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连铸坯热送热装过程热工技术综述
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(技术中心)
简要回顾了连铸坯热送热装技术的历史，介绍了该技术的应用现状和技术经济效果，并从“通用高温钢坯生产技术”和“温度均匀性保证技术”两个方面重点介绍了连铸坯热送热装技术的各种“热工技术”。
连铸坯；热送热装；直轧加热炉
1之前
连铸坯热送热装工艺是一项具有降低热轧加热炉燃料消耗、减少钢坯氧化烧损、提高热轧产量等多项经济效益的技术。这一工艺是连铸技术的重大突破，不仅对节能降耗意义重大，而且对改革传统钢铁工业结构意义深远。它涉及从炼钢到热轧的所有生产环节，是一个系统工程。目前，世界上许多钢铁企业都根据自身特点不同程度地采用了这一技术。本文将对这一技术进行初步总结。
2连铸坯热送热装技术的历史和现状
1968年，美国麦克劳钢铁公司将连铸板坯放入感应加热炉，从而迈出了热装技术的第一步。20世纪70年代初，由于石油危机的影响，日本的钢铁工业面临严重的能源问题。以此为契机，日本钢铁工业开始研究和应用连铸坯热送热装工艺。1973年，日本钢管公司海啸工厂首次实现了连铸坯(CC-HCR)热装轧制工艺。1981年6月，新日铁土界厂研究成功，在生产中实现了短程连铸-直接轧制工艺(CC-DR)(连铸机末端到轧机起点的距离为130m)。1987年6月，新日铁蒲甘工厂生产中实现了远程CC-DR工艺(连铸机末端到轧机起点的距离为620m)。日本在这项技术上的成功推动了这项技术在全世界的研究和应用。经过20世纪80年代世界钢铁工业的努力，连铸坯热装和直接轧制工艺日趋完善。
根据温度，连铸坯热送过程可分为三种情况。
(1)热装轧制(HCR)。
将经表面处理或未经表面处理的热板坯放入400 ~ 700℃左右的加热炉中。
(2)直接热装轧制(DHCR)。
按照与连铸相同的编号，将经过或不经过表面处理的热板坯放入700 ~ 1000℃左右的加热炉中。
(3)直接滚动DR(DirectRolling)。
与连铸相同序号的热板坯不经加热炉直接在1100℃左右轧制。
日本的连铸坯热送热装直轧技术发展最快，水平最高。从65438到0983，日本连铸坯平均热装比已经达到58%，新日铁公司平均热装比达到60%以上。新日铁军金厂1987热装比在75%以上，热装温度在680℃以上。1981的6月实现了CC-DR工艺，连铸坯中CC-DR的比例在1984的3月接近90%，在1985的6月达到94%。水道钢厂采用HCCV系统(自动钢坯热送系统)实现了连铸坯的热送热装，热装率达到99%，热装温度达到720℃。
在欧洲，连铸坯热送热装技术也得到了广泛的研究和应用，如德国不来梅钢铁厂、比利时Cockerell公司的Chertar厂、法国Solak公司的Fremantle厂、奥地利的Linz厂等。
我国连铸坯热送热装技术的研究和应用起步较晚。武汉钢铁公司是国内第一家研究和应用该技术的钢铁企业。从65438年4月到0985年4月，WISCO第二炼钢厂和热轧厂之间实施了CC-HCR技术，但没有进行系统的研究，受装备水平的限制，仍停留在较低的HCR水平。八五期间，宝钢总厂与北京科技大学合作，对连铸坯热送热装热工技术进行了大量研究。鞍钢在这方面也进行了一些研究和应用。总的来说，由于技术装备水平的限制，该技术在我国钢铁行业的应用还处于较低水平。
3连铸坯热送热装技术的技术经济效益
与CCR(冷装轧制)相比，连铸坯热装直接轧制可产生多种技术经济效果。
这些技术和经济效益可以总结如下。
(1)降低加热炉燃料消耗
一般来说，连铸坯热装温度每提高100℃，加热炉燃料消耗可降低5% ~ 6%。加热炉燃料消耗与连铸坯热装温度和热装比的关系如图1所示。
(2)增加加热炉的产量
连铸坯热装温度提高100℃，加热炉产量可提高100% ~ 15%。加热炉产量与连铸坯热装温度的关系如图2所示。
(3)减少钢坯的氧化烧损
随着连铸坯装料温度的提高，炉内加热时间大大缩短(图3)，钢坯氧化烧损相应减少。冷装炉钢坯烧损一般为1.5% ~ 2%，有的甚至达到2.5%以上。在热装炉条件下，氧化烧损可降至0.5% ~ 0.7%，有利于提高收得率。
(4)其他福利
连铸坯热装技术除了上述三大效益外，还可以产生缩短生产周期、减少仓库面积、降低运输成本等效益。
(5)连铸坯热装对产品质量的影响。
图4以模型的形式显示了连铸坯经过浇铸、加热、热轧、加速冷却和卷取的热轧过程。路径1是CC-DR过程，路径2-3是CC-DHCR过程，路径4是CC-HCR过程(基本与路径5相同)，路径5是CC-CC—DR过程。Path 1 ~ 3增加了控制析出物的自由度，可以巧妙地将加工热处理技术和微合金化技术相结合，实现钢的细晶或再结晶组织，在现有技术的基础上生产更高强度的钢。
图1燃料消耗与加热炉热装比和热装温度的关系
(假设冷装炉燃料消耗量为1.67GJ/h)
1.热装温度300℃2。热装温度400℃3。热装温度500℃
4.热包装温度600℃5。热包装温度700℃6。热包装温度800℃
7.热灌装温度900℃8。热包装温度1000℃9。热包装温度1100℃
10.连铸连轧
图2加热炉产量增长率与热装温度的关系
(冷负荷时加热炉产量设定为100)
图3炉内加热时间与热装温度的关系
(基于加热到轧制温度1230℃的时间)
图4连铸坯冷却、加热、轧制、卷取后的轧制控制模型图。
连铸坯热送热装过程中温度与时间的关系。
DR——浇铸后1h或更少(分钟)。
CCR-铸造后几天(以天为单位)
图6板坯温度与冷却方式的关系
图7液芯边缘的突出形状
连铸坯热送热装技术的基本条件
到目前为止，世界上有许多企业采用了CC-HCR和CC-DHCR或CC-DR技术。虽然各企业采取的技术措施不尽相同，但这些技术措施大致可以概括为四个方面:无缺陷钢坯生产技术、高温钢坯生产技术(温度保证技术)、连铸连轧在线调宽技术、生产管理计算机系统，构成了连铸的实现。
采用连铸-HCR、连铸-DHCR和连铸-直接还原工艺的主要目的是节能。对于连铸HCR和连铸DHCR工艺，要求尽可能提高连铸坯的装料温度。对于CC-DR工艺，要求尽可能不加热就能满足热轧所需的温度。不同工艺下连铸坯的温度变化如图5所示。保证连铸坯具有一定的温度是实现连铸坯热送热装的前提。笔者分析了各企业连铸坯热送热装过程中使用的各种“热工技术”，认为这些技术大致可以分为两大类，即“通用高温钢坯生产技术”和“温度均匀性保证技术”。
5连铸坯热送热装技术
5.1通用高温坯料生产技术
所谓“通用高温钢坯生产技术”是指适用于连铸HCR、连铸DHCR和连铸直接还原工艺的技术，这些技术包括:
(1)高速铸造技术
通过采取一些技术措施，提高拉速有利于提高铸坯温度，这对连铸-直接还原工艺尤为重要。日新屋厂最大拉速达到1.8m/min；在住友金属公司鹿岛工厂，270mm厚低碳钢板坯的拉速为2.0m/min，中碳钢为1.6m/min。日本福山钢管厂的最高拉速为2.7 (3.0) m/min，80%的板坯以2.0m/min以上的速度浇铸。
(2)二次弱冷却技术和凝固终点控制技术。
通过降低二冷区喷水密度或气雾冷却，有助于提高连铸坯温度，最好将凝固终点控制在连铸机末端。利用弱冷却凝固潜热，连铸坯中心和角部温度提高了160 ~ 200℃。板坯温度与冷却方式的关系示意图如图6所示。
(3)运输过程中的保温和快速运输技术。
运输过程中的保温技术包括:使用保温辊和保温罩(用于辊式运输)、高保温运输台车(用于铁路运输)、缓冲保温坑(用于CC-HCR和CC-DHCR)。此外，应尽可能缩短连铸坯运送到加热炉(对于HCR连铸和DHCR连铸工艺)或热轧机(对于直接还原连铸工艺)之前的时间。一方面，可以通过缩短连铸机与热轧机之间的距离来达到这一目的，如新日铁，新日武，日本钢管公司福山，住友金属公司鹿岛。20世纪80年代初，最初的热轧厂附近安装了连铸机。另一方面，可以通过提高运输速度来达到目的。如新潟钢铁公司连铸坯高速运输台车平均速度达到200m/min，最高速度达到250m/min，实现了远程CC-DR过程。
5.2温度均匀性保证技术
所谓“温度均匀性保证技术”是针对CC-DR工艺的。虽然高温钢坯中部温度满足热轧要求，但钢坯角部温度较低，不能保证理想的轧制温度。作者将提高连铸坯角部温度以改善温度均匀性的技术称为“温度均匀性保证技术”，它包括:
(1)连铸机内保温技术
在连铸机中，通过在板坯角部安装保温装置，可以大大提高板坯角部的温度。
(2)液芯边缘“凸起”技术
通过二次冷却模型，重点在连铸坯中心喷水，而不是在连铸坯两侧喷水，液芯向两侧“突出”(呈双山形)，如图7所示，利用液芯凝固潜热，可以有效提高板坯边缘温度。采用这种方法，新日铁蒲甘厂连铸坯角部温度提高了80℃。
(3)切割处的保温加热技术
连铸坯切割处设有保温罩，保温罩由燃气燃烧器加热。这不仅可以提高板坯边缘的温度，而且可以减小板坯纵向上的边缘温差。采用这种方法，新日铁蒲甘厂连铸坯纵向温差由90℃降至20℃。缩短切割时间也有助于减少切割过程中的散热。日本钢管公司福山工厂为此开发了550毫米/分钟的切割装置。
(4)边缘温度补偿器(ETC)，一种轧前边角温度补偿技术。
热轧前，通过感应加热或气体燃烧器加热快速提高板坯角部温度，以满足热轧要求。这项技术已被许多企业采用。
(5)连铸坯纵向温度补偿技术。
对于远程CC-DR工艺，连铸坯长度方向的温差也是一个问题。由于最低温度出现在热轧前期，而连铸坯的前沿一般是低温部位，因此不宜在此处开轧。新日铁巴山厂采用了来回翻转铸坯的轧制方法，取得了良好的效果。
(6) EQC(边缘质量补偿器)，精轧机前的温度补偿技术。
在CC-DR工艺中，为了获得理想的终轧温度，一些企业在精轧机前安装了角温补偿器。例如，日本钢管公司的日新屋工厂、福山工厂和新日铁住金工业工厂都采用了这项技术。
6结论理论
简要回顾了连铸坯热送热装技术的历史，介绍了该技术的应用现状和技术经济效果。在实施这项技术的四个基本条件中，保证连铸坯有足够高的温度是实施这项技术的前提。作者主要从“通用高温钢坯生产技术”和“温度均匀性保证技术”两个方面介绍连铸坯热送热装技术的各种“热工技术”。
蒋阳虎，男，高级工程师
(接收日期:1998—02—13)