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1 生產(chǎn)工藝

　　普鋼的生產(chǎn)工藝可分類如下：

　　1）從連鑄機拉出的鑄坯一旦停留，就需在加熱爐加熱升溫后再送到軋制設(shè)備進行軋制（下簡稱送軋），這就是加熱爐軋制工藝；

　　2）將鑄坯在較高溫度下裝入加熱爐，待達到所需溫度后再送軋，即熱裝軋制（簡稱HCR）；

　　3）將從鑄機拉出的高溫鑄坯直接送軋，這是直接軋制（簡稱HDR）。由于HDR工藝在連鑄和軋制工序之間實現(xiàn)了沒有升溫的設(shè)備和工序，故可以降低操作成本并減少設(shè)備投資和維護費用。

　　從熱裝軋制和直接軋制（HDR）的鑄坯溫度變化歷程比較可知：實施HCR的普鋼電爐生產(chǎn)廠家需將鑄坯溫度提高150℃后再送軋。以城市煤氣作為燃料而實施HCR的日本電爐生產(chǎn)廠家的操作為例，試算實施HDR時的節(jié)能效果。試算設(shè)定了如下的條件和參數(shù)：鑄坯在加熱爐中升溫ΔT＝150℃、城市煤氣發(fā)熱值J＝46046kJ/m3、加熱爐熱效率η＝30%、鐵的比熱C＝0.461kJ/m3。計算其煤氣耗量為（ΔT×C×1000）/η/J＝（150×0.461）/0.3/46046＝5m3（加熱1t鑄坯的煤氣耗量）。

　　以上計算結(jié)果表明，較之HCR，實施HDR時每噸鑄坯可以節(jié)省煤氣消耗5.0m3，這相當(dāng)于普鋼總能耗的3.3%。另外，若與一般將冷至常溫的鑄坯再重新升溫的加熱爐軋制工藝比較，HDR的每噸鑄坯則可減少煤氣消耗30m3。
2 HDR設(shè)備與技術(shù)

　　直接軋制設(shè)備上，必須連續(xù)供應(yīng)高溫鑄坯。即使因細小事故而使設(shè)備停止運轉(zhuǎn)，也會造成高溫鑄坯的供應(yīng)中斷而影響整體生產(chǎn)，故要求設(shè)備具有高的可靠性。

　　為了進行鑄坯的直接軋制，必須提高連鑄機供給鑄坯的溫度，故首先應(yīng)考慮在鑄機的二冷帶，將鑄坯的冷卻控制最小限度。對在鑄速2.5m/min下改變比水量，將通過二冷帶的鑄坯溫度控制為1050℃時和按鑄坯質(zhì)量要求將其設(shè)定允許溫度提高至1100℃時，進行鑄坯溫度變化模擬實驗，其結(jié)果表明，若比較2種鑄坯按預(yù)定長度切斷開始運送時的溫度僅相差15°，且鑄坯到預(yù)定長度切斷間的溫降大。

　　在高速鑄造的條件下，可以縮短鑄坯按預(yù)定長度切斷的周期時間，故能將保持高溫狀態(tài)鑄坯供給下流工序設(shè)備。另一方面，在結(jié)晶器內(nèi)的凝固坯殼厚度變薄的高速連鑄中，因結(jié)晶器內(nèi)坯殼的不均勻凝固，使坯殼易破裂而產(chǎn)生向外飛散的拉漏。為了實現(xiàn)穩(wěn)定的高速鑄造，結(jié)晶器內(nèi)對鑄坯的均勻冷卻技術(shù)特別重要。因此采用了即使高速鑄造也能發(fā)揮均勻冷卻效果的（具有特殊錐度）管式結(jié)晶器V60-MOULD，從而保證了鑄速的高速化。

　　為了查明上述V60-MOULD管式結(jié)晶器的實際使用效果，對加金鑄坯進行輻射線處理，利用金和鋼的輻射化率之差對比測定了結(jié)晶器內(nèi)鑄坯凝固殼厚度。結(jié)果表明：無論是在結(jié)晶器的中部或是下端位置，原來結(jié)晶器的四邊凝固殼形狀不夠規(guī)則、厚度不夠均勻，特別是四個轉(zhuǎn)角部厚度更不均勻、形狀更不規(guī)則。反之，使用了新型結(jié)晶器的坯殼形狀規(guī)則，厚度均勻，且四個轉(zhuǎn)角部的坯殼規(guī)則且厚度均勻。這就表明，后者的銅板內(nèi)壁與鑄坯殼接觸良好，即使在高速鑄造時，也難以產(chǎn)生熱應(yīng)力，從而可以穩(wěn)定操作（生產(chǎn)實踐也證實了此效果）。

　　對鑄坯溫度分別進行了模擬和實測，并將二者進行了比較。結(jié)果表明：在連鑄設(shè)備的夾送輥機架處和剪切機處的鑄坯實測溫度與模擬值基本一致。在軋制設(shè)備入口處的鑄坯實測溫度平均值與模擬值雖然一致，可是實測值有一定波動，推定這是由于切斷后的鑄坯到達軋制設(shè)備的時間存在波動造成。

　　從直接軋制時軋制力矩的驗證結(jié)果可知，當(dāng)軋制溫度為950℃時，可以容納設(shè)計值70%左右的力矩負荷率。

　　神戶制鋼的直接軋制設(shè)備，因引進了上述的多項技術(shù)而達到了95%的作業(yè)率。同時，實機驗證中也表明如何實現(xiàn)送軋鑄坯溫度的穩(wěn)定化是今后的課題。

　　為了解決上述問題，有必要將原來按操作經(jīng)驗手動選擇的連鑄二冷特性曲線的方式，轉(zhuǎn)變?yōu)橥耆詣踊到y(tǒng)，為軋制提供穩(wěn)定溫度鑄坯。

3 二次冷卻動態(tài)控制

　　對鑄機注入結(jié)晶器的每流鋼液連續(xù)測溫，若能將溫度反映到二冷水量的計算中，即可提高鑄坯溫度控制精度。用輻射溫度計雖可測溫，但其可靠性尚未達到實用化程度。

　　神戶制鋼不采用上述方法，而是決定開發(fā)實測鑄坯表面溫度，動態(tài)地改變二冷水量，從而任意控制鑄坯溫度的系統(tǒng)。并且，為了縮短控制周期，還在二冷帶鑄坯出口附近設(shè)置了輻射溫度計，并將之納入冷卻水套中以提高使用壽命。

　　為了提高實際生產(chǎn)設(shè)備的可靠性，特別有必要充實檢測溫度異常時的無差錯功能。在此并行了動態(tài)控制和原來的鑄速串級控制，當(dāng)判定無法進行動態(tài)控制時，可在瞬間切換為鑄速的串級控制。

　　從串級控制和動態(tài)控制的鑄坯溫度的比較可知，在已設(shè)的串級控制中，每次更換大包時，鑄坯溫度都有變化的傾向，因換包前后鑄速無大的變化，故可以認為這是受到鋼液溫度影響之故。另一方面，動態(tài)控制開始后，較之設(shè)定溫度，鑄坯溫度有±10℃的變化。

　　由于各流鑄速的波動，鑄坯的切斷順序隨時間而變化，每塊鑄坯在軋機側(cè)的待軋時間也就不同。故擔(dān)心鑄坯溫度不能收斂為設(shè)定值。為了防止起因于待軋過程溫降的軋制溫度波動，將鑄造高速化而減少流數(shù)的方法是有效的。

4 結(jié)語

　　神戶制鋼公司利用直接軋制工藝實現(xiàn)了不用加熱爐的無加熱軋制作業(yè)。此工藝中重要的是鑄坯溫度的穩(wěn)定。為了提高連鑄設(shè)備上二冷動態(tài)控制，重復(fù)進行了實機試驗。今后，為了開發(fā)連鑄-軋制完全直接連接的設(shè)備，必須加強對高速連鑄系列技術(shù)的研發(fā)。

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