熱軋窄帶鋼高效生產實踐

董冠求

（天津市新天鋼聯合特鋼有限公司，天津 301500）

0 引言

熱軋帶鋼是我國國民經濟發展的重要基礎冶金產品之一，具有強度高、韌性好、易于加工成型等優良性能。熱軋帶鋼不僅作為成品鋼材使用，還可作為原料使用，可根據需要沖壓、彎曲和焊接成各種復雜截面的結構件和金屬制品，是一種產量大、用途廣、品種多的重要鋼材。目前我國的輕工、家電、建筑、機械、汽車等行業需要大量的熱軋帶鋼，主要應用于生產焊接鋼管、冷彎型鋼、冷軋帶鋼、光伏支架、高速護欄、家電家具配件、汽車配件等。熱軋帶鋼是天津市新天鋼聯合特鋼有限公司（后稱聯合特鋼）主要產品之一，由于鋼熱軋帶鋼生產線建設和投產時間較早，產線配置的工藝裝備比較差，生產工藝也已落后，造成產線生產效率低、產品能耗高、鋼坯氧化燒損嚴重，加熱爐NOx排放和CO 的排放過多等問題。

因此，對聯合特鋼熱軋帶鋼生產線進行提產、降耗工藝優化已勢在必行。本文介紹了聯合特鋼公司為實現帶鋼產線高效化、智能化和綠色化生產模式而開展的提產、降耗研究內容，分析了帶鋼生產線存在的主要問題，有針對性地提出了工藝改進措施。

1 帶鋼生產線存在的問題及研究改進內容

1.1 帶鋼生產線存在的問題

1.1.1 生產效率偏低

帶鋼生產線軋制速度8.0～16.0m/s，單線日產量從1800 噸到7000 噸不等，未充分發揮產線工藝裝備潛能，沒有最大程度實現低成本、高效率、穩定化生產模式。

1.1.2 帶鋼板形控制精度偏低

帶鋼厚度偏差0～0.15mm，寬度偏差0～5mm，影響了帶鋼深加工產品質量，容易造成質量合格率偏低的情況，如焊管后壁厚不均，焊縫不能融合或者產生搭焊。

1.1.3 冷軋基料氧化鐵皮過厚

由于生產線軋后未應用控溫控軋高效冷卻系統，冷軋基料氧化鐵皮過厚，造成下游用戶酸洗時間過長、酸耗過高、生產效率低的情況；同時力學性能波動較大，容易造成冷軋板形不良，成品力學性能不均的情況。

1.1.4 加熱爐溫度控制準確度不高

加熱爐燃燒控制方式為人工調整，看火工依據經驗調整煤氣和空氣流量及配比，存在爐溫控制不均，溫度控制準確度不高，易出現鋼坯過熱事故；空燃比控制不當，燃氣消耗大、氧化燒損嚴重，NOx排放和CO的排放過多的情況。

1.2 帶鋼生產線研究改進內容

1.2.1 研究低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝

針對當前高能耗、高排放的節能、環保問題，研發低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝，提升燒鋼質量和溫控精度，避免欠燒、過熱或過燒等問題，降低能耗、減少污染物排放量，滿足節能、環保要求。

1.2.2 研發粗軋不均勻寬展孔型優化技術

針對矩形坯、方坯的寬展問題，研發粗軋不均勻寬展孔型優化技術，優化孔型和平（立）輥的匹配工藝，獲得良好的平面形狀和截面形狀，有助于提高板凸度、板形等指標。

1.2.3 研究帶鋼的全工況高效連續軋制技術

針對傳統熱軋帶鋼的低速、低效問題，研發精品帶鋼的全工況高效連續軋制技術，結合先進的儀器儀表和智能測控系統，開展熱送熱裝、智能加熱、超快冷及工藝優化工作。

2 熱軋帶鋼生產工藝改進措施

2.1 低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝

基于步進式加熱爐的特點，利用氧氣分析儀及智能燒鋼先進技術，能夠顯著提高燃燒效率，能夠精確控制爐內各部分的溫度及壓力，形成高效的加熱爐燒鋼工藝制度，實現步進式加熱爐的高效智能燒鋼[1]。經現場調研和分析在高精度智能燒鋼工藝改造前，聯合特鋼公司三、四車間加熱爐存在如下問題：

（1）加熱爐熱負荷、爐壓控制水平低，造成燃氣燃燒效率低、燃料消耗高，煙氣NOx和CO 的排放含量高；

（2）加熱爐爐內溫度控制水平低，鋼坯燒損嚴重；

（3）加熱爐空燃比控制水平低，鋼坯氧化嚴重、脫碳層厚度大；

另外，根據加熱爐的控制原理，加熱爐各段的氣氛環境需要根據生產工藝需求進行控制，通常情況是均熱段控制成還原性氣氛、加熱段控制成弱還原或中性氣氛、預熱段控制成弱氧化性氣氛，故需要對每一段的氣氛環境進行檢測、控制才能滿足加熱工藝的需求。

聯合特鋼公司三、四帶鋼車間加熱爐高精度智能燒鋼工藝改造之后，有效解決了以上問題。加熱爐系統通過最佳化燃燒數字模型以及先進控制算法，克服煤氣壓力和熱值的波動，實現了根據坯料情況動態優化爐內氣氛和溫度場，精準控制出鋼溫度的目標，最終獲得更優的鋼材產品性能。

2.2 粗軋的不均勻寬展孔型優化技術

利用多道次立輥調整帶鋼邊部形狀，精確控制帶寬精度，嚴格控制平面形狀及截面形狀，改善軋制狀況，提升板凸度、板形精度，同時減少頭尾偏差。為降低軋輥消耗，優化設計孔型匹配秒流量容錯機制，避免堆鋼事故。根據軋制批次寬度的不同，粗軋平軋5道次中采用1～2道次進行不均勻寬展孔型軋制，不均勻寬展孔型首先是使用在第一道次，其次是使用在第三道次，同時允許上、下工作輥對稱不均勻寬展孔型軋制，也允許單個工作輥不均勻寬展孔型軋制，容錯率大大提高[2]。

根據軋制計劃及產品規格優選孔型分配（如表1 所示），減少強展輥磨損。當生產薄規格時，可減少強展輥使用，防止頭部過尖造成堆鋼，根據用戶寬度訂單可進一步調整孔型和孔型分配，生產寬度更大的帶鋼產品。

表1 孔型輥使用參數表

2.3 熱軋帶鋼的全工況高效連續軋制技術

原鋼坯入爐工藝為：經檢查合格的方坯、矩形坯送入原料跨，分類堆放，根據生產計劃，用天車吊運，經上料臺架通過入爐輥道輸送進入加熱爐。

高效連續軋制技術包括：步進梁雙蓄熱加熱技術，全連軋工藝，高壓水除鱗技術，自動測寬測厚技術，軋后超快冷和層流冷卻技術。鋼坯經加熱軋制成帶鋼，產品以盤卷狀態交貨。對于高效軋制技術，鋼坯熱裝熱送技術是不可缺少的環節。鋼坯熱裝熱送可以降低電、燃氣等能源消耗，縮短鋼坯加熱時間，減少鋼坯的燒損，提高成材率，提高加熱爐產量，提高加熱爐的加熱質量，同時還能減少廠內庫存占地面積及節約投資等。

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鋼坯熱裝熱送工藝改進方案：煉鋼廠鑄坯下線后使用自主設計保溫車進行運輸，保溫車采用加長載重汽車進行隔熱保溫，既可以確保汽車的安全運輸，又可以減少鑄坯熱量損失，還可以降低鑄坯風彎的危險。保溫車上蓋、側板、下板襯有保溫石棉，相當于一個保溫箱。定尺切割后的鑄坯經冷床下線時，由天車將熱坯調入保溫車，保溫車封蓋，運輸到帶鋼廠加熱爐庫房區域，由于鑄坯在裝運過程采取了保溫措施，鑄坯運抵帶鋼廠裝入加熱爐的溫度一般可達到400～700℃。當連鑄坯熱送到帶鋼廠時，鑄坯經隨車質保書和實物驗收后刷卡自動錄入生產系統，經組坯后熱坯直接由天車吊入上料臺架輥道上入爐或者卸入庫房堆垛存放。

3 技術改造效果

實踐證明，通過低耗、低排放的高精度智能燒鋼、粗軋的不均勻寬展孔型優化、熱軋帶鋼的全工況高效連續軋制等一系列技術改進措施的實施，有效改善和消除帶鋼三、四線存在的問題，達到了預期效果。

（1）通過低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝的實施，加熱率爐爐壓由原5～50Pa 控制范圍減少到至5～25Pa 控制范圍，加熱爐出鋼溫度由原1080～1180℃的控制范圍縮小至1090～1150℃控制范圍，鋼坯氧化鐵皮平均厚度由原25um 降至15um，帶鋼三線煤氣消耗由220m3/t 降低到了206.83m3/t。

（2）通過粗軋不均勻寬展孔型優化技術的實施，帶鋼熱軋線拓寬了產品規格，增加了500mm 寬度帶鋼系列，同時帶鋼質量得到明顯提升，板型合格率由之前的90%提高到99.80%，提高了9.8%，力學性能合格率由96%提升到100%。

（3）通過全工況高效連續軋制技術的實施，帶鋼三、四線鑄坯熱裝率達到90.5%，節省煤氣消耗12.5%。帶鋼三線月產平均達到234900.775 噸，比技術改造前提高17.41%

4 結語

通過熱軋帶鋼生產線的提產、降耗工藝優化改造項目的實施，提高了產線的自動化、智能化控制水平，為產線開展低耗、低排放的高精度智能燒鋼、粗軋不均勻寬展孔型優化、帶鋼全工況高效連續軋制的研究創造了基礎條件。

（1）加熱爐空氣、燃氣流量及空燃比動態控制的實施，提高了鋼坯加熱溫度的均勻性、減少了氧化燒損、降低煤氣消耗。同時減少了NOx排放和CO的排放量，實現了軋線節能降耗、綠色環保的要求。

（2）粗軋不均勻寬展孔型的優化及平立輥的工藝匹配設計，提高了帶鋼的板形質量和板形控制精度，有效降低堆鋼工藝事故率；同時增加了帶鋼的軋制寬度，拓寬了帶鋼的產品規格，可根據用戶產品訂單寬度要求，通過調整孔型和孔型分配生產不同寬度的帶鋼產品，實現軋線柔性化生產。

（3）煉鋼-軋鋼生產協同調控、鋼坯熱裝熱送工藝的改進和高效連續軋制技術的實施，有效提高了產線鋼坯熱裝熱送率，提高了熱軋帶鋼的產量、降低了燃料消耗。