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(shè)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(shè)備組成，主要技術(shù)參數(shù)及各部分裝置設(shè)計特點。

ESP；薄板坯鑄機；設(shè)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(chǎn)線”（簡稱ESP生產(chǎn)線）的引進合同，引進了ESP連鑄-連軋生產(chǎn)線的整套技術(shù)和主要生產(chǎn)設(shè)備。無頭帶鋼軋制新工藝，是在薄板坯連鑄連軋工藝的基礎(chǔ)上，于2009年在意大利Arvedi投入工業(yè)化生產(chǎn)，世界最先進的熱軋薄帶鋼生產(chǎn)工藝。

ESP連鑄機主要參數(shù)及鑄坯的規(guī)格尺寸：鑄機弧半徑：5m；冶金長度：20.2m；結(jié)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(zhuǎn)臺至扇形段出口的在線生產(chǎn)設(shè)備均由Siemens-VAI設(shè)計，西門子（中國）/一重進行合作制造，從而保證整體產(chǎn)線的裝備質(zhì)量，并降低投資。

2　連鑄設(shè)備

2.1連鑄在線主要設(shè)備的組成特點

蝶形鋼包回轉(zhuǎn)臺設(shè)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(shè)計，液壓升降、橫移和調(diào)整；以天然氣為燃料的進口中包預(yù)熱站；帶結(jié)晶器專家系統(tǒng)的AFM漏斗形智能結(jié)晶器；使用ABB電磁制動技術(shù)及設(shè)備；具備液芯大壓下功能的彎曲段；扇形段動態(tài)輥逢控制；下裝鏈式設(shè)計的引錠桿。

圖1　ESP連鑄機示意圖

2.2連鑄主要設(shè)備的參數(shù)及特點

（1）鋼包回轉(zhuǎn)臺?；剞D(zhuǎn)臺為蝶形結(jié)構(gòu)，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(zhuǎn)臺承重能力約為470t，回轉(zhuǎn)半徑約6m。正常工作為液壓驅(qū)動，回轉(zhuǎn)速度最大為1轉(zhuǎn)/min；事故情況下，蓄能器為其提供動力，回轉(zhuǎn)速度為0.5轉(zhuǎn)/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(xù)澆鑄，該產(chǎn)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(nèi)采用穩(wěn)流器、擋墻和擋壩優(yōu)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(shè)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(gòu)進行行走、升降及前后微調(diào)，升降行程為600mm，升降速度為30mm/s；前后微調(diào)行程為±50mm，微調(diào)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(shè)有浸入式水口事故閘板和鋼包長水口機械手。

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

（5）漏斗形智能結(jié)晶器。特殊設(shè)計的漏斗形智能結(jié)晶器是Siemens-VAI與Arvedi共同開發(fā)的ESP無頭帶鋼軋制生產(chǎn)線的關(guān)鍵技術(shù)。其幾何尺寸由Arvedi根據(jù)鋼液的凝固收縮特性和高溫?zé)崴苄?，結(jié)合其二十多年的ISP生產(chǎn)實踐，設(shè)計得出；其冷卻傳熱由德國KME公司采用最先進的AFM技術(shù)設(shè)計得出，極限通鋼量達到6.5t/ min。

圖2　電磁制動設(shè)備示意圖

圖3　彎曲段示意圖

另外該結(jié)晶器具有在線調(diào)寬、在線調(diào)錐度功能及結(jié)晶器專家系統(tǒng)。

（6）電磁制動。為適應(yīng)高拉速、高通鋼量的生產(chǎn)要求，采用ABB提供的新一代EMBr技術(shù)。在結(jié)晶器寬面浸入式水口區(qū)域設(shè)置與從水口流出的鋼液流動方向垂直的恒穩(wěn)磁場，對液態(tài)金屬的流動起到制動作用。其極限設(shè)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(tài)輥逢，可實現(xiàn)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(yīng)變速率以及對結(jié)晶器液面的干擾保持在限定的范圍內(nèi)，Siemens-VAI采用小輥密排設(shè)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(nèi)的應(yīng)變速率對產(chǎn)品質(zhì)量的不利影響，Siemens-VAI開發(fā)出連續(xù)曲線，以保證應(yīng)變速率穩(wěn)定變化，且保證在彎曲和隨后矯直時，內(nèi)部和外部應(yīng)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(xiàn)。Siemens-VAI提供的凝固模型依據(jù)生產(chǎn)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(jù)計算結(jié)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(zhì)量。

圖4　連續(xù)彎曲和連續(xù)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(diào)節(jié)。根據(jù)鑄坯寬度，中間和邊部噴嘴可以調(diào)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(tài)配水模型在線計算鑄坯的熱履歷，控制水量來精確調(diào)節(jié)鑄坯的表面溫度，滿足后續(xù)粗軋機所需要的鑄坯表面溫度。

圖6　二次冷卻示意圖

3　結(jié)語

除上述在線設(shè)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(chǎn)的第一條采用當今世界鋼鐵行業(yè)最先進技術(shù)裝備的無頭帶鋼生產(chǎn)線；（2）鑄坯厚（生產(chǎn)95mm鑄坯，遠大于50～70mm的CSP鑄坯厚度），為后續(xù)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(chǎn)量高。與常規(guī)板坯連鑄機相比，單線產(chǎn)量提高40%以上，達到220萬t/a。

［1］Siemens-VAI技術(shù)談判Annex No.1［Z］.

［2］Siemens-VAI技術(shù)談判Annex No.2［Z］.

［3］Siemens-VAI技術(shù)談判Annex No.4［Z］.