首钢迁钢提升连铸坯热送热装率实践

曹泳　彭璇　唐众杰　胡继飞　徐骏　王鹏

摘要：本文重点从板坯传隔时间及温降两方面分析了影响板坯热送热装的主要因素，通过搭建一体化排程体系、缩短板坯判定时间、扩大热装品种范围及增加保温设备等系列解决措施，首钢迁钢热送热装水平由39.7%提升至65.2%。

关键词：热装热送；温降；在库时间；计划排程

0 引言

连铸坯热送热装技术是兴起于上个世纪70年代的一种高效连接钢-轧界面的工艺，它是将连铸坯在高温状态下直接送到轧钢加热炉，再经过加热达到开轧温度的新技术［1］。具有降低能耗，提高成材率，提高生产率，优化产品性能等多项優势［2］。但热送热装工艺的实现需要对生产节奏、能力匹配和温度管理等各方面统筹协调、严格管控［3］。近年来，通过不断的摸索研究和优化，首钢迁钢公司的热送热装水平取得了大幅提升，在提产增效、节能降耗方面取得了显著效果。

如图1.1所示，连铸坯浇铸完成后要进行质量判定，入库（堆垛空冷、入保温设备保温），排程，上料等一系列操作才能进入加热炉。当进入加热炉时的板坯温度≥400℃时记为热装。连铸坯自浇铸完成至板坯装炉的过程时间为板坯传隔时间。结合数据分析，当板坯采用堆垛空冷方式入库时，板坯传隔时间达到16小时，板坯入炉温度降低至400℃，而采用入保温设备保温方式入库时，板坯入炉温度降低至400℃的时间可延长至约30小时，板坯入炉温度随传隔时间的变化趋势如图1.2所示。

为提高板坯热送热装率，本文重点结合生产实际情况从降低连铸坯传隔时间和温降两方面进行影响因素分析和改进措施制定。

2 影响因素分析

2.1 影响板坯传隔时间因素分析

板坯在库内的传搁时间是影响板坯入炉温度最重要的控制参数。板坯在库内的传搁时间越短，板坯最终的入炉温度就越高［4］。从时间上来说，连铸坯切断后越早装炉越好，通过对常规板坯在库内所经过的各个工序进行细致地划分，可以得出影响板坯装炉前等待的时间主要有下面几个因素：

2.1.1 钢轧计划不匹配

炼钢与热轧的生产计划分属于两个作业单元，有着不同的操作模式，炼钢按照浇次生产，每一浇次为钢种族相近的钢种，平均10炉。热轧计划有着严格的排产规则，包括烫辊材/主轧材/尾轧材、宽度过渡、品种过渡、品种钢排产块数与公里数限制等。实际生产中很多炼钢浇铸的板坯由于各类因素无法短时间排入热轧计划而冷装。

2.1.2 板坯质量自动判定时间长

板坯质量自动判级系统的设计理念为从转炉生产开始一直到铸坯切割完毕，所有数据全部收集完毕后才能完成全部判级，由于部分数据如中包成分、渣成分等数据返回时效性较差，因此实际平均完成判级时间为板坯切割完毕3 h以后。判级时间长，增加了板坯传隔时间。

2.1.3 板坯质量缺陷处理时间长

部分品种对轧制后成品的表面质量要求高，进而要求对应的连铸坯表面质量高，导致连铸坯浇铸完成后需要进行机清处理。采用机清工艺流程需耗时33 min，机清过程温度损失约110℃。部分品种在进行热送时易出现如舌形裂纹、纵裂、红锈等缺陷，被迫延长传隔时间并冷装入炉［5］。

2.2 影响板坯温降因素分析

2.2.1 板坯堆垛方式

铸坯堆冷的方法主要有两种：一种是正常堆垛缓冷，即把热铸坯堆放在堆垛场地，利用铸坯的热量缓慢冷却至室温；另一种是使用另加保温的手段进行缓冷，如缓冷坑、缓冷罩等。首钢迁钢连铸坯下线后有冷坯跺堆垛、热坯跺堆垛、保温房堆垛、保温车堆垛、保温炉堆垛5种堆垛方式。

2.2.2 环境温度

板坯库内的环境温度直接影响板坯温降速度。如：相同堆垛方式下，冬季板坯温降大于夏季板坯温降；库区风口区域的铸坯温降明显大于库区内部区域的铸坯。

结合数据对比，不同堆垛方式和不同的环境温度对板坯温降影响差异很大。

3 提高热送热装水平的措施

为减少板坯装炉前温降，从而保证板坯装炉温度尽可能提高，缩短板坯切断到装炉前的等待时间和减少板坯单位时间的温降，均可提高板坯装炉温度。对于影响板坯入炉传隔时间和板坯温降的因素采取了了以下几点措施：

3.1 搭建一体化排程体系

从营销、铁、钢到热轧制定了一整套完整的全流程排程体系，提高各工序计划兑现，避免因订单或临时调整计划造成板坯传隔时间长。

3.1.1 订单整合

对于特殊钢种小订单、短浇次以及不满整炉的订单进行整合处理，通过集中冶炼轧制，避免因不满整炉带出余材占用库存，影响板坯周转从而影响板坯热送。

3.1.2 沟通协调

对于特殊钢种的冶炼计划，各生产单位之间积极沟通，提前准备，保证各工序都能按时按量进行计划兑现，减少因沟通不及时造成的临时改变或调整计划，致使板坯产出后不能及时入炉造成板坯在库时间较长。

3.1.3 提高板坯利用率

对于冶炼计划进行编排时，充分考虑板坯钢种加热工艺的不同，高低温板坯不能同时入炉等后工序工艺流程，组炉组浇时应由单一品种变为不同品种搭配浇次出坯，创造多种组合模式，实现钢轧计划联排，提高板坯利用率，缩短板坯传搁时间。对于计划机清板坯开发虚拟排产功能，通过多次讨论和优化限定规则，包括对需冷检的换水口坯等异常坯限制虚拟排产，以及规范吊销、钢种改判等异常情况的沟通联系。对板坯收池条件限制性放开，板坯下线默认判定合格，使机清坯在未机清完成状态板坯具备可排产功能。同时，该功能投入使用，实现了板坯下线后，机清与排产同步进行，热清坯的热装热送率大幅提升，升幅在30%以上，极大降低了板坯从浇铸完成到入炉的传隔时间。

3.1.4 对热轧产线轧制规则及轧制能力进行扩展

对于现有的轧制规则，单个轧制单元是从精轧机换完工作辊开轧到轧完整个计划单更换精轧工作辊之间的轧制计划。单个轧制单元轧制公里数延长减少换辊次数、增加单个轧制单元难轧规格块数提高集批生产效率、拓展测压机减宽能力提高板坯规格一致性等进行攻关对于热装热送也有重要作用。

3.2 缩短板坯判定时间

首钢迁钢对于品种钢的产品特性要求炼钢工序保证较高的洁净度控制水平，虽然搭建了自动判级体系。但是，这个判级系统的设计理念为从转炉生产开始一直到铸坯切割完毕，所有数据全部收集完毕后才能完成全部判级，且过程人工操作较多，实际完成判级时间滞后性明显，效率低下，影响后续排产。在此情况下，迁钢根据多年实际经验，通过过整合创新，优化判级及质量处置规则，缩短板坯判级时间。综合搭建了搭建了新的品判模型。板坯产出即带单管理，按优化后的处置规则，直接明确是否改钢脱单或机清返修处理。新的品质判定系统投入、稳定运行后，应用于每块板坯。板坯产出至判定完成，达到具备排产条件周期缩短了2小时，对于部分钢种混浇坯实行先轧后判，更是大大缩短了判定时间，减少了每块板坯约30度的温降损失。

3.3 减少非计划机清板坯

对于板坯浇铸时产生的换水口、头尾坯等同钢种同浇次板坯进行工艺攻关减少非计划机清板坯量，对于部分钢种推行不机清。从而减少机清比例，降低板坯产出等待时间，提高红坯热送比例。

3.4 扩大可热送板坯范围

部分钢种红送易出现如舌形裂纹、纵裂、红锈等缺陷，通过对钢种成分，工艺流程等攻关解决红送缺陷，扩大可热送钢种范围也是提高热装热送的一种方法。

3.5 建设保温设备、合理规划板坯垛位

建设保温相关基础设备，可给予热装热送提升提供巨大的支撑。迁钢热轧厂在炼钢板坯库设置保温炉，炉子具有加热保温功能用于铸坯的保温。板坯库内空冷板坯温度随着堆垛层数、垛位等变化而变化，传隔时间较长无法保证入炉温度。而在保温炉内的板坯，可随轧制计划进行调整，对于短时间无法排程的板坯及时入到保温设备中，根据板坯库存结合轧制情况让保温设备中的板坯合理周转起来，减缓因生产等原因造成的板坯温降。随着保温炉的投入使用各以及各项工作的措施制定、执行、以及持续优化，特殊钢的热装热送率屡破纪录，热送水平提高30%以上。对于未能及时上料落地的板坯进行堆垛集中码放，避开风口处，减少热辐射散热。对于机清、倒角等需长时间处置的板坯限制进入保温设备，提高保温设备使用率等。

4 取得的效果

在一系列的攻关措施实施后，大大缩短了板坯在库时间、扩大了可热装板坯范围，降低了板坯温降，首钢迁钢热装热送率由39.7%提高到了65.2%。

4.1 吨钢燃耗降低

随着热装热送水平的提高，加热炉燃耗逐年降低由最初的51.7 kgce/t降低到了48.6 kgce/t。

4.2 热轧产量提高

因板坯热装热送水平的提升，大大缩短了板坯在炉时间，提高了加热炉出钢节奏，热轧机时产量随之增大，年产量由717万吨提高至828万吨。

4.3 热装热送率提高

随着一系列的技术攻关及产品研发迁钢热装热送水平逐年提高，由39.7%提升到65.2%。

5 结论

通过缩短板坯判定时间、减少机清板坯量、制定一体化排程体系、减缓板坯在库温降、提高加热炉烧钢水平、扩大可热送钢种范围等均能提高热装热送水平。热送水平提高后带来的年产量提高，吨钢燃耗的降低均降低了吨钢成本，为公司的降本增效做出了巨大贡献。

参考文献

［1］ 温治，高仲龙，董补全，张欣欣. 连铸坯热送热装和直接轧制工艺的研究与开发［J］.冶金能源，1996，1（15）：22-26.

［2］ T. Ueda， H. Hirahara， A. Kuwabara， T. Watanabe and K. Matsui. Hot charge of continuously cast slabs［J］. The Iron and Steel Institute of Japan （ISIJ）， 1981， 67（8）：1236-1240.

［3］ 王岑，魏钢城，张志宏，宋平，曾健鸣．热轧厂热送热装生产管理及工艺技术［J］．武钢技术，2002（05）：10-16.

［4］ 刘苗.影响热轧产線热送热装率的因素及改善措施［J］.冶金能源，2017，36（04）：44-45+53.

［5］ 刘强，李建文，崔德伟. 热送热装技术及其对钢板性能的影响探讨［J］.山东冶金，2004（26）：61-62.