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宝钢不锈钢热轧板卷工程工艺技术
时间: 2015-10-10 来源: 未知 作者: 史国敏 点击:
宝钢不锈钢热轧板卷工程分二期建设。一期工程包括一条不锈钢炼钢连铸生产线、碳钢炼钢连铸生产线和1780mm热轧生产线；二期工程包括一条不锈钢炼钢连铸生产线。二期工程建成投产后，生产规模为年产铁水300万吨，钢340.6万吨（其中碳钢190.6万吨、不锈钢150万吨），钢坯328.9万吨（其中碳钢板坯184.9万吨，不锈钢坯144万吨），钢卷309.73万吨（其中热轧碳钢卷181.2万吨，不锈钢卷128.53万吨），不锈钢坯11.5万吨。
工艺流程
炼钢所用的铁水来自750m3和2500m3高炉，采用炉前脱硅工艺，在出铁场全量脱硅处理后，由260t鱼雷罐车扒渣后送往铁水倒罐站。
供不锈钢铁水采用铁水罐顶喷脱磷处理后，兑入100t电炉（EAF），并加入不锈钢返回料、合金等固体料，熔炼成不锈钢母液，然后兑入120t侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）脱碳精炼。不锈钢生产工艺组织灵活，可以采用三步法经120t真空脱碳精炼装置（VOD）精炼出成品，也可以采用二步法经侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）出成品。在电炉修炉时还可以采用不经电炉的生产工艺，即可用120t侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）直接兑脱磷铁水加合金冶炼400系列和300系列不锈钢。
供碳钢铁水采用铁水罐搅拌脱硫处理，兑入2×150t脱磷脱碳双联复吹转炉进行高速少渣冶炼，钢水再经真空脱气装置（RH）或成份调整密封吹氩站（LATS）进行炉外精炼。另设LF炉，既可用于不锈钢又可用于碳钢的保温和精炼，以配合连铸作业。在一般情况下1#、2#转炉也可采用单联法即单炉脱磷脱碳生产。
连铸单元设四台一机一流板坯连铸机，经转炉吹炼及精炼后的不锈钢钢水送往二台不锈钢板坯连铸机；经转炉吹炼及精炼后的碳钢钢水送往两台碳钢板坯连铸机。不锈钢和碳钢板坯连铸机的机型统一，无缺陷不锈钢板坯直送热轧板坯库，部分板坯（约20%）需下线修磨后送板坯库。碳钢板坯在轧制不锈钢时下线，轧制碳钢时可直接热装至加热炉（板坯温度750～800℃），也可直接热送至热轧板坯库，并可与400系不锈钢混合轧制。
1780mm热轧单元设3×300t/h步进式加热炉，经高压水除鳞、一架四辊可逆粗轧机轧3～7道次，中间坯可经无芯轴热卷箱、切头飞剪和精轧高压水除鳞后进7机架精轧机组轧至成品，钢带经层流冷却后由2台地下卷取机成卷。设成品库贮存成品钢卷以备出厂。
1 全铁水冶炼
AOD全铁水冶炼不锈钢工艺流程如图2示。该工艺主要技术创新点是AOD全铁水冶炼条件下的脱碳保铬技术研究。该工艺与采用进口不锈钢废钢和国产低磷碳素废钢作原料相比，优点如下：①避免了不锈钢钢水受到不纯废钢的质量影响，Cu、Ni、Sn、Pb、As等微量元素，可以控制在一个极低的范围内，大大降低了冶炼高纯净度400系列不锈钢的难度。[P]含量可以较轻松地达到0.020%以下，钢水成份容易控制;②无须电炉冶炼不锈钢母液（粗炼钢水），由电炉产生的成本将被节约下来；③主要原料由不锈钢废钢改为高炉铁水，可以节约原料成本；④在电炉炉修、停炉期间，可以继续组织生产，大大提高了不锈钢炼钢厂的生产能力，降低了成本。采用全铁水冶炼工艺，相对于目前主流工艺而言，初始条件发生了很大的变化，铁水入炉温度低、C高、没有预配Cr。经过投产一年来的探索、试验和改进，我们确定了比较完善的全铁水冶炼工艺参数，形成了一套切实可行的全铁水冶炼条件下脱碳保铬技术。目前为止采用AOD全铁水冶炼工艺生产的钢种涉及到304、409L、430、420、410S、410L。平均[P]含量控制在0.023%，低于0.020%的占到总炉数的81.4%。采用AOD全铁水冶炼工艺的平均Cr收得率达到96%以上，而采用经过EAF炉生产母液+AOD炉冶炼工艺，其Cr总收得率仅为89.24%。
1780mm热轧生产线生产的品种范围较广，硬度组别跨度较大，2.0mm以下的碳钢薄规格比例较多，热卷箱月平均使用率基本保持在22%左右：不锈钢包括300系列厚度≤4.5mm且宽度≥1520mm，以及厚度＜3.5mm的所有宽度规格；碳钢包括厚度≤3.5mm且宽度≥1500mm，及厚度≤2.0mm的所有宽度规格。
热卷箱在实际使用中有很多优势：①采用热卷箱，可使生产线更加紧凑，产线缩短了60米；②降低能耗、降低精轧机轧制负荷。中间带坯由热卷箱卷取后，头尾、上下表面对换，开卷后进入精轧机的温度较高，金属变形抗力相对较小；精轧机采用恒速轧制，与不使用热卷箱相比，最大轧制速度相对较低；在生产相同规格产品的条件下，精轧机主电机功率可以降低，中间坯厚度可以减薄，从而进一步降低精轧机轧制负荷，轧制能耗也明显下降；加热炉的出钢温度无须过多考虑头尾温差的影响，从而大大降低了天然气消耗。③提高了不锈钢的成材率。对于300系列不锈钢的生产，由于不锈钢加热温度不宜过高（防止边裂），轧制过程中变形抗力相应较高，使用热卷箱对生产不锈钢显得极为有利，特别是在生产极限规格时优势更明显。同时，热卷箱配合热卷箱保温炉的使用，将进一步提高不锈钢的成材率。④改善了除鳞效果、提高产品质量。热卷箱在卷取和开卷过程中，中间坯产生的二次氧化铁皮由于带钢的变形，大量的氧化铁皮从钢卷表面脱落，起到了机械破鳞的作用，显著增强了精轧除鳞的效果。同时，精轧温度的变化较小，轧制状态相对稳定，带钢轧制过程中的轧制压力变化也较小，致使轧制精度趋于理想状态，可大大提高产品质量。
3 碳钢板坯直接热装轧制技术（DHCR）
为保证直接热装，工艺平面布置将连铸和热轧毗邻布置，以利于实现工序间工艺流程的直接连接和组织一贯制管理的连续化生产。基于热轧板坯库较小、生产品种较多、物流复杂，因此须有较高的DHCR比例才能实现正常生产时的物流平衡。为此，我们制定了投产以后三年之内可热装钢种的DHCR比例不小于25％、最终达到60%的目标。
由于一台碳钢连铸机的小时产能（150～165t/h）远小于一座热轧加热炉加热碳钢时的能力（DHCR时≥450t/h），所以DHCR时必须两台连铸机对应一座加热炉。根据装备能力，没有单独的DHCR计划，必须与其它方式组合实施才能发挥最大产能。一般情况下，1780热轧厂实施碳钢DHCR与CCR或HCR“夹花”轧制。DHCR与HCR或DHCR与CCR“夹花”的作业计划，只能单独装入指定炉座，不能进行DHCR、HCR、CCR板坯在同座加热炉中“夹花”混装（系统予以限制）。连续的DHCR或HCR计划装炉，支持加热炉ACC（自动燃烧控制）系统，有利于降耗。
4 碳钢与不锈钢的混合轧制技术
由于碳钢板坯采用直接热装工艺，考虑到碳钢连铸小时供坯能力远低于轧线小时生产能力的特点，轧线上采用1座加热炉的直接热装板坯（DHCR坯）和另1座加热炉的热装坯（HCR坯）或冷装坯（CCR坯）的混合轧制生产工艺。为保证混合轧制的稳定生产，采用了PC轧机（F2～F4）、重力弯辊、在线磨辊装置（F5～F7）等设备以保证获得高精度板形的稳定性和减小轧辊磨损对轧制宽度的限制，并在模型上考虑了对不同材料、宽度、厚度带坯轧制的适应性。
碳钢与不锈钢混合轧制，有利于提高热装比和实现产能最大化，也满足了产品质量的要求，适当的碳钢与不锈钢的混合轧制使产品的表面质量控制变得容易，同时能在减少轧制废品和提高轧制公里数等方面起到良好的作用。
5 综合自动化系统
不锈钢工程在引进先进的工艺技术和装备的同时，建设先进的计算机控制和管理系统已成必然。整个生产控制/管理计算机系统，共分三个层次，L1：基础自动化，L2：过程控制计算机，L3：公司管理计算机。
通过宝钢自身的力量，实现了系统投入与产线投产的同步，为国内钢铁行业首创。随着新产线投入，各项功能业务和技术不断整合优化，确保了不锈钢连铸、热轧的合同管理、作业计划、物料跟踪及生产控制实现计算机信息全过程跟踪管理。信息化系统在建设现代化不锈钢精品基地的进程中已经发挥了巨大的作用。目前系统开发及完善工作正在推进，如产销系统向冷轧产线延伸，设备管理系统的开发以及集团一体化业务管理的整合优化等。(end)
工艺流程
炼钢所用的铁水来自750m3和2500m3高炉，采用炉前脱硅工艺，在出铁场全量脱硅处理后，由260t鱼雷罐车扒渣后送往铁水倒罐站。
供不锈钢铁水采用铁水罐顶喷脱磷处理后，兑入100t电炉（EAF），并加入不锈钢返回料、合金等固体料，熔炼成不锈钢母液，然后兑入120t侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）脱碳精炼。不锈钢生产工艺组织灵活，可以采用三步法经120t真空脱碳精炼装置（VOD）精炼出成品，也可以采用二步法经侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）出成品。在电炉修炉时还可以采用不经电炉的生产工艺，即可用120t侧复吹氩氧脱碳炉（AOD）直接兑脱磷铁水加合金冶炼400系列和300系列不锈钢。
供碳钢铁水采用铁水罐搅拌脱硫处理，兑入2×150t脱磷脱碳双联复吹转炉进行高速少渣冶炼，钢水再经真空脱气装置（RH）或成份调整密封吹氩站（LATS）进行炉外精炼。另设LF炉，既可用于不锈钢又可用于碳钢的保温和精炼，以配合连铸作业。在一般情况下1#、2#转炉也可采用单联法即单炉脱磷脱碳生产。
连铸单元设四台一机一流板坯连铸机，经转炉吹炼及精炼后的不锈钢钢水送往二台不锈钢板坯连铸机；经转炉吹炼及精炼后的碳钢钢水送往两台碳钢板坯连铸机。不锈钢和碳钢板坯连铸机的机型统一，无缺陷不锈钢板坯直送热轧板坯库，部分板坯（约20%）需下线修磨后送板坯库。碳钢板坯在轧制不锈钢时下线，轧制碳钢时可直接热装至加热炉（板坯温度750～800℃），也可直接热送至热轧板坯库，并可与400系不锈钢混合轧制。
1780mm热轧单元设3×300t/h步进式加热炉，经高压水除鳞、一架四辊可逆粗轧机轧3～7道次，中间坯可经无芯轴热卷箱、切头飞剪和精轧高压水除鳞后进7机架精轧机组轧至成品，钢带经层流冷却后由2台地下卷取机成卷。设成品库贮存成品钢卷以备出厂。
图1 不锈钢项目新产线工艺流程
1 全铁水冶炼
AOD全铁水冶炼不锈钢工艺流程如图2示。该工艺主要技术创新点是AOD全铁水冶炼条件下的脱碳保铬技术研究。该工艺与采用进口不锈钢废钢和国产低磷碳素废钢作原料相比，优点如下：①避免了不锈钢钢水受到不纯废钢的质量影响，Cu、Ni、Sn、Pb、As等微量元素，可以控制在一个极低的范围内，大大降低了冶炼高纯净度400系列不锈钢的难度。[P]含量可以较轻松地达到0.020%以下，钢水成份容易控制;②无须电炉冶炼不锈钢母液（粗炼钢水），由电炉产生的成本将被节约下来；③主要原料由不锈钢废钢改为高炉铁水，可以节约原料成本；④在电炉炉修、停炉期间，可以继续组织生产，大大提高了不锈钢炼钢厂的生产能力，降低了成本。采用全铁水冶炼工艺，相对于目前主流工艺而言，初始条件发生了很大的变化，铁水入炉温度低、C高、没有预配Cr。经过投产一年来的探索、试验和改进，我们确定了比较完善的全铁水冶炼工艺参数，形成了一套切实可行的全铁水冶炼条件下脱碳保铬技术。目前为止采用AOD全铁水冶炼工艺生产的钢种涉及到304、409L、430、420、410S、410L。平均[P]含量控制在0.023%，低于0.020%的占到总炉数的81.4%。采用AOD全铁水冶炼工艺的平均Cr收得率达到96%以上，而采用经过EAF炉生产母液+AOD炉冶炼工艺，其Cr总收得率仅为89.24%。
图2 AOD全铁水冶炼不锈钢工艺流程
1780mm热轧生产线生产的品种范围较广，硬度组别跨度较大，2.0mm以下的碳钢薄规格比例较多，热卷箱月平均使用率基本保持在22%左右：不锈钢包括300系列厚度≤4.5mm且宽度≥1520mm，以及厚度＜3.5mm的所有宽度规格；碳钢包括厚度≤3.5mm且宽度≥1500mm，及厚度≤2.0mm的所有宽度规格。
热卷箱在实际使用中有很多优势：①采用热卷箱，可使生产线更加紧凑，产线缩短了60米；②降低能耗、降低精轧机轧制负荷。中间带坯由热卷箱卷取后，头尾、上下表面对换，开卷后进入精轧机的温度较高，金属变形抗力相对较小；精轧机采用恒速轧制，与不使用热卷箱相比，最大轧制速度相对较低；在生产相同规格产品的条件下，精轧机主电机功率可以降低，中间坯厚度可以减薄，从而进一步降低精轧机轧制负荷，轧制能耗也明显下降；加热炉的出钢温度无须过多考虑头尾温差的影响，从而大大降低了天然气消耗。③提高了不锈钢的成材率。对于300系列不锈钢的生产，由于不锈钢加热温度不宜过高（防止边裂），轧制过程中变形抗力相应较高，使用热卷箱对生产不锈钢显得极为有利，特别是在生产极限规格时优势更明显。同时，热卷箱配合热卷箱保温炉的使用，将进一步提高不锈钢的成材率。④改善了除鳞效果、提高产品质量。热卷箱在卷取和开卷过程中，中间坯产生的二次氧化铁皮由于带钢的变形，大量的氧化铁皮从钢卷表面脱落，起到了机械破鳞的作用，显著增强了精轧除鳞的效果。同时，精轧温度的变化较小，轧制状态相对稳定，带钢轧制过程中的轧制压力变化也较小，致使轧制精度趋于理想状态，可大大提高产品质量。
3 碳钢板坯直接热装轧制技术（DHCR）
为保证直接热装，工艺平面布置将连铸和热轧毗邻布置，以利于实现工序间工艺流程的直接连接和组织一贯制管理的连续化生产。基于热轧板坯库较小、生产品种较多、物流复杂，因此须有较高的DHCR比例才能实现正常生产时的物流平衡。为此，我们制定了投产以后三年之内可热装钢种的DHCR比例不小于25％、最终达到60%的目标。
由于一台碳钢连铸机的小时产能（150～165t/h）远小于一座热轧加热炉加热碳钢时的能力（DHCR时≥450t/h），所以DHCR时必须两台连铸机对应一座加热炉。根据装备能力，没有单独的DHCR计划，必须与其它方式组合实施才能发挥最大产能。一般情况下，1780热轧厂实施碳钢DHCR与CCR或HCR“夹花”轧制。DHCR与HCR或DHCR与CCR“夹花”的作业计划，只能单独装入指定炉座，不能进行DHCR、HCR、CCR板坯在同座加热炉中“夹花”混装（系统予以限制）。连续的DHCR或HCR计划装炉，支持加热炉ACC（自动燃烧控制）系统，有利于降耗。
4 碳钢与不锈钢的混合轧制技术
由于碳钢板坯采用直接热装工艺，考虑到碳钢连铸小时供坯能力远低于轧线小时生产能力的特点，轧线上采用1座加热炉的直接热装板坯（DHCR坯）和另1座加热炉的热装坯（HCR坯）或冷装坯（CCR坯）的混合轧制生产工艺。为保证混合轧制的稳定生产，采用了PC轧机（F2～F4）、重力弯辊、在线磨辊装置（F5～F7）等设备以保证获得高精度板形的稳定性和减小轧辊磨损对轧制宽度的限制，并在模型上考虑了对不同材料、宽度、厚度带坯轧制的适应性。
碳钢与不锈钢混合轧制，有利于提高热装比和实现产能最大化，也满足了产品质量的要求，适当的碳钢与不锈钢的混合轧制使产品的表面质量控制变得容易，同时能在减少轧制废品和提高轧制公里数等方面起到良好的作用。
5 综合自动化系统
不锈钢工程在引进先进的工艺技术和装备的同时，建设先进的计算机控制和管理系统已成必然。整个生产控制/管理计算机系统，共分三个层次，L1：基础自动化，L2：过程控制计算机，L3：公司管理计算机。
通过宝钢自身的力量，实现了系统投入与产线投产的同步，为国内钢铁行业首创。随着新产线投入，各项功能业务和技术不断整合优化，确保了不锈钢连铸、热轧的合同管理、作业计划、物料跟踪及生产控制实现计算机信息全过程跟踪管理。信息化系统在建设现代化不锈钢精品基地的进程中已经发挥了巨大的作用。目前系统开发及完善工作正在推进，如产销系统向冷轧产线延伸，设备管理系统的开发以及集团一体化业务管理的整合优化等。(end)
