供稿|栗建輝， 田亞強 /LI Jian-hui， TIAN Ya-qiang

薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線具有超薄規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)的技術優(yōu)勢，但由于超薄規(guī)格熱軋板卷生產(chǎn)技術難度高，國內(nèi)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的產(chǎn)品規(guī)格主要集中在1.6 mm以上，韓國東部制鐵公司薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線(FTSR)的產(chǎn)品規(guī)格集中在1.4 mm以上，也未實現(xiàn)超薄規(guī)格熱軋板卷的大批量穩(wěn)定生產(chǎn)。唐鋼UTSP生產(chǎn)線在原有設備、工藝基礎上，通過應用對板坯溫度控制、壓下分配、軋制速度、板形控制等進行研究，開發(fā)了薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線輥底式加熱爐蓄熱式燃燒技術與超薄規(guī)格板卷穩(wěn)定軋制等先進技術，提高了超薄規(guī)格板卷軋制穩(wěn)定性和板形質(zhì)量，實現(xiàn)了1.0 mm超薄規(guī)格熱軋板卷的大批量穩(wěn)定生產(chǎn)，適應了當前市場的需求。

UTSP生產(chǎn)線工藝流程及關鍵裝備、技術

唐鋼1810線于2001年引進的UTSP薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，是國內(nèi)第一條應用半無頭軋制工藝的熱軋帶鋼生產(chǎn)線，生產(chǎn)線的布置如圖1所示，其連鑄采用意大利DANIELI公司的FTSC連鑄機，生產(chǎn)厚度65～90 mm鑄坯；加熱爐采用美國BRICMONT公司的輥底式均熱爐，爐長230.195 m；軋機采用2RM+5FM布置，粗軋機由意大利DANIELI公司設計，精軋機由日本三菱重工設計，具有動態(tài)PC和ORG功能；卷取區(qū)采用了IHI株式會社設計制造的高速飛剪、雙地下卷取機。

圖1 唐鋼1810生產(chǎn)線工藝布置圖

主要技術方案

輥底式加熱爐蓄熱式燃燒及板坯對中技術

為滿足超薄規(guī)格熱軋帶鋼軋制的要求，提高煙氣的余熱利用率，在薄板坯連鑄連軋線輥底式加熱爐上創(chuàng)新使用了蓄熱式燃燒技術。同時，在生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品時，工藝要求板坯出爐中心線與軋機中心線的偏差≤5 mm。為此，公司設計開發(fā)了輥底爐板坯對中裝置。

◆ 輥底式加熱爐蓄熱式燃燒技術

為了保證超薄規(guī)格穩(wěn)定軋制，采用了加熱爐蓄熱式燃燒技術，主要技術如下：

1) 研制了單蓄熱同心射流技術；

2) 集成創(chuàng)新了最佳的燃燒控制方式及合理的供熱負荷；

3) 創(chuàng)新研制了爐體復合澆注保溫技術；

4) 加熱爐燃燒自動控制技術。

在國內(nèi)，唐鋼UTSP線率先在輥底式加熱爐上采用了二級燃燒自動控制技術，通過應用蓄熱式燃燒技術，加熱能力提高約100 ℃，達到1250 ℃，并且溫度控制更加精確，板坯縱向溫差小于10 ℃，為超薄規(guī)格品種的生產(chǎn)提供了良好的溫度條件。

◆ 板坯對中技術

為了適應超薄規(guī)格生產(chǎn)對鑄坯對中精度的要求，在輥底爐末端設置了板坯自動對中裝置，控制系統(tǒng)根據(jù)板坯的規(guī)格尺寸，自動設定板坯的對中量，可以將板坯中心線與軋機中心線偏差控制在5 mm之內(nèi)。該項技術的應用大幅減少了因鑄坯出爐跑偏造成的軋機堆鋼事故。

加熱溫度控制技術

◆ 輥底式加熱爐特點

(1) 加熱溫度要求高：熱軋薄規(guī)格帶鋼的軋制對加熱質(zhì)量的要求非常高，實際生產(chǎn)過程中往往由于加熱溫度波動較大而造成軋制不穩(wěn)定、帶鋼拉窄，甚至發(fā)生堆鋼事故。

(2) 加熱時間受到限制：對于薄板坯連鑄連軋來講，雖然鑄坯入爐溫度高，但連鑄與軋機通過輥底式加熱爐剛性連接，在實際生產(chǎn)中必須合理控制緩沖時間。

(3) 特殊的軋線布置的要求：軋線采用2+5的布置，粗軋R2與精軋F1之間距離為24.22 m，中間坯在粗、精軋之間的過程溫降比7機架連軋的過程溫降要大得多。

◆ 加熱溫度梯度制度

為了更好的滿足超薄規(guī)格軋制，適應規(guī)格過渡、軋制節(jié)奏等工藝要求，加熱爐采用了溫度梯度控制制度。

(1) 軋制厚度≥1.8 mm時爐膛溫度控制制度見表1。

表1 軋制厚度≥1.8 mm時各段爐膛溫度 ℃

(2) 軋制厚度＜1.8 mm時，爐膛各段溫度要求見表2。

表2 軋制厚度＜1.8 mm時各段爐膛溫度 ℃

(3) 各規(guī)格對應板坯在爐時間見表3。

表3 各規(guī)格對應板坯在爐時間

壓下分配控制技術

薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線與常規(guī)生產(chǎn)線相比，同等條件下的道次壓下量要大得多，在軋制超薄規(guī)格帶鋼時，上游機架的道次壓下量甚至接近極限值。

◆ 壓下分配原則

結(jié)合2+5軋機布置且軋輥的軋制線高度無法在線調(diào)整的特點，在進行壓下分配時沒有單純按照壓下率分配型或軋制力分配型進行選擇，而是選擇了粗軋按壓下率、精軋按軋制力比率(RFDM)進行分配的方案。

◆ 合理確定中間坯厚度

中間坯厚度即R2出口軋件厚度的設定合理與否，主要影響精軋機組的負荷。中間坯厚度設定過薄，傳送過程溫降過大，精軋負荷高；中間坯厚度設定過大，則精軋機組總的壓下率大，精軋負荷高。

在軋制1.0 mm超薄規(guī)格成品帶鋼時，中間坯厚度由13.47 mm調(diào)整為12 mm，并相應調(diào)整了精軋負荷分配，精軋機整體降低壓下率2.13%，粗軋機組合計增加負荷約100 t，精軋機組合計降低軋制負荷約3000 t，調(diào)整后精軋狀態(tài)平穩(wěn)。

◆ 精軋機F1壓下率觸碰極限時的分配原則

表4為A36B、規(guī)格為1.0 mm×1250 mm的各軋機負荷分配情況。當工藝條件(如軋制溫度等參數(shù))發(fā)生較大變化時，精軋F1機架經(jīng)常發(fā)生壓下率觸碰壓下率極限值，此時二級將在精軋機組進行負荷再分配，降低F1的壓下率，增加下游機組的壓下率，并因此造成下游機組尤其是F2機架負荷的大幅升高，嚴重制約超薄規(guī)格的軋制穩(wěn)定性。但由于F1機架本身的壓下率較大，如放開F1的壓下率極限值則有可能造成F1機架的咬入打滑。

表4 A36B規(guī)格為1.0 mm×1250 mm的各軋機負荷分配表

壓下分配控制技術充分利用了上游機架變形溫度高的特點，提高了上游機架的道次壓下量，降低了下游機架負荷，滿足了精軋機板形控制的要求，避免上游機架高溫大壓下的咬入打滑，以及下游機架負荷過高引起的軋制不穩(wěn)定的現(xiàn)象。

速度控制技術

以滿足操作人員調(diào)整時間的要求及避免軋制過程產(chǎn)生過大溫降為出發(fā)點，根據(jù)溫降模型、變形溫升模型、摩擦溫升模型等計算結(jié)果，結(jié)合產(chǎn)線布置特點，制定了適宜的軋制速度制度。

◆ 粗軋高速穿帶

在薄規(guī)格軋制過程中，中間坯厚度達到或接近下極限，且在R2～F1之間24.22 m的距離中溫度損失大，精軋機負荷偏大，終軋溫度極難命中目標。因此，根據(jù)不同產(chǎn)品規(guī)格，將粗軋穿帶速度適當提高，彌補中間輥道距離過大造成過大溫降。如表5所示。

表5 不同規(guī)格粗軋穿帶速度的提高幅度

◆ 最大軋制速度

為保障超薄規(guī)格軋制過程的穩(wěn)定性與連鑄高拉速相匹配，為此在某些鋼種的某些規(guī)格投入了機架間冷卻，配合提高最大軋制速度，以提高軋制節(jié)奏，增加加熱爐緩沖時間。經(jīng)反復實踐驗證的最大軋制速度設定如表6所示。

表6 不同厚度規(guī)格的最大軋制速度設定值

◆ 拋尾速度

為了提高帶鋼尾部的軋制穩(wěn)定性，減少甩尾，根據(jù)不同規(guī)格，設定了不同的拋尾速度，延長帶鋼尾部的調(diào)整反應時間，使得帶鋼尾部軋制狀態(tài)可控，不同厚度規(guī)格的拋尾速度設定值如表7所示。

表7 不同厚度規(guī)格的拋尾速度設定值

◆ 減速控制

在薄規(guī)格軋制過程中，終軋溫度隨著軋制速度的波動而產(chǎn)生波動，當軋機降速幅度較大時，軋制穩(wěn)定性隨之變差。因此，修正厚度＜1.5mm規(guī)格降速率，使得帶鋼降速幅度減小，達到穩(wěn)定高速軋制時效果。不同厚度規(guī)格的FDTC減速率如表8所示。

軋制節(jié)奏及規(guī)格過度控制技術

◆ 燙輥制度

(1)燙輥材數(shù)量：控制在6～7塊，規(guī)格要求≥2.5 mm；

表8 不同厚度規(guī)格的FDTC減速率

(2)溫度控制：出爐溫度以粗軋出口RDT為準，≤1050 ℃；

(3)節(jié)奏控制：精軋首架F1拋鋼至下塊咬入時間控制在60 s以上。

◆ 規(guī)格過渡安排

以目標厚度為1.0 mm為例，換輥后的過渡規(guī)格及軋制卷數(shù)如表9所示。

◆穩(wěn)定軋制1.0 mm時的生產(chǎn)節(jié)奏控制

在生產(chǎn)1.0 mm超薄規(guī)格時，出鋼節(jié)奏按恒定節(jié)奏控制。在軋制超薄規(guī)格帶鋼過程中，通過固化軋制節(jié)奏，使加熱爐加熱溫度、軋輥的熱凸度變化等工藝條件保持相對穩(wěn)定，形成了標準化操作制度，增加了超薄規(guī)格批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。

表9 過度規(guī)格和過度卷數(shù)對應表

結(jié)合APFC控制的凸度控制技術

為更好地發(fā)揮板形自動控制APFC功能，必須合理設定工作輥原始凸度，制定軋輥下線冷卻及磨削制度，合理利用彎輥、RTC、HRO等修正或控制策略，使APFC的設定值處于一個合理的范圍，避免出現(xiàn)APFC設定參數(shù)處于上、下極限值，提高板形自動控制的質(zhì)量，避免因板凸度、板形自動控制參數(shù)不合理而造成的軋漏、堆鋼事故。

◆ 軋輥原始凸度設定

通過大量數(shù)據(jù)統(tǒng)計，依據(jù)軋機各機架的壓下率分配，重新制訂了各機架軋輥的原始凸度(見表10)，達到了精軋機的比例凸度控制要求。

表10 軋輥原始凸度主要修改記錄 mm

◆ 粗軋機組軋輥溫度控制(RTC)的應用及優(yōu)化

粗軋機處于長時間高溫軋制狀態(tài)，工作輥輥溫較高，軋輥熱凸度對出口厚度為12～14 mm的中間坯影響非常大，甚至超過彎輥的控制范圍。為了補償軋輥熱凸度采用RTC控制，其原理見下圖2，圖3。

◆ 軋件尾部彎輥的修正

帶鋼尾部在精軋機組軋制時，受熱凸度補償參數(shù)不合理、彎輥平衡轉(zhuǎn)換時序不合理、操作工手動調(diào)整時間短等因素的影響，經(jīng)常出現(xiàn)嚴重雙邊浪及跑偏甩尾的現(xiàn)象。為此，在HMI上增加了尾部彎輥力手動設定自動執(zhí)行功能。

圖2 軋輥溫度控制原理

采用上述措施后，改善了軋輥氧化膜狀態(tài)及板凸度控制狀態(tài)，顯著提高了軋輥的軋制噸位，在集中軋制超薄規(guī)格時起到了非常重要的作用。

薄規(guī)格熱軋板卷的平整技術

基于超薄規(guī)格板形不良的特征及造成板形不良的原因，通過理論分析及現(xiàn)場試驗制定了特殊的平整工藝制度，消除了具有超薄規(guī)格特點的板形缺陷，如碎浪，肋浪等。

表11 厚度≤1.2 mm產(chǎn)品平整工藝制度

◆ 針對碎浪缺陷平整工藝

工作輥噸位：集中生產(chǎn)厚度≤1.2 mm產(chǎn)品時，工作輥使用噸位≤800 t。

平整碎浪工藝：如果平整一次后，碎浪缺陷未能完全消除，使用同樣參數(shù)再次進行平整；將碎浪消除后，進行第二次平整消除斜浪，消除碎浪的工藝制度見表11。

速度控制：存在浪形缺陷的板卷需要在低速運行過程中調(diào)整，速度控制在30 m/min。

◆針對肋浪缺陷平整工藝

(1) 使用負凸度軋輥控制；

(2) 軋制張力設定：入口張力不超2000 kg；出口張力控制在7000 kg以上；

(3) 軋制力設定：平整過程采用小軋制力控制，一般不大于2000 kN。

通過應用平整板形控制技術，2013年，厚度≤2.0 mm規(guī)格薄規(guī)格熱軋板卷平均成材率為98.79%，較2012年平均提高2.13%。

實施效果

(1) 通過采用蓄熱式燃燒自動控制技術以及加熱溫度梯度制度，使板坯加熱能力提升100 ℃、板坯縱向溫差小于10 ℃、使溫度波動趨于平穩(wěn)過渡，滿足了超薄規(guī)格對加熱質(zhì)量的基本要求；

(2) 采用板坯對中技術后，因粗軋異常跑偏造成的堆鋼事故由應用前的9～11次/月，下降至2～3次/月。

(3) 針對現(xiàn)場實際采用了超薄規(guī)格的壓下分配技術、速度控制技術、軋制節(jié)奏及規(guī)格過渡技術，有效控制了穿帯以及軋制過程中異常跑偏堆鋼事故，使得1.0 mm超薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性大大提升，實現(xiàn)1.0 mm超薄規(guī)格單軋程產(chǎn)量可達555 t，規(guī)格比例達到60%以上的成績。

(4) 通過合理控制軋輥原始凸度、粗軋工作輥冷卻水量、帶鋼尾部彎輥力等方法，使得超薄規(guī)格帶鋼的板凸度基本處在0～30 μm以內(nèi)，而且采用針對超薄規(guī)格的后續(xù)平整技術，1.0 mm成材率由93.73%提升至98.36%，升高了4.63%。

結(jié)語

(1) 實際經(jīng)驗證明，采用蓄熱式燃燒和板坯對中技術是超薄規(guī)格穩(wěn)定軋制的先決條件。

(2) 充分利用了上游機架變形溫度高的特點，提高了上游機架的道次壓下量，降低了下游機架負荷，可滿足精軋機板形控制的要求，降低上游機架高溫大壓下的咬入打滑風險，以及下游機架負荷過高引起的軋制不穩(wěn)定性。

(3) 通過提高粗軋穿帶速度，減小了中間坯的前半部溫降，通過設置FDT的梯度目標值控制，合理設定了精軋穿帶速度及軋制速度，并通過合理設定拋鋼速度，提高操作工的調(diào)整時間，可以實現(xiàn)降低甩尾的目的。

(4) 通過開發(fā)對中精度控制技術、穩(wěn)定軋制技術及超薄規(guī)格的平整技術，解決了薄規(guī)格軋制穩(wěn)定性差和薄規(guī)格板形缺陷等問題，實現(xiàn)了1.0 mm超薄規(guī)格熱軋板卷的大批量穩(wěn)定軋制。

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