1、薄带连铸原理及概况

　　薄带连铸技术是冶金及材料研究领域的一项前沿技术，它将连铸、轧制及热处理等工序整合为一体，省去了传统的再加热和热轧工序，因此，薄带连铸技术带来了钢铁工业革命性的变化。

　　研究中的薄带连铸工艺方案众多，其中研究最多、发展最快的是双辊式薄带连铸工艺。目前，世界上已有多条双辊式薄带铸轧试验线和接近工业化水平的半工业生产线，例如美国纽柯的Castrip、蒂森克虏伯的Eurostrip、新日铁的Hikari、浦项的PoStrip和宝钢的Baostrip等。

　　由于技术开发难度较大、投入费用较多，有些涉及该领域的钢铁公司或研究机构最终放弃，纽柯、新日铁、蒂森克虏伯、浦项、宝钢等是研究较深入并取得一定成绩的钢铁公司。

　　宝钢薄带连铸技术已基本形成了一个较为完整的专利群、还申报企业技术秘密多项。宝钢薄带连铸产业化关键技术攻关所取得的阶段研究成果，有效推进了宝钢薄带连铸技术的产业化进程，使宝钢薄带连铸技术的研究和发展进入了工业化的快车道。2013年5月，宁钢50万t薄带连铸示范工厂项目全面进入了设备安装阶段，该项目是宝钢集团的重大技术创新项目，也是国内建设的首个薄带连铸工业化项目。目前，该项目正在全力推进中。

　　2、薄带连铸技术的发展优势与存在的问题

　　(1)薄带连铸的发展优势

　　薄带连铸是现代钢铁生产的前沿技术，许多国家及企业都在进行研究。目前，双辊薄带的一些关键技术正在逐步被攻破。据有关专家分析，近年，全世界利用该技术生产的带钢将占带钢总产量的3%-5%，到2020年可能提高到10%-15%。

　　该工艺的优点主要有：与传统的板材生产工艺流程相比，基建投资大幅度减少，据测算与传统工艺相比可节约基建投资1/3-1/2;由于实现了“一火成材”，钢材生产的节能效率和生产效率大大提高，与连铸连轧过程相比，每吨钢可节省能源约800kJ，CO2排放量降低约85%，NOx降低约90%，SO2降低70%。

　　薄带铸轧技术尤其适合我国钢铁工业的发展情况，由于能够有效抑制Cu、S、P等夹杂元素在钢材基体中的偏析，从而可实现劣质矿资源(如高磷、高硫、高铜矿或废钢等)有效综合利用，节省宝贵资源，达到可持续发展目标。有两点优势很突出：(1)薄带连铸生产规模小、工艺流程短，能节约设备投资;(2)适合生产不锈钢、电工钢等高附加值产品。

　　(2)薄带连铸存在的问题

　　◆薄带连铸技术有待进一步完善

　　近十几年，尽管薄带连铸技术取得了很大进展，但是，离工业化大生产还有一定距离，例如：钢水注入系统和浇注过程存在控制不稳定问题，保证连铸过程的稳定性还有一定困难;连铸机侧封板结构设计还有待完善，带钢边部质量控制水平需要加强，漏钢现象还时有发生等。

　　◆影响薄带连铸产业化的主要问题

　　影响薄带连铸产业化的主要问题是生产成本和表面质量。薄带连铸目前耐火材料消耗、结晶器消耗在工序成本中所占比例过高。其次，薄带坯由于比表面积大，在生产过程中没有二次处理措施，对铸态的表面质量要求非常高。产品的表面质量问题主要表现为裂纹、冷隔、表面凹坑、夹渣。再次是带钢的断面形状和厚度公差。

　　3、国内某薄带连铸连轧工程设计及装备技术特点

　　(1)工艺流程设计

　　电炉(部分经过VOD和LF精炼)的钢水，浇铸到高速旋转的双辊式薄带连铸机铸成连铸薄板，连铸薄板经过气冷的二冷系统后进入轧制线。为了缓解连铸与轧制的速度差，在连铸和轧制工序之间设置了活套。轧机前设有纠偏夹送辊、输送辊道，轧机采用单机架四辊热轧机，轧制道次为1道。轧制后的带钢由层流冷却系统采用适当的冷却制度，将热轧带钢由终轧温度冷却到规定的温度300-800℃。之后，由夹送辊送至飞剪，切头并将头部厚度过渡部分碎断，然后带钢进入卷取机前夹送辊并送人卷取机卷取，带尾过渡部分由飞剪剪切并进行碎断。

　　(2)设备选型及特点

　　◆连铸平台部分

　　连铸平台主要包括大包、中间包、塞棒、长水口、布流器等，负责为铸机提供钢水;铸机部分主要包括铜合金结晶辊、侧封改进的结晶辊内冷却系统设计、带有AGC控制的辊缝调节系统、装置控制系统的辊面清理装置、浇铸区域的气氛控制、带自动纠偏功能的夹送辊设计、侧封板等，负责生产铸带;整条线可实现无引带浇铸，其自动控制系统包括自动开浇闭环控制、液位闭环控制、辊缝和铸带厚度闭环控制等。

　　◆四辊轧机

　　轧机为单机架四辊热轧机。上、下工作辊由一台主驱动交流电机通过电机联轴器、复合减速机、主轴传动。配备了工作辊正、负弯辊系统及工作辊轴向窜动HCW，上、下工作辊在液压缸作用下轴向窜动。配备电液伺服控制HAGC油缸用于辊缝设定和厚度自动控制，废钢时上辊将通过HAGC油缸快速打开。为了补偿上辊辊径变化，将由安装在上支撑辊和HAGC油缸之间的垫板调整。轧制线的标高由人工加垫板进行调整。机架牌坊上装有固定块及平衡弯辊块，更换工作辊时不需要拆卸油缸配管。为了避免工作辊偏转，稳定轧制，工作辊对支撑辊向轧机出口侧偏移布置。入口侧导板设置导轮及短行程控制功能，切水板采用耐高温材料并采取防漏水措施。轧机操作侧配置液压式换辊装置，以便于从轧机中装入和推出工作辊、支撑辊。工作辊入、出口配置轧辊冷却系统，上支撑辊入口配置轧辊冷却系统。

　　本轧机工作辊尺寸：530/470mm×1350mm;支撑辊尺寸：1150/1050mm×1300mm;最大轧制力：29400kN;主驱动电机：AC 3000kW×200/550rpm。轧机主传动系统均采用交流调速，全数字的控制系统、变频装置正常监控均通过PROFIBUS DP完成。出于安全考虑，事故及应急操作则通过硬接线完成。轧机上下轧辊由一台交流电机通过一套分配齿轮箱驱动，交流电机采用一套中压变频器驱动。交流电机的电源经由独立的变压器供电。

　　控制系统软件的功能，主要包括：(1)轧线操作和监视功能。(2)全线速度控制功能。(3)轧机GAP功能。(4)轧机APC/AGC功能。(5)轧机BEND功能。(6)轧机板形控制功能。(7)轧辊冷却控制功能。

　　◆层流冷却

　　主要冷却轧制后的带钢，安装于轧机出口侧和飞剪之间的层流冷却辊道上。设计有上、下两组对称喷向带钢，冷却区总长度约8000mm，在最后的出口设有带钢吹扫装置。根据需要可以调整冷却水的流量，上、下每个集管和侧喷管都可以独立关闭和打开。为了便于维护，上集管设计成通过液压油缸可以打开和关闭，液压源由轧机液压系统提供。

　　带钢冷却区分为3组，每组冷却区的入口都设有侧喷装置，侧喷水压约17kgf/cm2，冷却段集管供水量最大约780m3/h(上部390m3/h;下部390m3/h)，集管内部水压约0.85kgf/cm2，层冷上、下共40个电控开关阀，还包括水箱水位控制系统、倾翻机架控制开关2组等。通过控制高位水箱水位和集管开闭实现层流冷却控制。轧制过程中L1根据MC层流冷却模型的指令控制相关设备的动作，对带钢进行微跟踪，主要功能包括：(1)供水系统的控制(包括泵、阀、水位等的控制)。(2)集管冷却水的通断控制。(3)阀门阵列的动态修正控制。(4)带钢的段位置跟踪和数据收集。(5)同轧制或浇铸急停同时动作的倾翻液压阀连锁控制。

　　层流冷却液压系统上集管架反转油缸的控制阀台1套，包括3套电磁阀、液压锁、平衡阀和节流阀。阀台的总进出油口设有球阀，在驱动油缸的进出油口设有球阀和单向阀。

　　◆后处理段

　　后处理段设备主要包括：飞剪夹送辊、飞剪、卷取机、钢卷小车、测厚仪以及辅助液压系统等。飞剪夹送辊布置在飞剪前，用于接收冷却辊道送来的带钢，并将其夹送推向飞剪。飞剪夹送辊具有传动、压下功能，在夹送辊两侧上下轴承座之间，新增手动辊缝调整机构和定位标尺;在轴承座上增设安全定位装置，保证夹送辊在上位被锁定时不会落下。卷取机型式为：气动二助卷辊式，液压胀缩式卷筒，全交流调速电机传动，主传动减速机无换挡变速装置。采用双转鼓式飞剪，剪切速度与带材同步、可调。飞剪带剪刃间隙调整机构、切头收集溜槽及料斗，剪切力：120kN，转鼓直径：500mm，剪刃长度：1300mm，剪切速度：40-160m/min。

　　卷取张力控制分间接张力控制和直接张力控制两种。本机组的卷取机采用的是间接张力控制方式。