殷瑞鈺,常金寶,郝華強(qiáng),馬德剛

鋼廠的生產(chǎn)一般是經(jīng)歷固態(tài)-液態(tài)-固態(tài)的過程，在這些狀態(tài)轉(zhuǎn)變的過程中，都伴隨著能量的輸入或輸出、吸熱或放熱的過程。其中，固-液相變過程能耗最大（高爐冶煉），而液-固相變過程卻存在著大量的余熱。如何利用好這些凝固后鑄坯的余熱，也是節(jié)能、減排的重要課題。

從鋼液進(jìn)入凝固工序（連鑄機(jī)）開始，鋼液從1540℃~1550℃的高溫狀態(tài)冷卻凝固下來成為鑄坯，繼而以不同的溫度進(jìn)入軋鋼加熱爐，經(jīng)加熱后進(jìn)行軋制。其中，有不同形式的生產(chǎn)工藝，例如鑄坯直接軋制、鑄坯直接熱裝入爐、鑄坯熱送、鑄坯冷裝等。這些生產(chǎn)工藝過程對應(yīng)著不同的能源消耗，存在著不同的節(jié)能、減排機(jī)會，當(dāng)然也標(biāo)志著不同的技術(shù)水平。

河鋼唐鋼第二鋼軋廠的第一棒材生產(chǎn)線全部采用切分軋制技術(shù)生產(chǎn)ф12mm~ф18mm螺紋鋼（一座加熱爐+18架棒材軋機(jī)機(jī)組），第二棒材生產(chǎn)線全部生產(chǎn)ф20mm以上的螺紋鋼。在技術(shù)改造過程中，唐鋼高度重視煉鋼車間與第一、第二棒材生產(chǎn)線之間的平面布置關(guān)系（流程網(wǎng)絡(luò)優(yōu)化），形成了緊湊、順暢的鑄坯輸送路線。鑄機(jī)與加熱爐之間鑄坯的高溫直接入爐技術(shù)、鑄機(jī)定重供坯技術(shù)以及與此相關(guān)的切分軋制等生產(chǎn)工藝改進(jìn)，起到了非常重要的作用。

鑄坯高溫直接入爐有效節(jié)能

鑄坯高溫直接入爐技術(shù)的實施，建立在一系列生產(chǎn)工藝改進(jìn)的基礎(chǔ)之上。第一，要有緊湊、順暢的平面布置圖（合理的流程網(wǎng)絡(luò)），以利于在較為穩(wěn)定的溫度范圍內(nèi)以最短的輸送距離、最快的輸送速度將鑄坯裝入加熱爐。第二，必須重視連鑄機(jī)拉坯速度的提高和穩(wěn)定，并提高剪切后的鑄坯溫度，現(xiàn)在165mm×165mm小方坯鑄機(jī)穩(wěn)定在2.15m/min。第三，為了提高并穩(wěn)定鑄機(jī)拉坯速度，必須重視轉(zhuǎn)爐出鋼溫度的穩(wěn)定和降低，現(xiàn)在該廠55t轉(zhuǎn)爐出鋼溫度已穩(wěn)定在1640℃左右。第四，要重視剪切后的鑄坯溫度，現(xiàn)在5號、6號鑄機(jī)剪切后的鑄坯溫度已由920℃左右提高到970℃~980℃并保持穩(wěn)定。第五，要保持小方坯鑄機(jī)與棒材軋機(jī)之間的物流量平衡與連續(xù)化，并促使鑄坯入爐溫度穩(wěn)定在一個較窄的溫度區(qū)間內(nèi)，這更有利于加熱爐節(jié)能。為此，對于生產(chǎn)≤ф18mm小規(guī)格螺紋鋼，全部采用切分軋制是必要的，并且全部集中在第一棒材生產(chǎn)線進(jìn)行切分軋制，其年產(chǎn)量已達(dá)100萬噸；第二棒材生產(chǎn)線則集中生產(chǎn)ф20mm以上的產(chǎn)品，其年產(chǎn)量已達(dá)120萬噸以上。

該廠在上述諸多方面開展了細(xì)致的研究、技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)信息管理工作，取得了明顯的技術(shù)進(jìn)步和節(jié)能、減排效果。

6號小方坯連鑄機(jī)—1號棒材生產(chǎn)線鑄坯高溫直接入爐技術(shù)的實績。6號鑄機(jī)為6×165mm×165mm小方坯連鑄機(jī)，其中間包容量為25t，冶金長度為15m，與1號轉(zhuǎn)爐（55t）對應(yīng)生產(chǎn)。經(jīng)過技術(shù)攻關(guān)，6號鑄機(jī)的拉坯速度從1.8m/min提高到2.1m/min以上，相應(yīng)的剪切后鑄坯溫度從940℃提高到975℃以上。鑄坯直接熱裝爐率達(dá)到了84%~90%，鑄坯長度為11.5m~12.0m，鑄坯重量在2.4t以上。鑄坯經(jīng)過輥道熱送到第一棒材生產(chǎn)線的加熱爐，輸送距離約為241m，輸送時間為10min~17min，并按爐逐根地按序進(jìn)入加熱爐。鑄坯入爐溫度由原來的690℃左右提高到730℃以上，加熱爐煤氣單耗平均降低了26m3/t。

5號小方坯鑄機(jī)—2號棒材生產(chǎn)線鑄坯高溫直接入爐技術(shù)的實績。5號鑄機(jī)也是6×165mm×165mm小方坯連鑄機(jī)，中間包容量為25t，冶金長度為15m，與4號轉(zhuǎn)爐（55t）匹配對應(yīng)生產(chǎn)。鑄機(jī)拉坯速度穩(wěn)定在2.14m/min~2.15m/min，剪切后鑄坯溫度穩(wěn)定在970℃~980℃。鑄坯直接裝爐率為100%（每月約有1500支~3000支鑄坯調(diào)到第一棒材生產(chǎn)線，編入冷裝批次中）。鑄坯長度為11.5m~12.0m，鑄坯單重在2.4t以上。鑄坯經(jīng)過輥道熱送到第二棒材生產(chǎn)線的加熱爐，輸送距離約為81.5m，輸送時間為3.4min~4.4min，并按爐逐根按序進(jìn)入加熱爐。由于鑄坯在鑄機(jī)、加熱爐之間的輸送距離僅為81.5m，因此鑄坯入爐溫度可以較好地穩(wěn)定在830℃~850℃，加熱爐煤氣單耗已降低到70m3/t以下。5號連鑄機(jī)—第二棒材生產(chǎn)線實現(xiàn)了鑄坯100%逐根直接裝爐的高溫?zé)徇B接，其直接裝爐溫度集中分布在810℃~850℃（分布概率已達(dá)92%~96%）。鑄坯入爐表面溫度的高度集中，特別有利于加熱爐加熱質(zhì)量的提高并進(jìn)一步促進(jìn)加熱爐能耗的降低。可見，不僅要重視提高鑄坯裝爐溫度，而且要重視裝爐溫度范圍的穩(wěn)定和集中。

定重供坯提高軋制成材率

連鑄機(jī)向軋鋼供坯一般都是按長度供坯的，屬于定尺供坯，定重供坯是相對定尺供坯而言。定尺供坯在軋制不同尺寸規(guī)格的鋼材時，會出現(xiàn)定尺率、成材率等方面的矛盾。為了解決這個問題，該廠根據(jù)軋制不同斷面規(guī)格、不同切分軋制的需要，進(jìn)行了定重供坯的技術(shù)開發(fā)，提高了軋制成材率。

所謂定重供坯，是在保證不同斷面規(guī)格鋼材的定尺率合理、負(fù)公差率合理并統(tǒng)籌兼顧成材率（<6m的切尾最小化）和降低通尺率（即鋼材長度為6m~12m的比例和數(shù)量）的條件下，對供軋制不同斷面鋼材的鑄坯規(guī)定合理的不同重量并進(jìn)行精確計控。例如軋制12mm螺紋鋼時，12m鋼材的理論重量為10.656kg/m，負(fù)公差率為-3%；在一坯8倍尺（每倍尺材重量為340.992kg）的情況下，鑄坯重量應(yīng)為2441kg。因此，鑄坯應(yīng)該按此重量進(jìn)行精確剪切。軋制不同尺寸規(guī)格的螺紋鋼、圓鋼，應(yīng)該分別定重供坯，而不是定尺供坯。這樣，有利于提高鋼材的定尺率、負(fù)公差率，有利于提高成材率和降低通尺率（量），實現(xiàn)節(jié)能減排、降低成本、降低勞動強(qiáng)度的效果。

該廠6號鑄機(jī)—第二棒材生產(chǎn)線自2011年9月以來，開展了鑄機(jī)定重供坯的技術(shù)開發(fā)，取得了明顯的成效。6號鑄機(jī)—第二棒材生產(chǎn)線的定重供坯率已達(dá)到48%~50%，鋼材的定尺率已達(dá)到99.45%，鋼材成材率已達(dá)到97.22%（6m以下鋼材按切尾計），每月6m~12m的通尺鋼材產(chǎn)生量降低到490t以下（每月鋼材產(chǎn)量約為9.5萬噸左右）,技術(shù)進(jìn)步效果明顯，仍有進(jìn)一步提高的潛力。

5號鑄機(jī)—第二棒材生產(chǎn)線定重供坯實行時間較早，由于第二棒材生產(chǎn)線的加熱爐實行100%直接裝爐運(yùn)行（不能直接裝爐的坯子調(diào)到第一棒材生產(chǎn)線，進(jìn)入冷裝編組），且一般不進(jìn)行切分軋制，其定重供坯已達(dá)67%~70%，相應(yīng)地鋼材定尺率高達(dá)99.64%，鋼材成材率可達(dá)97.4%~97.5%。而每月6m~12m的通尺鋼材產(chǎn)生量則降低到321t（每月鋼材產(chǎn)量約為10萬噸左右）。

綜上所述，對于小方坯/方坯鑄機(jī)與棒材連軋車間之間，連鑄坯定重供坯是一個新命題，需要諸多技術(shù)集成在一起并形成一個集成技術(shù)包。例如，鑄坯精準(zhǔn)稱量技術(shù)、鑄坯長度精確切割技術(shù)、鑄坯斷面尺寸穩(wěn)定技術(shù)（即防“脫方”技術(shù)）、成品鋼材定長精確剪切技術(shù)、成品鋼材斷面尺寸精確控制技術(shù)、穩(wěn)定的切分軋制技術(shù)、軋機(jī)與鑄機(jī)之間工藝參數(shù)的信息反饋技術(shù)等。

實質(zhì)是動態(tài)運(yùn)行的界面技術(shù)

鑄坯按爐逐根按序直接裝爐技術(shù)，是一項技術(shù)難度高、經(jīng)濟(jì)效益明顯的技術(shù)集成包，是由多項技術(shù)動態(tài)集成的技術(shù)集成系統(tǒng)。其實質(zhì)是要建立起煉鋼車間與熱軋車間之間動態(tài)運(yùn)行的界面技術(shù)，特別是連鑄機(jī)與相對應(yīng)的軋鋼加熱爐之間動態(tài)運(yùn)行的界面技術(shù)。

這些技術(shù)包括：連鑄機(jī)與軋鋼加熱爐之間合理空間—時間關(guān)系，包括了平面布置圖的合理化、緊湊化。鑄坯在鑄機(jī)與加熱爐之間行走距離的最小化，鑄坯輸送過程時間的最小化和準(zhǔn)連續(xù)化。連鑄機(jī)產(chǎn)能與軋鋼機(jī)產(chǎn)能的匹配對應(yīng)性，兩者的產(chǎn)能應(yīng)該盡可能地處在整數(shù)對應(yīng)的狀態(tài)，因此，對于棒材軋機(jī)而言，軋制小尺寸規(guī)格的棒材采用2切分、3切分、4切分等切分軋制技術(shù)是十分必要的，這有利于高溫物流量的穩(wěn)定、鑄坯熱裝溫度的穩(wěn)定、加熱爐節(jié)能減排和提高軋機(jī)產(chǎn)能。鑄坯高溫直接裝爐需要一系列基礎(chǔ)技術(shù)的支撐，包括鑄機(jī)的恒拉速、高拉速工藝技術(shù)、轉(zhuǎn)爐低溫出鋼技術(shù)和穩(wěn)定出鋼溫度技術(shù)、提高剪切后鑄坯溫度的技術(shù)、高溫?zé)o缺陷鑄坯的技術(shù)等。將定尺供坯改進(jìn)為定重供坯，對于提高鋼材定尺率、鋼材成材率有明顯效果，有利于降低非定尺鋼材的產(chǎn)生量，具有提高質(zhì)量、提高經(jīng)濟(jì)效益的效果，應(yīng)該深入研究開發(fā)，具體包括切分軋制技術(shù)，鑄坯形狀、尺寸監(jiān)控、精確稱重和信息反饋調(diào)控技術(shù)，不同斷面規(guī)格鋼材軋制時的鑄坯單重的合理設(shè)定與剪切調(diào)控技術(shù)。

鑄機(jī)與熱軋之間的界面技術(shù)，不僅存在于小方坯鑄機(jī)與棒/線材軋機(jī)之間，同樣也存在于板坯鑄機(jī)與薄板軋機(jī)或中板軋機(jī)之間、圓坯鑄機(jī)與無縫鋼管軋機(jī)之間。鑄機(jī)與軋機(jī)之間的界面技術(shù)，強(qiáng)調(diào)在更緊湊、更連續(xù)、更高溫度的狀態(tài)下定量地、穩(wěn)定地連接起來，其中有著諸多技術(shù)創(chuàng)新點。