热轧超薄带钢ESP技术的应用

周培仑

摘 要：传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，因此，不可避免地要经过进精轧机组时的穿带、加速轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等一系列过程，由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性，很难在原有工艺框架内得到解决。热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要技术突破，其中无头连铸连轧技术（ESP）可看做是当前最具有代表性的技术。本文就着重介绍了ESP技术在热轧超薄带钢生产中的应用。

关键词：热轧超薄带钢 ESP 技术

0 前言

近年来，热轧带钢逐渐向薄规格和超薄规格的方向发展。但随着带钢厚度的减薄，生产中所遇到的主要問题是受到最大轧制速度以及精轧温度和卷取温度的限制。为确保带钢头部安全地穿过输出辊道并顺利喂入卷取机，带钢的速度就不能超过某个极限值。由于超薄带钢生产过程中温降极快，再加上上述最大轧制速度的限制，使得到达精轧机的带钢难于满足精轧温度要求。针对以上问题，近几年开发出的是无头连铸连轧技术（ESP）可看做是当前最具有代表性的前沿技术。

1.ESP技术特点和优势

1.1ESP技术特点

（1）全程连续带钢生产，连浇炉次10×300t，轧辊消耗可保证一次性轧制15km带钢；

（2）采用单台单流高拉速连铸机，拉速可达7.0m/min，7min即可完成从钢水到热轧成品卷的过程；

（3）高产量超薄带钢生产，最大生产能力可达266万t/a；

（4）高产量优质带钢生产，可大批量生产超低碳、双相钢等钢种；

（5）与常规热连轧、薄板坯连铸连轧技术相比，从钢水到热轧卷的过程消耗低，对于追求成本优势最大化的投资者来说成本低是最大的吸引力；

（6）最紧凑式平面布置，全长约190m，投资成本明显降低。

1.2ESP技术优势

（1）节能降耗

采用ESP技术得到的产品厚度、宽度精度，板形，性能均匀度均达到比常规热连轧还高的水平，如厚度公差小于等于30μm，宽度公差小于等于5mm，温差小于等于7℃。采用无头轧制技术可使得成材率进一步提高，钢水到热轧卷的收得率达到97%～98%。在此基础上，ESP生产线直接和间接排放的温室气体和有毒气体量较低，能源消耗比常规热轧工艺大幅降低，生产薄规格产品时，其能耗可以降低65%～70%。

（2）生产成本低

ESP机组具有能耗低、耗材成本低和钢水收得率提高的特点。感应加热器是一种可将约三分之二的电能转换为用于加热中间坯的热能的感应加热设备。基于克雷默那ISP批量生产的经验，ESP机组的收得率可以达到97.5%～98.5%。与ISP的处理成本相比，ESP的处理成本大大降低，比传统机组的处理成本降低了约50%。

2.生产线实例

2.1系统组成

某ESP生产线生产能力年生产能力约为222万t/a，最大生产能力可达到266万t/a。整套钢铁生产系统包括：300t转炉、300t铁水脱硫、300tLF炉、300tRH炉、ESP生产线（连铸+连轧）、热轧带钢酸洗平整生产线、横切机组、纵切机组、自动包装机组等，产品定位为以热带冷的超薄带钢产品，利用ESP生产线的技术特点、影响力和节能降耗的成本优势，最终批量生产出性能稳定、板形和表面质量好的超薄规格热轧高强钢。

2.2ESP技术的工艺流程

2.2.1连铸机浇注前的准备

修砌好并在干燥站干燥完毕的中间罐用吊车运至浇注平台上的中间罐车上，再用平台上的烘烤站将中间罐烘烤到1100℃，浸入式水口烘烤到约1250℃。

接通结晶器冷却水、二冷水、压缩空气、设备冷却水、液压、润滑等系统，使其处于正常状态。

引锭杆送至结晶器内合适位置，并将引锭头在结晶器内塞紧，并填好冷却用废钢屑。

2.2.2连铸机浇注操作

经由钢包进入中间罐的钢水，当其液面高度达到一定高度时，打开塞棒，此时钢水通过浸入式水口注入结晶器。

当钢液在结晶器内上升到规定的拉坯位置时，启动操作箱上“浇注”按钮，扇形段驱动辊按预定的起步拉速开始拉坯。与此同时，结晶器振动装置、二冷喷淋水、二冷室排蒸汽风机同时启动。

结晶器内己凝固成坯壳带液芯的铸坯由引锭杆牵引离开结晶器下口，经足辊、弯曲段、弧形段往下移动，此时冷却水和被压缩空气雾化的冷却水直接喷到铸坯上进行冷却。弧形的铸坯进入矫直段被矫直，然后进入水平段。

铸坯出水平段和粗轧机后，经摆动剪剪切，铸坯与引锭杆脱离，引锭杆快速送至引锭杆存放装置处。与引锭杆分离后的连铸坯送至后部的轧钢车间。

2.2.3连续轧制过程

（1）无头轧制模式

铸坯经过大压下轧机轧制成厚度为8mm-20mm的无头中间坯。该无头中间坯通过带保温罩的辊道运送至感应加热炉，感应加热炉以高效、准确、动态在线和灵活的方式将无头中间坯加热至要求的约1200℃。感应加热炉后设置有夹送辊除鳞箱。无头中间坯经过除鳞后进入架精轧机组，轧制成目标厚度的带钢。带钢经过输出辊道和层流冷却后得到理想的微观组织结构。在输出辊道的末端、卷取机之前，高速飞剪将无头带钢进行分卷，然后在地下卷取机上进行卷取。

无头轧制模式下可生产厚度为0.8mm-4.0mm全宽度带钢。在高速飞剪和1#地下卷取机之间的较短区域内以及地下卷取机之间的区域内配备有特殊穿带装置，以保证超薄热轧带钢的头部能在高的输送速度下顺畅穿带。在无头轧制过程中，通过精轧机组末架和高速飞剪入口夹送辊对带钢的头部进行控制，因此在输出辊道区域没有翘头现象。

上述的无头轧制模式对超薄热轧带钢生产专门进行了优化以便能连续优质地生产出传统的带钢厚度并获得优化的收得率（无头尾）。通过消除带钢头部穿带和甩尾过程，允许在全宽度范围轧制厚度为1mm以下的带钢。

（2）半无头轧制模式

对于厚度超过1 mm的热轧带钢，则用摆式剪或者转縠飞剪将把中间坯按生产单个钢卷的尺寸进行切分，由此ESP生产线进入半无头轧制模式。切分后的中间坯将加速前行，以便和下一块中间坯的头部稍拉开一些距离。切分成单卷规格的中间坯经过感应加热炉加热、除鳞并穿带进入精轧机组轧制至成品规格、然后再经层流冷却即可获得微观结构均匀和机加工性能良好的带钢，最后由地下卷取机卷成钢卷。

3.结语

无头轧制技术ESP的工业化生产，标志着连铸连轧技术的又一次进步。无头轧制技术的实现，体现了近几十年轧钢工业的技术成果和发展方向，即高质量的极限薄规格产品、高效率的工艺设计和低能耗的工艺技术。

参考文献：

[1] 何怡平.热轧无头轧制技术发展 [J].工程技术.2016，13（2）：5-7.