中薄板坯连铸连轧机组及其生产方法与流程

本发明属于钢铁冶金技术领域，具体涉及一种中薄板坯连铸连轧机组及其生产方法。

背景技术：

薄板坯连铸连轧技术经过近30年的不断发展，经历了单坯轧制阶段和半无头轧制阶段，目前已发展到无头轧制阶段。热轧带钢无头轧制是指在一个浇铸周期内连铸机源源不断地浇铸出连铸坯，连铸坯直接经过加热、除鳞、轧制、层流冷却等主要工序后再进行分卷卷取；在整个生产过程中，从连铸坯连铸到带钢分卷剪切之间是连续的，轧件不剪断，因此称为无头轧制。

目前国内外应用较多的热轧带钢无头轧制技术是普瑞特esp技术，其机组布置主要包括：连铸机→三机架粗轧机组→摆剪→推出与垛板装置/保温罩→转毂剪→感应加热炉→高压水除鳞机→五机架精轧机组→层流冷却系统→高速飞剪→地下卷取机。与传统薄板坯连铸连轧工艺相比，esp工艺的优点为工艺流程短、设备布置紧凑、节能环保、生产成本低；但是在实际生产中也遇到一些问题，主要是esp生产线刚性太强，尤其是连铸段与轧制段之间的设备布置非常紧凑，连铸与轧钢两个工序需要高度密切配合，对生产组织管理要求很高，生产灵活性较差，一旦机组出现故障，缓冲时间较短，事故处理困难。

技术实现要素：

本发明实施例涉及一种中薄板坯连铸连轧机组及其生产方法，至少可解决现有技术的部分缺陷。

本发明实施例涉及一种中薄板坯连铸连轧机组，包括依次衔接的连铸机、粗轧机、中轧机组、精轧机组、带钢冷却装置、飞剪和卷取机，所述粗轧机与所述中轧机组之间以及所述中轧机组与所述精轧机组之间均布置有缓冲机构，所述缓冲机构包括剪切机和推式堆垛装置。

作为实施例之一，所述连铸机与所述粗轧机之间还布置有立辊轧机。

作为实施例之一，两所述推式堆垛装置处均布置有保温罩。

作为实施例之一，前道所述推式堆垛装置与所述中轧机组之间以及后道所述推式堆垛装置与所述精轧机组之间均布置加热装置和除鳞装置。

作为实施例之一，所述中轧机组和所述精轧机组均采用四辊轧机，所述中轧机组的机架数为2～3台，所述精轧机组的机架数为4～6台。

本发明实施例还涉及如上所述的中薄板坯连铸连轧机组的生产方法，根据设备运行情况进行生产模式的选择及切换，具体包括：

设备无故障时，进行无头轧制生产模式，连铸机产出的连铸坯依次经过所述粗轧机、所述中轧机组和所述精轧机组轧制后，进行冷却、飞剪剪切和卷取；

粗轧机发生故障时，进行四分之一生产模式，仅在连铸机上进行连续生产；采用前道剪切机将轧件剪断，对于该前道剪切机之前的轧件，经前道推式堆垛装置下线处理，对于该前道剪切机之后的轧件，依次进行后续处理；

中轧机组发生故障时，进行二分之一生产模式，仅在连铸机与粗轧机之间形成连续生产；采用两道剪切机分别将对应位置处的轧件剪断，对于前道剪切机之前的轧件，经所述粗轧机轧制后，连续经过前道剪切机进行定尺剪切，再通过前道推式堆垛装置下线处理；对于两道剪切机之间的轧件，连续经过后道剪切机进行定尺剪切后，再通过后道推式堆垛装置下线处理；对于后道剪切机之后的轧件，依次进行后续处理；

精轧机组发生故障时，进行四分之三生产模式，仅在连铸机与中轧机组之间形成连续生产；采用后道剪切机将轧件剪断，对于该后道剪切机之前的轧件，依次经所述粗轧机、所述中轧机组轧制后，连续经过后道剪切机进行定尺剪切，再通过后道推式堆垛装置下线处理，对于该后道剪切机之后的轧件，依次进行后续处理。

作为实施例之一，所述无头轧制生产模式下，所述连铸机拉坯速度为4～7m/min，连铸坯宽度为1300～1600mm，连铸坯厚度为70～120mm，经所述粗轧机轧制后轧件厚度为30～50mm，经所述中轧机组轧制后轧件厚度为10～20mm，经所述精轧机组轧制后成品带钢厚度为0.8～4mm。

作为实施例之一，所述无头轧制生产模式下，控制粗轧入口温度为1150～1200℃，控制中轧入口温度为1100～1150℃且中轧终轧温度为1030～1080℃，控制精轧入口温度为1030～1080℃且精轧终轧温度为830～880℃，控制卷取温度为560～640℃。

作为实施例之一，所述无头轧制生产模式下，控制所述粗轧机压下率为45～60％，单位宽度轧制压力为16～18kn/mm；控制所述中轧机组总压下率为55％～80％，单位宽度轧制压力为13～16kn/mm；控制所述精轧机组总压下率为80％～95％，单位宽度轧制压力为7～18kn/mm。

作为实施例之一，所述四分之三生产模式下，对于后道剪切机之后的轧件，当其成品带钢段尾部与所述飞剪入口之间的距离到达设定阈值时，所述飞剪将相应位置处的轧件剪断，所述飞剪之后的成品带钢进行卷取，所述飞剪之前的轧件则利用吊车吊走。

本发明实施例至少具有如下有益效果：

本发明提供的中薄板坯连铸连轧机组，采用“粗轧机+中轧机组+精轧机组”的三段式布置方式，适用于将70～120mm厚的中薄板坯轧制成薄规格成品带钢。在无头轧制生产过程中，一方面利用连铸坯塑性好、变形抗力低的高温特性，采用粗轧机迅速对较厚的连铸坯进行单道次大压下量轧制，可在满足咬入条件下获得尽量薄的板坯，然后在中轧机组进一步进行较大压下量轧制，以获得尽量薄的中间坯，从而减小精轧机组负荷，有利于精轧段对薄规格产品的厚度及板形控制；另一方面将轧制段分开，使板坯及中间坯有足够的再结晶和各种第二相析出时间，有利于产品性能控制。

本发明提供的中薄板坯连铸连轧机组，在粗轧机与中轧机组之间以及中轧机组与精轧机组之间均布置剪切机和推式堆垛装置，从而在粗轧机与中轧机组之间以及中轧机组与精轧机组之间分别形成缓冲段，当后工序发生事故时，剪切机将板坯或中间坯剪断，使前后工序断开，再由推出与垛板装置将板坯或中间坯移出轧线，达到缓冲、协调生产的目的。与单缓冲段相比，双缓冲段可进一步提高连铸段与轧制段之间的柔性，尤其是在精轧机组发生故障时，增加事故处理的缓冲时间，从而极大地提高整条机组的生产操作灵活性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例一提供的中薄板坯连铸连轧机组的结构示意图；

图2为本发明实施例二提供的无头轧制生产模式的工艺示意图；

图3为本发明实施例二提供的四分之一生产模式的工艺示意图；

图4为本发明实施例二提供的二分之一生产模式的工艺示意图；

图5为本发明实施例二提供的四分之三生产模式的工艺示意图；

图6为本发明实施例二提供的四分之三生产模式下后道剪切机之后的轧件的剪切工艺示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1，本发明实施例提供一种中薄板坯连铸连轧机组，包括依次衔接的连铸机1、粗轧机3、中轧机组9、精轧机组10、带钢冷却装置11、飞剪12和卷取机13，所述粗轧机3与所述中轧机组9之间以及所述中轧机组9与所述精轧机组10之间均布置有缓冲机构，所述缓冲机构包括剪切机4和推式堆垛装置6。

其中，在以下的实施例阐述中，为便于描述，根据轧件所处的位置不同(即厚度不同)，将连铸机1与粗轧机3之间的轧件定义为连铸坯101，将粗轧机3与中轧机组9末机架之间的轧件定义为板坯102，将中轧机组9末机架与精轧机组10末机架之间的轧件定义为中间坯103，将精轧机组10末机架后的轧件定义为热轧带钢104。

上述的连铸机1优选为是直弧形连铸机1，与立弯式连铸机相比，直弧形连铸机1的冶金长度更长，其垂直段有利于钢液内夹杂物上浮，提高连铸坯101的内部清洁度，改善板坯102内部质量，也能够显著地降低浇筑平台高度，减小连铸坯101的鼓肚变形，因此更适于以较大的拉坯速度浇铸较厚的连铸坯101。

上述的粗轧机3优选为是二辊轧机，与四辊轧机相比，二辊轧机工作辊直径更大，有利于较厚连铸坯101的顺利咬入。

上述的中轧机组9和精轧机组10均优选为是四辊轧机，与二辊轧机相比，四辊轧机的辊径更小，而刚度更大，有利于减小轧制压力，降低轧制能耗，以及利于轧制薄规格带钢。本实施例中，中轧机组9的机架数为2～3个，精轧机组10的机架数为4～6个，能够满足薄规格带钢的轧制要求；作为进一步优选的实施方式，采用双机架中轧机组9+五机架精轧机组10的组合，轧制效果较佳。

上述的剪切机4可采用本领域常规的剪切机，上述的推式堆垛装置6可采用本领域常规的推出与垛板装置，二者的具体结构此处不作赘述。

上述的带钢冷却装置11用于对热轧带钢104进行热处理，根据工艺要求进行水冷及空冷，以获得理想的成品带钢微观组织及力学性能，其可采用带钢层流冷却装置，具体结构此处从略。

上述的飞剪12一般为高速飞剪12，用于对热轧带钢104进行分卷剪切，以获得所要求的钢卷重量。上述的卷取机13优选为是地下卷取机13，对分卷后的热轧带钢104进行卷取；本实施例中，包括有3台地下卷取机13，正常生产时只使用其中两台，对分卷后的带钢交替卷取，另一台备用，当其中一台卷取机13发生故障时，切换到备用卷取机13进行卷取，以确保连续生产。

本实施例提供的中薄板坯连铸连轧机组，采用“粗轧机3+中轧机组9+精轧机组10”的三段式布置方式，适用于将70～120mm厚的中薄板坯轧制成薄规格成品带钢。在无头轧制生产过程中，一方面利用连铸坯101塑性好、变形抗力低的高温特性，采用粗轧机3迅速对较厚的连铸坯101进行单道次大压下量轧制，可在满足咬入条件下获得尽量薄的板坯102，然后在中轧机组9进一步进行较大压下量轧制，以获得尽量薄的中间坯103，从而减小精轧机组10负荷，有利于精轧段对薄规格产品的厚度及板形控制；另一方面将轧制段分开，使板坯102及中间坯103有足够的再结晶和各种第二相析出时间，有利于产品性能控制。

本实施例提供的中薄板坯连铸连轧机组，在粗轧机3与中轧机组9之间以及中轧机组9与精轧机组10之间均布置剪切机4和推式堆垛装置6，从而在粗轧机3与中轧机组9之间以及中轧机组9与精轧机组10之间分别形成缓冲段，当后工序发生事故时，剪切机4将板坯102或中间坯103剪断，使前后工序断开，再由推出与垛板装置将板坯102或中间坯103移出轧线，达到缓冲、协调生产的目的。与单缓冲段相比，双缓冲段可进一步提高连铸段与轧制段之间的柔性，尤其是在精轧机组10发生故障时，增加事故处理的缓冲时间，从而极大地提高整条机组的生产操作灵活性。

进一步优选地，如图1，所述连铸机1与所述粗轧机3之间还布置有立辊轧机2，其作用包括：(1)精确调节连铸坯101宽度；(2)将连铸机1结晶器在线调宽过程中产生的楔形坯轧制成规整的正常坯，提高金属收得率；(3)改善铸坯边部组织，促进边部组织再结晶，提高边部力学性能，减少粗轧过程中的边裂；(4)可作为导向装置，有利于铸坯喂入粗轧机3。可见，布置立辊轧机2能有效地提高机组生产效率及带钢产品的性能。

进一步优选地，如图1，两所述推式堆垛装置6处均布置有保温罩5，该保温罩5用于在无头轧制时对连铸坯101进行保温，以减小温降，降低能耗。

进一步优选地，如图1，前道所述推式堆垛装置6与所述中轧机组9之间以及后道所述推式堆垛装置6与所述精轧机组10之间均布置加热装置7和除鳞装置8。由于采用了两段缓冲段，板坯102经过前段缓冲段及中间坯103经过后段缓冲段后可能存在较大温降(约为100℃)，通过设置上述加热装置7，可对轧件进行快速补热，以满足中轧或精轧温度要求。该加热装置7优选为感应加热炉，与常规的辊底式加热炉相比，采用感应加热炉具有以下优点：(1)加热效率更高，电热转换效率达65％～70％；(2)更短的加热时间即可使轧件达到预设定温度，氧化烧损少，炉子长度短、占地小。前段除鳞装置81用于去除板坯102表面黏性的一次氧化铁皮，防止中轧时氧化铁皮压入，该前段除鳞装置81优选为采用旋转式除鳞机，对一次氧化铁皮的去除效果较好。后段除鳞装置82用于去除中间坯103表面的二次氧化铁皮，防止精轧时氧化铁皮压入；该后段除鳞装置82优选为采用高压水除鳞机，对二次氧化铁皮的去除效果较佳。

易于理解地，本实施例中，“前”与“后”的方位描述中，“前”指的是靠近连铸机1的一侧，沿轧件运行方向，前侧设备位于后侧设备的靠近连铸机1的一侧。

实施例二

本实施例主要对上述实施例一所提供的中薄板坯连铸连轧机组的生产方法进行说明。

如图2-图6，该中薄板坯连铸连轧机组的生产方法包括：根据设备运行情况进行生产模式的选择及切换。具体包括：

(1)设备无故障时，进行无头轧制生产模式，连铸机1产出的连铸坯101依次经过所述粗轧机3、所述中轧机组9和所述精轧机组10轧制后，进行冷却、飞剪12剪切和卷取。此生产模式下，两剪切机4、两推式堆垛装置6均不投入生产，两保温罩5投入运行，整个机组进行连续生产。

具体地，如图2所示，首先由连铸机1浇铸出连铸坯101，连铸坯101连续经过立辊轧机2进行边部轧制及经粗轧机3进行大压下量轧制后变为板坯102，板坯102经过前道保温罩51保温，然后进入前道加热装置71快速补热，再经过前段除鳞装置81除去板坯102表面氧化铁皮，接着进入中轧机组9进行轧制后变为中间坯103，同样中间坯103连续经过后道保温罩52保温、进入后道加热装置72快速补热、再经过后段除鳞装置82除去中间坯103表面氧化铁皮，接着进入精轧机组10进行轧制后得到热轧带钢104，然后热轧带钢104连续经过带钢冷却装置11、高速飞剪12及地下卷取机13，依次进行热处理、分卷剪切及卷取。在整个生产过程中，在高速飞剪12之前的连铸坯101、板坯102、中间坯103及热轧带钢104都是连续的，没有间断，构成为无头轧制生产。

(2)粗轧机3发生故障时，进行四分之一生产模式，仅在连铸机1上进行连续生产。采用前道剪切机41将轧件剪断，对于该前道剪切机41之前的轧件，经前道推式堆垛装置61下线处理，对于该前道剪切机41之后的轧件，依次进行后续处理。此生产模式下，前道剪切机41和前道推式堆垛装置61投入运行，前道保温罩51不投入运行，后道剪切机42和后道推式堆垛装置62不投入运行，后道保温罩52投入运行。

具体地，如图3所示，粗轧机3轧辊打开，立辊轧机2和粗轧机3均不投入生产，同时立即采用前道剪切机41将板坯102剪断。在前道剪切机41之前，进行连铸、剪切及铸坯下线操作，直至浇铸完毕或故障消除；在前道剪切机41之后，板坯102依次进行加热、除鳞、中轧、保温、加热、除鳞、精轧、冷却、剪切及卷取，直到该部分板坯102全部完成生产。

(3)中轧机组9发生故障时，进行二分之一生产模式，仅在连铸机1与粗轧机3之间形成连续生产。采用两道剪切机4分别将对应位置处的轧件剪断，对于前道剪切机41之前的轧件，经所述粗轧机3轧制后，连续经过前道剪切机41进行定尺剪切，再通过前道推式堆垛装置61下线处理；对于两道剪切机4之间的轧件，连续经过后道剪切机42进行定尺剪切后，再通过后道推式堆垛装置62下线处理；对于后道剪切机42之后的轧件，依次进行后续处理。此生产模式下，两剪切机4和两推式堆垛装置6均投入运行，两保温罩5均不投入运行，前道加热装置71和前段除鳞装置81均不投入运行。具体地，如图4，中轧机组9轧辊打开，并立即采用前道剪切机41和后道剪切机42分别将板坯102和中间坯103剪断。

在前道剪切机41之前，进行连铸、剪切及铸坯下线操作，直至浇铸完毕或故障消除；

在两剪切机4之间，进行板坯102剪切及下线操作，直至该部分板坯102全部移出轧线；

在后道剪切机42之后，中间坯103依次进行加热、除鳞、精轧、冷却、剪切及卷取，直至该部分中间坯103全部完成生产。

(4)精轧机组10发生故障时，进行四分之三生产模式，仅在连铸机1与中轧机组9之间形成连续生产。采用后道剪切机42将轧件剪断，对于该后道剪切机42之前的轧件，依次经所述粗轧机3、所述中轧机组9轧制后，连续经过后道剪切机42进行定尺剪切，再通过后道推式堆垛装置62下线处理，对于该后道剪切机42之后的轧件，依次进行后续处理。此生产模式下，后道剪切机42、后道推式堆垛装置62及前道保温罩51投入运行，前道剪切机41、前道推式堆垛装置61、后道保温罩52、后道加热装置72及后段除鳞装置82均不投入运行。

具体地，如图5，精轧机组10的轧辊打开，同时立即采用后道剪切机42将中间坯103剪断；

在后道剪切机42之前，进行连铸、立轧、粗轧、保温、加热、除鳞、中轧、剪切及中间坯103下线操作，直至浇铸完毕或故障消除；

在后道剪切机42之后，进行冷却、剪切及卷取操作。

进一步优选地，如图6，由于存在部分轧件已经精轧而部分未经精轧，因此，在四分之三生产模式下，对于后道剪切机42之后的轧件，存在相互衔接的中间坯103段和成品带钢段，当其成品带钢段尾部(即该成品带钢段的远离卷取机13的一端，也即中间坯103段与成品带钢段之间的过渡区域)与所述飞剪12入口之间的距离到达设定阈值d时，所述飞剪12将相应位置处的轧件剪断，所述飞剪12之后的成品带钢进行卷取，所述飞剪12之前的轧件则利用吊车吊走。优选地，该设定阈值d为1～4m，以控制在3m左右为佳，可保证卷取的成品带钢的质量。

易于理解地，对于上述的四分之一生产模式、二分之一生产模式及四分之三生产模式，当故障消除后，切换至无头轧制生产模式。

进一步优化上述生产方法，所述无头轧制生产模式下，所述连铸机1拉坯速度为4～7m/min，连铸坯101宽度为1300～1600mm，连铸坯101厚度为70～120mm，经所述粗轧机3轧制后轧件厚度为30～50mm，经所述中轧机组9轧制后轧件厚度为10～20mm，经所述精轧机组10轧制后成品带钢厚度为0.8～4mm。

进一步优选地，所述无头轧制生产模式下，控制粗轧入口温度为1150～1200℃，控制中轧入口温度为1100～1150℃且中轧终轧温度为1030～1080℃，控制精轧入口温度为1030～1080℃且精轧终轧温度为830～880℃，控制卷取温度为560～640℃。

进一步优选地，所述无头轧制生产模式下，控制所述粗轧机3压下率为45～60％，单位宽度轧制压力为16～18kn/mm；控制所述中轧机组9总压下率为55％～80％，单位宽度轧制压力为13～16kn/mm；控制所述精轧机组10总压下率为80％～95％，单位宽度轧制压力为7～18kn/mm。

在上述生产工艺参数控制下，可获得优良的成品热轧带钢104质量，可以替代对表面质量要求不高的冷轧带钢，如集装箱板、汽车用酸洗板、容器板及镀锌板等，实现“以热代冷”的目的。

实施例三

本实施例以生产成品厚度为0.8mm、宽度为1600mm的热轧碳钢为例，进一步对上述实施例二中的无头轧制生产方法进行说明。

无头轧制生产模式用于无故障的生产条件下，在整个机组进行连续生产，主要包括以下步骤：连铸、立轧、粗轧、加热、除鳞、中轧、加热、除鳞、精轧、层流冷却、剪切及卷取。其主要工艺参数为：

连铸：连铸坯101厚度为80mm，连铸坯101宽度为1600mm，拉坯速度为6m/min。

粗轧：粗轧机3压下率为50％，粗轧后板坯102厚度为40mm，单位宽度轧制压力为17.6kn/mm，粗轧入口温度1170～1190℃。

中轧：中轧机组9总压下率为75％，中轧后中间坯103厚度为10mm，单位宽度轧制压力为14.5～15.5kn/mm，中轧入口温度为1120～1140℃，中轧终轧温度为1040～1060℃。

精轧：精轧机组10总压下率为92％，精轧后热轧带钢104厚度为0.8mm，单位宽度轧制压力为9～17.4kn/mm，精轧入口温度为1050～1070℃，精轧终轧温度为850～870℃。

卷取：卷取温度为590～610℃。

利用本实施例方法获得的0.8mm厚的成品碳钢带钢的纵向厚度偏差≤22μm，平直度偏差≤20i，宽向凸度偏差c40≤16μm，可以代替对表面质量要求不高的冷轧带钢，如集装箱板、汽车用酸洗板、容器板及镀锌板等，实现“以热代冷”。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。