1、薄帶連鑄原理及概況

　　薄帶連鑄技術(shù)是冶金及材料研究領(lǐng)域的一項前沿技術(shù)，它將連鑄、軋制及熱處理等工序整合為一體，省去了傳統(tǒng)的再加熱和熱軋工序，因此，薄帶連鑄技術(shù)帶來了鋼鐵工業(yè)革命性的變化。

　　研究中的薄帶連鑄工藝方案眾多，其中研究最多、發(fā)展最快的是雙輥式薄帶連鑄工藝。目前，世界上已有多條雙輥式薄帶鑄軋試驗線和接近工業(yè)化水平的半工業(yè)生產(chǎn)線，例如美國紐柯的Castrip、蒂森克虜伯的Eurostrip、新日鐵的Hikari、浦項的PoStrip和寶鋼的Baostrip等。

　　由于技術(shù)開發(fā)難度較大、投入費用較多，有些涉及該領(lǐng)域的鋼鐵公司或研究機構(gòu)最終放棄，紐柯、新日鐵、蒂森克虜伯、浦項、寶鋼等是研究較深入并取得一定成績的鋼鐵公司。

　　寶鋼薄帶連鑄技術(shù)已基本形成了一個較為完整的專利群、還申報企業(yè)技術(shù)秘密多項。寶鋼薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)所取得的階段研究成果，有效推進了寶鋼薄帶連鑄技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程，使寶鋼薄帶連鑄技術(shù)的研究和發(fā)展進入了工業(yè)化的快車道。2013年5月，寧鋼50萬t薄帶連鑄示范工廠項目全面進入了設(shè)備安裝階段，該項目是寶鋼集團的重大技術(shù)創(chuàng)新項目，也是國內(nèi)建設(shè)的首個薄帶連鑄工業(yè)化項目。目前，該項目正在全力推進中。

　　2、薄帶連鑄技術(shù)的發(fā)展優(yōu)勢與存在的問題

　　（1）薄帶連鑄的發(fā)展優(yōu)勢

　　薄帶連鑄是現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)的前沿技術(shù)，許多國家及企業(yè)都在進行研究。目前，雙輥薄帶的一些關(guān)鍵技術(shù)正在逐步被攻破。據(jù)有關(guān)專家分析，近年，全世界利用該技術(shù)生產(chǎn)的帶鋼將占帶鋼總產(chǎn)量的3%-5%，到2020年可能提高到10%-15%。

　　該工藝的優(yōu)點主要有：與傳統(tǒng)的板材生產(chǎn)工藝流程相比，基建投資大幅度減少，據(jù)測算與傳統(tǒng)工藝相比可節(jié)約基建投資1/3-1/2；由于實現(xiàn)了“一火成材”，鋼材生產(chǎn)的節(jié)能效率和生產(chǎn)效率大大提高，與連鑄連軋過程相比，每噸鋼可節(jié)省能源約800kJ，CO2排放量降低約85%，NOx降低約90%，SO2降低70%。

　　薄帶鑄軋技術(shù)尤其適合我國鋼鐵工業(yè)的發(fā)展情況，由于能夠有效抑制Cu、S、P等夾雜元素在鋼材基體中的偏析，從而可實現(xiàn)劣質(zhì)礦資源（如高磷、高硫、高銅礦或廢鋼等）有效綜合利用，節(jié)省寶貴資源，達到可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)。有兩點優(yōu)勢很突出：（1）薄帶連鑄生產(chǎn)規(guī)模小、工藝流程短，能節(jié)約設(shè)備投資；（2）適合生產(chǎn)不銹鋼、電工鋼等高附加值產(chǎn)品。

　�。�2）薄帶連鑄存在的問題

　　◆薄帶連鑄技術(shù)有待進一步完善

　　近十幾年，盡管薄帶連鑄技術(shù)取得了很大進展，但是，離工業(yè)化大生產(chǎn)還有一定距離，例如：鋼水注入系統(tǒng)和澆注過程存在控制不穩(wěn)定問題，保證連鑄過程的穩(wěn)定性還有一定困難；連鑄機側(cè)封板結(jié)構(gòu)設(shè)計還有待完善，帶鋼邊部質(zhì)量控制水平需要加強，漏鋼現(xiàn)象還時有發(fā)生等。

　　◆影響薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化的主要問題

　　影響薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化的主要問題是生產(chǎn)成本和表面質(zhì)量。薄帶連鑄目前耐火材料消耗、結(jié)晶器消耗在工序成本中所占比例過高。其次，薄帶坯由于比表面積大，在生產(chǎn)過程中沒有二次處理措施，對鑄態(tài)的表面質(zhì)量要求非常高。產(chǎn)品的表面質(zhì)量問題主要表現(xiàn)為裂紋、冷隔、表面凹坑、夾渣。再次是帶鋼的斷面形狀和厚度公差。

　　3、國內(nèi)某薄帶連鑄連軋工程設(shè)計及裝備技術(shù)特點

　　（1）工藝流程設(shè)計

　　電爐（部分經(jīng)過VOD和LF精煉）的鋼水，澆鑄到高速旋轉(zhuǎn)的雙輥式薄帶連鑄機鑄成連鑄薄板，連鑄薄板經(jīng)過氣冷的二冷系統(tǒng)后進入軋制線。為了緩解連鑄與軋制的速度差，在連鑄和軋制工序之間設(shè)置了活套。軋機前設(shè)有糾偏夾送輥、輸送輥道，軋機采用單機架四輥熱軋機，軋制道次為1道。軋制后的帶鋼由層流冷卻系統(tǒng)采用適當(dāng)?shù)睦鋮s制度，將熱軋帶鋼由終軋溫度冷卻到規(guī)定的溫度300-800℃。之后，由夾送輥送至飛剪，切頭并將頭部厚度過渡部分碎斷，然后帶鋼進入卷取機前夾送輥并送人卷取機卷取，帶尾過渡部分由飛剪剪切并進行碎斷。

　�。�2）設(shè)備選型及特點

　　◆連鑄平臺部分

　　連鑄平臺主要包括大包、中間包、塞棒、長水口、布流器等，負責(zé)為鑄機提供鋼水；鑄機部分主要包括銅合金結(jié)晶輥、側(cè)封改進的結(jié)晶輥內(nèi)冷卻系統(tǒng)設(shè)計、帶有AGC控制的輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)、裝置控制系統(tǒng)的輥面清理裝置、澆鑄區(qū)域的氣氛控制、帶自動糾偏功能的夾送輥設(shè)計、側(cè)封板等，負責(zé)生產(chǎn)鑄帶；整條線可實現(xiàn)無引帶澆鑄，其自動控制系統(tǒng)包括自動開澆閉環(huán)控制、液位閉環(huán)控制、輥縫和鑄帶厚度閉環(huán)控制等。

　　◆四輥軋機

　　軋機為單機架四輥熱軋機。上、下工作輥由一臺主驅(qū)動交流電機通過電機聯(lián)軸器、復(fù)合減速機、主軸傳動。配備了工作輥正、負彎輥系統(tǒng)及工作輥軸向竄動HCW，上、下工作輥在液壓缸作用下軸向竄動。配備電液伺服控制HAGC油缸用于輥縫設(shè)定和厚度自動控制，廢鋼時上輥將通過HAGC油缸快速打開。為了補償上輥輥徑變化，將由安裝在上支撐輥和HAGC油缸之間的墊板調(diào)整。軋制線的標(biāo)高由人工加墊板進行調(diào)整。機架牌坊上裝有固定塊及平衡彎輥塊，更換工作輥時不需要拆卸油缸配管。為了避免工作輥偏轉(zhuǎn)，穩(wěn)定軋制，工作輥對支撐輥向軋機出口側(cè)偏移布置。入口側(cè)導(dǎo)板設(shè)置導(dǎo)輪及短行程控制功能，切水板采用耐高溫材料并采取防漏水措施。軋機操作側(cè)配置液壓式換輥裝置，以便于從軋機中裝入和推出工作輥、支撐輥。工作輥入、出口配置軋輥冷卻系統(tǒng)，上支撐輥入口配置軋輥冷卻系統(tǒng)。

　　本軋機工作輥尺寸：530/470mm×1350mm；支撐輥尺寸：1150/1050mm×1300mm；最大軋制力：29400kN；主驅(qū)動電機：AC 3000kW×200/550rpm。軋機主傳動系統(tǒng)均采用交流調(diào)速，全數(shù)字的控制系統(tǒng)、變頻裝置正常監(jiān)控均通過PROFIBUS DP完成。出于安全考慮，事故及應(yīng)急操作則通過硬接線完成。軋機上下軋輥由一臺交流電機通過一套分配齒輪箱驅(qū)動，交流電機采用一套中壓變頻器驅(qū)動。交流電機的電源經(jīng)由獨立的變壓器供電。

　　控制系統(tǒng)軟件的功能，主要包括：（1）軋線操作和監(jiān)視功能。（2）全線速度控制功能。（3）軋機GAP功能。（4）軋機APC/AGC功能。（5）軋機BEND功能。（6）軋機板形控制功能。（7）軋輥冷卻控制功能。

　　◆層流冷卻

　　主要冷卻軋制后的帶鋼，安裝于軋機出口側(cè)和飛剪之間的層流冷卻輥道上。設(shè)計有上、下兩組對稱噴向帶鋼，冷卻區(qū)總長度約8000mm，在最后的出口設(shè)有帶鋼吹掃裝置。根據(jù)需要可以調(diào)整冷卻水的流量，上、下每個集管和側(cè)噴管都可以獨立關(guān)閉和打開。為了便于維護，上集管設(shè)計成通過液壓油缸可以打開和關(guān)閉，液壓源由軋機液壓系統(tǒng)提供。

　　帶鋼冷卻區(qū)分為3組，每組冷卻區(qū)的入口都設(shè)有側(cè)噴裝置，側(cè)噴水壓約17kgf/cm2，冷卻段集管供水量最大約780m3/h（上部390m3/h；下部390m3/h），集管內(nèi)部水壓約0.85kgf/cm2，層冷上、下共40個電控開關(guān)閥，還包括水箱水位控制系統(tǒng)、傾翻機架控制開關(guān)2組等。通過控制高位水箱水位和集管開閉實現(xiàn)層流冷卻控制。軋制過程中L1根據(jù)MC層流冷卻模型的指令控制相關(guān)設(shè)備的動作，對帶鋼進行微跟蹤，主要功能包括：（1）供水系統(tǒng)的控制（包括泵、閥、水位等的控制）。（2）集管冷卻水的通斷控制。（3）閥門陣列的動態(tài)修正控制。（4）帶鋼的段位置跟蹤和數(shù)據(jù)收集。（5）同軋制或澆鑄急停同時動作的傾翻液壓閥連鎖控制。

　　層流冷卻液壓系統(tǒng)上集管架反轉(zhuǎn)油缸的控制閥臺1套，包括3套電磁閥、液壓鎖、平衡閥和節(jié)流閥。閥臺的總進出油口設(shè)有球閥，在驅(qū)動油缸的進出油口設(shè)有球閥和單向閥。

　　◆后處理段

　　后處理段設(shè)備主要包括：飛剪夾送輥、飛剪、卷取機、鋼卷小車、測厚儀以及輔助液壓系統(tǒng)等。飛剪夾送輥布置在飛剪前，用于接收冷卻輥道送來的帶鋼，并將其夾送推向飛剪。飛剪夾送輥具有傳動、壓下功能，在夾送輥兩側(cè)上下軸承座之間，新增手動輥縫調(diào)整機構(gòu)和定位標(biāo)尺；在軸承座上增設(shè)安全定位裝置，保證夾送輥在上位被鎖定時不會落下。卷取機型式為：氣動二助卷輥式，液壓脹縮式卷筒，全交流調(diào)速電機傳動，主傳動減速機無換擋變速裝置。采用雙轉(zhuǎn)鼓式飛剪，剪切速度與帶材同步、可調(diào)。飛剪帶剪刃間隙調(diào)整機構(gòu)、切頭收集溜槽及料斗，剪切力：120kN，轉(zhuǎn)鼓直徑：500mm，剪刃長度：1300mm，剪切速度：40-160m/min。

　　卷取張力控制分間接張力控制和直接張力控制兩種。本機組的卷取機采用的是間接張力控制方式。