案例研究连铸-轧钢区段热送热装界面技术

分 享 最 佳 实 践创 造 低 碳 未 来iipnetwork.org案 例 研 究连 铸 - 轧 钢 区 段 热 送 热 装 界 面 技 术一 、 连 铸 轧 钢 区 段 热 送 热 装 界 面 技 术 特 征从 钢 液 进 入 凝 固 工 序 ( 连 铸 机 ) 开 始 , 钢 液 从 1540~1550℃ 的 高 温 状 态 冷 却 凝 固 下 来 成 为 铸 坯 ,继 而 以 不 同 的 温 度 进 入 轧 钢 加 热 炉 , 经 加 热 后 进 行 轧 制 。 其 中 , 有 不 同 形 式 的 生 产 工 艺 , 例 如 铸 坯直 接 轧 制 、 铸 坯 直 接 热 装 入 炉 、 铸 坯 热 送 、 铸 坯 冷 装 等 。 这 些 生 产 工 艺 过 程 对 应 着 不 同 的 能 源 消 耗 ,存 在 着 不 同 的 节 能 、 减 排 机 会 。 当 然 也 标 志 着 不 同 的 技 术 水 平 。铸 坯 按 炉 、 逐 根 、 按 序 直 接 装 炉 技 术 , 是 一 项 技 术 难 度 高 , 经 济 效 益 明 显 的 技 术 集 成 包 , 是 由多 项 技 术 动 态 集 成 的 技 术 集 成 系 统 。 其 实 质 是 要 建 立 起 炼 钢 车 间 与 热 轧 车 间 之 间 动 态 运 行 的 “ 界 面技 术 ”, 特 别 是 连 铸 机 和 相 对 应 的 轧 钢 加 热 炉 之 间 动 态 运 行 的 “ 界 面 技 术 ”。 这 些 技 术 包 括 了 : 连 铸 机 - 轧 钢 加 热 炉 之 间 合 理 空 间 - 时 间 关 系 , 包 括 了 平 面 布 臵 图 的 合 理 化 、 紧 凑 化 ; 铸 坯 在铸 机 - 加 热 炉 之 间 行 走 距 离 的 “ 最 小 化 ”, 铸 坯 输 送 过 程 时 间 的 “ 最 小 化 ” 和 准 连 续 化 ; 连 铸 机 产 能 与 轧 钢 机 产 能 的 匹 配 对 应 性 , 两 者 的 产 能 应 该 尽 可 能 地 处 在 整 数 对 应 的 状 态 , 为此 , 对 于 棒 材 轧 机 而 言 , 在 轧 制 小 尺 寸 规 格 的 棒 材 采 用 2 切 分 、3 切 分 、4 切 分 等 切 分 轧 制技 术 是 十 分 必 要 的 , 这 有 利 于 高 温 物 流 量 的 稳 定 , 有 利 于 铸 坯 热 装 温 度 的 稳 定 , 有 利 于 加 热炉 节 能 减 排 和 提 高 轧 机 产 能 ; 铸 坯 高 温 直 接 装 炉 需 要 一 系 列 基 础 技 术 的 支 撑 。 包 括 :– 铸 机 的 恒 拉 速 、 高 拉 速 工 艺 技 术 ;(165mm165mm 铸 坯 2.15m/min 的 拉 速 , 大 体 相 当 于150mm150mm 铸 坯 2.60m/min 的 拉 坯 速 度 )– 转 炉 低 温 出 钢 技 术 和 稳 定 出 钢 温 度 技 术 包– 提 高 剪 切 后 铸 坯 温 度 的 技 术 ;– 高 温 无 缺 陷 铸 坯 的 技 术 等 。 将 定 尺 供 坯 改 进 为 定 重 供 坯 对 于 提 高 钢 材 定 尺 率 、 钢 材 成 材 率 有 明 显 效 果 , 有 利 于 降 低 非 定尺 钢 材 的 产 生 量 , 具 有 提 高 质 量 、 提 高 经 济 效 益 的 效 果 , 应 该 深 入 研 究 开 发 , 其 中 包 括 :– 切 分 轧 制 技 术 ;– 铸 坯 形 状 、 尺 寸 监 控 、 精 确 称 重 和 信 息 反 馈 调 控 技 术 ;– 不 同 断 面 规 格 钢 材 轧 制 时 的 铸 坯 单 重 的 合 理 设 定 与 剪 切 调 控 技 术 。 铸 机 - 热 轧 之 间 的 “ 界 面 技 术 ” 不 仅 存 在 于 小 方 坯 铸 机 与 棒 / 线 材 轧 制 之 间 , 同 样 也 存 在 于 板坯 铸 机 与 薄 板 轧 机 或 中 板 轧 机 之 间 , 圆 坯 铸 机 与 无 缝 钢 管 轧 制 之 间 。 铸 机 - 轧 机 之 间 的 “ 界面 技 术 ” 应 该 强 调 在 更 紧 凑 、 更 连 续 、 更 高 温 度 的 状 态 下 定 量 地 、 稳 定 地 连 接 起 来 , 其 中 有着 诸 多 技 术 创 新 点 。1

二 、 连 铸 轧 钢 区 段 热 送 热 装 界 面 技 术 运 行 案 例 分 析分 析 。连 铸 - 轧 钢 区 段 界 面 技 术 以 唐 钢 第 二 钢 轧 厂 棒 材 生 产 线 铸 坯 热 送 热 装 的 生 产 实 绩 为 例 进 行唐 钢 第 二 钢 轧 厂 是 一 个 始 建 于 1958 年 的 侧 吹 转 炉 老 车 间 , 几 经 技 术 改 造 , 现 在 已 经 改 建 为 由 铁水 预 处 理 -55t 复 吹 转 炉 - 吹 氩 装 臵 -165mm165mm 小 方 坯 连 铸 的 炼 钢 车 间 , 并 在 1996 年 、2003 年 分别 建 立 了 第 1 棒 材 和 第 2 棒 材 轧 钢 生 产 线 。 第 1 棒 材 生 产 线 全 部 采 用 切 分 轧 制 技 术 生 产 12mm~18mm螺 纹 钢 ( 一 座 加 热 炉 +18 架 棒 材 轧 机 机 组 ); 第 二 棒 材 生 产 线 全 部 生 产 20mm 以 上 的 螺 纹 钢 。在 技 术 改 造 过 程 中 , 高 度 重 视 炼 钢 车 间 与 第 1、 第 2 棒 材 生 产 线 之 间 的 平 面 布 臵 关 系 ( 流 程 网络 优 化 ), 特 别 是 6# 连 铸 机 和 第 1 棒 材 生 产 线 之 间 紧 凑 - 顺 畅 的 铸 坯 输 送 路 线 , 走 行 距 离 为 241.1m;5# 连 铸 机 和 第 2 棒 材 生 产 线 之 间 为 更 加 紧 凑 - 顺 畅 的 铸 坯 输 送 路 线 , 铸 坯 的 走 行 距 离 为 81.5m。 现 在两 个 棒 材 生 产 线 分 别 由 5#、6# 连 铸 机 固 定 供 坯 生 产 , 实 际 钢 材 产 量 已 达 220 万 吨 / 年 。 其 中 铸 机 - 加热 炉 之 间 铸 坯 的 高 温 直 接 入 炉 技 术 、 铸 机 定 重 供 坯 技 术 以 及 与 此 相 关 的 切 分 轧 制 等 生 产 工 艺 改 进 ,起 到 了 非 常 重 要 的 作 用 。铸 坯 高 温 直 接 入 炉 技 术 的 实 施 是 建 立 在 一 系 列 生 产 工 艺 改 进 的 基 础 上 的 , 唐 钢 第 二 钢 轧 厂 在诸 多 方 面 开 展 了 细 致 的 研 究 、 技 术 开 发 和 生 产 信 息 管 理 工 作 , 取 得 了 明 显 的 技 术 进 步 和 节 能 、 减排 效 果 :首 先 , 要 有 紧 凑 - 顺 畅 的 平 面 布 臵 图 ( 合 理 的 流 程 网 络 ), 以 利 以 最 短 的 输 送 距 离 、 最 快 的 输 送速 度 和 较 为 稳 定 的 温 度 范 围 内 将 铸 坯 装 入 加 热 炉 ( 唐 钢 第 二 钢 轧 厂 的 平 面 布 臵 图 , 见 图 1)。2

图 1 唐 钢 第 二 钢 轧 厂 的 平 面 布 臵 图其 次 , 必 须 重 视 连 铸 机 的 拉 坯 速 度 的 提 高 和 稳 定 , 并 提 高 剪 切 后 的 铸 坯 温 度 ; 现 在 165mm165mm小 方 坯 铸 机 稳 定 在 2.15m/min。第 三 , 为 了 提 高 铸 机 拉 坯 速 度 并 稳 定 , 必 须 重 视 转 炉 出 钢 温 度 的 稳 定 并 降 低 , 经 过 几 年 的 努 力和 采 取 多 种 措 施 ( 包 括 减 少 钢 包 个 数 , 加 快 钢 包 周 转 速 度 , 钢 包 全 程 加 盖 ), 唐 钢 第 二 钢 轧 厂 55t 转炉 出 钢 温 度 已 稳 定 在 1640℃ 左 右 ;第 四 , 要 重 视 剪 切 后 铸 坯 温 度 , 不 仅 要 重 视 提 高 铸 坯 装 炉 温 度 , 而 且 也 要 重 视 装 炉 温 度 范 围的 稳 定 和 集 中 。 现 在 5#、6# 铸 机 剪 切 后 铸 坯 温 度 已 由 920℃ 左 右 提 高 到 970~980℃ 并 保 持 稳 定 ;3

第 五 , 要 保 持 小 方 坯 铸 机 与 棒 材 轧 机 之 间 的 物 流 量 平 衡 与 连 续 化 , 并 促 使 铸 坯 入 炉 温 度 稳 定 在一 个 较 窄 的 温 度 区 间 内 , 这 更 有 利 于 加 热 炉 节 能 。 为 此 , 对 于 生 产 ≰18mm 小 规 格 螺 纹 钢 , 全 部 采用 切 分 轧 制 是 必 要 的 , 并 且 全 部 集 中 在 第 1 棒 材 生 产 线 进 行 切 分 轧 制 , 其 年 产 量 已 达 100 万 吨 ; 第2 棒 材 生 产 线 则 集 中 生 产 20mm 以 上 的 产 品 , 其 年 产 已 达 120 万 吨 以 上 。总 结 与 展 望流 程 动 态 运 行 中 , 工 序 与 工 序 之 间 的 关 系 及 其 相 互 衔 接 的 界 面 和 控 制 技 术 不 是 孤 立 的 、 虚 无 的 ,它 们 也 是 流 程 整 体 的 一 部 分 。 在 一 定 程 度 上 讲 , 工 序 之 间 的 关 系 、 工 序 之 间 的 关 联 结 构 有 时 甚 至 比单 体 工 序 装 臵 更 加 重 要 。要 进 一 步 优 化 钢 铁 生 产 流 程 , 就 应 该 十 分 注 意 研 究 和 开 发 界 面 技 术 , 解 决 生 产 过 程 中 的 动 态 “ 短板 ” 问 题 , 促 进 生 产 流 程 整 体 动 态 运 行 的 稳 定 、 协 调 和 高 效 化 、 连 续 化 。 界 面 技 术 是 在 单 元 工 序 功能 优 化 、 作 业 程 序 优 化 和 流 程 网 络 优 化 等 流 程 设 计 理 论 创 新 的 基 础 上 开 发 出 来 的 工 序 之 间 关 系 的 协同 优 化 技 术 , 包 括 了 相 邻 工 序 之 间 的 关 系 协 同 - 优 化 或 是 多 工 序 之 间 关 系 的 协 同 - 优 化 。本 项 目 所 涉 及 的 四 个 案 例 的 分 析 与 讨 论 涉 及 了 钢 铁 生 产 流 程 的 三 大 界 面 技 术 , 是 钢 铁 生 产 流 程实 现 动 态 - 有 序 、 协 同 - 连 续 运 行 的 需 要 重 点 关 注 的 界 面 技 术 , 案 例 分 析 的 结 果 对 于 优 化 钢 铁 生 产 流程 动 态 运 行 提 供 了 重 要 的 实 践 数 据 , 同 时 为 相 关 企 业 优 化 流 程 运 行 提 供 重 要 的 实 践 经 验 。一 、 炼 铁 炼 钢 区 段 “ 一 罐 到 底 ” 界 面 技 术炼 铁 与 炼 钢 区 段 界 面 衔 接 匹 配 和 运 行 节 奏 是 影 响 全 流 程 稳 定 运 行 的 关 键 因 素 之 一 , 优 化 的 炼铁 - 炼 钢 区 段 界 面 衔 接 匹 配 - 协 同 模 式 对 于 降 低 全 流 程 能 耗 、 物 耗 、 降 低 成 本 和 促 进 环 保 都 是非 常 重 要 的 。 因 此 , 钢 铁 企 业 已 开 始 重 视 这 一 界 面 技 术 , 目 前 已 有 沙 钢 、 首 钢 京 唐 钢 厂 、 新余 钢 厂 和 重 钢 新 区 等 多 家 钢 厂 采 用 这 一 界 面 模 式 , 并 取 得 了 较 好 的 运 行 效 果 。采 用 铁 水 包 多 功 能 化 (“ 一 包 到 底 ”) 技 术 , 由 于 省 去 了 鱼 雷 罐 、 省 去 倒 包 吊 车 、 倒 包 坑 、 节约 了 除 尘 系 统 等 方 面 的 工 艺 环 节 , 在 首 钢 京 唐 钢 厂 的 条 件 下 , 采 用 “ 一 包 到 底 ” 技 术 可 以 降低 投 资 4158 万 元 , 减 少 粉 尘 排 放 量 3.71 万 t/ 年 , 节 约 电 耗 1139 万 度 / 年 。二 、 高 效 率 、 低 成 本 稳 定 运 行 的 洁 净 钢 平 台 技 术高 效 率 、 低 成 本 稳 定 运 行 的 洁 净 钢 平 台 技 术 是 集 成 了 现 代 炼 钢 过 程 中 基 础 科 学 和 技 术 科 学 的成 果 并 在 此 基 础 上 以 新 的 学 术 观 点 组 合 集 成 的 工 程 科 学 命 题 。 同 时 也 是 今 后 一 段 时 期 内 钢 厂技 术 进 步 中 一 项 具 有 普 适 性 、 基 础 性 、 事 关 钢 厂 效 率 、 质 量 、 成 本 的 共 性 关 键 技 术 , 对 提 高企 业 竞 争 力 具 有 重 要 意 义 。4