1780 mm熱連軋機組熱送熱裝的可行性分析

陳冬至 高秋艷 劉社牛

(安陽鋼鐵集團有限責任公司)

1780 mm熱連軋機組熱送熱裝的可行性分析

陳冬至 高秋艷 劉社牛

(安陽鋼鐵集團有限責任公司)

針對安鋼1780 mm熱連軋機組的工藝布置和品種結構，分析了熱送熱裝的可行性，并對熱送熱裝的生產組織模式、板坯質量控制和加熱工藝優化方面提出了一些具體的措施。

熱送熱裝 板坯質量 生產計劃 加熱工藝

0 前言

安鋼第二煉軋廠1780 mm熱連軋機組于2007年6月投產，設計產能達到400萬t。由于地理位置的限制，該生產線的板坯庫設計能力較小。板坯的熱送熱裝，可以提高板坯庫的坯料周轉，緩解庫容壓力;特別是熱送直裝可以實現板坯不用下線，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，是最經濟和效率最高的生產組織模式。

1 生產線的概況

1.1 工藝布置

安鋼1780 mm熱連軋機組屬于常規熱連軋機組，煉鋼區域主要有2座150 t轉爐、2座LF爐外精煉、2座RH真空處理爐、2臺常規雙流板坯連鑄機;軋鋼區域主要有3座蓄熱步進梁式加熱爐、2架粗軋機組、7機架精軋連軋機組、3座地下卷取機。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→精軋機組→層流冷卻→3臺卷取機→取樣檢驗→噴號→入庫。

1.2 產品的品種結構

1780 mm機組投產以后，根據市場需求，開發了一系列的鋼種。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、低合金高強度鋼、橋殼用鋼、優質碳素結構鋼等系列三十多個品種鋼，約占該機組總產能的四分之一。

2 熱送熱裝技術

連鑄坯熱送熱裝技術從二十世紀的七十年代初開始發展，國內武鋼最早開始應用，至今該技術已日臻成熟，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，進行軋制，這是傳統的生產模式，該模式的能耗最高，生產周期長，對坯庫容量的壓力也最大。

2)熱裝工藝(HCR):連鑄和熱軋可以獨立的編制軋制計劃，連鑄坯暫時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℃，該工藝節能效果顯著，但需要連鑄和軋制生產計劃實現一體化，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，僅通過邊角補熱裝置或均熱爐后直接送到軋機進行軋制。

熱送熱裝工藝作為一項重要的節能措施，近年來在常規熱連軋機組也得到了應用。梅鋼2009年的熱裝比例達到了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生產模式一般適用于薄板坯連鑄連軋生產線，對常規熱連軋生產線來說，不具備實現的基本條件。安鋼熱連軋機組在工廠設計上，軋鋼機組和連鑄機組處在同一主體廠房中，這為實現HCR和DHCR熱送熱裝方式提供了十分有利的條件。

3.1 鑄坯的質量控制

連鑄坯熱裝熱送工藝實現的前提是連鑄工序必須能夠提供質量良好、穩定的連鑄坯。如果連鑄坯存在質量缺陷，就不得不將連鑄坯冷卻下來進行檢查、處理。從安鋼熱連軋機組的品種結構來講，除了優質碳素結構鋼外，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，當矯直點處于第三脆性區時，鑄坯內弧就會產生角橫裂。出現角橫裂的板坯必須進行清角處理，否則將會使鋼材產生邊部缺陷。安鋼的實踐表明，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。鑄坯質量問題的解決為熱送熱裝提供了先決條件。

3.2 生產計劃安排

熱裝熱送工藝需要一個可使煉鋼、軋鋼工序間實現物流直接連接和高速化的生產計劃和管理做支撐。這就要求必須實現煉鋼、軋鋼計劃的同步化，物流管理順暢，生產計劃具有在操作、質量異常時的可以動態調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工藝中，DR生產模式一般適用于薄板坯連鑄連軋生產線，對常規熱連軋生產線來說，不具備實現的基本條件。根據安鋼1780 mm熱連軋機組的工藝布置特點，應主要采用HCR和DHCR兩種工藝的生產組織模式。連鑄坯在板坯庫堆放空冷，一般0 h～8 h內的裝爐溫度在500℃ ～600℃，8 h～16 h內的裝爐溫度為450℃左右，16 h～24 h內的裝爐溫度為350℃左右，24 h～32 h內裝爐溫度為300℃左右。一般熱裝溫度≥400℃時節能效果比較明顯［1］，因此HCR生產模式熱裝時間應控制在板坯下線的0 h～16 h內。

對于HCR的生產計劃安排，由于煉鋼連鑄與熱軋生產計劃屬于兩個相對于獨立的生產計劃，它們之間有一定的時間間隔，作為緩沖，因此，在編排生產計劃時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，也可采用計劃排程［2］，為提高入爐板坯的溫度，板坯在板坯庫停留的時間應盡可能地短。

相對于HCR的生產計劃，DHCR的生產計劃安排要復雜得多。在直接熱送熱裝生產模式下，軋制計劃是根據連鑄計劃生成的。每一塊板坯其關聯到軋制計劃的屬性(如寬度、鋼種)，在連鑄計劃制定的時候就已經明確了。由于在連鑄計劃完成以前，每一爐鋼的出鋼量等是不明確的，導致整個澆次的板坯實際數量與計劃數量有一定的差別;個別板坯可能出現表面等質量問題需要下線處理，因此在計劃上要允許進行動態的調整。

由于直接熱送熱裝模式的復雜性，一個軋制計劃可以只安排一臺連鑄機進行直接熱送熱裝生產。由于一個軋制計劃存在過渡材和主軋材，存在板坯寬度的變化，而一個連鑄計劃的寬度是固定不變的，軋制量也大于連鑄計劃數量。因此一個軋制計劃不可能全部采用直接熱送熱裝生產。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方式的坯料補充。

3.3 加熱工藝優化

在熱裝熱送的工藝條件下，目前的加熱和軋制工藝應該同時進行優化。若熱裝以后加熱制度的加熱爐制度不作調整，加熱爐物料熱裝多帶來的節能潛力不但得不到成分發揮，有時甚至于造成爐膛溫度過高，增加爐內金屬的氧化燒損、過熱過燒等加熱質量問題［3］。

鑄坯裝爐溫度對加熱有很大的影響，在700℃左右是不同熱送溫度的一個分界線［4］。微鈦處理的鋼，700℃以下鑄坯組織均會發生奧氏體分解相變;700℃以上，熱送后奧氏體則不發生相變。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魏氏體的不利組織，可能會導致在后續軋制中易產生缺陷。

對HCR和DHCR的生產模式，根據其裝爐溫度的不同，加熱工藝也應該有所區別。為達到最佳的節能效果和加熱質量，同一軋制計劃的HCR和DHCR板坯應裝入不同的加熱爐中，分別執行加熱工藝。

4 結語

隨著安鋼連鑄技術水平的提高，已基本解決了各個品種的角橫裂等板坯質量問題，為1780機組熱送熱裝創造了先決條件。隨著鋼材市場競爭的加劇，對鋼鐵企業降本要求 越來越高，節能減排已成為一項關系到企業生存的重要工作，熱送熱裝技術作為節能減排的重要手段，在熱連軋機組有很大的提升空間。因此通過提高煉鋼和熱軋生產的連續性和穩定性，提升計劃管理工作水平，實現熱送熱裝工藝，并不斷提高熱送熱裝比例，結合加熱和軋制工藝的優化，將進一步實現安鋼1780 mm熱連軋機組的低成本運營，為公司創造更大的經濟效益。

［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