熱軋超薄帶鋼ESP技術的應用

周培侖

摘 要：傳統的板帶熱連軋精軋機組生產均以單塊中間坯進行軋制，因此，不可避免地要經過進精軋機組時的穿帶、加速軋制、減速軋制、拋鋼、甩尾等一系列過程，由此發生的尺寸公差和力學性能的不均勻性，很難在原有工藝框架內得到解決。熱軋帶無頭軋制新技術正是解決這些問題的一項重要技術突破，其中無頭連鑄連軋技術（ESP）可看做是當前最具有代表性的技術。本文就著重介紹了ESP技術在熱軋超薄帶鋼生產中的應用。

關鍵詞：熱軋超薄帶鋼 ESP 技術

0 前言

近年來，熱軋帶鋼逐漸向薄規格和超薄規格的方向發展。但隨著帶鋼厚度的減薄，生產中所遇到的主要問題是受到最大軋制速度以及精軋溫度和卷取溫度的限制。為確保帶鋼頭部安全地穿過輸出輥道并順利喂入卷取機，帶鋼的速度就不能超過某個極限值。由于超薄帶鋼生產過程中溫降極快，再加上上述最大軋制速度的限制，使得到達精軋機的帶鋼難于滿足精軋溫度要求。針對以上問題，近幾年開發出的是無頭連鑄連軋技術（ESP）可看做是當前最具有代表性的前沿技術。

1.ESP技術特點和優勢

1.1ESP技術特點

（1）全程連續帶鋼生產，連澆爐次10×300t，軋輥消耗可保證一次性軋制15km帶鋼；

（2）采用單臺單流高拉速連鑄機，拉速可達7.0m/min，7min即可完成從鋼水到熱軋成品卷的過程；

（3）高產量超薄帶鋼生產，最大生產能力可達266萬t/a；

（4）高產量優質帶鋼生產，可大批量生產超低碳、雙相鋼等鋼種；

（5）與常規熱連軋、薄板坯連鑄連軋技術相比，從鋼水到熱軋卷的過程消耗低，對于追求成本優勢最大化的投資者來說成本低是最大的吸引力；

（6）最緊湊式平面布置，全長約190m，投資成本明顯降低。

1.2ESP技術優勢

（1）節能降耗

采用ESP技術得到的產品厚度、寬度精度，板形，性能均勻度均達到比常規熱連軋還高的水平，如厚度公差小于等于30μm，寬度公差小于等于5mm，溫差小于等于7℃。采用無頭軋制技術可使得成材率進一步提高，鋼水到熱軋卷的收得率達到97%～98%。在此基礎上，ESP生產線直接和間接排放的溫室氣體和有毒氣體量較低，能源消耗比常規熱軋工藝大幅降低，生產薄規格產品時，其能耗可以降低65%～70%。

（2）生產成本低

ESP機組具有能耗低、耗材成本低和鋼水收得率提高的特點。感應加熱器是一種可將約三分之二的電能轉換為用于加熱中間坯的熱能的感應加熱設備。基于克雷默那ISP批量生產的經驗，ESP機組的收得率可以達到97.5%～98.5%。與ISP的處理成本相比，ESP的處理成本大大降低，比傳統機組的處理成本降低了約50%。

2.生產線實例

2.1系統組成

某ESP生產線生產能力年生產能力約為222萬t/a，最大生產能力可達到266萬t/a。整套鋼鐵生產系統包括：300t轉爐、300t鐵水脫硫、300tLF爐、300tRH爐、ESP生產線（連鑄+連軋）、熱軋帶鋼酸洗平整生產線、橫切機組、縱切機組、自動包裝機組等，產品定位為以熱帶冷的超薄帶鋼產品，利用ESP生產線的技術特點、影響力和節能降耗的成本優勢，最終批量生產出性能穩定、板形和表面質量好的超薄規格熱軋高強鋼。

2.2ESP技術的工藝流程

2.2.1連鑄機澆注前的準備

修砌好并在干燥站干燥完畢的中間罐用吊車運至澆注平臺上的中間罐車上，再用平臺上的烘烤站將中間罐烘烤到1100℃，浸入式水口烘烤到約1250℃。

接通結晶器冷卻水、二冷水、壓縮空氣、設備冷卻水、液壓、潤滑等系統，使其處于正常狀態。

引錠桿送至結晶器內合適位置，并將引錠頭在結晶器內塞緊，并填好冷卻用廢鋼屑。

2.2.2連鑄機澆注操作

經由鋼包進入中間罐的鋼水，當其液面高度達到一定高度時，打開塞棒，此時鋼水通過浸入式水口注入結晶器。

當鋼液在結晶器內上升到規定的拉坯位置時，啟動操作箱上“澆注”按鈕，扇形段驅動輥按預定的起步拉速開始拉坯。與此同時，結晶器振動裝置、二冷噴淋水、二冷室排蒸汽風機同時啟動。

結晶器內己凝固成坯殼帶液芯的鑄坯由引錠桿牽引離開結晶器下口，經足輥、彎曲段、弧形段往下移動，此時冷卻水和被壓縮空氣霧化的冷卻水直接噴到鑄坯上進行冷卻。弧形的鑄坯進入矯直段被矯直，然后進入水平段。

鑄坯出水平段和粗軋機后，經擺動剪剪切，鑄坯與引錠桿脫離，引錠桿快速送至引錠桿存放裝置處。與引錠桿分離后的連鑄坯送至后部的軋鋼車間。

2.2.3連續軋制過程

（1）無頭軋制模式

鑄坯經過大壓下軋機軋制成厚度為8mm-20mm的無頭中間坯。該無頭中間坯通過帶保溫罩的輥道運送至感應加熱爐，感應加熱爐以高效、準確、動態在線和靈活的方式將無頭中間坯加熱至要求的約1200℃。感應加熱爐后設置有夾送輥除鱗箱。無頭中間坯經過除鱗后進入架精軋機組，軋制成目標厚度的帶鋼。帶鋼經過輸出輥道和層流冷卻后得到理想的微觀組織結構。在輸出輥道的末端、卷取機之前，高速飛剪將無頭帶鋼進行分卷，然后在地下卷取機上進行卷取。

無頭軋制模式下可生產厚度為0.8mm-4.0mm全寬度帶鋼。在高速飛剪和1#地下卷取機之間的較短區域內以及地下卷取機之間的區域內配備有特殊穿帶裝置，以保證超薄熱軋帶鋼的頭部能在高的輸送速度下順暢穿帶。在無頭軋制過程中，通過精軋機組末架和高速飛剪入口夾送輥對帶鋼的頭部進行控制，因此在輸出輥道區域沒有翹頭現象。

上述的無頭軋制模式對超薄熱軋帶鋼生產專門進行了優化以便能連續優質地生產出傳統的帶鋼厚度并獲得優化的收得率（無頭尾）。通過消除帶鋼頭部穿帶和甩尾過程，允許在全寬度范圍軋制厚度為1mm以下的帶鋼。

（2）半無頭軋制模式

對于厚度超過1 mm的熱軋帶鋼，則用擺式剪或者轉縠飛剪將把中間坯按生產單個鋼卷的尺寸進行切分，由此ESP生產線進入半無頭軋制模式。切分后的中間坯將加速前行，以便和下一塊中間坯的頭部稍拉開一些距離。切分成單卷規格的中間坯經過感應加熱爐加熱、除鱗并穿帶進入精軋機組軋制至成品規格、然后再經層流冷卻即可獲得微觀結構均勻和機加工性能良好的帶鋼，最后由地下卷取機卷成鋼卷。

3.結語

無頭軋制技術ESP的工業化生產，標志著連鑄連軋技術的又一次進步。無頭軋制技術的實現，體現了近幾十年軋鋼工業的技術成果和發展方向，即高質量的極限薄規格產品、高效率的工藝設計和低能耗的工藝技術。

參考文獻：

[1] 何怡平.熱軋無頭軋制技術發展 [J].工程技術.2016，13（2）：5-7.