ESP薄板坯连铸机设计特点

  照钢铁控股集团有限公司,于2013年与奥地利Siemens-VAI公司签订了“无头带钢生产线”(简称ESP生产线)的引进合同,引进了ESP连铸-连轧生产线的整套技术和主要生产设备。无头带钢轧制新工艺,是在薄板坯连铸连轧工艺的基础上,于2009年在意大利Arvedi投入工业化生产,世界最先进的热轧薄带钢生产工艺。

  ESP连铸机主要参数及铸坯的规格尺寸:铸机弧半径:5m;冶金长度:20.2m;结晶器长度:1200mm;厚度:70mm~110mm;宽度:900~1600mm;长度:无头轧制;钢种:超低碳钢,低碳钢,低合金高强度钢,中碳钢及双相钢等;拉速:7.0m/min。从钢包回转台至扇形段出口的在线生产设备均由Siemens-VAI设计,西门子(中国)/一重进行合作制造。

  连铸设备

  1.连铸在线主要设备的组成特点

  蝶形钢包回转台设计,钢包底部安装电磁型下渣检测;使用电动伺服控制装置的中包;半龙门式中包车设计,液压升降、横移和调整;以天然气为燃料的进口中包预热站;带结晶器专家系统的AFM漏斗形智能结晶器;使用ABB电磁制动技术及设备;具备液芯大压下功能的弯曲段;扇形段动态辊逢控制;下装链式设计的引锭杆。

  2.连铸主要设备的参数及特点

  (1)钢包回转台。回转台为蝶形结构,两个叉臂可单独升降,每个叉臂装有4个称重单元,每个称重单元可承载200t,称重误差为±0.07%。钢包回转台承重能力约为470t,回转半径约6m。正常工作为液压驱动,回转速度最大为1转/min;事故情况下,蓄能器为其提供动力,回转速度为0.5转/min。钢包的升降行程为800mm,满包时的升降速度为20mm/s。
  (2)中间包。为净化钢水,保证钢包更换期间的连续浇铸,该产线配备有大容量中间包,其工作容量为45t,溢流容量为48t,工作层采用干式料修砌。中间包内采用稳流器、挡墙和挡坝优化流场,并采用电动伺服装置控制塞棒启闭来控制钢流。
  (3)中间包车。中间包车采用半龙门式设计,承载重量为90t,在承重横梁安装有3个称重单元,每个称重单元可承载50t,称重误差为±0.07%。中间包车采用液压机构进行行走、升降及前后微调,升降行程为600mm,升降速度为30mm/s;前后微调行程为±50mm,微调速度为5mm/s;行走速度有快速(20m/min)和慢速(1.2m/min)。另随车还设有浸入式水口事故闸板和钢包长水口机械手。
  (4)中间包预热站。采用意大利CEBA公司的中包预热站和SEN烘烤炉,以天然气为燃料进行预热。烘烤时间约为4小时,达到工作温度1260℃。
  (5)漏斗形智能结晶器。特殊设计的漏斗形智能结晶器是Siemens-VAI与Arvedi共同开发的ESP无头带钢轧制生产线的关键技术。其几何尺寸由Arvedi根据钢液的凝固收缩特性和高温热塑性,结合其二十多年的ISP生产实践,设计得出;其冷却传热由德国KME公司采用最先进的AFM技术设计得出,极限通钢量达到6.5t/min。另外该结晶器具有在线调宽、在线调锥度功能及结晶器专家系统。
  (6)电磁制动。为适应高拉速、高通钢量的生产要求,采用ABB提供的新一代EMBr技术。在结晶器宽面浸入式水口区域设置与从水口流出的钢液流动方向垂直的恒稳磁场,对液态金属的流动起到制动作用。其极限设定电流为±700A。
  (7)弯曲段。入口为销轴锁定的机械固定辊逢,出口为液压缸控制的动态辊逢,可实现液芯压下功能,极限压下厚度为20mm。
  (8)扇形段。由于ESP连铸机的高浇铸速度要求,为了使鼓肚和应变速率以及对结晶器液面的干扰保持在限定的范围内,Siemens-VAI采用小辊密排设计:辊径≤175mm,辊间距≤205mm。

  在弯曲和矫直时,为了避免由于凝固坯壳内的应变速率对产品质量的不利影响,Siemens-VAI开发出连续曲线,以保证应变速率稳定变化,且保证在弯曲和随后矫直时,内部和外部应变低于最小允许值。

  扇形段辊逢的控制与保持依靠出入口四个带位移传感器的油缸实现。Siemens-VAI提供的凝固模型依据生产中实时的钢种、浇铸速度、过热度、二冷强度等信息,进行凝固计算,并根据计算结果不断修正扇形段的目标辊逢及在铸坯凝固末端进行轻微压下,达到减轻中心疏松和中心偏析的目的,提高铸坯质量。

  (9)二次冷却控制。弯曲段和弧形段采用高压水冷却,确保高的冷却速率来强化新生坯壳。矫直段和水平段采用气雾冷却以确保有更宽的冷却范围,从而为第一架粗轧机提供具有足够温度的铸坯。

  冷却水量能够沿着铸坯宽度方向独立调节。根据铸坯宽度,中间和边部喷嘴可以调整不同的水量,从而使得铸坯整个宽度方向的温度均衡,确保边角部有较高的温度。

  动态配水模型在线计算铸坯的热履历,控制水量来精确调节铸坯的表面温度,满足后续粗轧机所需要的铸坯表面温度。 除上述在线设备特点外,日钢ESP连铸机还有如下特点:

  (1)日钢ESP是我国建成投产的第一条采用当今世界钢铁行业最先进技术装备的无头带钢生产线;
  (2)铸坯厚(生产95mm铸坯,远大于50~70mm的CSP铸坯厚度),为后续轧制提供更多热量,从而省去粗轧前的加热,直接进行轧制,大大降低轧制能耗;
  (3)产量高。与常规板坯连铸机相比,单线产量提高40%以上,达到220万t/a。