CN115351081A - 一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法及生产线 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法及生产线，属于带钢连铸连轧技术领域，包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、粗轧机组、中间坯补温装置、剪切推废装置、加热装置、精轧机组、层流冷却装置、高速飞剪和卷取机组，其中，中间坯补温装置用于中间坯的补温，以补偿由于上游粗轧机架的增加和粗除鳞带来的温降，使进入下游加热装置的中间坯表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3，进而抑制了带钢混晶组织的产生，降低了性能风险，为轧制更薄带钢所需的更薄中间坯、更高表面质量带钢所需的粗除鳞创造了工艺条件。

Description

一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法及生产线
技术领域
本发明属于带钢连铸连轧技术领域，涉及一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法及生产线。
背景技术
近年来，以ESP为代表的无头连铸连轧工艺在工业应用上取得了较大成功，与常规热连轧相比，其流程紧凑、能耗低、吨钢成本明显降低；连铸拉速高，生产效率较高；无头轧制省去了单块轧制时的带钢穿带、甩尾过程，带钢尺寸和性能的精度和稳定性提升明显，能稳定生产厚度在1.2mm以下的薄带钢，实现了部分以热代冷，降低了带钢生产成本。
目前工业实践中采用105mm的铸坯，5.2m/min拉速，8.5mm～9mm的中间坯，稳定轧制的最薄低碳带钢为0.8mm，其中连铸出口铸坯表面温度约980℃～1000℃，不经粗除鳞直接进入粗轧，粗轧机组出口中间坯表面温度约960℃～980℃，感应加热入口表面温度约910℃～930℃，如果生产再薄，如0.6mm，按照已有ESP产线的配置，会带来精轧轧制负荷的增加，导致不能长时稳定生产，故需降低中间坯厚度，以减轻精轧负荷，而采用现有ESP的3架粗轧机配置，中间坯变薄意味着粗轧单机架轧制变形量均超过60％，理论可行但不现实，因为易造成超过轧机能力设计极限和中间坯板形的恶化。
降低中间坯厚度的有效手段之一是增加粗轧机数量，使中间坯轧制更薄到6mm，但问题随之出现，即增加粗轧机将导致中间坯在粗轧出口处表面温降增大，同时，随着下游用户对带钢表面质量要求的不断提高，粗除鳞投用是有效解决手段，但粗除鳞也会增加温降，如此累加，将导致和现有ESP相比，转鼓剪下游的感应加热入口温度会低于低碳钢种的相变开始温度Ar3，随后再快速加热至奥氏体化温度，易造成混晶组织，给低碳带钢性能带来风险。
因此，需考虑无头连铸连轧工艺下，如何在增加粗轧机和粗除鳞后，防止低碳钢中间坯进入转鼓剪后的感应加热入口温度降低至相变点下，造成带钢组织性能风险的措施，并配置相应产线，以利于中间坯变薄，进而利于更薄规格带钢稳定生产。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法及生产线，以抑制带钢混晶组织的产生，降低带钢性能风险，为轧制更薄带钢所需的更薄中间坯、更高表面质量带钢所需的粗除鳞创造工艺条件。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，包括以下步骤：连铸、粗轧、切头、加热、精轧、层流冷却、分切、卷取成卷；在粗轧后进行中间坯补温，以使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
可选地，中间坯补温的补温温度T根据上游的粗轧机组的粗轧机的数量n确定，T≥k(n-3)+t，其中，k为单架粗轧机的温降，t∈[0，40℃]。
可选地，当粗轧前进行粗除鳞时，t∈[30℃，40℃]。
可选地，粗轧采用至少4架粗轧机进行轧制。
可选地，粗轧前采用10MPa～20MPa的高压水进行粗除鳞。
可选地，粗轧后的中间坯在进入下游摆剪前补温不低于40℃。
可选地，铸坯表面在连铸机的出口处温度为980℃～1000℃；中间坯表面在粗轧末机架的出口处温度为900℃～920℃，在位于摆剪后的加热装置的入口处温度大于890℃。
可选地，连铸坯厚度为95mm～115mm，宽度为900mm～1600mm，粗轧后中间坯厚度为6mm～20mm，精轧后带钢厚度0.6mm～4mm。
可选地，连铸拉速为4.0m/min～6.0m/min。
可选地，超低碳钢的成分为C≤0.02％，Si≤0.05％，Mn≤0.1％，P≤0.02％，S≤0.003％，Alt≤0.04％。
一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、粗轧机组、剪切推废装置、加热装置、精轧机组、层流冷却装置、高速飞剪和卷取机组，粗轧机组与剪切推废装置之间设有中间坯补温装置以对中间坯补温，使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
可选地，所述粗轧机组包括至少4架粗轧机。
可选地，所述连铸机与粗轧机组之间设有粗除鳞装置。
可选地，所述加热装置与精轧机组之间设有精除鳞装置。
可选地，所述粗除鳞装置和/或精除鳞装置为高压水除鳞装置。
可选地，所述中间坯补温装置和加热装置为感应加热装置或烟气加热装置。
可选地，所述剪切推废装置包括沿轧制方向顺次设置的摆剪、推废装置、转鼓剪和垛板移除装置。
可选地，沿轧制方向，推废装置的长度为10m～12m。
可选地，沿轧制方向，垛板移除装置的长度为2.5m～4m。
可选地，所述精轧机组包括5架精轧机。
本发明的有益效果在于：
通过位于粗轧末机架和摆剪之间的中间坯补温装置，可以有效补偿由于粗轧机架数增加和投用粗除鳞后造成的中间坯温降，使得超低碳钢中间坯经过粗轧变形后，运至转鼓剪后的感应加热装置过程中，始终处于Ar3以上的奥氏体区，不发生铁素体转变，故有效降低了部分组织提前相变又快速加热逆相变造成组织细化，而未相变组织粗化形成的组织混晶风险。同时，增加粗轧机可以有效降低中间坯厚度，为精轧轧制更薄规格创造了有利条件；增加粗除鳞投用，有效解决了连铸坯阶段形成的氧化铁皮进入粗轧，造成铁皮压入中间坯表面而后续难去除的问题。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线的布置示意图。
附图标记：连铸机1、粗除鳞装置2、粗轧机组3、中间坯补温装置4、摆剪5、推废装置6、转鼓剪7、垛板移除装置8、加热装置9、精除鳞装置10、精轧机组11、层流冷却装置12、高速飞剪13、卷取机组14、铸坯101、中间坯102、带钢103。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，包括以下步骤：连铸、粗轧、切头、加热、精轧、层流冷却、分切、卷取成卷；在粗轧后进行中间坯补温，以使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
由于增加1架粗轧机将导致中间坯在粗轧出口处表面温降增加大约25℃～35℃，因此中间坯补温的补温温度T可根据上游的粗轧机组的粗轧机的数量n确定。同时，由于粗除鳞也会增加约30℃～40℃的温降，因此当粗轧前进行粗除鳞时，中间坯补温的补温温度T也应考虑粗除鳞温降。因此，当粗轧前不进行进行粗除鳞时，T≥k(n-3)，其中，k为单架粗轧机的温降；反之，T≥k(n-3)+t，t∈[30℃，40℃]。二者也可统一为：T≥k(n-3)+t，t∈[0，40℃]。
当粗轧采用4架粗轧机进行轧制时，铸坯表面在连铸机的出口处温度为980℃～1000℃；中间坯表面在粗轧末机架的出口处温度为900℃～920℃，中间坯通过位于粗轧末机架和摆剪入口之间的中间坯补温装置补温40℃～80℃，可使而后经过摆剪和事故剪区域空冷的中间坯，在随后进入摆剪下游的加热装置入口处温度大于890℃。连铸拉速可为4.0m/min～6.0m/min。
采用4架粗轧机和5架精轧机轧制厚度为95mm～115mm、宽度为900mm～1600mm的连铸坯时，粗轧后的中间坯厚度可达6mm～20mm，精轧后带钢厚度可达0.6mm～4mm。粗轧前可采用10MPa～20MPa的高压水进行粗除鳞，以去除氧化皮，避免连铸坯阶段形成的氧化铁皮进入粗轧，影响带钢表面质量。
一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，包括沿轧制方向顺次设置的连铸机1、粗轧机组3、剪切推废装置、加热装置9、精轧机组11、层流冷却装置12、高速飞剪13和卷取机组14，粗轧机组3与剪切推废装置6之间设有中间坯补温装置4以对中间坯补温，使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
理论上，粗轧机组3可选择4架以上粗轧机。从经济性的角度考虑，粗轧机组3宜选择4架，精轧机组11宜选择5架。
还可以在连铸机1与粗轧机组3之间设置粗除鳞装置2，在加热装置与精轧机组11之间设置精除鳞装置10，以提高带钢103的表面质量。粗除鳞装置2和精除鳞装置10宜采用高压水除鳞装置。
中间坯补温装置4和加热装置9可为感应加热装置或烟气加热装置，优选感应加热装置，感应加热装置的布置方便，且温度调控灵活。
剪切推废装置可由沿轧制方向顺次设置的摆剪5和推废装置6组成，也可由沿轧制方向顺次设置的摆剪5、推废装置6、转鼓剪7和垛板移除装置8组成，后者便于事故处理。沿轧制方向，推废装置6的长度为10m～12m，垛板移除装置8的长度为2.5m～4m。
实施例1
一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，包括依次连接的连铸机1、高压水粗除鳞装置2、粗轧机组3、中间坯补温装置4、摆剪5、推废装置6、转鼓剪7、垛板移除装置8、感应加热装置9、高压水精除鳞装置10、精轧机组11、层流冷却装置12、高速飞剪13、卷取机组14。其中粗除鳞压力为10MPa～20MPa，粗轧机组采用4架轧机，中间坯补温装置4优选2～3组感应加热装置，推废装置6的长度沿轧制方向约为11m，垛板移除装置8沿轧制方向约为3m。
基于该生产线的典型生产工艺如下：
超低碳带钢成分：
质量百分比为：C≤0.02％、Mn≤0.1％、Si≤0.05％、P≤0.02％、S≤0.003％、Alt≤0.04％、余量为Fe。
实验测得，该成分下的奥氏体向铁素体转变温度Ar3在1℃/s～5℃/s冷速下为880℃～890℃。
连续浇铸成连续的1250mm宽×105mm厚的铸坯101，连铸拉速5.5m/min，而后经过粗除鳞和4架粗轧机组，变为厚度为6mm的中间坯102，再运行至精轧机组，轧制成厚度为0.7mm的带钢103，再由高速飞剪切分，最后卷取机成卷。
按照上述工艺，产线各位置的带钢温度见表1，为说明本发明的特点，特将同设备参数及产线布置间距下，没有中间坯补温情况下的温度也列出以对比。
表1工艺温度对比
Figure BDA0003813123970000051
Figure BDA0003813123970000061
由表1可知，无中间坯补温情况下，投用粗除鳞，经过4架粗轧机，厚度为6mm的中间坯在感应加热装置9的入口处温度已经降到了超低碳钢相变温度Ar3以下，会发生奥氏体向铁素体的相变。
由于在粗轧末机架R4和摆剪5之间增加了中间坯补温装置4，可以有效补偿由于粗除鳞装置2的投用和增加1架粗轧机带来的额外中间坯温降，使得中间坯由粗轧末机架R4至感应加热装置9的入口处，始终处于超低碳钢Ar3相变点之上，即完全奥氏体区，从而抑制了先相变，后再逆相变的混晶组织和性能风险，从工艺温度控制角度来看更为合理。同时，也为轧制更薄带钢所需的更薄中间坯，更高表面质量带钢所需的粗除鳞创造了工艺条件。另外，由于针对现有技术进行局部优化，因此本发明实施的可行性较高。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (20)

1.一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，包括以下步骤：连铸、粗轧、切头、加热、精轧、层流冷却、分切、卷取成卷；其特征在于：在粗轧后进行中间坯补温，以使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
2.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：中间坯补温的补温温度T根据上游的粗轧机组的粗轧机的数量n确定，T≥k(n-3)+t，其中，k为单架粗轧机的温降，t∈[0，40℃]。
3.根据权利要求2所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：当粗轧前进行粗除鳞时，t∈[30℃，40℃]。
4.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：粗轧采用至少4架粗轧机进行轧制。
5.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：粗轧前采用10MPa～20MPa的高压水进行粗除鳞。
6.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：粗轧后的中间坯在进入下游摆剪前补温不低于40℃。
7.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：铸坯表面在连铸机的出口处温度为980℃～1000℃；中间坯表面在粗轧末机架的出口处温度为900℃～920℃，在位于摆剪后的加热装置的入口处温度大于890℃。
8.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：连铸坯厚度为95mm～115mm，宽度为900mm～1600mm，粗轧后中间坯厚度为6mm～20mm，精轧后带钢厚度0.6mm～4mm。
9.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：连铸拉速为4.0m/min～6.0m/min。
10.根据权利要求1所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的方法，其特征在于：超低碳钢的成分为C≤0.02％，Si≤0.05％，Mn≤0.1％，P≤0.02％，S≤0.003％，Alt≤0.04％。
11.一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，包括沿轧制方向顺次设置的连铸机、粗轧机组、剪切推废装置、加热装置、精轧机组、层流冷却装置、高速飞剪和卷取机组，其特征在于：粗轧机组与剪切推废装置之间设有中间坯补温装置以对中间坯补温，使中间坯进入下游加热装置时的表面温度高于奥氏体向铁素体转变的开始温度Ar3。
12.根据权利要求11所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述粗轧机组包括至少4架粗轧机。
13.根据权利要求11所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述连铸机与粗轧机组之间设有粗除鳞装置。
14.根据权利要求13所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述加热装置与精轧机组之间设有精除鳞装置。
15.根据权利要求14所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述粗除鳞装置和/或精除鳞装置为高压水除鳞装置。
16.根据权利要求11所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述中间坯补温装置和加热装置为感应加热装置或烟气加热装置。
17.根据权利要求11所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述剪切推废装置包括沿轧制方向顺次设置的摆剪、推废装置、转鼓剪和垛板移除装置。
18.根据权利要求17所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：沿轧制方向，推废装置的长度为10m～12m。
19.根据权利要求17所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：沿轧制方向，垛板移除装置的长度为2.5m～4m。
20.根据权利要求11所述的一种无头连铸连轧生产超低碳钢卷的生产线，其特征在于：所述精轧机组包括5架精轧机。
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CB03 Change of inventor or designer information
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Inventor after: Xiao Xuewen

Inventor after: Han Huiquan

Inventor after: Zhang Wanli

Inventor after: Wang Wanhui

Inventor before: Han Huiquan

Inventor before: Zhang Wanli

Inventor before: Wang Wanhui