专利名称：中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法
技术领域：
本发明涉及一种中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法。特别是涉及碳素钢、低合金钢的中薄板坯连铸连轧板卷带钢的生产工艺，属于冶金金属压力加工技术领域。
背景技术：
目前，连续式热轧带钢，传统的生产工艺具有品种全、产量高、生产灵活、产品压缩比大的优点，经转炉炼钢、连铸200mm～250mm厚板坯、火焰切割、步进式加热炉加热、除鳞、粗轧机组轧制、剪切、除鳞、精轧机组轧制、层流冷却、卷取出卷，其主要不足是铸机设备重量大、轧制线长、厂房建筑高、占地大、连铸与轧制线之间要求有较大的中间板坯库做缓冲，设备投资大、能耗高，连铸坯热装率最高仅能达到60％～65％，平均入炉温度只有500～550℃；板坯在粗轧区轧制时间长、板坯热损失高，需要有较高的板坯出炉温度；为补偿中间坯头尾温差，精轧机组必须采用升速轧制，这样就要增加精轧主电机容量，并且产品板形难于控制。对此，人们在研究改进连铸连轧板卷生产工艺，例如《轧钢》2000年2月第17卷第1期公开了一种CSP薄板坯连铸连轧生产线，具有年产96万t、厚度1.2mm～12.7mm、宽1000mm～1350mm、卷重24.3t、材质为碳素结构钢及低合金钢的热轧带钢，由立弯式连铸机铸出厚50mm～70mm的板坯，剪切后在隧道式加热炉加热，经除鳞、6架精轧机轧制、层流冷却、最后卷取成卷，这种生产工艺具有投资小、生产成本低、隧道式加热炉铸坯入炉温度高、简化粗轧工序、强化精轧机组的优点，可适于薄规格产品的生产，但在生产品种、设备维修和组织生产方面存在以下不足由于CSP连铸坯厚度薄，只有50mm～70mm，拉坯速度高，为3～6m/s，生产中的漏钢率高，事故率高达50％；受包晶钢和连铸裂纹敏感性大的限制，很多钢种不能生产；铸坯定尺一般在30m～50m，后部必须配置长度约200m的辊底式加热炉，轧机一旦故障，连铸机只能停产，且隧道式加热炉占地面积大，设备复杂，操作和维护难度大及投资造价高；在工艺布局上，连铸机与加热炉之间缓冲余地小，连续作业时事故处理损失大；这种工艺布局没有粗轧机，一种板坯厚度经过精轧机组轧出不同规格的成品，对精轧机组配置要求高。
本发明的目的，是克服现有不足之处，提供一种中薄板坯连铸连轧板卷生产方法，以提高产品质量、降低能耗、减小投资、降低成本。
发明内容
本发明采取的措施方案是1.连铸机优选铸坯拉速低和事故率低的合理坯料断面。
2.采取铸机与加热炉紧凑配置形式，快速装料，提高入炉坯料温度，步进式加热炉配置长行程装钢机。
3.加热炉采取双炉热装、冷装.分别使用，具有热坯直装、冷坯随调随用的灵活措施，采用的是双炉小交叉装出钢的工艺。
4.采取热卷取工艺，减少中间坯头尾温差，与高压水联合除鳞，提高带钢表面质量。
5.粗轧区采取合理分布轧制道次与轧制负荷，以提高轧制效率和节能。
6.精轧机设有弯辊、工作辊轴向横移及控冷装置，实现带钢自由程序轧制。
实现这些措施，依次包括以下工艺步骤(1)连铸铸坯保温钢水罐100t，6分钟运抵铸机，R5立弯连续弯曲连续矫直，最高铸速3.5m/min，铸坯断面尺寸100mm～135mm×900～1550mm，定尺12.9m～15.6m，火焰切割。采用结晶器液压振动技术，提高了铸坯的质量，保证了铸坯表面无清理率大于95％。
采用一级及二级计算机自动化控制。
(2)铸坯加热两座步进梁式加热炉采取汽化冷却，配有长行程装钢机，铸机与加热炉之间为短行程紧凑配置，铸机出坯辊道是加热炉的上料辊道，铸坯装入炉温度高，热装率95％以上，平均热装温度达到900℃，板坯出炉温度1150～1250℃±30℃，两炉分别为4段及8段控制，连铸板坯装、出加热炉采用双炉小交叉工艺。
(3)坯料除鳞坯料出炉后，以压力18MPa的双排高压水除鳞装置进行除鳞，其喷射角摆动8～15°，喷嘴至板坯之间的距离可随板坯厚度进行调整，以满足除鳞需要。
(4)粗轧工艺大立辊轧机对板坯进行侧压，板坯最大减宽量30mm，最大轧制力3000kN，主电动机功率882kW。
二辊可逆粗轧机1架，采用油膜轴承，最大轧制速度3.5m/s，最大轧制力25000kN，主电动机功率AC5000kW×2；带附着立辊轧机的四辊可逆粗轧机1架，最大轧制速度5.0m/s，最大轧制力20000kN，主电动机功率DC 5515kW，附着式立辊轧机的最大轧制力1600kN，主电机功率400kW×2。
轧制方式大立辊轧机控制带钢的宽度和有效除鳞，附着立辊用以提高带钢宽度精度。二辊可逆轧机每道次压下率均大于35％，经三道次轧制，使板坯减薄到原尺寸的30％左右，再在四辊可逆轧机轧制一道，轧成厚22～38mm坯料，通过两架粗轧机总轧制时间减少30秒，减少中间坯料温度损失30～50℃，使精轧机入口温度保持在1000～1100℃之间。
(5)热卷箱工艺坯料通过粗轧机组轧制后，在精轧机组前有中间坯热卷取设施，穿带速度2～2.5m/s，卷取速度＜5m/s，开卷速度＜2m/s，卷取坯料厚20～40mm，宽900～1550mm，最大卷重21t，对中间坯料保温、头尾温度均匀、在粗轧与精轧机间缓冲、清除氧化铁皮具有积极效果。
(6)精轧工艺坯料经具有园弧剪刃的切头飞剪切头后再进入由6架四辊轧机组成的精轧机组，其中，1～6架轧机支持辊为油膜轴承，4架与5架有液压AGC装置，3～6架设有弯辊和串辊装置，1～2、2～3、3～4机架之间有带钢冷却装置，最大轧制力25000kN，最大轧制速度10.2m/s，工作辊最大弯辊力1200kN，串辊行程±150mm。飞剪切尾成反圆弧状，以减少轧后尾部的鱼尾形，便于卷取外形整齐。
(7)带钢层流冷却工艺层流冷却装置全长72m，有20组冷却集管，通过计算机控制层流开闭，使带钢有良好的机械性能。通过5组高压水箱，稳定各组冷却集管压力，流量稳定，层流冷却水总量6400m3/h压力为0.03MPa～0.05MPa，侧喷水压力1.0MPa。
(8)带钢卷取采用液压3助卷辊地下卷取机，卷取速度最大16m/s，卷取厚度1.5～13.0mm，卷取宽度900～1550mm，钢卷内径762mm、外径1150～2100mm，最大卷重24t。
本发明相比现有技术有如下积极效果1.中薄板坯厚度选择优选为100～135mm。拉速降低，事故率低，优选拉速小于3.5m/min，不受包晶钢限制，品种多，成品压缩比高，质量好。
2.铸机与具有长行程装钢机的加热炉紧凑布置，铸机出坯辊道与加热炉上料辊道为同组两用，板坯入炉温度达900℃以上，节省能源。
3.对两座加热炉所装的不同规格坯料，采用小交叉均衡装出钢工艺，使两座加热炉坯料出钢节奏合理，提高产品质量。
4.连铸机与连轧生产线应急事故缓冲时间可达30分钟以上，铸机与加热炉之间的铸坯还可以下线存储待轧，对外来坯适应范围也大，使生产组织灵活，减少停产，提高作业率。
5.产量高，可以进行双机四流生产，实现年产200万t以上能力，潜力大，有充足的生产能力。
6.粗轧机两架轧机之间采用3+1调配轧制，在前机架采用大压下量三道次与后机架一道次匹配，两架轧机轧制负荷承载能力利用率达88％，通过两架轧机总轧制时间减少达30秒，减小中间坯温降30～50℃，为节能、提高产品质量与薄品种轧制提供保障条件。
7.进精轧机前的中间坯经热卷取箱的热卷取，对中间坯进行保温，使头尾温度均匀，实现精轧机恒速轧制，保证轧制过程的稳定性，降低薄材轧制时对精轧机主电机功率的要求，节省设备投资；同时，中间坯经热卷箱卷取与开卷，可使外卷铁皮受拉、内卷铁皮受挤压而松动，除鳞效果非常理想，解决了中薄板连铸坯铁皮难除的问题。
具体实施例方式
本发明具体实施在1700中薄板连铸连轧生产线(ASP)，采用100～135mm厚中薄板坯R5m铸机，两座具有长行程装钢机的步进梁式加热炉，二辊及四辊可逆粗轧机各一架，在精轧机前设有中间坯热卷取设备、具有弯辊串辊装置的控轧控冷精轧机6架，层流冷却及2座地下卷取机，其包括以下工艺步骤1.连铸铸坯90t转炉炼钢钢水以100t保温罐6分钟运抵铸机，R5m铸速3.5m/s铸坯100～135mm×900～1550mm×12.9mm～15.6m，铸机1机1流，铸机本体重345.8t，厂房高度低，吊车轨道梁高24.5m。
2.铸坯加热两座步进梁式加热炉采取汽化冷却，配有长行程装钢机，铸机与加热炉之间为短行程紧凑配置，铸机出坯辊道是加热炉的上料辊道，铸坯热装温度900℃以上，出炉温度1150℃～1250℃±30℃。对两座加热炉所装的不同规格坯料，采用小交叉均衡装出钢工艺，使两座加热炉坯料出钢节奏合理，提高产品质量。
3.除鳞铸坯加热出炉后，以压力18MPa的双排高压水除鳞装置进行除鳞，坯料进在二辊可逆粗轧机前进四辊可逆粗轧机轧前、及进精轧机组前还要进行高压水除鳞。
4.粗轧工艺大立辊轧机控制带钢的宽度和有效除鳞，附着立辊用以提高带钢宽度精度。二辊及四辊可逆轧机各一架，分别以最大轧制力25000kN及20000kN轧制。轧制方式采用二辊可逆轧机每道次压下率均大于35％，经三道次轧制，使板坯减薄到原尺寸的30％左右，再在四辊可逆轧机轧制一道，轧成厚22～38mm坯料，通过两架粗轧机总轧时间减少30秒，减少中间坯料温度损失30～50℃，使精轧机入口温度保持在1000～1100℃之间。
5.热卷箱工艺粗轧机组之后与精轧机组之间有中间坯热卷取箱工艺设施，可自动识别坯料长短，自动卷取，穿带速度2m/s～2.5m/s，最大卷取速度5m/s，最大开卷速度2m/s，卷取坯料厚20mm～40mm，宽900mm～1550mm，最大卷重21t，对中间坯保温，使头尾温度均匀，清除氧化铁皮。
6.精轧机组工艺坯料经具有园弧剪刃的切头飞剪切头后再进入由6架四辊轧机组成的精轧机组，其中，1～6架支持辊为油膜轴承，4架与5架有液压自动控制板厚(AGC)装置，3～6机架设有弯辊和串辊装置，1～2、2～3、3～4机架之间有带钢冷却装置，最大轧制力25000kN，最大轧制速度10.2m/s，工作辊最大弯辊力1200kN，串辊行程±150mm，坯料进精轧机组1000～1100℃，终轧温度800～900℃。飞剪切尾成反圆弧状，以减少轧后尾部的鱼尾形，便于卷取外形整齐。
7.带钢层流冷却工艺层流冷却装置全长72m，有20组冷却集管，通过计算机控制层流开闭，使带钢有良好的机械性能。控制温度500℃～800℃。通过5组在线高压水箱，稳定各组冷却集管的压力，流量稳定，层流冷却水总量6400m3/h，压力为0.03MPa～0.05MPa，侧喷水压力1.0MPa。
8.带钢卷取采用液压3助卷辊地下卷取机，卷取厚度1.5～13.0mm，卷取宽度900～1550mm，钢卷内径762mm、外径1150～2100mm，最大卷重24t。主电机容量DC700kW。助卷辊直径Φ380mm三辊式。电机容量50kW。
本发明根据中薄板坯生产特点，采用铸机与加热炉之间短行程紧凑配置，铸机出坯辊道是加热炉的上料辊道，铸坯入炉温度大于900℃；在铸机与连轧线生产节奏不匹配时，铸坯缓冲时间可达30min，在加热炉或轧制线故障的情况下，铸坯可以下线储存缓冲，存放缓冲板坯所需的板坯库远远小于常规带钢生产线的板坯库，只需容纳2000t板坯的空间即可完全满足正常生产要求，待加热炉或轧制线恢复正常后，下线缓冲的板坯仍可上线继续轧制，同时还能适应外来板坯，在生产组织上具有很高的灵活性。
权利要求
1一种涉及冶金工业中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法，本发明特征在于依次包括下列工艺步骤连铸铸坯——铸坯加热——坯料除鳞——粗轧工艺——热卷箱工艺——精轧工艺——带钢层流冷却工艺，(1)连铸铸坯炼钢钢水通过保温钢水罐、钢包或中间罐运抵曲率半径5m连铸机，铸速＜3.5m/min，铸成断面100～150mm×900～1550mm，火焰切割，定尺12.9m～15.6m，1机1流，铸机本体重345.8t，采用一级及二级计算机自动化控制，(2)铸坯加热两座步进梁式加热炉，采取汽化冷却，铸坯热装炉温度900℃以上，铸坯断面100～150mm×900～1550mm，定尺12.9m～15.6m，热装加热能力260t/h，冷装加热能力180t/h，长行程装钢机最大行程10500mm，加热温度1150℃～1250℃±30℃，(3)坯料除鳞坯料加热出炉后，以压力18MPa的双排高压水除鳞装置进行除鳞，其喷射角摆动8～15°，喷咀至板坯之间的距离可随板坯厚度进行调整，(4)粗轧工艺大立辊轧机对板坯进行侧压，板坯减宽量＜30mm，最大轧制力3000kN，主电动机功率882kW，二辊可逆式粗轧机，轧辊尺寸Φ1270/1170mm×1700mm，最大轧制速度3.5m/s，最大轧制力25000kN，主电动机功率AC5000kW×2，轧后除鳞，四辊可逆式粗轧机，工作辊尺寸Φ800/750mm×1700mm，支承辊尺寸Φ1400/130mm×1700mm，最大轧制速度5.0m/s，最大轧制力20000kN，主电动机功率DC5515kW，轧后除鳞，四辊可逆式粗轧机附着式立辊，轧辊尺寸Φ880/830mm×450mm，最大轧制力1600kN，立辊电机功率400kW×2，轧制方式以大立辊轧机控制带钢的宽度和有效除鳞，附着立辊用以提高带钢宽度精度，二辊可逆轧机每道次压下率均大于35％，经三道次轧制，使板坯减薄到原尺寸的30％左右，再在四辊可逆轧机轧制一道，轧成厚22～38mm坯料，通过两架粗轧机总轧制时间减少30秒，减少坯料温度损失30～50℃，使精轧机入口温度保持在1000～1100℃之间，(5)热卷箱工艺坯料通过粗轧机组轧制后，在进入精轧机组前有热卷箱工艺设施，可自动识别，自动卷取，穿带速度2～2.5m/s，卷取速度＜5m/s，开卷速度＜2m/s，卷取坯料厚20～40mm，宽900～1550mm，最大卷重21t，卷取箱工艺能应急轧制线事故、减少坯料头尾温差、清除带钢表面铁皮、提高精轧机组轧制稳定性，(6)精轧工艺坯料经双圆弧剪刃的切头飞剪切头成圆弧型后进入由6架四辊轧机组成的精轧机组，第1～6架轧机支承辊采用油膜轴承， 第4与第5架轧机具有液压AGC功能，第3～6架设有弯辊和串辊装置，1～2、2～3、3～4机架间有带钢冷却装置，工作辊直径1～2架，700～640mm，3～6架，665～615mm支承辊直径1550～1400mm，最大轧制力25000kN，主电动机功率DC3500kW×6最大轧制速度10.2m/s，工作辊弯辊弯辊力＜1200kN，工作辊串辊行程±150mm，AGC液压系统行程30mm，精轧入口温度1000～1100℃，精轧出口温度800～900℃，飞剪切尾成反圆弧状尾部，减少精轧机后产生鱼尾形，便于整齐卷取，提高带卷成型外观，(7)带钢层流冷却工艺装置全长72m，设20组冷却集管，通过计算机控制层流开闭，使带钢轧后获得良好的机械性能，带钢卷取控制温度500～800℃±20℃，通过5组高压水箱，稳定各组冷却集管压力流量稳定，层流冷却水量6400m3/h，压力为0.03MPa～0.05MPa，侧喷水压力1.0MPa。
2.根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法，其特征在于中薄板坯连铸机与步进式加热炉采取紧凑式布置，连铸的出坯辊道就是加热炉的上料辊道。
3.根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法，其特征在于采用两座加热炉交替出钢的小交叉工艺方法。
4.根据权利要求1所述的中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法，其特征在于带钢层流冷却工艺采用液压3助卷辊地下卷取机，卷取厚度1.5～13.0mm，卷取宽度900～1550mm，最大卷重24t，钢卷内径762mm，钢卷外径1150～2100mm，卷取速度最大16m/s，卷筒直径Φ762mm，主电机容量DC700kW，助卷辊直径Φ380mm三辊式，电机容量50kW，夹送辊直径上辊Φ900mm，下辊Φ400mm，电动机容量上辊300kW下辊300kW。
全文摘要
本发明公开一种中薄板坯连铸连轧板卷的生产方法，采用的技术方案以连铸机铸坯拉速低和合理坯料断面，连铸与加热炉布局紧凑、铸坯输出辊道与加热炉入炉辊道一机双用，使铸坯入炉温度达到900℃以上，采用双炉加热小交叉装、出钢方法，铸机与步进式加热炉间的缓冲余地大，二辊可逆粗轧机3道次、四辊可逆轧机1道次，粗轧区总轧制时间减少30秒，减小中间坯温降50℃，采用中间坯热卷取箱工艺，减少头尾温差，提高中间坯除鳞效果，精轧机组采用弯辊、串辊、控冷、自动控制板厚等措施，提高板卷质量，实现节能、降低成本、稳定产品质量，本发明适于碳素钢、低合金钢的中薄板坯连铸连轧板卷带钢的生产，特别适合于薄板的生产。
文档编号B21B1/46GK1483521SQ02132970
公开日2004年3月24日 申请日期2002年9月19日 优先权日2002年9月19日
发明者刘玠, 孙一康, 张恒禄, 李龙珍, 吴峥, 黄维学, 王明仁, 童朝南, 刘文仲, 马长仁, 高海, 王德坤, 黄浩东, 那杰夫, 金福兴, 刘 申请人:鞍钢集团新钢铁有限责任公司