相應(yīng)變化。機(jī)組速度級(jí)聯(lián)控制持續(xù)運(yùn)行，下游機(jī)架變規(guī)格控制方式與F1 相同，當(dāng)定義的變規(guī)格長(zhǎng)度通過(guò)精軋機(jī)組后，動(dòng)態(tài)變規(guī)格完成。

為確保軋制穩(wěn)定性，變規(guī)格過(guò)程中AGC 控制功能輸出值將保持，機(jī)架間張力設(shè)定值應(yīng)在變規(guī)格完成后變化至下一塊板坯設(shè)定值，活套高度控制功能也需要做適應(yīng)性修改。

2.5 鐵素體軋制工藝

本生產(chǎn)線可采用鐵素體軋制技術(shù)，在顯著降低軋制能耗的條件下，大批量穩(wěn)定生產(chǎn)性能優(yōu)質(zhì)的薄規(guī)格和超薄規(guī)格低碳軟鋼［7］。理論依據(jù)：對(duì)于低碳鋼、超低碳鋼，其在奧氏體溫度范圍內(nèi)和鐵素體溫度范圍的軋制變形抗力相當(dāng)。并且利用數(shù)學(xué)模型和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)組成的混合系統(tǒng)，修正軋制力與變形抗力計(jì)算誤差，在以后的生產(chǎn)中誤差會(huì)越來(lái)越小［8］。

主要方案是降低TF1加熱溫度，控制粗軋機(jī)開(kāi)軋溫度，比常規(guī)開(kāi)軋溫度要低。TF2 進(jìn)行爐溫控制，確保進(jìn)入精軋機(jī)時(shí)帶鋼完成γ→a的相變，使精軋過(guò)程完全在鐵素體范圍內(nèi)進(jìn)行。

鐵素體軋制（低溫軋制）的研究和應(yīng)用表明，該技術(shù)在薄規(guī)格低碳鋼和微合化鋼超薄熱軋帶卷的生產(chǎn)中具有明顯的節(jié)約能源和降低成本的優(yōu)勢(shì)，有相應(yīng)裝備條件的鋼鐵企業(yè)會(huì)逐步采用和預(yù)留這一軋制技術(shù)［9］。

鐵素體軋制具有以下優(yōu)勢(shì)：1）降低加熱爐能耗。2）降低工作輥的磨損，提高軋輥壽命，增加軋機(jī)生產(chǎn)效率。3）提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。改善氧化鐵皮，提高冷軋酸洗效率。4）減少了軋件內(nèi)應(yīng)力，提高熱軋產(chǎn)品板形質(zhì)量。5）提高超低碳鋼薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性，提高產(chǎn)量，降低成本，以熱帶冷。6）鐵素體軋制的產(chǎn)品作為冷軋?jiān)希山档颓鼜?qiáng)比，提高冷軋階段生產(chǎn)效率。

3 產(chǎn)品方案

東華DSCCR 生產(chǎn)線年產(chǎn)厚度0.8～12.5 mm、寬度850～1 350 mm 的熱軋帶鋼200 萬(wàn)t。生產(chǎn)的產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于集裝箱、管線、汽車、公路建設(shè)、造船、機(jī)械、冷軋用板、家電、五金、壓力容器等行業(yè)。產(chǎn)品具有以下特點(diǎn)：可生產(chǎn)高強(qiáng)鋼；可生產(chǎn)高質(zhì)量的薄規(guī)格產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)“以熱代冷”；生產(chǎn)品種豐富，如低、中、高碳鋼、高強(qiáng)度低合金鋼、IF 鋼、管線鋼、其工藝還特別適合多相鋼、硅鋼的生產(chǎn)；產(chǎn)品規(guī)格上，能夠基本覆蓋市場(chǎng)所需的寬度范圍、厚度薄至0.8 mm的超薄規(guī)格的高質(zhì)量帶鋼，生產(chǎn)厚度范圍在1.5 mm 以下的產(chǎn)品數(shù)量可占全部鋼卷產(chǎn)量的60%；由于無(wú)頭軋制工藝的獨(dú)特穩(wěn)定性，能生產(chǎn)出高質(zhì)量高尺寸精度的產(chǎn)品［10］。

產(chǎn)品鋼種和牌號(hào)見(jiàn)表1。

表1 產(chǎn)品大綱

4 結(jié) 語(yǔ)

東華DSCCR 無(wú)頭軋制生產(chǎn)線具有工藝先進(jìn)、技術(shù)領(lǐng)先、節(jié)能環(huán)保、產(chǎn)品附加值高等優(yōu)勢(shì)，適應(yīng)國(guó)家調(diào)整鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的要求。公司積極進(jìn)行結(jié)構(gòu)調(diào)整，推動(dòng)產(chǎn)品升級(jí)，提高產(chǎn)品價(jià)值，大幅度的增加了企業(yè)的利潤(rùn)。