上海五钢不锈钢及特殊钢长材短流程线简介

2002年年初，中国宝钢集团选择Danieli为上海第五钢铁有限公司的新建特殊钢短流程钢厂项目的供货商。新厂年设计能力为35万t，配有Danieli在炼钢、连铸、不锈钢棒材、线材和棒卷的轧制、在线处理和热处理方面的所有zui新技术和“高技术”设备。
该厂以电炉炼钢车间为基础，装备有60t电炉、钢包炉、双罐位VOD站、AOD炉、合金料添加系统，直接与RHF（再加热炉）连接可进行热装的3流连铸机，以及各种公，辅设施，包括烟气处理设备和自动化系统。
新建炼钢车间生产奥氏体、铁素体和马氏体不锈钢以及轴承钢、工程钢和易切钢等各种钢种，生产断面为160*160mm方坯。随后，在新建的棒线材轧机上进行热轧。
18机架轧机还包括有KOCKS/DANIELI三辊RSB减径定径机组。轧机出口侧包括直条棒材、线材和棒卷的生产、精整和在线热处理设施。为此，为直条棒材提供有缓冷/自然冷却工艺，为线材和棒卷提供有缓冷/自然冷却/和快速冷却工艺。另外还提供有不锈钢盘卷在回转炉中的在线退火以及奥氏体的直接水淬工艺。
炼钢平间概况
新的炼钢车间设计能力约为38万t／a钢水，主要由下列工艺区组成：
●废钢料场。
●60t交流电弧炉，配有60MVA变压器，导电臂和两个不同的出钢装置，即非不锈钢用的EBT(偏心底出钢)装置和不锈钢用的出钢口。
●60t钢包炉，配有13．2MVA变压器和惰性炉盖系统。
●60／55t罐VD／VOD站。
●60／55tAOD站(与Praxair一起供货)。
●三流方坯连铸机。装备有液压结晶器振动装置以及结晶器和zui终的EMS(电磁搅拌)。铸机的浇铸断面为160*160mm方坯。
工艺流程和主要工艺要点
根据生产的特殊钢钢种，选用了不同的工艺流程。
对于非不锈钢，zui常使用的流程为EAF-LF-VD-CCM。冶炼要求不高的钢种时，不用真空脱气(VD)。
对不锈钢，主要采用两种流程：
●一种流程为：EAF-AOD-LF-CCM。用于大多数钢种。
●第二种流程为：EAF-AOD-VOD-(1J)-CCM。用于超低碳钢种和／或氮钢钢种。
该项目的主要工艺特点介绍如下：
电炉：
●电炉以两种不同的炉壳运行：
一一种配有EBT装置，用于非不锈钢的无渣出钢。
一一种配有不锈钢用的出钢流槽。也用于将渣兑人钢包。为下一炉钢冶炼清空电炉炉壳。
在电炉出钢后和将钢水兑 AOD炉之前，将在离线撇渣站对转运钢包进行除渣操作。
●电炉炉底搅拌(通过安装于电炉地坪上的三个喷吹惰性气体)强化了金属/豪渣的混合。因此提高了钢水熔池热量及化学成分均匀性。
AOD／VOD：
●AOD的原理是以用氩气和氮气稀释氧气、以降低一氧化碳压力。脱碳或以3-5个步骤进行或连续进行。温度控制通过添加高碳铬铁、镍铁和废钢以及通过限制金属氧化来进行。
●VOD动态过程控制是以连续分析工艺气体为基础的。气体取样应尽可能靠近工艺源(真空罐和一喷吹装置之间的低压侧)，并用质谱仪在线进行分析，以便能尽快实时控制主要工艺参数(比如C含量、吹氧、脱碳率、金属氧化和钢水温度)。
钢包炉：
●钢包炉配备有专门设计的“惰性气体炉盖”，在此，钢包内钢水上面保持略为正压，同时可防止钢包的炉气溢到外部环境中。“惰性气体炉盖”系统明显降低了浸人钢包中外部空气。这样zui大限度降低了电极侧氧化和消耗、钢水氧化以及正在处理的钢水的增氧和增氮。
连铸机：
●三流连铸机可以浇铸各种钢种，比如奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢和某些马氏体不锈钢、轴承钢、弹簧钢、冷墩钢、碳素钢和低合金工程用钢种，包括易切钢。为了满足zui大范围的钢种冶炼，采用了液压结晶器振动和气雾喷水冷却工艺。
●液压结晶器振动装置使其能够在浇铸过程中对振幅和频率进行调节。这样，就可根据每组钢种、有关的结晶器保护渣特性及结晶器EMS参数，对影响钢坯表面及皮下质量的参数(即正/负滑脱时间或百分比和结晶器前置)进行优化。
同常规的机械式结晶器振动系统相比，液压结晶器振动装置显著提高铸坯的表面质量。
●CCM二次冷却系统的特点气雾喷水工艺具有是使用单一喷嘴，实现大范围的水流速率，使喷水效率高。此外，钢坯除热速率更均匀。这两个优点在上海第五钢铁有限公司的连铸机上得到了充分利用。
●为了防止铁素体不锈钢鼓肚趋势，在结晶器下面提供有几排夹持辊。这些夹持辊对生产其它钢种则是不必要的。
●拉矫区可实现连铸坯连续矫直，防止固／液界面处变形速率过大和出现尖峰变形速率增加，确保铸坯内部质量优良。
●结晶器和液心末端EMS的组合改善了高碳钢中心偏析和中心疏松，这样就可以满足象铁素体、马氏体和轴承钢等对zui终应用更严格的必要要求。
工艺流程要点
电炉操作
原则上未考虑使用氧气和碳，仅在特定情况下，预计会从炉门喷枪吹人一定量的氧气。
VOD操作
VODT艺由Danieli的动态过程控制系统进行控制。
连铸机操作
先进的连铸机设计和机器的操作优化将使上海第五钢铁有限公司能获得优质浇注产品，特别是优质不锈钢铸坯。
轧机概述
轧机设计生产能力为35万t／a特殊钢和工程用钢直条棒材、线材和棒卷，主要由下列工艺区组成：
●钢坯加热区。
一一加热炉，标称产能为80t／h，直接与连铸机相连接，以便进行钢坯热装。
●轧机区。
一―高速钢坯除鳞设施。
一―6机架高速粗轧机，布置在距一架中轧机上游的合适位置，以保证实现自由轧制，在No．1机架入口侧可选择合适的轧制速度。
一―12架中轧-预精轧机采用SHS无牌坊轧机，以平立交替布置，带有快速更换装置。在No.7机架人口侧配有一座感应炉，以保证轧件在进人中轧机前其横断面和长度上的温度极为均匀。
一―RSB精轧机组前后的水冷箱，为下列各轧制工艺设定正确的轧件温度。
一―RSB精轧机组的LTR低温精轧。
一―以合适温度将直条棒材、棒卷和线材供给下游生产线和精整线。
――4道次Kocks-Danieli RSB3-辊减径定径机组。配备有自动快速更换设施，可实现“自由-尺寸轧制”为基础的4-道次RSB机组，在轧线上作为直条棒材和棒卷的精轧机和线材生产的预精轧机。
●直条棒材精整设备。
――带上料和下料设施的齿条式冷床。
――棒材精整设施，带有自动计数及捆扎设备和用于马氏体不锈钢棒材生产用的缓冷箱。
●线材及棒卷生产设备。
――控制冷却线，配有zui新一代高速吐丝机，带喷水冷却系统的樨式输送机、快錾冷却及缓冷和双集卷站(与钢种相关)。―号坑集卷站紧接着吐丝机后布置，用于不锈钢盘圈成型，然后将盘卷输送到回转退火炉。二号集卷站设置在辊式输送机的尾部，用于其他钢种线卷的生产。
――两台加勒特式卷取机和带有快速冷却和缓冷设备的步进梁式盘卷运输机。将热棒卷运送到退火炉的输送系统。
――带有压紧/捆扎设备C形钩式运输机系统，可对线卷和棒卷进行精整。
●在线热处理设备。
――线卷及棒卷在线退火用的回转炉。
――在回转炉出口设置有水箱，用于快速冷却奥氏体不锈钢盘卷。
轧机的主要特点：
●产品规格和钢种范围广。
●设备效率高，操作灵活。
●生产性能及设备生产率高，加工成本低。
●高均质产品，避免(或降低到zui低陧度)离线热处理。
特别是为了达到上述效果，在上海第五钢铁有限公司轧机上采用或安装有下列工艺技术或设备：
――轧机由zui新一代的Danieli Morgardshammer设备组成，采用了先进的轧制技术及生产工艺。
―――LTR低温轧制工艺，能够在线控制直条棒材和盘卷生产的晶粒度和工艺特性。LTR，由轧机zui后道次中完成的低轧制温度下的形变组成，从而达到较高的产品质量。
――Kocks/Danieli的3辊RSB减径定径机组，具有超级产品质量、严格的尺寸公差，轧机效率高、操作成本低的优点。4道次RSB“减径定径”机组，由于其“自由尺寸轧制范围广(为标称棒材直径的9%)、LTR低温轧制和“准时制轧制能力”，因而具有高度生产和市场灵活性。
使用极少量的精轧辊组和更换少数的机架，可以轧制任一规格的产品。即实现上游轧机的单一孔型系列轧制。
在线热处理设施能够对绝大多数产品进行在线热处理，向市场提供热处理后的产品（或要求很短的离线热处理时间）下列可在线热处理：
●控温轧制（借助RSB精轧机组前的水冷箱）。
●直条棒材的缓冷（借助切定尺之后的缓冷箱）。
●盘卷的粗晶粒结构的在线溶解工艺（借助回转炉和水淬箱）。
●盘卷的再结晶退火（借助回转炉）。
●盘卷的等温退火（借助回转炉）。
●线材细晶粒结构的在线增溶工艺（借助辊式运输机上的喷水装置）。
●线材缓冷（借助辊式运输机上的保温罩）。
●线材铅淬火用的快速冷却（借助辊式运输机上的风机）。
轧制生产数据
标称生产能力：350000t/a。
原料：钢坯：160*160*10000mm,重量：1950kg;120*120*10000mm,重量：1050kg。
成品：光面线材：直径5-20mm；棒卷：直径18-40mm；圆棒：直径15-50mm。
精轧速度：直条棒材：直径为15mm圆棒时，达16m/s；成卷棒材：直径为18mm圆棒时，达12.5m/s；线材生产线：直径为5mm圆棒时，达105m/s。
直条棒材生产
产品大纲中全部直条棒材均在RBS精轧机组中精轧。精轧温度是用设置在RSB上游的水箱进行控制的，棒材上冷床的合适温度是借助RSB后面的水箱进行选择和控制的。
马氏体不锈钢和阀门用马氏体不锈钢棒材在切定尺站之后，在冷床输出侧进行缓冷（在水冷箱中）。
棒卷的生产
经RSB精轧机组上轧制的圆钢再经过水箱水冷后以合适的卷取温度送至卷取机。卷取后，棒卷根据钢种或直接输送到步进梁运输机或送进回转炉。
步进梁式运输机路径生产，能够：
●对冷锻钢、碳素结构钢和弹簧钢，在保温罩下缓冷。
●对轴承钢和易切削钢，借助风机快速冷却。
回转炉能够对奥氏体不锈钢盘卷进行热处理。在炉子的输出侧，奥氏体不锈钢盘卷将通过在水箱中的快速冷却进行溶解处理。然后，装到步进梁运输机上，并送到盘卷精整设施。
线材生产
生产线材时，RSB精轧机组起到高速精轧机组的预精轧机的作用。zui新一代吐丝机将线圈输送到控冷辊式运输机，在此，线材可根据要求进行若干不同的处理。为此，辊式运输机配有一系列专用装置，如：
●在1号集卷站前部的喷水系统。
●位于辊式运输机前部、布圈器之后的No.1集卷站。热盘卷在此成型并输送到回转炉No.1集卷站带有活动的辊道段，以便在不用时旁通集卷站。
●一套保温罩和大功率风机，分别用于缓冷和快速冷却。
●No.2集卷站布置在辊式运输机的尾部，用于常规钢种线材的集卷操作。