ESP薄板坯連鑄機設計特點

王 詩（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276806）

ESP薄板坯連鑄機設計特點

王 詩
（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東 日照 276806）

主要介紹從奧地利Siemens-VAI公司引進的ESP薄板坯連鑄機的設備組成，主要技術參數及各部分裝置設計特點。

ESP；薄板坯鑄機；設計特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.16.218

1　前言

日照鋼鐵控股集團有限公司，于2013年與奧地利Siemens-VAI公司簽訂了“無頭帶鋼生產線”（簡稱ESP生產線）的引進合同，引進了ESP連鑄-連軋生產線的整套技術和主要生產設備。無頭帶鋼軋制新工藝，是在薄板坯連鑄連軋工藝的基礎上，于2009年在意大利Arvedi投入工業化生產，世界最先進的熱軋薄帶鋼生產工藝。

ESP連鑄機主要參數及鑄坯的規格尺寸：鑄機弧半徑：5m；冶金長度：20.2m；結晶器長度：1200mm；厚度：70mm～110mm；寬度：900～1600mm；長度：無頭軋制；鋼種：超低碳鋼，低碳鋼，低合金高強度鋼，中碳鋼及雙相鋼等；拉速：7.0m/min。

從鋼包回轉臺至扇形段出口的在線生產設備均由Siemens-VAI設計，西門子（中國）/一重進行合作制造，從而保證整體產線的裝備質量，并降低投資。

2　連鑄設備

2.1連鑄在線主要設備的組成特點

蝶形鋼包回轉臺設計，鋼包底部安裝電磁型下渣檢測；使用電動伺服控制裝置的中包；半龍門式中包車設計，液壓升降、橫移和調整；以天然氣為燃料的進口中包預熱站；帶結晶器專家系統的AFM漏斗形智能結晶器；使用ABB電磁制動技術及設備；具備液芯大壓下功能的彎曲段；扇形段動態輥逢控制；下裝鏈式設計的引錠桿。

圖1　ESP連鑄機示意圖

2.2連鑄主要設備的參數及特點

（1）鋼包回轉臺。回轉臺為蝶形結構，兩個叉臂可單獨升降，每個叉臂裝有4個稱重單元，每個稱重單元可承載200t，稱重誤差為±0.07%。鋼包回轉臺承重能力約為470t，回轉半徑約6m。正常工作為液壓驅動，回轉速度最大為1轉/min；事故情況下，蓄能器為其提供動力，回轉速度為0.5轉/min。鋼包的升降行程為800mm，滿包時的升降速度為20mm/s。

（2）中間包。為凈化鋼水，保證鋼包更換期間的連續澆鑄，該產線配備有大容量中間包，其工作容量為45t，溢流容量為48t，工作層采用干式料修砌。中間包內采用穩流器、擋墻和擋壩優化流場，并采用電動伺服裝置控制塞棒啟閉來控制鋼流。

（3）中間包車。中間包車采用半龍門式設計，承載重量為90t，在承重橫梁安裝有3個稱重單元，每個稱重單元可承載50t，稱重誤差為±0.07%。中間包車采用液壓機構進行行走、升降及前后微調，升降行程為600mm，升降速度為30mm/s；前后微調行程為±50mm，微調速度為5mm/s；行走速度有快速（20m/min）和慢速（1.2m/min）。另隨車還設有浸入式水口事故閘板和鋼包長水口機械手。

（4）中間包預熱站。采用意大利CEBA公司的中包預熱站和SEN烘烤爐，以天然氣為燃料進行預熱。烘烤時間約為4小時，達到工作溫度1260℃。

（5）漏斗形智能結晶器。特殊設計的漏斗形智能結晶器是Siemens-VAI與Arvedi共同開發的ESP無頭帶鋼軋制生產線的關鍵技術。其幾何尺寸由Arvedi根據鋼液的凝固收縮特性和高溫熱塑性，結合其二十多年的ISP生產實踐，設計得出；其冷卻傳熱由德國KME公司采用最先進的AFM技術設計得出，極限通鋼量達到6.5t/ min。

圖2　電磁制動設備示意圖

圖3　彎曲段示意圖

另外該結晶器具有在線調寬、在線調錐度功能及結晶器專家系統。

（6）電磁制動。為適應高拉速、高通鋼量的生產要求，采用ABB提供的新一代EMBr技術。在結晶器寬面浸入式水口區域設置與從水口流出的鋼液流動方向垂直的恒穩磁場，對液態金屬的流動起到制動作用。其極限設定電流為±700A。

（7）彎曲段。入口為銷軸鎖定的機械固定輥逢，出口為液壓缸控制的動態輥逢，可實現液芯壓下功能，極限壓下厚度為20mm。

（8）扇形段。由于ESP連鑄機的高澆鑄速度要求，為了使鼓肚和應變速率以及對結晶器液面的干擾保持在限定的范圍內，Siemens-VAI采用小輥密排設計：輥徑≤175mm，輥間距≤205mm。

在彎曲和矯直時，為了避免由于凝固坯殼內的應變速率對產品質量的不利影響，Siemens-VAI開發出連續曲線，以保證應變速率穩定變化，且保證在彎曲和隨后矯直時，內部和外部應變低于最小允許值。

扇形段輥逢的控制與保持依靠出入口四個帶位移傳感器的油缸實現。Siemens-VAI提供的凝固模型依據生產中實時的鋼種、澆鑄速度、過熱度、二冷強度等信息，進行凝固計算，并根據計算結果不斷修正扇形段的目標輥逢及在鑄坯凝固末端進行輕微壓下，達到減輕中心疏松和中心偏析的目的，提高鑄坯質量。

圖4　連續彎曲和連續矯直示意圖

圖5　扇形段輥逢控制示意圖

（9）二次冷卻控制。彎曲段和弧形段采用高壓水冷卻，確保高的冷卻速率來強化新生坯殼。矯直段和水平段采用氣霧冷卻以確保有更寬的冷卻范圍，從而為第一架粗軋機提供具有足夠溫度的鑄坯。

冷卻水量能夠沿著鑄坯寬度方向獨立調節。根據鑄坯寬度，中間和邊部噴嘴可以調整不同的水量，從而使得鑄坯整個寬度方向的溫度均衡，確保邊角部有較高的溫度。

動態配水模型在線計算鑄坯的熱履歷，控制水量來精確調節鑄坯的表面溫度，滿足后續粗軋機所需要的鑄坯表面溫度。

圖6　二次冷卻示意圖

3　結語

除上述在線設備特點外，日鋼ESP連鑄機還有如下特點：（1）日鋼ESP是我國建成投產的第一條采用當今世界鋼鐵行業最先進技術裝備的無頭帶鋼生產線；（2）鑄坯厚（生產95mm鑄坯，遠大于50～70mm的CSP鑄坯厚度），為后續軋制提供更多熱量，從而省去粗軋前的加熱，直接進行軋制，大大降低軋制能耗；（3）產量高。與常規板坯連鑄機相比，單線產量提高40%以上，達到220萬t/a。

［1］Siemens-VAI技術談判Annex No.1［Z］.

［2］Siemens-VAI技術談判Annex No.2［Z］.

［3］Siemens-VAI技術談判Annex No.4［Z］.