殷瑞钰,常金宝,郝华强,马德刚

钢厂的生产一般是经历固态-液态-固态的过程，在这些状态转变的过程中，都伴随着能量的输入或输出、吸热或放热的过程。其中，固-液相变过程能耗最大（高炉冶炼），而液-固相变过程却存在着大量的余热。如何利用好这些凝固后铸坯的余热，也是节能、减排的重要课题。

从钢液进入凝固工序（连铸机）开始，钢液从1540℃~1550℃的高温状态冷却凝固下来成为铸坯，继而以不同的温度进入轧钢加热炉，经加热后进行轧制。其中，有不同形式的生产工艺，例如铸坯直接轧制、铸坯直接热装入炉、铸坯热送、铸坯冷装等。这些生产工艺过程对应着不同的能源消耗，存在着不同的节能、减排机会，当然也标志着不同的技术水平。

河钢唐钢第二钢轧厂的第一棒材生产线全部采用切分轧制技术生产ф12mm~ф18mm螺纹钢（一座加热炉+18架棒材轧机机组），第二棒材生产线全部生产ф20mm以上的螺纹钢。在技术改造过程中，唐钢高度重视炼钢车间与第一、第二棒材生产线之间的平面布置关系（流程网络优化），形成了紧凑、顺畅的铸坯输送路线。铸机与加热炉之间铸坯的高温直接入炉技术、铸机定重供坯技术以及与此相关的切分轧制等生产工艺改进，起到了非常重要的作用。

铸坯高温直接入炉有效节能

铸坯高温直接入炉技术的实施，建立在一系列生产工艺改进的基础之上。第一，要有紧凑、顺畅的平面布置图（合理的流程网络），以利于在较为稳定的温度范围内以最短的输送距离、最快的输送速度将铸坯装入加热炉。第二，必须重视连铸机拉坯速度的提高和稳定，并提高剪切后的铸坯温度，现在165mm×165mm小方坯铸机稳定在2.15m/min。第三，为了提高并稳定铸机拉坯速度，必须重视转炉出钢温度的稳定和降低，现在该厂55t转炉出钢温度已稳定在1640℃左右。第四，要重视剪切后的铸坯温度，现在5号、6号铸机剪切后的铸坯温度已由920℃左右提高到970℃~980℃并保持稳定。第五，要保持小方坯铸机与棒材轧机之间的物流量平衡与连续化，并促使铸坯入炉温度稳定在一个较窄的温度区间内，这更有利于加热炉节能。为此，对于生产≤ф18mm小规格螺纹钢，全部采用切分轧制是必要的，并且全部集中在第一棒材生产线进行切分轧制，其年产量已达100万吨；第二棒材生产线则集中生产ф20mm以上的产品，其年产量已达120万吨以上。

该厂在上述诸多方面开展了细致的研究、技术开发和生产信息管理工作，取得了明显的技术进步和节能、减排效果。

6号小方坯连铸机—1号棒材生产线铸坯高温直接入炉技术的实绩。6号铸机为6×165mm×165mm小方坯连铸机，其中间包容量为25t，冶金长度为15m，与1号转炉（55t）对应生产。经过技术攻关，6号铸机的拉坯速度从1.8m/min提高到2.1m/min以上，相应的剪切后铸坯温度从940℃提高到975℃以上。铸坯直接热装炉率达到了84%~90%，铸坯长度为11.5m~12.0m，铸坯重量在2.4t以上。铸坯经过辊道热送到第一棒材生产线的加热炉，输送距离约为241m，输送时间为10min~17min，并按炉逐根地按序进入加热炉。铸坯入炉温度由原来的690℃左右提高到730℃以上，加热炉煤气单耗平均降低了26m3/t。

5号小方坯铸机—2号棒材生产线铸坯高温直接入炉技术的实绩。5号铸机也是6×165mm×165mm小方坯连铸机，中间包容量为25t，冶金长度为15m，与4号转炉（55t）匹配对应生产。铸机拉坯速度稳定在2.14m/min~2.15m/min，剪切后铸坯温度稳定在970℃~980℃。铸坯直接装炉率为100%（每月约有1500支~3000支铸坯调到第一棒材生产线，编入冷装批次中）。铸坯长度为11.5m~12.0m，铸坯单重在2.4t以上。铸坯经过辊道热送到第二棒材生产线的加热炉，输送距离约为81.5m，输送时间为3.4min~4.4min，并按炉逐根按序进入加热炉。由于铸坯在铸机、加热炉之间的输送距离仅为81.5m，因此铸坯入炉温度可以较好地稳定在830℃~850℃，加热炉煤气单耗已降低到70m3/t以下。5号连铸机—第二棒材生产线实现了铸坯100%逐根直接装炉的高温热连接，其直接装炉温度集中分布在810℃~850℃（分布概率已达92%~96%）。铸坯入炉表面温度的高度集中，特别有利于加热炉加热质量的提高并进一步促进加热炉能耗的降低。可见，不仅要重视提高铸坯装炉温度，而且要重视装炉温度范围的稳定和集中。

定重供坯提高轧制成材率

连铸机向轧钢供坯一般都是按长度供坯的，属于定尺供坯，定重供坯是相对定尺供坯而言。定尺供坯在轧制不同尺寸规格的钢材时，会出现定尺率、成材率等方面的矛盾。为了解决这个问题，该厂根据轧制不同断面规格、不同切分轧制的需要，进行了定重供坯的技术开发，提高了轧制成材率。

所谓定重供坯，是在保证不同断面规格钢材的定尺率合理、负公差率合理并统筹兼顾成材率（<6m的切尾最小化）和降低通尺率（即钢材长度为6m~12m的比例和数量）的条件下，对供轧制不同断面钢材的铸坯规定合理的不同重量并进行精确计控。例如轧制12mm螺纹钢时，12m钢材的理论重量为10.656kg/m，负公差率为-3%；在一坯8倍尺（每倍尺材重量为340.992kg）的情况下，铸坯重量应为2441kg。因此，铸坯应该按此重量进行精确剪切。轧制不同尺寸规格的螺纹钢、圆钢，应该分别定重供坯，而不是定尺供坯。这样，有利于提高钢材的定尺率、负公差率，有利于提高成材率和降低通尺率（量），实现节能减排、降低成本、降低劳动强度的效果。

该厂6号铸机—第二棒材生产线自2011年9月以来，开展了铸机定重供坯的技术开发，取得了明显的成效。6号铸机—第二棒材生产线的定重供坯率已达到48%~50%，钢材的定尺率已达到99.45%，钢材成材率已达到97.22%（6m以下钢材按切尾计），每月6m~12m的通尺钢材产生量降低到490t以下（每月钢材产量约为9.5万吨左右）,技术进步效果明显，仍有进一步提高的潜力。

5号铸机—第二棒材生产线定重供坯实行时间较早，由于第二棒材生产线的加热炉实行100%直接装炉运行（不能直接装炉的坯子调到第一棒材生产线，进入冷装编组），且一般不进行切分轧制，其定重供坯已达67%~70%，相应地钢材定尺率高达99.64%，钢材成材率可达97.4%~97.5%。而每月6m~12m的通尺钢材产生量则降低到321t（每月钢材产量约为10万吨左右）。

综上所述，对于小方坯/方坯铸机与棒材连轧车间之间，连铸坯定重供坯是一个新命题，需要诸多技术集成在一起并形成一个集成技术包。例如，铸坯精准称量技术、铸坯长度精确切割技术、铸坯断面尺寸稳定技术（即防“脱方”技术）、成品钢材定长精确剪切技术、成品钢材断面尺寸精确控制技术、稳定的切分轧制技术、轧机与铸机之间工艺参数的信息反馈技术等。

实质是动态运行的界面技术

铸坯按炉逐根按序直接装炉技术，是一项技术难度高、经济效益明显的技术集成包，是由多项技术动态集成的技术集成系统。其实质是要建立起炼钢车间与热轧车间之间动态运行的界面技术，特别是连铸机与相对应的轧钢加热炉之间动态运行的界面技术。

这些技术包括：连铸机与轧钢加热炉之间合理空间—时间关系，包括了平面布置图的合理化、紧凑化。铸坯在铸机与加热炉之间行走距离的最小化，铸坯输送过程时间的最小化和准连续化。连铸机产能与轧钢机产能的匹配对应性，两者的产能应该尽可能地处在整数对应的状态，因此，对于棒材轧机而言，轧制小尺寸规格的棒材采用2切分、3切分、4切分等切分轧制技术是十分必要的，这有利于高温物流量的稳定、铸坯热装温度的稳定、加热炉节能减排和提高轧机产能。铸坯高温直接装炉需要一系列基础技术的支撑，包括铸机的恒拉速、高拉速工艺技术、转炉低温出钢技术和稳定出钢温度技术、提高剪切后铸坯温度的技术、高温无缺陷铸坯的技术等。将定尺供坯改进为定重供坯，对于提高钢材定尺率、钢材成材率有明显效果，有利于降低非定尺钢材的产生量，具有提高质量、提高经济效益的效果，应该深入研究开发，具体包括切分轧制技术，铸坯形状、尺寸监控、精确称重和信息反馈调控技术，不同断面规格钢材轧制时的铸坯单重的合理设定与剪切调控技术。

铸机与热轧之间的界面技术，不仅存在于小方坯铸机与棒/线材轧机之间，同样也存在于板坯铸机与薄板轧机或中板轧机之间、圆坯铸机与无缝钢管轧机之间。铸机与轧机之间的界面技术，强调在更紧凑、更连续、更高温度的状态下定量地、稳定地连接起来，其中有着诸多技术创新点。