超節能型熱鋼帶生產方法及裝置的製作方法

2023-07-07 04:07:26 1

專利名稱：超節能型熱鋼帶生產方法及裝置的製作方法
技術領域：
本發明屬於連鑄與軋鋼技術領域。主要適用於生產1.8～10mm厚、500～1300寬、年產20～60萬噸的熱軋鋼帶。
在熱鋼帶的生產方法中，薄板坯連鑄連軋是技術上較先進，且又經濟的一種方法。而在現有的薄板坯連鑄連軋技術中，施勒曼-西馬克(SMS)設計的Nucor機組(H.F.馬丁《將扁材和長材生產設備費用減少到最低限度》，1988年歐洲鋼鐵學術討論會文獻)、德國DMH股份有限公司設計的Arvedi機組(《義大利小型軋機用的連鑄薄板坯》，「國際鋼鐵時代」，中文版，1991年第二期)和義大利的Danieli機組(《DANELI PRESENT RECENT DEVE LPOMENTS IN HOT STRIT MINI-MILLS》，DANIELI交流資料)都是較典型的薄板坯連鑄連軋機組。它們的主要生產流程是連鑄的薄板坯出鑄機後，按卷重所需定尺剪斷，然後一塊一塊地通過均熱爐，再進入連軋機組進行軋制。
上述機組均具有如下共同的特點1作為中間設備的均熱爐，雖然各家形式不同，但都很複雜，龐大，且能耗高，例如Nucor機組均熱爐長162m(鑄坯縱向前進)，Danieli機組均熱爐長40m，寬18m(鑄坯橫移)。
2連軋機的軋制力和主電機功率都很大，如Nucor機組的軋機功率為4×7000KW，Arvedi機組軋機總功率為20000KW，且生產線均很長。
3這些機組都是採用單臺鑄機與多機架連軋機相匹配，連軋機的入軋速度大於連鑄機的拉坯速度，但整個生產線的產量只取決於連鑄機產量，故增大軋制速度導致主電機功率增加的部分，對增加產量並不起作用。
本發明的目的在於提供一種能耗低、設備簡單、投資少、佔地小的超節能型熱鋼帶的生產方法及裝置。
本發明的技術思想是從充分利用鋼水的熱能出發，首先改善結晶器的性能，且在二冷區對鑄坯側邊進行絕熱保溫，提高鑄機的出坯溫度及溫度均勻性，從而簡化均熱爐和提高連軋機的入軋溫度，並採用入連軋速度與拉坯速度同步的連鑄連軋工藝。其具體的技術方案如下1、結晶器採用能澆鑄30～50mm厚的、且能減少鑄坯邊部與中總溫差的薄坯楔形結晶器(已另申請專利，申請號為92103257.9)。
結晶器的下部帶有足輥段，它們與結晶器一起振動。足輥段採用氣水噴霧或單獨吹氮氣冷卻，調節鑄坯溫度。
2、二冷區二冷區採用幹法冷卻及氮氣保護。在結構上二冷區採用封閉的水冷箱形結構，其上口有一個可對半開的，並由液壓缶啟閉的密封蓋板，防止氮氣流出，下口則與能產生大量爐氣的均熱爐相連，整個鑄坯通道維持氮氣正壓，防止鑄坯氧化，取消軋前的高壓水除鱗裝置，保證入軋溫度。
為了減少二冷區鑄坯邊部與中部的溫差，沿整個二冷區側邊裝配了隔熱屏，對鑄坯側邊採取保溫和反輻射措施。
為了提高出坯溫度，二冷區採用液芯彎曲。
3、均熱爐由於液芯彎曲以及控制鑄坯的液芯頂點在均熱爐入口附近，使鑄坯入爐的平均溫度可達1250℃。因此，均熱爐的主要任務是保證整個鑄坯溫度均勻，即進一步保證鑄坯邊部及中部溫度的均勻性。為此，均熱爐爐溫控制在1300℃左右即可，而爐膛的功率採取不均勻分配，爐子有效長度8m，所需能耗折合電功率為500KW。
4、熱剪機熱剪機在正常情況下用於剪斷鑄坯頭尾不合格部分，以及在軋制過程中按卷重所需定尺長度進行剪斷。當軋機出故障時，用於事故剪切，第一次剪斷鑄坯後，一個中間輥子稍抬高，使坯頭撬起(在連軋卡死的情況下)，讓出後面鑄坯前進的空間，後面鑄坯按一定長度剪成短坯，掉入輥道下的地坑小車上。這一措施避免了軋機出事故時，鑄坯堵塞在鑄機內造成極大的麻煩。
5、連軋機本發明連軋機組採用五機架四輥軋機。入軋溫度控制在1200℃，入軋速度與鑄機的拉坯速度相同。對寬度為1050mm的進行軋制時，最大軋制力取900噸，主傳動功率取600KW，均為計算所需值的二倍。
本發明生產熱鋼帶的工藝過程如下由楔形結晶器、二冷區連鑄出的薄板坯經矯直後，進入均熱爐，再經熱剪機切除鑄坯頭部，便直接進入五機架連軋機進行軋制，當連軋到夠一卷重時，熱剪機將鑄坯剪斷，即先軋後剪。接著第二卷的軋制開始。熱剪機處於均熱爐與連軋機組之間。鑄坯的入軋速度與鑄機的拉坯速度相同，即連鑄與連軋同步進行。
6、連鑄與連軋的自動控制薄板坯連鑄機和五機架連軋機組各有一套獨立的電氣自動控制系統，但兩者又連接在一起，可以互相切換。
在實行連鑄直接連軋時，為確保在連鑄機出口和連軋機入口的鑄坯運行速度同步，可以將工作過程的控制分為兩個階段①第一階段-連鑄機獨立工作狀態從起澆開始到連鑄坯進入連軋機之前，拉坯速度按起澆曲線逐漸升高，直至穩定值。通常，拉坯速度恆定，改變水口流量，實行結晶器內鋼液面自動控制。
②第二階段-連鑄連軋狀態實際上，在連鑄連軋的過程中，連鑄機與連軋機通過鋼坯實現了剛性連接，連鑄與連軋同步。而連軋機的傳動功率遠大於拉坯電機的功率，在通過鋼坯剛性連接的情況下，鑄坯只受連軋機入口速度的控制，使得拉坯電機空載運行，拉坯速度的控制由拉坯機控制系統轉為連軋機控制系統。這種轉換可以由連鑄機和連軋機自動控制系統來實現。
與現有技術相比，本發明具有如下優點1、能耗低，能大大地節省能源。
表1列舉了本發明與Nucor機組、Arveci機組的主要能耗設備的設計數據。
表1、三種連鑄連軋機組裝機容量的設計數據
由表1看出，噸鋼裝機容量Arvedi機組為本發明機組的10倍，Nucor機組為本發明機組的9倍。總裝機容量本發明比Arvedi機組少38000KW。
2、簡化了設備及總體流程與現有技術相比，本發明簡化了如下一些環節①取消了二冷區的噴水或氣水噴霧及其相應的管路系統、控制系統和抽汽系統。
②由於採用了氮氣保護以及鑄坯出鑄機立即進行軋制，取消了軋前的高壓水除鱗。
③取消了鑄坯邊部感應加熱，並簡化了龐大的均熱爐。
3、由於採用高溫低速軋制及其帶來的軋制力大幅度下降，可用小連軋機組代替大連軋機組。
4、機組長度大為縮短，能節省大量的輸送輥道及相應的能源，並減少了廠房建築面積，減少了投資。
現結合附圖對本發明作進一步的說明附

圖1為本發明薄板坯連鑄連軋的主體流程示意圖。
附圖2為足輥段及二次區上口密封結構示意圖。
附圖3為二冷區側邊保溫(隔熱屏)結構示意圖。
附圖4為二冷區側邊保溫結構示意圖。
圖1中，1為結晶器，2為二冷區，3為矯直區，4為均熱爐，5為熱剪機，6為五機架連軋機組。
圖2中，7為鑄坯殼，1為結晶器，8為足輥，9為通水管，10為密封蓋板，11為二冷區的前段，12為充氮氣的空間。
密封蓋板10由分開的兩個板塊組成，分布在鑄坯的兩邊，與鑄坯的寬面接觸，形成滑動面，必要時可加油潤滑。密封蓋板10可通水冷卻。密封蓋板10可單獨拆卸，便於安裝調整和處理有關事故等。
圖3、圖4中，14為隔熱座，15為石棉板，16為隔熱片組，17為外弧側二冷區牆板，18為內弧側二冷區牆板，19為二冷輥子，20為內弧座，21為二冷區側邊隔熱屏，22為外弧座。
隔熱座14固定在二冷區外弧側的牆板17上，石棉板15和隔熱片組16的主要作用是減少鑄坯殼側邊的散熱量。由於二冷區為對半開的箱形結構，這些小部件的安裝、調整和檢查都較方便。
權利要求
1.一種超節能型熱鋼帶生產方法，主體流程包括薄板坯連鑄、經二冷區出鑄機後，進入均熱爐均熱，再進連軋機軋制，其特徵在於A、採用了能大大減少鑄坯邊部與中部溫差的楔形結晶器；B、通過對足輥段採用氣水噴霧或單獨吹氮氣冷卻來調節鑄坯溫度；C、二冷區採用氮氣保護和側邊保溫；C、連鑄坯出鑄機後，經均熱爐，立即進五機架連軋機軋制，連鑄機與連軋機通過鑄坯實現剛性連接，即鑄坯入軋速度與鑄坯的拉坯速度相同，連鑄與連軋同步進行；待軋制夠一卷重時，切斷鑄坯，開始一下卷軋制，即先軋後剪。
2.根據權利要求1所述的方法，其特徵在於連鑄和連軋各有一套控制系統，且兩者連接一起，可互相切換鑄坯入軋後，拉坯機空載，拉坯速度的控制由拉坯控制系統轉為由連軋機控制系統控制。
3.根據權利要求1所述方法，其特徵在於當鑄機拉坯正常，而連軋機出故障時，熱剪機將鑄坯切成定尺短坯，掉入處於輥道下的地坑小車上，避免鑄坯堵塞在鑄機內。
4.一種超節能型熱鋼帶的生產裝置，主體設備包括結晶器、二冷區、均熱爐、熱剪機、連軋機，其特徵在於A、結晶器為側檔板帶保溫結構的薄板坯楔形結晶器;B、結晶器的下部帶有與結晶器一超振動的足輥段;C、二冷區採用封閉的、可對半開的，並由液壓缶啟閉的水冷箱形結構，上口有密封蓋板，下口與均熱爐相連。C、整個二冷區側邊裝配了隔熱屏。
5.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於二冷區上口密封蓋板由分開的可通水冷卻的兩板塊組成，分布在鑄坯的兩邊，與鑄坯的寬面接觸，形成滑動面。
6.根據權利要求4所述的裝置，其特徵在於二冷區側邊隔熱屏由隔熱座、石棉板、隔熱片組組成。
全文摘要
本發明提供了一種超節能型熱鋼帶的生產方法及裝置。主要適用於生產1.8～10mm厚、500～1300mm寬，年產20～60萬噸的熱鋼帶。其主體流程是鋼水通過楔形結晶器連鑄成30～50mm厚的薄板坯，薄板坯出鑄機後經均熱爐，立即進入五機架連軋機，最後卷取成帶卷。連鑄機與連軋機通過鑄坯實現剛性連接，即連鑄與連軋同步。本發明的主要優點耗能低，投資小，主要能耗設備的噸鋼裝機容量僅為現有薄板坯連鑄、連軋機組的15％以下。
文檔編號B21B1/46GK1070133SQ9211040
公開日1993年3月24日 申請日期1992年9月7日 優先權日1992年9月7日
發明者陳杰, 於勇, 周俊麒, 朱復榴, 底建英, 齊慧軍, 宋毓佩, 蘇少俊 申請人:冶金工業部鋼鐵研究總院