欧美宽带钢常规流程直接轧制技术.doc

欧美宽带钢常规流程直接轧制技术
王丽娟　王廷溥
摘要：分析了欧美直接轧制技术的主要对策，针对速度补偿、温度补偿、缓冲，过程控制和性能预报等措施加以论述，提出可行的直接轧制方案。
关键词：宽带钢；直接轧制；补偿；控制
The direct rolling technology for conventional hot wide strip
mill used in Europe and America
WANGLi-juan,WANGTing-pu
(The State Key Lab.of rolling Automation, Northeast University,Shenyang 110006,China)
Abstract:The main methods of direct rolling technology for conventional wide strip mill in Europe and America are analyzed. The speed, temperature compensation, buffer, process control and property prediction, etc.are especially discussed, a feasible direct rolling scheme has been put forward.
Keywords:wide strip;direct rolling; compensation;control
1前言
　　80年代后期，铸坯直接轧制技术已经成熟，意大利塔兰托厂实现了直接轧制工艺，即无缺陷连铸坯不经加热炉直接轧制成材。这项技术需采取铸轧速度匹配措施、有效的中间保温和缓冲措施、自由程序轧制、高精度过程控制及采用质量管理系统。
　　铸轧速度匹配和无缺陷、温度均匀的铸坯是实现直接轧制生产的前提；具有高精度过程预报系统的控制模型是连续化生产的保证。
　　下面就速度补偿、温度补偿、缓冲、进程控制和性能预报等措施加以说明。
2速度补偿
　　速度补偿可通过辊道输送铸坯直接轧制实现〔1〕。
速度补偿可保证铸轧生产的衔接与匹配，使多种铸坯运输速度形成柔性环节，能适应轧制节奏变化，满足生产要求。
　　这种布置方式可保证工艺连续化、连铸和轧钢总体布置一体化。韩国光阳钢铁厂、意大利塔兰托厂、美国钢铁公司南芝加哥厂等都采用了这种方式。
3温度补偿
3.1保温罩技术
　　温度补偿可保证铸坯总体温度和边角温度满足轧制要求。
　　保温罩根据逆辐射原理，用耐火陶瓷纤维做成绝热毡，受热面覆以金属屏膜，在辊道上配以多段(每段长5m)、可以单独移进移出，1982年首次在英国BSC的Lackency厂应用。美国LTV钢公司克利夫兰厂于1984年开始在2030mm热带轧机间辊道上配有上、下保温罩，终轧温度为870℃。意大利Taranto厂的双流板坯连铸机采用高温坯生产技术〔2〕，
铸坯一次切割后温度达1200℃，经2.3min从带有保温罩的辊道被送往相距290m的大立辊轧机进行调宽轧制，其前有长50m,1800kW的电感应边部补偿加热装置或烧嘴式加热炉，加热时间为8min。在粗轧和精轧机组间还设有板坯边缘加热装置，见图1。

图1　意大利塔兰托厂车间布置
1-结晶器；2-喷雾冷却；3-保温装置；4-切割；5-保温装置；
6-去毛刺机；7-回转台；8-辊道；9-打印机；
10-边部加热器；11-热通道；12-弯辊；13-移辊
3.2边角部分加热
　　在连铸-加热-轧制一体化的连续生产线中，为向轧制段提供温度均匀的板坯，可采用感应加热和燃气加热方式。但难点在于，板坯不同区域内温度变化速度不同，尤其是板坯边部冷却速度高于芯部。因此，标准加热装置必须对不同厚度、宽度和材质的板坯都能提供一个均匀的温度范围。
　　最普通的边部加热线圈有纵向磁感应器、槽式感应器、横向磁感应器和行波感应器4种类型，主要通过主磁通的取向来判别。
　　纵向磁感应加热器加热时间短且高效，放置在轧机前，可补偿连铸产品的冷却效应，并可为热轧机提供温度均匀的轧件。
　　在边部感应加热系统的开发中，主要问题是带材或板坯原始温度分布的测定。因为铸坯出连铸机时，存在较大的温度不均区，如果不测定，会使原始温度较高的芯部存在过热危险。而连铸后温度分布测定能力和电磁边部效应原理相结合，可以获得线圈设计、频率选择等最佳系统参数。
　　总之，获得均匀温度分布的主要困难之一是同一线圈加热不同几何形状(即厚度和宽厚)产品引起的，但这一问题在纵向磁感应器中不如其他类型感应线圈明显．
　　C型边部加热器是采用横向磁感应原理对薄板坯和带钢边部进行加热的可选方案。该加热器由带C型磁芯的典型互感器型结构组成，板坯或带钢穿过互感器的开口(空气隙)，由于加热器的特殊位置，涡电流主要在板坯或带钢边部感应产生，同时因其芯部密度很低，所以可对板坯或带钢边部进行充分加热。

4缓冲和补充供坯措施
　　缓冲、补充供坯措施是直接轧制技术中的柔性环节。由于连铸和轧机能力不匹配或不确定，因而缓冲供坯措施用来处理短期或长期的生产不连续现象。保温坑是长期缓冲、存储铸坯的措施。加热炉处理低温铸坯的时间可以起到短期缓冲和保证产量不降低的作用。辊道运输速度的变化可保持10～30min的缓冲时间。这些措施可保证铸轧生产的连续化。
5过程控制
　　过程控制进行预设定计算和控制直接轧制的各种状态。
5.1加热炉过程优化系统
　　为了节省能源，在实现加热炉自动控制中加入过程优化系统，主要提供每个炉温控制区的设定值、计算目标值和根据炉长优化目标再加热曲线〔3〕。
　　生产条件的高比率变动，例如，冷到热装载或反之，轧机停转，或是不连续生产时，仅能通过一系列全面的独立规则来观察并处理，结果使模型越来越复杂，最后不能维持。在这种状态下，一种新的使用模糊逻辑模式的炉子控制模型出现并被开发使用。该模糊控制器中，所有值包括温度偏差、区域温度和燃料流，首先转换为变量，最后变量值被转换为新的区域温度设定值。该系统能对所有生产条件提供稳定、允许的设定值。
5.2过程自动化
　　德国Salzgitter宽带热轧厂的过程自动化装备达到了现代化水平，时间利用率、过程安全性，设备利用率和产品质量的实质性改进已经完成，自由程序轧制已经实现，节省了可观的保养费〔4〕。
　　设备现代化中，精轧机组的液压压下控制系统和绝对AGC,具有标准自适应物理模型的新的过程计算机(含材料特性和过程技术)及设备的全逻辑功能(含材料跟踪、顺序和轧制顺序控制)，整个轧制数据管理功能并入过程自动化系统，中心工作站与过程控制、测试数据显示，数据归档和评价，及一个开发和模拟环境相通。
　　过程自动化装备使产品质量、生产量和设备利用率等目标得到实现，合同的保证值和设备的保证率前所未有。高精度过程模型，对于程序变动数量无限制，因而所有操作过程更灵活、效率更高。
6性能预报
　　计算机辅助质量控制能精确预测在线热轧带的屈服强度、抗拉强度和断裂伸长率。系统根据生产条件经物理和工艺模型计算质量参数，模型覆盖了在热轧机中微观结构变化的整个范围，近来该系统可完善所有自动在线控制的质量参数。
　　Voest-Alpine Industrieanlagenbau(VAI)的CAQC系统，是从炼钢到热轧的一体化系统。第一阶段，板带轧制后立即预测热轧性能；第二阶段，系统自动修正顺流进程中的生产条件(如精轧温度)，以补偿轧制中逆流进程出现的偏差(如成分分析)。这些性能主要由炼钢区化学分析和热轧进程条件确定。
　　性能预测系统可减少热带抽样检查；避免普通测试，减少总过程时间；可对整个带长进行力学性能预测，普通测试限于卷的头尾部；现存钢种的质量优化工具和新钢种的质量技术工具；减少能量损耗；减少合金成分；均匀热带产品。
7直接轧制设计方案
　　直接轧制可保证无缺陷高温铸坯连续化生产。特点是铸轧间辊道速度可以调整，保证连铸和轧制速度的衔接匹配；均热炉和边部加热器温度补偿，保证铸坯总体和边角温度。过程控制需要高精度预报模型。工艺流程：连铸→边部加热保温罩→C型边部加热器→粗轧。
　　保证无缺陷铸坯热装直接轧制是传统的加热炉热装轧制，是直接轧制生产中长时间生产事故的有效缓冲方式。工艺流程：连铸→加热炉→粗轧。
　　保证无缺陷铸坯冷装直接轧制生产的特点：保温坑是一个柔性环节，铸坯的缓冲时间没有限制。过程控制需要缓冲区物流管理模型。工艺流程：连铸→保温坑→加热炉→粗轧。
作者简介:王丽娟(1969～)，女(汉族)，辽宁本溪人，工程师，硕士，[phone]-7749
作者单位:东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室，辽宁沈阳110006　王丽娟　王廷溥
参考文献