線棒材連鑄坯熱送熱裝的工藝技術研究

胡波，高丹，樊智，侯德強

（內蒙古包鋼鋼聯股份有限公司長材廠，內蒙古 包頭 014010）

0 引言

連鑄坯熱送熱裝工藝是上個世紀八十年代國外興起的一種鋼鐵生產技術，和傳統技術相比，連鑄坯熱送熱裝技術具有創新優勢。線棒材生產一般都采用控制軋制與冷卻的設備，通過控軋控冷能夠節省鋼材中的合金材料，可以極大地減少制造成本。而隨著連鑄坯工藝的迅速發展和不斷完善，連鑄坯熱送熱裝工藝成為節能降耗、提高質量和提升生產效率的重要途徑。連鑄坯熱送熱裝工藝推動了煉鋼-連鑄-軋鋼生產管理的一體化進程，是衡量鋼鐵生產技術和管理水平的重要技術指標。

1 現階段連鑄坯熱送熱裝技術發展

對于線棒材生產而言，產品規格變化，會使軋機小時內的產量變化非常大，而連鑄機生產方坯的速度比較低，若沒有突破性的技術創新，則連鑄機作業能力不能夠完全與軋鋼生產相適應。我國從九十年代開始，連鑄比不斷提高，有部分企業開始嘗試采用連鑄坯熱送熱裝工藝。到九十年代中期以后，我國線棒材生產開始廣泛采用熱送熱裝技術。通過連鑄坯熱送熱裝技術，使煉鋼-連鑄-軋鋼生產過程能夠利用連鑄坯物理熱，可以有效降低軋鋼工序加熱爐燃耗，減少鋼坯氧化燒損，減少從冶煉到軋制成品的流程時間，提高熱軋生產效率，減少了廠房占地面積。

雖然我國采用連鑄坯熱送熱裝技術的鋼廠出現了較快地增長，但是和一些發達國家（例如美國、日本等）相比，還存在著比較大的差距，尤其是實現熱裝率百分之六十以上的企業占比相對較少[1]。本世紀以來，我國新建了很多條線棒材生產線，這些產線因為布置較為合理，系統作業效率大大提升，無論是熱裝率還是熱裝溫度都得到了很大的提高，有一些企業的熱裝溫度已經達到800℃。目前，我國鋼鐵企業用于棒線材生產的連鑄坯工藝主要有兩種模式：一種是附帶翻轉功能的步進式冷床，另外一種則是帶撥爪的移鋼機。相比而言，前一種非常適合優特鋼企業，因為這種模式下連鑄坯冷卻比較均勻，并且表面質量比較好，但缺點是冷卻時間長，連鑄坯熱裝溫度比較低；移鋼機相較于步進式冷床，更加適合普碳鋼企業應用，因為鋼坯移動的速度比較快，不會大幅度降溫，加熱爐的熱裝溫度比較高，更加適于配合短流程的工藝布置，它的熱裝溫度能夠達到800℃，可以進行適當補溫操作后直接進行軋制[2]。

連鑄坯質量是實施熱送熱裝工藝的關鍵影響因素，鑄坯質量好壞對整個流程的順行及產品質量有著直接的影響。鋼廠通過設置合理的計算機控制系統、鑄坯質量在線檢測系統，實現對煉鋼連鑄生產科學控制，更好地進行坯料跟蹤，保證生產協調性。但是高溫檢測和缺陷清理技術存在一定弊端，而且檢測過程還會損失鑄坯溫度，因此無缺陷鑄坯生產技術成為熱送熱裝工藝的關鍵技術[3]。在熱送熱裝工藝中，對于 HCR和DHCR工藝，鑄坯在爐時間短或不經加熱爐，鑄坯表面氧化鐵皮層很薄，近鑄坯表面的缺陷不易消除，從而造成成品的表面缺陷。因此，保證無缺陷坯是連鑄坯熱送熱裝工藝的一個基礎，無缺陷率要力爭達到98%以上，鑄坯質量的控制必須從“物理檢查”向“質量保證”轉變，從“控制廢品率”向“無缺陷生產控制”轉變。

2 連鑄坯熱送熱裝工藝存在問題

在進行連鑄坯熱送熱裝時，要考慮鋼-軋間距離。連鑄機生產的熱連鑄坯直接采用輥道(在距離較長的情況下會帶保溫罩)送入軋鋼車間進加熱爐，如果連鑄機出坯方向同軋鋼車間要求提供的坯料方向不一樣，或者連鑄機出坯方向同軋鋼車間要求提供的坯料方向沒有在同一條連續生產線上，可以采用旋轉輥道調整鋼坯的出坯方向，或者還可以使用小車式橫移輥道，通過橫移鋼坯的方法把熱坯送進軋鋼車間[4]。這種運送方法能夠進行連續式的送鋼，熱連鑄坯能夠非?？斓乇凰瓦M軋鋼的加熱爐內，易于保證比較高的熱裝溫度。如果鋼-軋間距離過大，就很難采用輥道的方式進行輸送，而運輸車比較適合此類情況。熱連鑄坯一般用裝有保溫設備的汽車或者火車將其運送至軋鋼車間，因為汽車的載重量比較小，但是它的靈活性更強，所以可以同時用多臺汽車進行輸送。除此以外，流程中各工序分散、管理效率低、信息化水平低，也是當前連鑄坯熱送熱裝工藝存在的一個主要問題。

3 連鑄坯熱送熱裝問題的解決措施

3.1 線棒材連鑄-軋鋼“界面”技術的應用

在線棒材實施連鑄坯熱送熱裝工藝的生產過程中，應用連鑄-軋鋼“界面”技術，優勢非常明顯。連鑄-軋鋼“界面”技術，是一項技術難度高、經濟效益明顯的技術集成包，是由連鑄機-軋鋼平面布置、產能匹配對應性、鑄機恒拉速、定重供坯等多項技術動態集成的技術集成系統 。

連鑄坯熱送熱裝工藝與軋鋼生產工藝的生產能力有著較大的差異。連鑄機能夠為軋鋼提供單一斷面的連鑄坯，連鑄機在連續澆鑄多爐鋼之后停機，然后清理結晶器和更換引錠桿，停機時間一般在三十分鐘以內。因此，連鑄機的生產效率基本上可以保持同一水平，運行速度比較穩定。而在軋鋼生產中，需要按照合同和生產計劃，經常停軋進行軋輥和孔槽的更換，另外還有一些維修以及事故的停軋時間。相比連鑄生產，線棒材軋鋼生產效率變化比較大，甚至會出現無法適應連鑄機能力的情況。應用連鑄-軋鋼“界面”技術，其發生作業事故的幾率比較低，從實際作業情況統計，除去事故停機維修以及更換生產工具等需要花費的時間，連鑄坯熱送熱裝實際作業率能夠達到85%以上。

3.2 控制信息系統在連鑄坯熱送熱裝技術中的應用

連鑄-軋鋼生產過程是一個連續和離散混雜的過程，生產工藝約束多、工序工位間關系復雜，控制信息系統在生產運行系統中發揮著承上啟下的關鍵作用，對生產過程中的物質流、能量流、信息流等實現全過程協同高效的控制與調度，而且起到了將生產制造和經營管理的信息進行轉換、加工、傳遞的作用，是生產與經營的橋梁和紐帶[5]?？刂菩畔⑾到y的應用，能夠大大提高管理效率。例如，某鋼廠研發出的鑄坯熱送熱裝的信息管理程序，這種控制信息系統能夠把生產計劃、鑄坯輸送以及調度管理等各個節點整合為一體，使各項工序更好的銜接起來，大大提升鑄坯熱送熱裝率，保障軋制工序的緊湊，降低事故率，提高生產效率。自上線運行以來，通過不斷完善系統，為企業實現低能耗、高效率提供了技術支持，達到了良好的使用效果。

3.3 線棒材生產實現連鑄坯熱送熱裝工藝須滿足的必要前提

線棒材生產采用連鑄坯熱送熱裝工藝的優勢是非常多的，但是由于這種生產系統比較復雜，所以要滿足的前提條件如下：

第一，樹立無缺陷連鑄坯生產理念，要保證生產過程的穩定均衡，為了滿足這種需要，企業就需要不斷采用創新的先進工藝技術，例如，煉鋼爐采用擋渣器的方式出鋼，以此能夠很好的減少煉鋼中的非金屬夾雜物，采用爐外精煉的方式，能夠微調鋼水成分，更加精確地控制鋼水的溫度。對于高級鋼與特殊鋼而言，還可以采用真空脫氣技術，目的是為了減少鋼中氫、氧等的含量，以此提升鋼的純凈度。在連鑄過程中，還可以采用保護澆注、電磁攪拌等方式。而對于鋁鎮靜鋼，可以在連鑄機的出口位置設置好水冷淬火相關裝置，使鋼坯表面淬火形成淬火層，就可以很好地避免氮化鋁的生成，避免鋼表出現裂紋，影響質量。合金鋼對于坯料質量要求更高，因此必須確保連鑄坯沒有缺陷。

第二，軋鋼車間與連鑄車間之間的距離應該盡可能縮短，以保證連鑄坯熱送的條件。

第三，連鑄機與軋機的生產能力必須要保持適應。

第四，在軋鋼車間，應該設置一座冷連鑄坯與熱連鑄坯都可以進行加熱的加熱爐，加熱爐的燃燒系統要能夠靈活進行調節，以適應軋機操作。在實際生產的過程當中，爐罐號應該在鋼材標牌顯示，為了更加方便進行爐罐號管理，同一爐號的鋼坯應該進行一次性的連續生產?？傊?，為了便于鋼坯管理工作，熱送熱裝的過程中，不管何種原因造成熱連鑄坯剔出，應該盡量整爐剔出，需要補充冷坯則應及時補充。

第五，煉鋼連鑄工藝與軋鋼工序應該保持統一調度、協調作業，煉鋼廠除了要將熱鋼坯快速送至軋鋼車間以外，應該出具鑄坯的檢驗合格說明，因此企業必須有完整科學的操作流程，提高管理效率。

4 線棒材熱送熱裝改造成功案例

國內韶鋼、唐鋼、萊鋼等線棒廠連鑄坯熱裝熱送改造都是比較成功的案例，通過實現熱裝熱送技術創新改造，這些鋼廠鑄坯入爐溫度可以較好地穩定在800℃以上。連鑄坯熱裝熱送技術實現成功改造，使得軋制生產的時間大大縮短，工藝流程得到簡化，因此滿足了企業節省能源消耗和資金成本以及提升加熱爐生產效率、降低連鑄坯燒損率等多方面的需要。這使得生產流程更加高效化，同時也滿足可持續發展戰略背景下對鋼鐵企業提出的節能減排需求。

5 結語

綜上所述，在線棒材生產過程中，采用連鑄坯熱送熱裝工藝系統，能夠大大彌補傳統工藝模式的不足，在激烈的市場競爭環境以及可持續發展要求下，更好地滿足線棒材生產企業的需要，節省生產成本的同時，提高生產效率及質量，減少碳排放。實現連鑄坯熱送熱裝工藝，需要滿足一定的必備條件，除了不斷提高鑄坯質量、熱裝率、熱裝溫度外，在應用過程中，還需要不斷引進和開發熱送熱裝新工藝的技術與裝備，例如連鑄直軋工藝是目前熱送熱裝又一突破性的生產工藝，可以實現更佳的節能降耗目標。