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超高連鑄拉速和一冷傳熱簡(jiǎn)述

來源:唐杰民譯|瀏覽:|評(píng)論:0條   [收藏] [評(píng)論]

超高連鑄拉速和一冷傳熱簡(jiǎn)述連鑄高拉速已經(jīng)成時(shí)髦好像現(xiàn)代化連鑄技術(shù)重要標(biāo)志之一就是高拉速,特別是在生產(chǎn)普碳鋼連鑄機(jī)上普遍常用了較高拉速生產(chǎn)模式,以150mm連鑄方坯為例,目前國(guó)內(nèi)一般的…

超高連鑄拉速和一冷傳熱簡(jiǎn)述

連鑄高拉速已經(jīng)成時(shí)髦

好像現(xiàn)代化連鑄技術(shù)重要標(biāo)志之一就是高拉速,特別是在生產(chǎn)普碳鋼連鑄機(jī)上普遍常用了較高拉速生產(chǎn)模式,以150mm連鑄方坯為例,目前國(guó)內(nèi)一般的拉速都是在3~4m/min左右,每一流鑄機(jī)產(chǎn)能突破了25~30萬噸/年,與十幾年的拉速相比有了顯著的提高。但是看到歐洲幾家的冶金設(shè)備制造商宣稱他們的鑄機(jī)能夠達(dá)到7m/min,甚至9m/min的拉速,這么高的拉速對(duì)于常規(guī)的連鑄機(jī)設(shè)計(jì)、制造和組織生產(chǎn)來說是不可想象的。也看到文獻(xiàn)中宣稱使用波紋管式結(jié)晶器銅管,拉速穩(wěn)定在4m/min以上,但是我沒有現(xiàn)場(chǎng)看到這樣的拉速來生產(chǎn),我曾經(jīng)幾次到意大利烏迪內(nèi)看達(dá)涅利的月亮工程,這臺(tái)連鑄機(jī)將電爐和軋鋼結(jié)合在一起,據(jù)說能夠達(dá)到6m/min的拉速,鑄坯不用切斷,通過很長(zhǎng)的隧道窯補(bǔ)熱后進(jìn)入軋機(jī)直接軋制,但遺憾的是沒有能夠親眼看到使用這么高的拉速來生產(chǎn),現(xiàn)場(chǎng)總是3.5m/min的拉速,這樣只能將鑄坯切割成定尺,進(jìn)入隧道窯補(bǔ)熱后進(jìn)入軋機(jī)軋制。從中國(guó)目前的現(xiàn)實(shí)角度上看,還沒有看到一臺(tái)小方坯連鑄機(jī)能夠達(dá)到6m/min以上的拉速正常生產(chǎn),要實(shí)現(xiàn)這個(gè)超高拉速,看來還是要等待一段時(shí)間。據(jù)歐洲幾個(gè)冶金設(shè)備制造商介紹他們的正常生產(chǎn)拉速已經(jīng)達(dá)到7m/min以上了,只要一流連鑄對(duì)應(yīng)軋鋼連軋機(jī)組,就能夠年產(chǎn)60萬噸鋼材,但是到目前沒有看到生產(chǎn)廠家的報(bào)道,是否具有強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力,整個(gè)機(jī)組的配套是否成熟,連鑄機(jī)順產(chǎn)狀態(tài)如何,與軋機(jī)之間的銜接是否合適,成材率和產(chǎn)能效率是否達(dá)到要求,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)條件的要求,比如對(duì)鋼水溫度和成分要求,對(duì)冷卻水質(zhì)的要求,對(duì)操作工技術(shù)水平和熟練程度的要求,對(duì)自動(dòng)化的要求等等,希望看到廠家寫的資料介紹,不能僅聽設(shè)備制造商的一面之詞。組織生產(chǎn)的鋼鐵企業(yè)需要的是成熟先進(jìn)的技術(shù),是能夠給他們帶來高效益的裝備技術(shù)。時(shí)髦不實(shí)用反而是危險(xiǎn)的,畢竟建設(shè)鋼廠資金投入量巨大,風(fēng)險(xiǎn)也是存在的,如果在裝備技術(shù)環(huán)節(jié)上再有大的風(fēng)險(xiǎn),項(xiàng)目成功的可能性就要打折扣了。

為什么無頭軋制需要5m/min以上的咬入速度?

為什么構(gòu)成連鑄連軋的布局模式需要連鑄達(dá)到5m/min以上的拉速呢?這也是軋鋼連軋第一道次要求的最低咬入速度,其根本原因?yàn)榱朔乐範(fàn)C輥,這與軋輥的傳熱和散熱有關(guān)。過低的咬入速度和軋制速度將造成軋輥散熱條件惡化,從而影響軋輥的機(jī)械性能,軋輥溫度過高,軋輥強(qiáng)度下降,在大軋制力和軋制扭矩的作用下容易斷輥,造成工藝事故。同時(shí)過高的溫度將造成孔型冷卻不足,軋槽磨損過重,增加了軋輥使用量。所以連軋第一架軋機(jī)的咬入速度就決定了連鑄連軋工藝的連軋拉速不能低于5m/min

粗軋機(jī)由于考慮到咬入條件和巨大的軋制壓力,軋輥直徑較大,雖然連鑄機(jī)以4m/min的高速拉速生產(chǎn),但對(duì)于粗軋機(jī)前幾架軋輥傳熱來說還是條件惡劣,不能實(shí)現(xiàn)連鑄連軋,原因是:

軋輥直徑大,造成了變形區(qū)較長(zhǎng),

壓下量大,變形區(qū)變長(zhǎng),

咬入速度低,經(jīng)過變形區(qū)時(shí)間長(zhǎng)。

上述三個(gè)因素造成了鑄坯和軋件通過變形區(qū)時(shí)間變長(zhǎng),鑄坯和軋件有充足的時(shí)間接觸傳導(dǎo)傳熱,如果不能平衡或者減小軋輥的表面和亞表面增加的溫度,勢(shì)必經(jīng)過一段時(shí)間由于溫度的積累造成軋輥溫度過高,影響孔型的耐磨性和軋輥的強(qiáng)度,將要出現(xiàn)斷輥等事故。

如果要達(dá)到鑄坯傳導(dǎo)傳熱進(jìn)入到軋輥熱量和離開變形區(qū)后的冷卻帶走的熱量能夠平衡,這就可以保持連軋的一個(gè)基本條件了,這個(gè)平衡最低拉速就是6m/min,為了保險(xiǎn)如果你能夠達(dá)到更高的拉速最好。

我們看到的薄板坯拉速可以在5m/min范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無頭軋制,那是因?yàn)楸“迮鞯暮穸扰c棒材軋機(jī)相比還是較低的,薄板坯的厚度一般在70mm以下,而小方坯厚度在150mm以上,變形區(qū)長(zhǎng)度不一樣的,所以棒材的連鑄無頭軋制工藝難度更大,需要更高的拉速來適應(yīng)。

當(dāng)然如果軋機(jī)的粗軋機(jī)采用橫列式布置,就不存在這種問題,比如使用一架550軋機(jī),將150mm方坯經(jīng)過幾個(gè)道次減小其斷面后,比如75方坯,再進(jìn)入到后面的連軋機(jī)組軋制。這種布置特別適應(yīng)于年產(chǎn)50萬噸電爐鋼生產(chǎn)模式,采用三機(jī)三流鑄機(jī)生產(chǎn),切割成6米定尺后,直接送入粗軋機(jī)軋制。這樣就可以使用2.7-3.2m/min的拉速生產(chǎn),達(dá)到免加熱直接軋制的目的。

超高拉速帶來的益處和不好

超高拉速組織生產(chǎn)的目的就是要達(dá)到無頭軋制的目的,無頭軋制的益處就是避免軋制頭尾的沖擊,整個(gè)軋制線上達(dá)到溫度和尺寸的均勻,減小軋輥磨損,減輕對(duì)設(shè)備的沖擊,不需要機(jī)組之間的飛剪切頭或切尾,提高鋼材的定尺率和成材率,對(duì)軋鋼是較為有利的。

但是超高拉速也是一個(gè)雙刃劍,有利有弊的,鋼鐵企業(yè)必須考慮現(xiàn)實(shí)問題:

超高拉速連鑄機(jī)號(hào)稱能夠達(dá)到高的生產(chǎn)效率,猜想單流連鑄機(jī)造價(jià)高昂,其建設(shè)投資之巨,可能會(huì)遠(yuǎn)超過多一流的連鑄機(jī)投入。

維護(hù)保養(yǎng)之難,如果沒有精心的保養(yǎng),超高拉速的漏鋼和質(zhì)量事故也是不斷的,

鑄坯內(nèi)在質(zhì)量的保證難度增加,特別是最中心部位的縮孔和疏松加重,對(duì)軋鋼的壓縮比的要求增大,增加鑄坯和鋼材的偏析。

操作要求之精心,對(duì)鋼水過熱度要求之高,就是擔(dān)心目前的生產(chǎn)和職工素質(zhì)不能適應(yīng),往往不能達(dá)到高效生產(chǎn)的效果,結(jié)果生產(chǎn)成本上升。

備件加工精度和價(jià)格成本增加。

按照當(dāng)前絕大多數(shù)國(guó)家的現(xiàn)實(shí)狀態(tài),還不如增加一流鑄機(jī)來保持正常拉速合理有效。再則就是鑄坯內(nèi)部質(zhì)量問題始終是高效連鑄的一個(gè)心病,也是阻擋高質(zhì)量鑄坯提高拉速的根本原因。

小方坯高拉速這種模式由于質(zhì)量問題,所以僅僅局限在普通鋼材生產(chǎn)上,比如建筑用螺紋鋼和線材,基本上是碳錳系列鋼,力學(xué)性能要求不高,對(duì)偏析等要求較低,可以使用高拉速來生產(chǎn)。

我始終呼吁軋鋼工序要正視高拉速連鑄帶來的縮孔和疏松級(jí)別加大的問題,在目前的技術(shù)水平階段上連鑄內(nèi)部組織這些缺陷不可避免,需要軋鋼工序從加熱和壓下制度來解決,同時(shí)對(duì)于免加熱系統(tǒng)鑄坯長(zhǎng)度上的溫度不一致現(xiàn)象給與必要的修正克服,當(dāng)然對(duì)于真正意義上的連鑄連軋就沒有這個(gè)頭尾溫度差的問題了。

現(xiàn)代技術(shù)發(fā)展高拉速或者超高拉速,甚至達(dá)到了與軋鋼機(jī)構(gòu)成連鑄連軋的模式,比如薄板坯連鑄連軋技術(shù)就是當(dāng)今的代表之作,占據(jù)著帶鋼生產(chǎn)相當(dāng)大的比例,我國(guó)就有十幾條這樣的生產(chǎn)線,意大利克萊莫亞的薄板坯連鑄連軋技術(shù),即ESP技術(shù),是當(dāng)今世界上第一個(gè)實(shí)現(xiàn)不切斷鑄坯直接無頭軋制的系統(tǒng),2009年參觀的時(shí)候其拉速達(dá)到5m/min,在相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)鑄坯沒有剪切分段。經(jīng)過三機(jī)架粗軋機(jī)后的軋件進(jìn)入感應(yīng)加熱器段補(bǔ)熱,將鑄坯溫度從850提高到1000以上,隨后進(jìn)入到精軋機(jī)組軋制,薄板成品經(jīng)過層流冷卻后由一臺(tái)高速飛剪分段,分段的帶鋼分別進(jìn)入3個(gè)地下卷取機(jī)。

要達(dá)到與軋機(jī)構(gòu)成連軋關(guān)系,連軋拉速必須達(dá)到5m/min以上,也就是軋鋼機(jī)第一道次的咬入速度必須大于0.08m/s以上,只有達(dá)到這個(gè)拉速才能滿足全連軋工藝的基本要求,薄板坯的拉速就是按照軋鋼最低的咬入速度來設(shè)計(jì)的,文獻(xiàn)上看到最高生產(chǎn)拉速達(dá)到了7m/min,甚至更高。

板帶連鑄機(jī)生產(chǎn)的一般以低碳鋼為主,薄板坯厚度方向尺寸小,鑄坯在不同扇型段可以實(shí)現(xiàn)壓下,在高拉速情況下,可以這樣認(rèn)為,是將內(nèi)外弧形成的固態(tài)坯殼壓合在一起,構(gòu)成了薄板坯,所以鑄坯的偏析相比矩形坯和方坯要小的多,從成品質(zhì)量角度上看,薄板坯是可以實(shí)現(xiàn)高拉速的。但是生產(chǎn)高質(zhì)量的板帶,仍然是采用常規(guī)的厚板坯鑄機(jī),比如汽車面板,白色家電的鋼板等,都是使用約200mm厚度的鑄坯,經(jīng)過加熱爐加熱軋制而成。高拉速的薄板坯僅僅使用在要求不高的領(lǐng)域,高拉速帶來的液面急劇波動(dòng),對(duì)鑄坯表面質(zhì)量構(gòu)成較大的影響,難以使用在表面質(zhì)量要求特別高的領(lǐng)域,所以對(duì)板帶的高拉速也是需要有一個(gè)正確的認(rèn)識(shí)。

經(jīng)濟(jì)性考慮

高拉速生產(chǎn)是一個(gè)相對(duì)概念,是隨著技術(shù)的發(fā)展不斷提高拉速,這里面也有一個(gè)經(jīng)濟(jì)性問題,單純追求高拉速,往往造成設(shè)備要求,計(jì)算機(jī)控制水平,鋼水過熱度控制,操作水平等等都必須達(dá)到特別高的狀態(tài),否則一旦條件發(fā)生波動(dòng),系統(tǒng)的適應(yīng)性是很脆弱的,將要發(fā)生漏鋼事故,處理起來非常困難。在當(dāng)前條件下,一味將拉速提高到5m/min以上,即使能夠達(dá)到,其經(jīng)濟(jì)性和可靠性往往使得用戶望而卻步,鋼鐵工業(yè)還是遵循實(shí)用先進(jìn)原則,選用成熟可靠的技術(shù),達(dá)到人機(jī)物完美的統(tǒng)一,即從采用合理先進(jìn)技術(shù),操作者的知識(shí)水平又能夠迅速掌握,產(chǎn)品的經(jīng)濟(jì)性又能夠得到體現(xiàn)。對(duì)當(dāng)前150mm連鑄普碳鋼方坯來說,經(jīng)濟(jì)合理的應(yīng)該在3-4m/min的范圍內(nèi)。隨著中國(guó)這幾年鋼鐵蓄有量快速增長(zhǎng),電爐廢鋼冶煉的mini鋼廠將逐漸成為建筑用材生產(chǎn)的主力軍,70噸左右的電爐配置3流鑄機(jī)年產(chǎn)可以達(dá)到60萬噸,甚至更高,設(shè)想如果僅僅安裝兩流高拉速連鑄機(jī),拉速達(dá)到4.5-5m/min的拉速,一旦出現(xiàn)漏鋼等事故,僅僅一流生產(chǎn)將會(huì)造成生產(chǎn)次序打亂,難以在線處理故障的一流,使用三流按照3m/min左右的拉速生產(chǎn),生產(chǎn)穩(wěn)定正常,就能夠達(dá)到穩(wěn)產(chǎn)高產(chǎn)的目的,消耗反而低,能夠得到更大的效率。90-100噸電爐配置4流連鑄機(jī)就年產(chǎn)可達(dá)90萬噸。

當(dāng)然隨著時(shí)代的進(jìn)步,各項(xiàng)技術(shù)成熟發(fā)展,生產(chǎn)普碳鋼的連鑄拉速越來越高,現(xiàn)在看來拉速能夠穩(wěn)定在4m/min的拉速來生產(chǎn)150方坯,亞新在銅陵福鑫生產(chǎn)150方坯的拉速就在3-3.5m/min,目前生產(chǎn)155方坯的拉速也是在3.5m/min以上,無錫新三州鋼廠經(jīng)過亞新振動(dòng)裝置改造后拉速能夠穩(wěn)定在4m/min,適應(yīng)了一座50噸轉(zhuǎn)爐每天生產(chǎn)103爐的高產(chǎn)模式,也達(dá)到了很高的生產(chǎn)水平。如果延長(zhǎng)結(jié)晶器銅管到1米甚至更長(zhǎng),加強(qiáng)對(duì)足輥段冷卻和二冷一段冷卻的研究,就能夠使得150方坯的拉速達(dá)到4m/min,至少可以穩(wěn)定在3.5m/min的拉速水平上。這樣來看今后對(duì)普碳鋼連鑄機(jī)按照單流25~30萬噸年產(chǎn)計(jì)算,生產(chǎn)100萬噸只需要4流就可以了,當(dāng)然對(duì)于設(shè)備的要求也是比較高的。

對(duì)于振動(dòng)裝置,我認(rèn)為亞新的全板簧振動(dòng)系統(tǒng)是過硬的,能夠適應(yīng)高拉速的要求,主要問題是振動(dòng)源,我始終認(rèn)為高拉速生產(chǎn)普碳鋼不需要液壓振動(dòng)系統(tǒng)和數(shù)字缸振動(dòng)系統(tǒng),這是浪費(fèi)高技術(shù),過多過爛使用高技術(shù)。使用偏心振動(dòng)電機(jī)傳動(dòng)就可以了,除非這個(gè)系統(tǒng)不能適應(yīng)高拉速要求。

鑄坯免加熱

連鑄連軋有一個(gè)必須要分清楚概念,即是否需要加熱或者補(bǔ)熱。我見過的意大利達(dá)涅利月亮工程,如果拉速達(dá)到5m/min以上,是能夠?qū)崿F(xiàn)不切割直接軋制的目標(biāo),但是連鑄和軋機(jī)之間有120多米的隧道加熱,將鑄坯溫度進(jìn)行均勻化,這個(gè)均勻化有兩層含義:

(1經(jīng)過隧道窯加熱后,進(jìn)入軋機(jī)的鑄坯溫度全長(zhǎng)方向上一致性,為均勻的性能提供的先決條件。

(2經(jīng)過隧道窯加熱后,鑄坯內(nèi)部和表面溫度趨于一致,也同樣為鋼材在橫截面組織達(dá)到基本一致性創(chuàng)造了條件。

使用最為廣泛的是紅送,即將小方坯紅送進(jìn)入軋鋼加熱爐,一般的紅送溫度能夠達(dá)到500以上,好的廠家能夠達(dá)到850以上。經(jīng)過加熱爐加熱和均溫后,保證鑄坯在全長(zhǎng)和橫向上的溫度達(dá)到軋鋼工藝要求。

再則就是免加熱系統(tǒng),下面幾張照片記錄完全不使用加熱爐,連鑄較高拉速,切割分段進(jìn)入軋機(jī)直接軋制,實(shí)現(xiàn)了免加熱。連鑄無頭軋制這是冶金工作者的夢(mèng)想之一,在棒材生產(chǎn)領(lǐng)域內(nèi),可以先進(jìn)行免加熱,等到技術(shù)成熟后再實(shí)現(xiàn)超高連鑄拉速和無頭軋制,這大概是世界潮流,今后普碳鋼長(zhǎng)材和建筑盤卷生產(chǎn)就完全可以采用這種模式,我們?cè)诘却@個(gè)時(shí)代的快速來到。

免加熱連鑄傳送和粗軋后剪切斷面

如果能夠做到小方坯連鑄拉速達(dá)到6m/min以上正常穩(wěn)定生產(chǎn),與連軋機(jī)組構(gòu)成無頭軋制,就會(huì)帶來一個(gè)優(yōu)點(diǎn),即進(jìn)入軋機(jī)的鑄坯溫度可以保持一致,鋼材的性能均質(zhì)性可以得到保證。而目前國(guó)內(nèi)使用的3~4m/min拉速切割成6~12m長(zhǎng)度鑄坯進(jìn)入軋機(jī)軋制,這會(huì)帶來鑄坯頭尾溫度差較大的問題,從而造成成品溫度的不均勻性,在一定程度上影響了性能的均質(zhì)性,對(duì)要求性能標(biāo)準(zhǔn)偏差的訂單就受到限制。

無頭軋制受到連鑄拉速限制而不能發(fā)揮產(chǎn)能

有人說這個(gè)不是連鑄連軋,是的,不是真正意義上的鑄坯不切斷的連鑄連軋,如果報(bào)著所謂理論上的連鑄連軋那就要誤導(dǎo)決策了。鑄坯不切斷實(shí)現(xiàn)免加熱軋制目前看來是不現(xiàn)實(shí)的,主要還是連鑄的拉速不能滿足單線軋制的軋機(jī)產(chǎn)能要求,比如不僅僅連鑄拉速要高達(dá)15m/min以上,現(xiàn)代化的棒材和線材軋機(jī)的粗軋機(jī)咬入速度都達(dá)到了0.2-.03m/s,換算成每分鐘就是12~16m/min,軋機(jī)的產(chǎn)能是年產(chǎn)100萬噸。若使用單流連鑄機(jī)來對(duì)應(yīng),拉速就要15m/min以上,冶金界大概還沒有考慮這么高的拉速吧。目前看來現(xiàn)實(shí)的是使用正常的高拉速,比如3~4m/min的拉速多流生產(chǎn),比如43.5m/min拉速生產(chǎn),切割長(zhǎng)度為9米,快速輸送到第一架軋機(jī)前,這也是可以達(dá)到相同的目的,年產(chǎn)至少為100萬噸,對(duì)于軋鋼來說這是一個(gè)普通的產(chǎn)能,生產(chǎn)效率高的能夠達(dá)到120萬噸/年。

如果使用單流達(dá)到7m/min的拉速組織生產(chǎn),充其量年產(chǎn)55萬噸左右,而軋機(jī)的能力是100萬噸以上,這就不能發(fā)揮軋機(jī)性能,大大限制了軋鋼設(shè)備效能的發(fā)揮。這也是這種無頭軋制生產(chǎn)建筑用材主要缺陷之一。

銅桿連鑄無頭軋制

目前我看到銅連鑄最高拉速為11m/min,要想再突破也是有相當(dāng)大的困難,連鑄相當(dāng)于95mm方坯,年產(chǎn)量也就是30萬噸左右。



高拉速輪帶銅連鑄機(jī)

連鑄連續(xù)無頭軋制銅棒生產(chǎn)線

我總是覺得黑色金屬生產(chǎn)是步有色金屬的后塵,好像都是有色在前發(fā)展,然后再來考慮黑色冶金,這與鋼鐵生產(chǎn)高溫、氧化速率高、同素異構(gòu)、變形抗力大、夾雜物多等相關(guān)。對(duì)于鋼鐵產(chǎn)品的高拉速,還是多看看有色特別是銅的連鑄連軋,作為參考,唐工有幸在銅生產(chǎn)線工作一段時(shí)間,對(duì)此做了一番調(diào)查和小研究,所以有點(diǎn)小了解,當(dāng)然我也沒有繼續(xù)深入下去,了解的知識(shí)還是不夠的,但是基本情況是知曉的,對(duì)軋機(jī)部分是熟悉的,畢竟就是線棒材軋機(jī),高速線材布置,大同中異,自己干過軋鋼,所以能夠很快上手的。

高溫銅固態(tài)坯殼傳熱能力強(qiáng)大,即使是比較小的Δt驅(qū)動(dòng)力下,也是能夠?qū)⒋罅繜崃繌蔫T坯中心傳遞出來,這是與鋼鐵不同之處,銅和鋼高溫固態(tài)坯殼傳熱要相差15倍之多,只要連鑄鋼水凝固到一定厚度時(shí)候,其傳熱就是坯殼厚度的函數(shù)關(guān)系了,熱流密度就受到坯殼厚度的限制。銅的導(dǎo)熱系數(shù)強(qiáng)大,不管坯殼多厚,都能夠傳遞鑄輪所能導(dǎo)熱的最大能量,所以說從彎月面到脫模區(qū)其傳熱的熱流密度基本一致,冷卻的每一段都是需要強(qiáng)大冷卻水來冷卻的。

銅的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)大于鋼,坯殼形成后的導(dǎo)熱系數(shù)在300W/m.K以上,而鋼只有33W/m.K左右,所以即使銅形成較大的厚度坯殼,其導(dǎo)熱能力遠(yuǎn)大于鋼的固態(tài)坯殼,銅連鑄可以達(dá)到很高的拉速,不管多厚的銅件,都能夠及時(shí)將內(nèi)部傳過來的熱量帶到鑄坯表面,然后通過銅結(jié)晶器傳走熱量。鋼的坯殼形成后,由于坯殼厚度不斷增加,一般來說,在結(jié)晶器彎月面下面100~200mm區(qū)域內(nèi)就形成了坯殼傳熱成為主要限制性因素,不管怎么樣來改善結(jié)晶器銅管傳熱,都不能改變固態(tài)坯殼的傳熱效率,所以我認(rèn)為小方坯高拉速連鑄是受到固態(tài)坯殼熱阻的限制,難以在短時(shí)間內(nèi)達(dá)到需要的一冷臨界安全厚度。也可能我保守了,當(dāng)然可以使用冷料等其它措施來進(jìn)入到結(jié)晶器內(nèi),使得鋼水迅速冷卻來實(shí)現(xiàn)具有足夠的安全的固態(tài)坯殼離開結(jié)晶器。

連鑄與軋機(jī)合理匹配

追逐效益的驅(qū)動(dòng)需要充分發(fā)揮產(chǎn)能,隨著技術(shù)不斷發(fā)展,現(xiàn)有轉(zhuǎn)爐電爐紛紛縮短冶煉周期,大幅度提高了冶煉能力,造成連鑄設(shè)備必須與之相應(yīng),提高現(xiàn)有鑄機(jī)拉速成為必然,生產(chǎn)螺紋鋼和建筑用高速線材鑄坯多數(shù)為150mm方坯,十幾年前的拉速在2~3m/min,現(xiàn)在大多數(shù)都是3~4m/min的拉速,大大提高了鋼廠的產(chǎn)能,隨著老板們對(duì)產(chǎn)能更高要求,于是就出現(xiàn)了繼續(xù)提高拉速,實(shí)現(xiàn)超高速連鑄生產(chǎn),在歐洲幾家鋼鐵設(shè)備制造大家宣傳鼓動(dòng)下,國(guó)內(nèi)也紛紛摩拳擦掌準(zhǔn)備超高速連鑄建設(shè),單流年產(chǎn)60萬噸宣傳較甚。

能否達(dá)到7m/min的拉速,我看關(guān)鍵在一冷,即使采用一米長(zhǎng)度的銅管,在這么高的拉速下離開結(jié)晶器的固態(tài)坯殼厚度只有不到7mm,這么薄的坯殼不能裹挾內(nèi)部高溫鋼水正常在二冷室內(nèi)下行,極有可能鼓肚重熔漏鋼。為了解決這個(gè)問題,必須提高固態(tài)坯殼的厚度,我認(rèn)為必須達(dá)到10mm以上的厚度,思路只有延長(zhǎng)銅管的長(zhǎng)度,但是延長(zhǎng)銅管的長(zhǎng)度,不僅僅加工制造困難,而且一冷阻力過大,連鑄難以順行,所以只能加長(zhǎng)足輥段,把足輥段當(dāng)做銅管的延伸,如果足輥段達(dá)到一米長(zhǎng)度,這樣和銅管一起構(gòu)成2米的長(zhǎng)度,就可以將固態(tài)坯殼的厚度達(dá)到10mm以上,這就需要足輥段加工精度和安裝精度都需要達(dá)到一定的水平,需要足輥能夠起到固定加持作用,限制鑄坯在鋼水靜壓下出現(xiàn)鼓肚現(xiàn)象,足夠厚度的固態(tài)坯殼保持良好周正的鑄坯形狀下行到二冷階段,繼續(xù)接受二冷水的洗禮。


棒材的粗軋機(jī)組

如果將軋機(jī)位于拉矯機(jī)后部對(duì)接連鑄,這樣即使能夠達(dá)到6m/min的拉速生產(chǎn),其小時(shí)產(chǎn)量只有62噸,日常低于1400噸,年產(chǎn)不到50萬噸。但是構(gòu)成全連軋機(jī)比如18架,只能發(fā)揮其能力的50%,這也是為什么板坯坯連鑄連軋為了充分發(fā)揮軋鋼能力而布置兩個(gè)薄板坯連鑄機(jī)的目的所在,而且這個(gè)薄板坯必須拉速達(dá)到5m/min以上的拉速。

小方坯連鑄機(jī)目前還沒有看到能夠穩(wěn)定在6m/min的拉速生產(chǎn)實(shí)例,能夠和一個(gè)軋機(jī)相匹配的拉速必須達(dá)到15m/min左右,這還是建立在150mm方坯的基礎(chǔ)上,如果連鑄斷面更小,需要的匹配拉速更高。

針對(duì)第三世界國(guó)家或者是區(qū)域消耗廢鋼生產(chǎn)的電爐模式,比如50~60萬噸規(guī)模的mini-mill,我主張兩機(jī)兩流連鑄機(jī),以合理穩(wěn)定的高拉速生產(chǎn),后面配置一個(gè)三輥軋機(jī)或者是二輥可逆式軋機(jī)作為粗軋機(jī),在一個(gè)機(jī)架內(nèi)來回軋制,比如將150方坯開坯成為70~75方坯,送入到后面的連軋機(jī)組生產(chǎn)線棒材。這樣的布置就大大節(jié)約投資,特別是生產(chǎn)建筑用螺紋鋼,不需要高精尖的技術(shù)。我在芬蘭就看到這種高線軋機(jī),前面就是一個(gè)三輥軋機(jī)開坯,后面接的是連軋機(jī)組和精軋機(jī)組,生產(chǎn)高質(zhì)量的線材盤圓。

當(dāng)然如果有錢,也是可以形成連軋機(jī)組來生產(chǎn)螺紋鋼或者大盤卷線材盤圓,如果是這樣最好采用100~120噸的電爐,使得產(chǎn)能達(dá)到100~120萬噸/年,使用兩線軋制的方案,這樣就能夠充分發(fā)揮軋機(jī)的能力。當(dāng)然這樣做對(duì)軋機(jī)的負(fù)載將大大提高,傳動(dòng)動(dòng)力也是需要適當(dāng)增加的,需要綜合起來進(jìn)行考慮,目前也是有參加使用雙線軋制的方案。

新的時(shí)代科學(xué)技術(shù)發(fā)展很快,觀念的轉(zhuǎn)變必須跟上來。鋼鐵工業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)行業(yè),對(duì)于生產(chǎn)企業(yè)必須考慮其經(jīng)濟(jì)效益,必須慎重考慮采用的適用先進(jìn)技術(shù),高拉速情景好像是具有很大的誘惑力,但是投資代價(jià)大,生產(chǎn)作業(yè)要求嚴(yán)苛,對(duì)職工的素質(zhì)也維護(hù)要求都是高的,從目前情況來看,還沒有看到超高拉速企業(yè)有良好的表現(xiàn),歐洲這些制造商也沒有給出實(shí)實(shí)在在的數(shù)據(jù),只是可以,可以。

我不排除高技術(shù),不排除將來可能達(dá)到超高拉速,但是必須解決連鑄一冷傳熱問題,當(dāng)然還有其它的問題,只有這些問題得到真正解決,而且的確具有一些生產(chǎn)廠家做出了榜樣,證明是一種成熟技術(shù),民營(yíng)企業(yè)家才能決斷采用,畢竟不是國(guó)企,民企借銀行投資的錢是要連本帶息歸還的。

這次闡述主要是高拉速一冷過程和無頭軋制一些主要熱點(diǎn)問題,唐工水平有限,知識(shí)范圍窄,代表自己的觀點(diǎn),請(qǐng)大家評(píng)說。

唐杰民

201812


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