维普资讯 http://www.cqvip.com ．第２３卷第６期 ３６．２００２年１２月 特殊钢 ＳＰＥＣＩＡＩ． ＥＩ， Ｖ０１．２３．Ｎｏ．６ Ｄｅｃｅｍｂｅｒ ２００２ ・冶金设备・ 薄板坯连铸连轧的轧制设备配置及轧制技术 孔德彪 （马鞍山钢铁设计研究院，马鞍山２４３￣５） 摘要介绍了ＣｓＰ（紧凑式带材生产）、ＩＳＰ（在线带材生产）、ＦＩｓＣ（通用薄板坯连铸）等薄板坯连铸连轧 的轧制设备（包括加热炉）和轧制技术一自由轧制技术、无头轧制技术和铁素体轧制技术等。 关键词 薄板坯连铸连轧轧制设备 Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｔｈｉｎ Ｓｌａｂ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｋｏｎｇ Ｄｅｂｉａｏ （Ｍａａｎｓｈａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ Ｄｅｓｉｇｎ ａｎｄ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｍａａｎｓｈａｎ ２４３００５） Ａｂｓｔｒａｃｔ Ｔｈｅ￣ｏｍｎｇ ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ ｒｅｈｅａｔｉｎｇｆｕｒｎａｃｅ ａｎｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｃｌｕｄｉｎｇ－ｆｒｅｅ ｓｉｚｅ ｒｏｍ，￣，ｅｎｄｌｅｓｓ ｒｏｌｌｉｎｇ ａｎｄｆｅｒ— ｒｉｌｆｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ ｔｈｉｎ ｐｌａｔｅ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｒｏｌｌｉｎｇ—ＣＳＰ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ），ＩＳＰ（Ｉｎ－Ｉ＿ｉｎｅ Ｓｔｒｉｐ Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ）ａｎｄ ＦＩＳＣ（Ｆｌｅｘｉｂｌｅ Ｔｈｉｎ－Ｓｌａｂ Ｃ０ｎ血ＩｕｏＩ】ｓ Ｃａｓｔｉｎｇ）ｐｒｏｃｅｓｓ ａｒｅ ｐｒｅｓｅｎｔｅｄ ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ． Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｉｎｄｅｘ Ｔｈｉｎ Ｓｌａｂ，Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ Ｒｏｌｌｉｎｇ，Ｒｏｌｌｉｎｇ Ｅｑｔｉｆｐｍｅｍ ＳＭＳ西马克一德马克的ＣＳＰ（紧凑式带材生 产）、ＩＳＰ（在线带材生产）工艺和达涅利的Ｆ１ＳＣ （通用薄板坯连铸）工艺都是比较成功的薄板坯连 表１ ａ 铸速、入炉温度对加热炉产量和热耗的影响 Ｔａｂｌｅ １ Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｃａｓａｎｇ ｖｅｌｏｃｉｔｙ ａｎｄ ｓｌａｂ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ ｅｎ－ ｔｅｒｉｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｏｎ ｒｅｈｅａａｎｇ ｆｕｒｎａｃｅ ｐＩ Ｉｕｃｔｉｖｉｔｙ ａｎｄ ｅｎｅｒｇｙ ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ。ａ ｐｒｏｃｅｓｓ 铸连轧技术【１ Ｊ。我国珠江、邯郸、包钢及唐钢等 企业均引进了薄板坯连铸连轧生产线。本文拟就 薄板坯连铸连轧生产线中所采用的轧制设备的配 置及轧制技术作一简单的探讨。 １轧制设备的配置 １．１加热炉 ，连铸连轧的主要特点之一是无缺陷高温连铸 热装为１．ｏ５ＧＪ，ｔ）ｕ Ｊ。 坯在线热装轧制，铸坯的人炉温度随连铸坯的厚 度、铸速的不同而不同，一般在８５０～１ ０５０ ｏＣ之 间，加热炉的加热升温范围为１００～３００ ｏＣ。与冷 装相比，热装薄板坯后加热炉的热耗可大幅度下 降，以７０ ｉｎｌｎ厚的板坯为例，假定其出炉温度定为 用于薄板坯连铸连轧生产线的加热炉主要有 辊底式炉和步进式炉两种型式。辊底式炉一般用 于１００ ｒ砌厚度以下板坯的加热，加热温度为 １ １００～１ １５０ ｏＣ，炉长一般为标准板坯长度的４～ １ １５０℃，那么在不同的连铸速度下，板坯人炉温 度、热耗与加热炉产量之间的关系如表１所示。 从表１可以看出，以平均铸速４．５ｍ／ｍｉｎ生产的 １ ２００ ｍｌｎ宽的板坯在加热炉中所需的热耗仅为 Ｏ．４７７ ＧＪ／ｔ。（常规热连轧冷装为１．３４ ＧＪ／ｔ。６００ ｏＣ ５倍，约１５０～２５０ １ＴＩ。为了确保在轧机换辊时连 铸机能连浇及有处理暂时的操作或设备故障的时 间，加热炉一般留有不少于１２ ｍｉｎ的缓冲时间。 辊底式炉结构简单、造价低，薄板坯连铸连轧生产 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 孔德彪：薄板坯连铸连轧的轧制设备配置及轧制技术 线上大多采用此种类型加热（均热）炉。 制还可补偿轧辊磨损及热凸造成的板形质量问 题。该公司生产的产品６６％以上是１．０～６．３５ 步进梁式加热炉一般用于１００～１５０舢中厚 板坯的加热，加热温度约为１ ２５０℃。为了适应 薄而长的板坯加热，都配有长行程装料机，可将高 ｒｎｎｌ，甚至是更薄规格的低碳带钢。 ２轧制技术 温板坯直接从入口侧送至出口侧。入口侧为缓冲 段，在轧机换辊或停车时，缓冲段可继续接受连铸 坯，其缓冲时间较辊底式炉要长，结构也较复杂， 造价也相对较高。 ２．１自由轧制技术 薄板坯连铸连轧生产线一般选用３种不同形 式的自由轧制技术，主要有：ＣＳＰ以ＣＶＣ技术为 ＣＳＰ工艺、ＩＳＰ工艺的生产线大多采用的是辊 底式加热（均热）炉，而ＦＩＳＣ工艺的生产线一般 配置步进梁式加热（均热）炉。 １．２轧机配置 基础；ＩＳＰ以ＵＰＣ为基础；三菱以ＰＣ轧机为基础， 这３种自由轧制技术见表２所示 。 表２ ３种自由轧制技术的比较 Ｔａｂｌｅ ２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ３ ｋｉｎｄｓ ｏｆｆｒｅｅ－ｓｉｚｅ ｒｏｌｌｉｎｇ ｐｒｏｃｅｓｓ 为了确保带钢轧制的质量，各工艺所选用的 ＳＵＹＬ一般都要具备：液压压下；厚度自动控制 （ＡＧＣ）；通过工作辊的轴向位移实现辊缝的无级 调节；板形和平坦度控制；工作辊的换辊设备等功 内容 压Ｆ机构的调节 ｃ 液压ＡＧＣ ｕ 液压ＡＣ，Ｃ 术 椴压ＡＧＣ 能＿５］。精轧机都采用高精度轧机，如ＣＶＣ轧机、 ＰＣ轧机、以及具有工作辊弯辊和横移技术的轧 机。各工艺的配置一般有以下几种型式： 第１种配置：用于５０～６０ ｍｌＴｌ厚度的板坯，采 轧辊形状 花瓶形 蔷 状或蔷 状或 自由轧制时的工作ＣＶＣ轴向窜调节液压弯调节轧辊交 辊凸度设定 辊 辊力 叉角 热凸度和轧辊磨损调节液压弯调节液压弯调节轧辊交 补偿 辊力 辊力 叉角 减轻轧辊磨损 轴向窜辊 轴向窜辊 壅线磨辊装 用６～７机架精轧机，不设粗轧机； 第２种配置：用于７０～９０ ｍｌＴｌ厚度的板坯，采 板形和平坦度控制 霎舅液压弯霎舅液压弯雯幕轧辊交 此／Ｊ 忧／Ｊ ＾，Ｈ 由于板形和平坦度控制的复杂性，目前尚无 一用１架粗轧机，６架精轧机； 第３种配置：用于７０～１００ ｍｌＴｌ厚度的板坯， 采用２架粗轧机，５～６架精轧机。 １９９９年投产的蒂森・克虏伯钢铁公司ＣＳＰ生 产线采用的是７机架精轧机，具有高轧制力、高轧 制力矩和高生产率的特点，轧机机架刚度高、设计 紧凑Ｌ６Ｊ。这种布置可满足高强度热变形材料及软 钢轧制质量的要求。前两机架工作辊的直径为 ９５０ ｒｎｎｌ，这样可在第一道次便于咬入和轧制力矩 种理想的热连轧板形控制技术。表２所列的各 工艺所采用的ＣＶＣ、ＰＣ及强力弯辊等板形控制技 术各有利弊，呈现出同时并存、竞争的局面。 ＣＳＰ的工作辊凸度设定、热凸度和轧辊磨损 的在线补偿、板形和平坦度控制分别由ＣＶＣ窜辊 和液压弯辊来完成。ＩＳＰ的ＵＰＣ技术中，这些功 能都由液压弯辊来完成，由此ＩＳＰ的液压弯辊负 荷太重，弯辊力每侧达到２５０ ｔ，这样大的弯辊力 作用在辊座上和轧辊上会产生很大的应力，这样 需加大轧辊尺寸。与此对比，ＣＳＰ的弯辊力一般 每侧只有１ １０ ｔ。三菱开发的ＰＣ轧机的凸度调节 能力很强，只需调节轧辊交叉角，其交叉角调节范 围在０～１．５。之间，无需设工作辊窜辊装置和液 压弯辊装置。由此，有用ＰＣ轧机来代替ＵＰＣ技 术的趋势。意大利达涅利的ＦＩＳＣ工艺则将ＰＣ 进行大压下量轧制。第３、第４机架没有这种限 制，工作辊直径为７５０ ｒｎｎｌ。最后３个机架采用的 是６２０ ｒｎｌＴｌ直径的工作辊，可以减少带钢温降，这 就保证了薄规格产品的轧制。支撑辊直径为 １ ５００ ｍｌＴｌ。 过程计算机用于轧制道次程序计算，对设定 值及数据采集进行优化，此外，还安装了一套板形 及平坦度控制系统（ＰＣＥＣ），它在ＣＶＣ窜辊系统 （±１００ ｍｍ）基础上结合各机架的工作辊弯辊系 统（１ １００ ＫＮ／个）共同发挥作用。通过板形和平坦 度控制系统，只需设定最终成品的板形，而无需考 虑道次压下量及轧制条件状况。板形和平坦度控 轧机的轧辊交叉、ＣＶＣ的工作辊轴向窜辊及强力 弯辊３种技术组合在一个机架上，使该轧机同时 具备了３种技术的长处，具有很强的凸度、平坦度 和均匀磨损的能力。这种轧机的轧辊交叉和工作 维普资讯 http://www.cqvip.com ・３８・ 特殊钢 第２３卷 辊窜辊均可在带负荷的情况下进行，因此在板形 的实时控制方面具有更大的灵活性。 （２）消除了分块轧制因频繁穿带和甩尾带来 的卡钢折印等事故，降低轧辊消耗和成本； （３）确保带钢终轧温度、带钢尺寸的精度，减 少头尾不合格量，提高成材率１．５％～３．５％； （４）带钢的全长轧制状态稳定，可以实现带 钢全长的工艺润滑，使带钢具有稳定的组织结构 和机械性能； ２．２无头（半无头）轧制技术 带钢无头轧制技术最早于１９９６年和１９９８年 分别在日本川崎公司千叶厂和新日铁大分厂的常 规热带轧机生产线上投入了工业生产，它是近年 来开发成功的一种轧钢新技术。该技术随后不久 就在薄板坯连铸连轧中得到了应用，如最近建设 的德国蒂森公司、荷兰霍戈文公司和埃及亚历山 （５）可以根据产品种类，灵活地采用奥氏体 或铁素体轧制工艺； （６）同常规热连轧无头轧制相比，不需要建 大等公司的薄板坯连铸连轧生产线上采用了形式 不同的无头轧制工艺。 设昂贵的高速步进炉、卷取箱、带坯焊接等设备， 减少了投资，设备操作及生产管理简单。 薄板坯连铸连轧无头轧制工艺参数如表３所 示。薄板坯连铸连轧生产线采用无头轧制必须具 薄板坯连铸连轧采用无头轧制工艺具有以下 优越性 ８ Ｊ： （Ｉ）可以稳定地生产超薄带钢和宽薄带钢； 表３ ３种薄板坯连铸连轧无头轧制工艺与常规热连轧无头轧制工艺的比较 Ｔａｂｌｅ ３ ｅｏｍｐａｒＣｓｏｎ ｏｆ ３ ｋｉｎｄｓ ｏｆ ｅ．Ａ￣ｄＩｅｓｓ ｒ０ＩｌｉＩｌｇ ｐｒｏｃｅｓｓ ｆｏｒ ｔｈｉｎ ｓｌａｂ ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ ｃａｓａｎｇ ａｎｄ ｒ０ＩＩｉＩｌｇ ａｎｄ ｎｏｒｍａｌ ｄｉｒｅｃｔ ｈｏｔ ｒｏｌｌｌｎｇ ｆｏｒ ｈｅａｖｙ ｓｌａｂ 维普资讯 http://www.cqvip.com 第６期 备的条件为： 孔德彪：薄板坯连铸连轧的轧制设备配置及轧制技术 ・３９・ （１）应配备足够长的辊底式炉，以便能存放 较长的连铸坯（相当于原来５～８块板坯的长度）； Ａ Ｂ粗轧 ＿（２）轧机机组要能够进行升速轧制，终轧速 度一般要大于２０ ｍ／ｓ； （３）机组下游机架要采用小辊径及高铬钢轧 赠１ ０００ ＿＼Ａ Ｂ ｍ 葵 ． ８００ ｂＤ ｝ｃ — Ｄ 辊，并配备在线磨辊，有利于轧制薄规格产品和提 高轧辊寿命； （４）采用强力润滑轧制，减少轧制力和轧辊 传统的带钢轧制 铁索体轧制 时间 磨损，改善带钢表面质量； （５）应有高精度及灵活的轧制控制系统； （６）输出辊道采用小辊距，同时在辊道上方 图１奥氏体与铁索体轧制过程的比较 Ｆｉｇ．１ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ａｕｓｔｅｎｉｔｉｃ ａｎｄ ｆｅｒｒｉｔｉｃ ｒｏｌｌｉｎｇ 设置风机，使得薄规格带钢的头部能贴着辊面运 动，不产生头部跳跃，有利于穿带； （７）设置高速飞剪，在以２０ ｍ／ｓ高速生产薄 规格带钢时，用此飞剪对带钢分卷； （８）要设置近距离卷取机，可快速更换卷取 连轧生产线的同时，必须重视其发展趋势，并力求 有所进步有所提高，最大限度地利用该工艺的生 产优势来提高经济效益。在确定产品方案时应以 薄规格板带为主＿】。。，不必盲目追求产品规格范围 宽。薄带经轧制后应深加工以生产高附加值产 品，如热轧酸洗钢卷及热轧镀锌钢卷等产品，这对 位置，在前一卷带钢卷取完成后，后面的带钢可高 速准确地进入另一卷筒内卷取，而不会出现卡钢； （９）要设置调整穿带装置，使带钢能以２０ 提高企业经济效益更为有利。 参考文献 １何国梁．薄板坯（中厚板坯）连铸连轧技术的发展及应用．钢铁 厂设计，２００１（增刊）：１６ ｍ／ｓ的速度进入卷取时，确保穿带稳定； （１Ｏ）需设置带卷快速移出装置，要保证带卷 能在４０ Ｓ内运出，防止因带卷积压而影响生产的 正常运行。 ２．３铁素体轧制技术 目前在薄板坯连铸连轧技术中采用的铁素体 轧制技术是在Ａ 温度以上进行粗轧即仍为全奥 ２苏天森．近终形连铸连轧技术及钢铁工业新技术简介．冶金信 息导刊，２ＯＯＯ（４）：１８ ３马忠仁．三炼钢采用薄板坯连铸连轧技术方案的思考．武钢技 术，２００１（１）：２４ 氏体轧制，随即通过设在粗轧机架与精轧机架之 间或是设在精轧机架的快速冷却系统，使带钢温 度在进入精轧机架之前全部降到Ａ 温度以下即 ７一ａ相变区以下，从而避免了在７一ａ相变区进 ４王承宪．薄板坯连铸连轧工艺技术的发展．钢铁技术，２００１ （６）：１２ ５ Ｅｓｔｏｒｅ Ａ Ｄｏｎｉｎｉ．薄板坯轧制——满足不同用户的各种要求．唐 钢科技，１９９９（１）：４３ ６ Ｈｅｎｄｒｉｃｋｓ Ｃ．蒂森克虏伯公司的连铸连轧设备．Ｓｔｅｅｌ Ｔｉｍｅｓ， １９９９（８）：３０６ 行轧制，能较易轧制超薄规格产品。传统的奥氏 体轧制过程与铁素体轧制过程的比较见图１所 示 。 ７章虎润．薄板坯连铸连轧技术的比较及发展趋势．冶金信息导 刊，１９９８（６）：１４ 采用铁素体轧制技术时还具有以下优点：减 少了氧化铁皮的生成，相应地减少了工作辊的磨 ８李明志．薄板坯连铸连轧的新进展——无头轧制技术．钢铁厂 设计，１９９９（６）：２０ ９田乃媛，等．薄板坯连铸连轧技术的最新进展．钢铁，２００１（５）： ６９ 损、提高了带钢的表面质量并减少了高压除鳞水 和输出辊道上冷却水的消耗。 由于铁素体轧制没有最低温度限制，因而可 以与无头（半无头）轧制技术结合运用生产超薄带 １０ Ｇｕｎｔｅｒ Ｆｌｅｍｍｉｂｇ．ＣＳＰ产品范围的现在和未来．ＡＩＳＩ Ｓｔｅｅｌ Ｔｅｃｈ— ｎｏｌｏｇｙ．２ＯＯＯ（１）：５３ 钢，把两者优势结合起来，从而取得更好的效益。 ３结束语 孔德彪，男，３９岁，高级工程师。１９８４年毕业于中南工业 大学。主要从事冶金工业信息专题调研工作。 收稿日期：２００２．０８—０３ 我国钢铁生产企业在引进和建设薄板坯连铸