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1 生產工藝

　　普鋼的生產工藝可分類如下：

　　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了沒有升溫的設備和工序，故可以降低操作成本并減少設備投資和維護費用。

　　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的日本電爐生產廠家的操作為例，試算實施HDR時的節能效果。試算設定了如下的條件和參數：鑄坯在加熱爐中升溫ΔT＝150℃、城市煤氣發熱值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）。

　　以上計算結果表明，較之HCR，實施HDR時每噸鑄坯可以節省煤氣消耗5.0m3，這相當于普鋼總能耗的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設備與技術

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

　　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℃時和按鑄坯質量要求將其設定允許溫度提高至1100℃時，進行鑄坯溫度變化模擬實驗，其結果表明，若比較2種鑄坯按預定長度切斷開始運送時的溫度僅相差15°，且鑄坯到預定長度切斷間的溫降大。

　　在高速鑄造的條件下，可以縮短鑄坯按預定長度切斷的周期時間，故能將保持高溫狀態鑄坯供給下流工序設備。另一方面，在結晶器內的凝固坯殼厚度變薄的高速連鑄中，因結晶器內坯殼的不均勻凝固，使坯殼易破裂而產生向外飛散的拉漏。為了實現穩定的高速鑄造，結晶器內對鑄坯的均勻冷卻技術特別重要。因此采用了即使高速鑄造也能發揮均勻冷卻效果的（具有特殊錐度）管式結晶器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晶器內鑄坯凝固殼厚度。結果表明：無論是在結晶器的中部或是下端位置，原來結晶器的四邊凝固殼形狀不夠規則、厚度不夠均勻，特別是四個轉角部厚度更不均勻、形狀更不規則。反之，使用了新型結晶器的坯殼形狀規則，厚度均勻，且四個轉角部的坯殼規則且厚度均勻。這就表明，后者的銅板內壁與鑄坯殼接觸良好，即使在高速鑄造時，也難以產生熱應力，從而可以穩定操作（生產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。結果表明：在連鑄設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備的時間存在波動造成。

　　從直接軋制時軋制力矩的驗證結果可知，當軋制溫度為950℃時，可以容納設計值70%左右的力矩負荷率。

　　神戶制鋼的直接軋制設備，因引進了上述的多項技術而達到了95%的作業率。同時，實機驗證中也表明如何實現送軋鑄坯溫度的穩定化是今后的課題。

　　為了解決上述問題，有必要將原來按操作經驗手動選擇的連鑄二冷特性曲線的方式，轉變為完全自動化系統，為軋制提供穩定溫度鑄坯。

3 二次冷卻動態控制

　　對鑄機注入結晶器的每流鋼液連續測溫，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，而是決定開發實測鑄坯表面溫度，動態地改變二冷水量，從而任意控制鑄坯溫度的系統。并且，為了縮短控制周期，還在二冷帶鑄坯出口附近設置了輻射溫度計，并將之納入冷卻水套中以提高使用壽命。

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

　　從串級控制和動態控制的鑄坯溫度的比較可知，在已設的串級控制中，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，動態控制開始后，較之設定溫度，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，每塊鑄坯在軋機側的待軋時間也就不同。故擔心鑄坯溫度不能收斂為設定值。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的方法是有效的。

4 結語

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

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