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《中文科技期刊数据库（文摘版）工程技术》2021年 第02月 | 田炎波;王国连;李继新;王立辉;王胜东 首钢京唐公司钢轧作业部,河北唐山063200
首钢京唐公司钢轧作业部 河北 唐山063200
摘要：薄板坯连铸连轧一直是热轧带钢生产技术的最新发展技术，带钢连续化、低成本、高效率生产也是研究人员不断追求的目标。自2014年我国第一条ESP无头轧制产线在日照钢铁投产运行以来，无头轧制技术在国内快速兴起，不断突破创新发展。截止到2019年底，国内已经建成和在建的无头轧制生产线总计9条。除了工艺上的突破之外，薄板坯连铸连轧还在产线布局和产品开发方面也取得突破性进展。首钢京唐MCCR多模式连续铸轧生产线产线（以下简称MCCR）首创多模式连铸连轧形式，实现单块、半无头，全无头交叉切换的多模式铸轧形态，能够达到轧机更换工作辊时不剔坯，保证整个生产流程完整，产品成材率大幅度提高。进一步提高薄规格产品比例，大批量生产薄规格产品是连铸连轧产线的优势，也是未来的发展方向。
关键词：薄板坯连铸连轧；高拉速；MCCR；半无头轧制；全无头轧制；感应加热器；高速飞剪；卷取机
一、概况
目前，我国是拥有薄板坯连铸连轧产线最多、产量最大的国家。截止2019年底，我国已建成薄板坯连铸连轧生产线19条，比较有代表性的有日照的ESP,唐钢的CSP等，其中在运行的生产线15条，连铸连轧带钢产能超过4000万吨。薄板坯连铸连轧工艺的出现改变了热轧带钢的生产方式，无头轧制技术得到迅速发展应用。京唐公司MCCR产线薄板坯连铸连轧生产线在采用先进技术的基础上，进行了一些技术创新，如单块、半无头和无头直接的相互切换，从而达到不剔坯在线更换工作辊，无头轧制减少切头尾，从而提高钢水收得率和轧制成材率。
二、正文
1、首钢京唐MCCR产线的建设背景
连续化浇铸轧钢生产一直是热轧带钢生产技术的前沿发展方向，从钢水到钢卷一次完成，中间省去了板坯库的倒运环节，以及钢坯再加热的加热炉，可以实现能源的大量节省，减少管理浪费。所以，无论是基于传统热轧工艺半无头轧制，还是薄板坯连铸连轧的半无头、全无头轧制工艺，钢铁行业的研究人员一直为实现连续化生产而努力。2014年开始，我国第一条ESP无头轧制生产线在日照钢铁公司投产运行。至此之后，无头轧制技术在国内经历了快速发展。截止2019年底，国内已经建成和在建的无头轧制生产线总计9条，日照钢铁起步最早，已经连续建了5条，首钢京唐首创多模式铸轧MCCR生产线、唐山全丰的节能型ESP生产线。
2、MCCR产线设计概况
首钢京唐MCCR产线设计能力210万吨，主要生产薄规格和以热代冷的热轧产品为主，实现京唐公司产线合理分工。产品规格0.8-12.7mm*900-1600mm，其中厚度≤4.0mm占比80%，MCCR的产线特点，产线的顺稳、连铸高拉速、带钢板面质量的攻关是产线的核心关注点。
3、MCCR产线的工艺流程及设备特点：
MCCR生产线的主要工艺设备特点：弧半径5.5m直弧型连铸机，板坯厚度为110-123mm，根据钢种要求，设计最大拉速6.0m/min，能够使一台单流薄板连铸机最大年产能达到约220万吨；隧道式加热炉长约80米，具有基本缓冲功能，设备操作更灵活；轧机分两组，分别是三机架大压下量轧机和五机架精轧机；专用高压水除鳞机；一个强制冷却系统；一个感应加热系统，高速飞剪和2台地下卷取机，用于在无头轧制模式下稳定地生产薄带钢和超薄带钢。
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4、MCCR产线的生产特点
“MCCR多模式连续铸轧技术”设计思路、工艺流程和产品定位，即：高拉速薄板坯连铸机-隧道式均热炉-三机架粗轧机-感应加热装置-五机架精轧机-控冷-卷曲的工艺流程。其产品定位：以薄为主，以热代冷。以薄规格低碳软钢为主，替代传统冷轧中低端产品，也可为单机架冷轧提供薄规格基料，降低轧制成本；生产薄规格耐候钢和薄规格结构钢；该生产线采用无头轧制技术，以优质、高强、薄规格产品为主导方向；以薄规格低碳软钢为主，以热带冷替代传统冷轧中低端产品，也可为单机架冷轧提供薄规格基料，降低轧制成本；生产薄规格耐候钢和薄规格结构钢；开发生产高强度高性能的薄规格热轧产品，具备生产1000MPa以上的3.0mm以下的薄规格高强热轧品种能力。
首钢京唐MCCR多模式连续铸轧生产线最大的特点就是采用三种模式生产，即无头轧制/半无头轧制/单坯轧制：1）无头轧制模式可生产0.8-2.0mm薄规格产品；2）半无头轧制模式可生产2.0-4.0mm的一般薄规格产品；3）单坯轧制模式用于头尾坯轧制、单卷取机生产条件下维持生产，可生产1.5-12.7mm的大纲覆盖的全部产品。三种模式切换可以实现铸机不停浇，不剔坯换辊，提高成材率。
5、MCCR产线的生产流程
对于无头轧制，带钢温度控制是工艺控制的核心。带钢温度均匀是质量的保证，MCCR通过采用80m长均热炉可以解决这一问题，由于比常规热连轧生产线轧程短，温度均匀性更好。但由于秒流量低，轧制过程的带钢温降则直接影响生产成本。所以要通过优化产线布置，最大限度地减少带钢出均热炉到终轧的温降。
在同一计划内浇铸不同的钢种时可以通过Q-MIX模式处理，能够预测在变化过程中的混合钢的分析，并且跟踪它直到剪切。Q-CUT模式能够优化切割计划，使钢的混合部分被隔离在一整块板坯上。
如果轧机准备接收下一块板坯，炉门将打开并且板坯以预定的出炉温度出炉。板坯运行速度将提升至“轧制速度”，并且保持此速度直到板坯完全出炉。
然后板坯运行通过带有侧导辊的辊道，穿过立棍区域，在进入粗轧机前进行高压水除鳞。H0-H2轧机将板坯轧制到特定的中间厚度。机架间冷却水安装在粗轧机之间用于在压下结束后控制带钢表面温度。
切头剪用于单块轧制时进行切头尾。切头剪当轧机出现故障时也能对带钢进行碎断操作。
可伸缩的感应加热系统位于转鼓飞剪之后。单块模式生产时不使用感应加热器，无头生产时，感应加热器移出到钢板上方在线位置。
在F1轧机前有一个高压除鳞机，使中间坯能够在进入轧机F1-F5完成最终轧制前进行除鳞。在与除鳞机同一个机罩内有一个强制冷却，强制冷却在生产微合金钢种时使用。
在除鳞机出口夹送辊和F1机架之间有一个活套辊，为了对秒流量进行控制。
对于单块模式终轧温度的工艺控制主要通过轧制过程的速度来进行调整。此外终轧温度能够采用在精轧机架间的冷却水来进行设定。
当轧制完成后，带钢通过带有层流冷却的输出辊道。冷却线配备有层流冷却控制的过程模型，带钢根据冶金和机械性能要求进行冷却。
热轧带钢经过层流冷却和高速飞剪剪切后，带钢进入卷取区。
每台卷取机装备有四个液压驱动的助卷辊，助卷辊用于踏步控制。
卷取完成后，钢卷进入运卷系统。
6、MCCR产线无头轧制与普通热轧带钢产线的对比
在钢铁工业产能过剩的大背景下，传统的薄板坯连铸连轧技术处境比较尴尬，优势已不明显。主要原因：
（1）吨钢成本不低（设备技术引进费用高、产能低）；（2）品种质量中低端，供冷轧强度高；表面质量不好，特别是下表面；薄规格产品市场没接受（“半无头”带出品多，质量不如冷轧好，价格还要比厚规格买的高）；（3）能耗优势不明显（均热炉长度300米，能量耗散多），产品的综合成本优势不明显，甚至成本高等等。
无头轧制技术的核心要素有四点：温度是核心、流量是保证、设备是基础、稳定是关键，无头轧制具有铸坯厚度增加、拉坯速度提高、钢通量大幅度提高；采用无头轧制技术实现热轧1.5mm以下薄规格产品的稳定生产；由于无均热炉（或长度缩短）、逆向温度场轧制等因素，工序能耗显著降低，约30%～50%；氧化铁皮烧损少，金属收得率、成材率大幅度提高，不仅轧钢过程无切头切尾，带钢头尾性能及板形无差异，也不需要切除。特别是生产薄规格产品金属收得率高、成本低；板形质量好，带钢全长性能、板形尺寸均匀，无头中尾差异；配合后处理产线实现“以热代冷”，具备较强的市场竞争力。
三、综述
MCCR的全连续模式生产，对设备稳定性要求较高，由于产线的特点，要求设备需要长时间的稳定运行，在普通产线的小的设备问题在这条产线可能就是堆钢事故；另外质量控制也存在一定风险，一些划伤、压痕等质量问题一旦发现，从检查到停机中间已经连续生产多卷，而且即便停浇处理，停浇的损失也很大；还有轧制状态的稳定性，长时间连续生产，轧机轧制状态一旦有变化，很难调整过来，如果返厚生产就会造成大批量的非计划产出。但是薄板坯的连铸连轧仍然是具有很大的生产优势，特别是批量薄规格生产要比普通产线风险小很多。薄板坯连铸连轧生产工艺在生产附加值高的产品，如高强钢、中高碳特殊钢和硅钢等方面具有独特的特点和显著优势，能极大地发挥产线布局优势提高生产线的竞争力。
参考文献：
[1] 《MCCR产线工艺描述》 东芝三菱电机产业系统株式会社（TMEIC）
[2] 《对薄板坯无头轧制技术的初步认识》 杨春政“薄板坯连铸连轧技术的新进展及发展趋势”研讨会报告
[3] 《薄板坯连铸连轧技术迈入无头轧制阶段》 《钢铁冶金》
[4] 《薄板坯连铸连轧技术的新进展及发展趋势》 《世界金属导报》2018年34期返回搜狐，查看更多