東華鋼鐵DSCCR無頭軋制技術研究與應用

李 寧，馬銀濤

（唐山東華鋼鐵集團 鋼軋廠，河北 唐山063300）

1 前 言

ESP（無頭軋制）工藝技術被稱為鋼鐵工業的第三次技術革命，代表了當今世界熱軋帶鋼的最高水平。目前真正實現全連續無頭生產的鋼廠在國內有日照鋼鐵和首鋼京唐，而且都是分別引進國外Arvedi和Daniel的技術方案［1］。東華鋼鐵DSCCR無頭軋制生產線本著自主集成、技術創新的原則，以全無頭軋制工藝為主，并具備單塊和半無頭軋制工藝靈活轉換的特點［2］。

2 DSCCR無頭軋制技術設備特點

東華鋼鐵DSCCR無頭軋制生產工藝見圖1。

圖1 1 DSCCR示意圖

東華DSCCR采用具有國際領先水平的全無頭軋制工藝，工藝流程為：板坯由連鑄機出口經1#擺動剪（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→2#擺動剪（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（FM）→層冷裝置（LAM）→高速飛剪（HSS）→地下卷取機（DC）。這種配置可實現單塊軋制、半無頭軋制及全無頭軋制。

與傳統熱軋生產線相比，該生產線產品覆蓋面廣，市場應用前景廣闊，薄規格產品比例大，同時薄規格帶鋼可以實現以熱軋產品代替冷軋產品即所謂“以熱代冷”的優點。不存在中間坯切頭切尾，成材率比傳統熱軋要高［3］。連鑄坯100%熱裝熱送，比傳統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定。產品的板形、卷形、頭尾寬度、厚度顯著高于CSP 同規格產品。軋制中不存在穿帶與拋尾［4］，可實現高比例薄規格（≤1.5 mm 占比60%以上）產品穩定生產。

2.1 隧道式加熱爐

1#加熱爐布置在1#擺剪和粗軋機組之間，用于板坯加熱提溫。隧道爐分為固定段和擺動段。擺動段可以通過整體爐體的小角度擺渡，與剔鋼段對接，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組之間，用于對中間坯的加熱升溫，以保證無頭軋制時溫度要求。同時在2#加熱爐入口處設置事故處理段，可以在下游發生事故時將剪短的中間坯提升，讓出中板推出機構運行空間，進行中板定尺剪切和堆垛。

加熱爐采用了脈沖燃燒技術，可以實現燒嘴的全開和全關，以時間和開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，可實現燒嘴始終保持在最佳狀態下的燃燒；二級計算機根據需求負責調整爐子的各段溫度，達到板坯設定的出爐溫度。

2.2 頭部重壓下粗軋機

粗軋機采用兩臺4 輥軋機形式，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組進行精軋軋制。

粗軋機配備有彎輥，可以調節中間坯的凸度；同時機架間安裝了張力輥，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。

粗軋機采用了頭部重壓下工藝（此技術具有自主知識產權），在軋輥完全咬入后進行壓下，即在坯料充滿變形區后再動態壓下。此項技術可以在不增加軋制道次和減少初始軋件厚度的情況下，提高粗軋機道次壓下量，讓中間坯厚度大幅度減薄，有利于后續精軋機的薄規格穩定軋制，減少堆鋼事故，提高作業效率，同時還可以提升極限規格的生產能力。

2.3 全連軋張力控制

全連軋時全線都要保證秒流量平衡，因此張力控制的點多、涉及面廣，困難程度遠大于常規軋制。全無頭生產時，一旦張力控制不好，就會造成全線事故停車，可謂牽一發而動全身。

起套輥位于精除鱗機和F1 側導板之間，用于調整帶鋼軋制張力，當發生事故后挑起帶鋼便于處理。當粗軋與精軋連軋時，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。

當精軋機出事故時，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始提升，同時精軋前起套輥迅速生起，保證粗軋正產軋制并由2#擺剪配合軋制中間坯半成品。

同時在粗軋和精軋區都配備了測速裝置，用于檢測帶鋼運行速度，保證全線的張力控制。

2.4 精軋動態變厚度

在無頭軋制時，厚度規格發生變化時需要軋機動態地調整輥縫，目的是動態改變軋機出口厚度［5］，使精軋出口帶鋼厚度平穩過渡至下一個計劃規格；而在動態變規格過程中必須確保機架間張力穩定，楔形厚度段長度盡可能短。在此過程中，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圖2。

圖2 動態變厚度示意圖

在無頭軋制過程中，動態變規格起始點由物料跟蹤系統產生，動態變規格長度來自過程自動化系統設定。當變規格跟蹤點到達精軋F1 機架時，軋機速度、輥縫（軋制力）設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）設定值，彎輥力、厚度控制增益、板形控制增益等也相應變化。機組速度級聯控制持續運行，下游機架變規格控制方式與F1 相同，當定義的變規格長度通過精軋機組后，動態變規格完成。

為確保軋制穩定性，變規格過程中AGC 控制功能輸出值將保持，機架間張力設定值應在變規格完成后變化至下一塊板坯設定值，活套高度控制功能也需要做適應性修改。

2.5 鐵素體軋制工藝

本生產線可采用鐵素體軋制技術，在顯著降低軋制能耗的條件下，大批量穩定生產性能優質的薄規格和超薄規格低碳軟鋼［7］。理論依據：對于低碳鋼、超低碳鋼，其在奧氏體溫度范圍內和鐵素體溫度范圍的軋制變形抗力相當。并且利用數學模型和神經網絡組成的混合系統，修正軋制力與變形抗力計算誤差，在以后的生產中誤差會越來越小［8］。

主要方案是降低TF1加熱溫度，控制粗軋機開軋溫度，比常規開軋溫度要低。TF2 進行爐溫控制，確保進入精軋機時帶鋼完成γ→a的相變，使精軋過程完全在鐵素體范圍內進行。

鐵素體軋制（低溫軋制）的研究和應用表明，該技術在薄規格低碳鋼和微合化鋼超薄熱軋帶卷的生產中具有明顯的節約能源和降低成本的優勢，有相應裝備條件的鋼鐵企業會逐步采用和預留這一軋制技術［9］。

鐵素體軋制具有以下優勢：1）降低加熱爐能耗。2）降低工作輥的磨損，提高軋輥壽命，增加軋機生產效率。3）提高產品表面質量。改善氧化鐵皮，提高冷軋酸洗效率。4）減少了軋件內應力，提高熱軋產品板形質量。5）提高超低碳鋼薄規格軋制穩定性，提高產量，降低成本，以熱帶冷。6）鐵素體軋制的產品作為冷軋原料，可降低屈強比，提高冷軋階段生產效率。

3 產品方案

東華DSCCR 生產線年產厚度0.8～12.5 mm、寬度850～1 350 mm 的熱軋帶鋼200 萬t。生產的產品廣泛應用于集裝箱、管線、汽車、公路建設、造船、機械、冷軋用板、家電、五金、壓力容器等行業。產品具有以下特點：可生產高強鋼；可生產高質量的薄規格產品，實現“以熱代冷”；生產品種豐富，如低、中、高碳鋼、高強度低合金鋼、IF 鋼、管線鋼、其工藝還特別適合多相鋼、硅鋼的生產；產品規格上，能夠基本覆蓋市場所需的寬度范圍、厚度薄至0.8 mm的超薄規格的高質量帶鋼，生產厚度范圍在1.5 mm 以下的產品數量可占全部鋼卷產量的60%；由于無頭軋制工藝的獨特穩定性，能生產出高質量高尺寸精度的產品［10］。

產品鋼種和牌號見表1。

表1 產品大綱

4 結 語

東華DSCCR 無頭軋制生產線具有工藝先進、技術領先、節能環保、產品附加值高等優勢，適應國家調整鋼鐵產品結構的要求。公司積極進行結構調整，推動產品升級，提高產品價值，大幅度的增加了企業的利潤。