线棒材连铸坯热送热装的工艺技术研究

胡波，高丹，樊智，侯德强

（内蒙古包钢钢联股份有限公司长材厂，内蒙古 包头 014010）

0 引言

连铸坯热送热装工艺是上个世纪八十年代国外兴起的一种钢铁生产技术，和传统技术相比，连铸坯热送热装技术具有创新优势。线棒材生产一般都采用控制轧制与冷却的设备，通过控轧控冷能够节省钢材中的合金材料，可以极大地减少制造成本。而随着连铸坯工艺的迅速发展和不断完善，连铸坯热送热装工艺成为节能降耗、提高质量和提升生产效率的重要途径。连铸坯热送热装工艺推动了炼钢-连铸-轧钢生产管理的一体化进程，是衡量钢铁生产技术和管理水平的重要技术指标。

1 现阶段连铸坯热送热装技术发展

对于线棒材生产而言，产品规格变化，会使轧机小时内的产量变化非常大，而连铸机生产方坯的速度比较低，若没有突破性的技术创新，则连铸机作业能力不能够完全与轧钢生产相适应。我国从九十年代开始，连铸比不断提高，有部分企业开始尝试采用连铸坯热送热装工艺。到九十年代中期以后，我国线棒材生产开始广泛采用热送热装技术。通过连铸坯热送热装技术，使炼钢-连铸-轧钢生产过程能够利用连铸坯物理热，可以有效降低轧钢工序加热炉燃耗，减少钢坯氧化烧损，减少从冶炼到轧制成品的流程时间，提高热轧生产效率，减少了厂房占地面积。

虽然我国采用连铸坯热送热装技术的钢厂出现了较快地增长，但是和一些发达国家（例如美国、日本等）相比，还存在着比较大的差距，尤其是实现热装率百分之六十以上的企业占比相对较少[1]。本世纪以来，我国新建了很多条线棒材生产线，这些产线因为布置较为合理，系统作业效率大大提升，无论是热装率还是热装温度都得到了很大的提高，有一些企业的热装温度已经达到800℃。目前，我国钢铁企业用于棒线材生产的连铸坯工艺主要有两种模式：一种是附带翻转功能的步进式冷床，另外一种则是带拨爪的移钢机。相比而言，前一种非常适合优特钢企业，因为这种模式下连铸坯冷却比较均匀，并且表面质量比较好，但缺点是冷却时间长，连铸坯热装温度比较低；移钢机相较于步进式冷床，更加适合普碳钢企业应用，因为钢坯移动的速度比较快，不会大幅度降温，加热炉的热装温度比较高，更加适于配合短流程的工艺布置，它的热装温度能够达到800℃，可以进行适当补温操作后直接进行轧制[2]。

连铸坯质量是实施热送热装工艺的关键影响因素，铸坯质量好坏对整个流程的顺行及产品质量有着直接的影响。钢厂通过设置合理的计算机控制系统、铸坯质量在线检测系统，实现对炼钢连铸生产科学控制，更好地进行坯料跟踪，保证生产协调性。但是高温检测和缺陷清理技术存在一定弊端，而且检测过程还会损失铸坯温度，因此无缺陷铸坯生产技术成为热送热装工艺的关键技术[3]。在热送热装工艺中，对于 HCR和DHCR工艺，铸坯在炉时间短或不经加热炉，铸坯表面氧化铁皮层很薄，近铸坯表面的缺陷不易消除，从而造成成品的表面缺陷。因此，保证无缺陷坯是连铸坯热送热装工艺的一个基础，无缺陷率要力争达到98%以上，铸坯质量的控制必须从“物理检查”向“质量保证”转变，从“控制废品率”向“无缺陷生产控制”转变。

2 连铸坯热送热装工艺存在问题

在进行连铸坯热送热装时，要考虑钢-轧间距离。连铸机生产的热连铸坯直接采用辊道(在距离较长的情况下会带保温罩)送入轧钢车间进加热炉，如果连铸机出坯方向同轧钢车间要求提供的坯料方向不一样，或者连铸机出坯方向同轧钢车间要求提供的坯料方向没有在同一条连续生产线上，可以采用旋转辊道调整钢坯的出坯方向，或者还可以使用小车式横移辊道，通过横移钢坯的方法把热坯送进轧钢车间[4]。这种运送方法能够进行连续式的送钢，热连铸坯能够非常快地被送进轧钢的加热炉内，易于保证比较高的热装温度。如果钢-轧间距离过大，就很难采用辊道的方式进行输送，而运输车比较适合此类情况。热连铸坯一般用装有保温设备的汽车或者火车将其运送至轧钢车间，因为汽车的载重量比较小，但是它的灵活性更强，所以可以同时用多台汽车进行输送。除此以外，流程中各工序分散、管理效率低、信息化水平低，也是当前连铸坯热送热装工艺存在的一个主要问题。

3 连铸坯热送热装问题的解决措施

3.1 线棒材连铸-轧钢“界面”技术的应用

在线棒材实施连铸坯热送热装工艺的生产过程中，应用连铸-轧钢“界面”技术，优势非常明显。连铸-轧钢“界面”技术，是一项技术难度高、经济效益明显的技术集成包，是由连铸机-轧钢平面布置、产能匹配对应性、铸机恒拉速、定重供坯等多项技术动态集成的技术集成系统 。

连铸坯热送热装工艺与轧钢生产工艺的生产能力有着较大的差异。连铸机能够为轧钢提供单一断面的连铸坯，连铸机在连续浇铸多炉钢之后停机，然后清理结晶器和更换引锭杆，停机时间一般在三十分钟以内。因此，连铸机的生产效率基本上可以保持同一水平，运行速度比较稳定。而在轧钢生产中，需要按照合同和生产计划，经常停轧进行轧辊和孔槽的更换，另外还有一些维修以及事故的停轧时间。相比连铸生产，线棒材轧钢生产效率变化比较大，甚至会出现无法适应连铸机能力的情况。应用连铸-轧钢“界面”技术，其发生作业事故的几率比较低，从实际作业情况统计，除去事故停机维修以及更换生产工具等需要花费的时间，连铸坯热送热装实际作业率能够达到85%以上。

3.2 控制信息系统在连铸坯热送热装技术中的应用

连铸-轧钢生产过程是一个连续和离散混杂的过程，生产工艺约束多、工序工位间关系复杂，控制信息系统在生产运行系统中发挥着承上启下的关键作用，对生产过程中的物质流、能量流、信息流等实现全过程协同高效的控制与调度，而且起到了将生产制造和经营管理的信息进行转换、加工、传递的作用，是生产与经营的桥梁和纽带[5]。控制信息系统的应用，能够大大提高管理效率。例如，某钢厂研发出的铸坯热送热装的信息管理程序，这种控制信息系统能够把生产计划、铸坯输送以及调度管理等各个节点整合为一体，使各项工序更好的衔接起来，大大提升铸坯热送热装率，保障轧制工序的紧凑，降低事故率，提高生产效率。自上线运行以来，通过不断完善系统，为企业实现低能耗、高效率提供了技术支持，达到了良好的使用效果。

3.3 线棒材生产实现连铸坯热送热装工艺须满足的必要前提

线棒材生产采用连铸坯热送热装工艺的优势是非常多的，但是由于这种生产系统比较复杂，所以要满足的前提条件如下：

第一，树立无缺陷连铸坯生产理念，要保证生产过程的稳定均衡，为了满足这种需要，企业就需要不断采用创新的先进工艺技术，例如，炼钢炉采用挡渣器的方式出钢，以此能够很好的减少炼钢中的非金属夹杂物，采用炉外精炼的方式，能够微调钢水成分，更加精确地控制钢水的温度。对于高级钢与特殊钢而言，还可以采用真空脱气技术，目的是为了减少钢中氢、氧等的含量，以此提升钢的纯净度。在连铸过程中，还可以采用保护浇注、电磁搅拌等方式。而对于铝镇静钢，可以在连铸机的出口位置设置好水冷淬火相关装置，使钢坯表面淬火形成淬火层，就可以很好地避免氮化铝的生成，避免钢表出现裂纹，影响质量。合金钢对于坯料质量要求更高，因此必须确保连铸坯没有缺陷。

第二，轧钢车间与连铸车间之间的距离应该尽可能缩短，以保证连铸坯热送的条件。

第三，连铸机与轧机的生产能力必须要保持适应。

第四，在轧钢车间，应该设置一座冷连铸坯与热连铸坯都可以进行加热的加热炉，加热炉的燃烧系统要能够灵活进行调节，以适应轧机操作。在实际生产的过程当中，炉罐号应该在钢材标牌显示，为了更加方便进行炉罐号管理，同一炉号的钢坯应该进行一次性的连续生产。总之，为了便于钢坯管理工作，热送热装的过程中，不管何种原因造成热连铸坯剔出，应该尽量整炉剔出，需要补充冷坯则应及时补充。

第五，炼钢连铸工艺与轧钢工序应该保持统一调度、协调作业，炼钢厂除了要将热钢坯快速送至轧钢车间以外，应该出具铸坯的检验合格说明，因此企业必须有完整科学的操作流程，提高管理效率。

4 线棒材热送热装改造成功案例

国内韶钢、唐钢、莱钢等线棒厂连铸坯热装热送改造都是比较成功的案例，通过实现热装热送技术创新改造，这些钢厂铸坯入炉温度可以较好地稳定在800℃以上。连铸坯热装热送技术实现成功改造，使得轧制生产的时间大大缩短，工艺流程得到简化，因此满足了企业节省能源消耗和资金成本以及提升加热炉生产效率、降低连铸坯烧损率等多方面的需要。这使得生产流程更加高效化，同时也满足可持续发展战略背景下对钢铁企业提出的节能减排需求。

5 结语

综上所述，在线棒材生产过程中，采用连铸坯热送热装工艺系统，能够大大弥补传统工艺模式的不足，在激烈的市场竞争环境以及可持续发展要求下，更好地满足线棒材生产企业的需要，节省生产成本的同时，提高生产效率及质量，减少碳排放。实现连铸坯热送热装工艺，需要满足一定的必备条件，除了不断提高铸坯质量、热装率、热装温度外，在应用过程中，还需要不断引进和开发热送热装新工艺的技术与装备，例如连铸直轧工艺是目前热送热装又一突破性的生产工艺，可以实现更佳的节能降耗目标。