Una revisión de la tecnología térmica en el proceso de carga en caliente de losas de colada continua
Lago Jiangyang Xiao Weikun Wang Decang Xiaoshi Huading Cuijiao
(Centro Técnico)
Este artículo revisa brevemente la historia de la tecnología de carga en caliente para palanquillas de colada continua, presenta el estado de la aplicación y los efectos técnicos y económicos de esta tecnología, y analiza los dos aspectos de la "tecnología universal de producción de palanquillas de acero a alta temperatura" y "Tecnología de garantía de uniformidad de temperatura". Desde este aspecto, se introducen varias "tecnologías térmicas" de alimentación y carga en caliente para losas de colada continua.
Pacho de colada continua; alimentación y carga en caliente; horno de calentamiento por laminación directa
Hace 1
El proceso de alimentación y carga en caliente de palanquilla de colada continua es un proceso que puede reducir el calor Es una tecnología con muchos beneficios económicos, como la reducción del consumo de combustible de los hornos de laminación, la reducción de la oxidación y la pérdida por quema de palanquillas de acero y el aumento de la producción de laminación en caliente. Este proceso es un gran avance en la tecnología de fundición continua. No sólo es de gran importancia para el ahorro de energía y la reducción del consumo, sino que también tiene una importancia de gran alcance para reformar la estructura tradicional de la industria del acero. Incluye todos los eslabones de la producción, desde la fabricación de acero hasta la laminación en caliente, y es un proyecto sistemático. En la actualidad, muchas empresas siderúrgicas en el mundo han adoptado esta tecnología en distintos grados según sus propias características. Este artículo proporcionará un resumen preliminar de esta tecnología.
2 Historia y situación actual de la tecnología de envío y carga en caliente para losas de colada continua
En 1968, la American McCraw Steel Company dio un paso adelante al colocar losas de colada continua en Hornos de calentamiento por inducción. El primer paso en la tecnología de carga térmica. A principios de la década de 1970, debido al impacto de la crisis del petróleo, la industria siderúrgica japonesa enfrentó graves problemas energéticos. Aprovechando esta oportunidad, la industria siderúrgica japonesa comenzó a estudiar y aplicar el proceso de alimentación y carga en caliente de losas de colada continua. En 1973, la Tsunami Factory de Japan Steel Pipe Company realizó por primera vez el proceso de carga y laminación en caliente de palanquilla de colada continua (CC-HCR). En junio de 1981, la planta de frontera del suelo de Nippon Steel investigó e implementó con éxito el proceso de laminación directa de colada continua de corto alcance (CC-DR) en producción (la distancia desde el final de la colada continua hasta el punto de partida del laminador es de 130 m). ). En junio de 1987, la planta de Nippon Steel en Bagan realizó el proceso CC-DR remoto (la distancia desde el final de la máquina de colada continua hasta el punto inicial del laminador es de 620 m). El éxito de Japón con esta tecnología ha promovido la investigación y aplicación de esta tecnología en todo el mundo. Después de los esfuerzos de la industria siderúrgica mundial en la década de 1980, los procesos de carga en caliente y laminación directa de palanquillas de colada continua se han vuelto cada vez más perfectos.
Según la temperatura, el proceso de transporte en caliente de palanquilla de colada continua se puede dividir en tres situaciones.
(1) Laminación en caliente (HCR).
Coloque la losa caliente con o sin tratamiento superficial en un horno de calentamiento a aproximadamente 400 ~ 700 °C.
(2) Carga directa en caliente rodante (DHCR).
Coloque la losa caliente con o sin tratamiento superficial en un horno de calentamiento a aproximadamente 700 ~ 1000 ℃ según el mismo número que la colada continua.
(3) DR de laminación directa (DirectRolling).
El planchón caliente con el mismo número de serie que en la colada continua se lamina directamente a unos 1100°C sin pasar por el horno de calentamiento.
La tecnología japonesa de laminación directa de carga y alimentación en caliente para desbastes de colada continua se ha desarrollado más rápido y tiene el nivel más alto. Desde 65438 hasta 0983, la relación promedio de carga en caliente de las palanquillas de colada continua japonesas alcanzó el 58%, y la relación promedio de carga en caliente de Nippon Steel alcanzó más del 60%. La relación de carga en caliente de la fábrica de metales militares Nippon Steel en 1987 era superior al 75% y la temperatura de carga en caliente era superior a 680°C. El proceso CC-DR se realizó en junio de 1981. La proporción de CC-DR en la palanquilla de colada continua fue cercana al 90% en marzo de 1984 y alcanzó el 94% en junio de 1985. Shuidao Steel Plant utiliza el sistema HCCV (sistema automático de transporte en caliente de palanquillas) para realizar el transporte y la carga en caliente de palanquillas de colada continua. La tasa de carga en caliente alcanza el 99% y la temperatura de carga en caliente alcanza los 720°C.
En Europa, la tecnología de alimentación y carga en caliente para desbastes de colada continua también se ha investigado y aplicado ampliamente, como en la planta de acero de Bremen en Alemania, la planta de Chertar de Cockerell Company en Bélgica, la planta de Fremantle en planta de Solak Company en Francia y Linz en Austria, etc.
La investigación y aplicación de la tecnología de alimentación y carga en caliente para losas de colada continua en mi país comenzó relativamente tarde. Wuhan Iron and Steel Company es la primera empresa siderúrgica nacional que investiga y aplica esta tecnología. Desde abril de 65438 hasta abril de 2085, se implementó la tecnología CC-HCR entre la segunda planta de fabricación de acero y la planta de laminación en caliente de WISCO, pero no se realizó ninguna investigación sistemática debido a la limitación del nivel del equipo, aún se mantuvo en un nivel bajo de HCR. Durante el período del Octavo Plan Quinquenal, Baosteel General Plant cooperó con la Universidad de Ciencia y Tecnología de Beijing para realizar una investigación exhaustiva sobre la tecnología térmica de alimentación y carga en caliente para losas de colada continua. Anshan Iron and Steel Co., Ltd. también ha realizado algunas investigaciones y aplicaciones en esta área.
En general, debido a limitaciones en el nivel de equipamiento técnico, la aplicación de esta tecnología en la industria siderúrgica de mi país aún se encuentra en un nivel bajo.
3 Los beneficios técnicos y económicos de la carga en caliente y la tecnología de carga en caliente para desbastes de colada continua.
En comparación con CCR (carga y laminación en frío), carga en caliente y laminación directa de desbastes de colada continua. puede producir una variedad de efectos técnicos y económicos.
Estos beneficios técnicos y económicos se pueden resumir de la siguiente manera.
(1) Reducir el consumo de combustible del horno de calentamiento
En términos generales, por cada aumento de 100 °C en la temperatura de carga en caliente de la palanquilla de colada continua, el consumo de combustible del El calentamiento del horno se puede reducir entre un 5% y un 6%. La relación entre el consumo de combustible del horno de calentamiento y la temperatura de carga en caliente y la relación de carga en caliente de la palanquilla de colada continua se muestra en la Figura 1.
(2) Aumentar la potencia del horno de calentamiento
Si la temperatura de carga en caliente de la palanquilla de colada continua aumenta en 100 °C, se puede aumentar la potencia del horno de calentamiento en 100% ~ 15%. La relación entre la salida del horno de calentamiento y la temperatura de carga en caliente de la palanquilla de colada continua se muestra en la Figura 2.
(3) Reducir la oxidación y la pérdida por combustión de la palanquilla de acero
A medida que aumenta la temperatura de carga de la palanquilla de colada continua, el tiempo de calentamiento en el horno se acorta considerablemente (Figura 3) ), y la pérdida por oxidación y combustión de la palanquilla de acero disminuye en consecuencia. La pérdida por combustión de palanquillas de acero en hornos de carga en frío es generalmente del 1,5% al 2%, y algunos incluso alcanzan más del 2,5%. En condiciones de carga en caliente, la pérdida por oxidación se puede reducir al 0,5% ~ 0,7%, lo que resulta beneficioso para aumentar el rendimiento.
(4) Otros beneficios
Además de los tres beneficios principales anteriores, la tecnología de carga en caliente de palanquillas de colada continua también puede producir beneficios como acortar el ciclo de producción y reducir el área de almacén. y reducir los costos de transporte.
(5) El impacto de la carga en caliente de palanquillas de colada continua en la calidad del producto.
La figura 4 muestra en forma de modelo el proceso de laminación en caliente de palanquilla de colada continua mediante fundición, calentamiento, laminación en caliente, enfriamiento acelerado y bobinado. La ruta 1 es el proceso CC-DR, la ruta 2-3 es el proceso CC-DHCR, la ruta 4 es el proceso CC-HCR (básicamente la misma que la ruta 5) y la ruta 5 es el proceso CC-CC-DR. La ruta 1 ~ 3 aumenta el grado de libertad en el control de los precipitados y puede combinar hábilmente la tecnología de tratamiento térmico de procesamiento y la tecnología de microaleaciones para lograr estructuras de acero de grano fino o recristalizadas y producir acero de mayor resistencia basado en la tecnología existente.
Figura 1 La relación entre el consumo de combustible y la relación de carga en caliente del horno de calentamiento y la temperatura de carga en caliente
(Supongamos que el consumo de combustible del horno de carga en frío es 1,67 GJ/h)
1. La temperatura de carga caliente es 300 ℃2. Temperatura de carga caliente 400 ℃3. La temperatura del embalaje térmico es de 500 ℃
4. La temperatura del embalaje térmico es de 600 ℃5. La temperatura del embalaje térmico es de 700 ℃6. Temperatura de envasado en caliente 800 ℃
7. Temperatura de llenado en caliente 900 ℃8. Temperatura de embalaje térmico 1000 ℃9. Temperatura de embalaje en caliente 1100 ℃
10. Fundición y laminación continua
Figura 2 Relación entre la tasa de crecimiento de la producción del horno de calentamiento y la temperatura de carga en caliente
(Calentamiento durante la carga de enfriamiento) La salida del horno está configurada en 100)
Figura 3 Relación entre el tiempo de calentamiento en el horno y la temperatura de carga caliente
(Basado en el tiempo necesario para calentar hasta la temperatura de laminación de 1230 °C )
La Figura 4 es el diagrama del modelo de control de laminación después de enfriar, calentar, laminar y enrollar la palanquilla de colada continua.
Relación entre temperatura y tiempo durante el proceso de alimentación y carga en caliente de palanquilla de colada continua.
DR——1h o menos (minutos) después del yeso.
CCR: cuántos días después de la fundición (en días)
Figura 6 Relación entre la temperatura de la losa y el método de enfriamiento
Figura 7 Protrusión del borde del núcleo líquido Forma
Condiciones básicas para la tecnología de carga y transferencia en caliente de losas de colada continua
Hasta ahora, muchas empresas en el mundo han adoptado la tecnología CC-HCR y CC-DHCR o CC-DR. Aunque las medidas técnicas tomadas por cada empresa son diferentes, estas medidas técnicas se pueden resumir a grandes rasgos en cuatro aspectos: tecnología de producción de palanquillas sin defectos, tecnología de producción de palanquillas a alta temperatura (tecnología de garantía de temperatura), tecnología de ajuste de ancho en línea de colada y laminación continua, Gestión de la producción El sistema informático constituye la realización de la colada continua.
El objetivo principal del uso de procesos de colada continua-HCR, colada continua-DHCR y colada continua-reducción directa es el ahorro de energía. Para los procesos de colada continua HCR y DHCR de colada continua, se requiere aumentar la temperatura de carga de la palanquilla de colada continua tanto como sea posible. Para el proceso CC-DR, se requiere alcanzar la temperatura requerida para el laminado en caliente sin calentar tanto como sea posible. Los cambios de temperatura de las losas de colada continua bajo diferentes procesos se muestran en la Figura 5. Para el suministro y la carga en caliente del tocho de colada continua es imprescindible que el tocho de colada continua tenga una temperatura determinada.
El autor analizó varias "tecnologías térmicas" utilizadas en el proceso de carga en caliente de palanquillas de colada continua en varias empresas y consideró que estas tecnologías se pueden dividir aproximadamente en dos categorías, a saber, "tecnología general de producción de palanquillas a alta temperatura" y "garantía de uniformidad de temperatura". tecnología" ".
5 Tecnología de carga y alimentación en caliente para palanquillas de colada continua
5.1 Tecnología universal de producción de palanquillas de alta temperatura
La denominada "palanquilla universal de alta temperatura" "tecnología de producción" se refiere a la tecnología adecuada para la colada continua HCR, colada continua DHCR y tecnología de reducción directa de colada continua, estas tecnologías incluyen:
(1) Tecnología de fundición de alta velocidad
Por Tomando algunas medidas técnicas, aumentar la velocidad de fundición ayudará a mejorar la temperatura de la losa, lo cual es particularmente importante para los procesos de reducción directa de fundición continua. La velocidad máxima de trefilado de la planta de Nisshinya alcanza los 1,8 m/min; en la planta de Kashima de Sumitomo Metal Company, la velocidad de trefilado de una losa de acero con bajo contenido de carbono de 270 mm de espesor es de 2,0 m/min y la velocidad de trefilado del acero de medio carbono es de 1,6 m/min. La velocidad máxima de fundición de la fábrica japonesa de tubos de acero de Fukuyama es de 2,7 (3,0) m/min, y el 80% de las losas se vierten a una velocidad de 2,0 m/min o superior.
(2) Tecnología de enfriamiento débil secundaria y tecnología de control del punto final de solidificación.
Al reducir la densidad de pulverización de agua o el enfriamiento por niebla en la zona de enfriamiento secundaria, se ayuda a aumentar la temperatura de la losa de colada continua. Es mejor controlar el punto final de solidificación al final de la colada continua. máquina. Utilizando el calor latente del enfriamiento débil y la solidificación, las temperaturas en el centro y las esquinas del tocho de colada continua aumentan de 160 a 200°C. El diagrama esquemático de la relación entre la temperatura de la losa y el método de enfriamiento se muestra en la Figura 6.
(3) Tecnología de aislamiento y transporte rápido durante el transporte.
La tecnología de aislamiento durante el transporte incluye: uso de rodillos aislantes y cubiertas aislantes (para transporte en rodillos), carros de transporte de alto aislamiento (para transporte ferroviario), fosas aislantes de amortiguación (para CC-HCR y CC-DHCR). Además, el tiempo antes de que la palanquilla de colada continua sea transportada al horno de calentamiento (para los procesos de colada continua HCR y DHCR) o al laminador en caliente (para el proceso de colada continua de reducción directa) debe acortarse tanto como sea posible. Por un lado, este propósito se puede lograr acortando la distancia entre la colada continua y el laminador en caliente, como Nippon Steel, Nippon Steel, Fukuyama, Sumitomo Metal y Kashima. A principios de los años 80 se instaló una máquina de colada continua cerca del laminador en caliente original. Por otro lado, esto se puede conseguir aumentando la velocidad de transporte. Por ejemplo, el carro de transporte de alta velocidad de palanquilla de colada continua de Niigata Steel Company tiene una velocidad promedio de 200 m/min y una velocidad máxima de 250 m/min, lo que permite realizar un proceso CC-DR remoto.
5.2 Tecnología de Garantía de Uniformidad de Temperatura
La denominada "tecnología de garantía de uniformidad de temperatura" es para el proceso CC-DR. Aunque la temperatura en la parte media del tocho de alta temperatura cumple con los requisitos para la laminación en caliente, la temperatura en las esquinas del tocho es baja y no se puede garantizar la temperatura de laminación ideal. El autor llama a la tecnología de aumentar la temperatura de las esquinas de la palanquilla de colada continua para mejorar la uniformidad de la temperatura "tecnología de garantía de uniformidad de temperatura", que incluye:
(1) Tecnología de aislamiento interno de la máquina de colada continua
En la máquina de colada continua, al instalar dispositivos aislantes en las esquinas de la losa, la temperatura de las esquinas de la losa se puede aumentar considerablemente.
(2) Tecnología de "bulto" del borde del núcleo líquido
A través del modelo de enfriamiento secundario, la atención se centra en rociar agua en el centro de la palanquilla de colada continua en lugar de rociar agua en ambos. lados del tocho de colada continua, el núcleo líquido "sobresale" a ambos lados (en forma de doble montaña), como se muestra en la Figura 7. El calor latente de solidificación del núcleo líquido se puede utilizar para aumentar efectivamente la temperatura del borde del losa. Utilizando este método, la temperatura de las esquinas de la palanquilla de colada continua en la planta de Bagan de Nippon Steel aumentó en 80°C.
(3) Tecnología de aislamiento y calentamiento en el área de corte
El área de corte de la palanquilla de colada continua está equipada con una cubierta aislante, y la cubierta aislante se calienta mediante un quemador de gas. Esto no sólo puede aumentar la temperatura del borde de la losa, sino también reducir la diferencia de temperatura del borde en la dirección longitudinal de la losa. Utilizando este método, la diferencia de temperatura longitudinal de la palanquilla de colada continua en la planta de Nippon Steel en Bagan se redujo de 90°C a 20°C. Acortar el tiempo de corte también ayuda a reducir la disipación de calor durante el corte. Para ello, la planta de Fukuyama de la empresa japonesa de tubos de acero desarrolló un dispositivo de corte de 550 mm/min.
(4) Compensador de temperatura de borde (ETC), una tecnología de compensación de temperatura de esquina antes del laminado.
Antes del laminado en caliente, la temperatura de las esquinas de las losas se aumenta rápidamente mediante calentamiento por inducción o calentamiento por quemador de gas para cumplir con los requisitos del laminado en caliente. Esta tecnología ha sido adoptada por muchas empresas.
(5) Tecnología de compensación de temperatura longitudinal de palanquilla de colada continua.
Para el proceso CC-DR remoto, la diferencia de temperatura a lo largo de la palanquilla de colada continua también es un problema. Dado que la temperatura más baja se produce en la etapa inicial del laminado en caliente, y el borde frontal del tocho de colada continua es generalmente un lugar de baja temperatura, no es adecuado comenzar a laminar aquí.
La planta Bashan de Nippon Steel adopta el método de laminación de girar la losa hacia adelante y hacia atrás, lo que ha logrado buenos resultados.
(6) EQC (compensador de calidad de bordes), tecnología de compensación de temperatura antes del laminador de acabado.
En el proceso CC-DR, para obtener la temperatura de laminación final ideal, algunas empresas instalan compensadores de temperatura de ángulo delante del laminador de acabado. Por ejemplo, la planta Nisshinya, la planta Fukuyama y la planta Nippon Steel & Sumitomo Metal Industries de Nippon Steel Pipe Company utilizan esta tecnología.
6 Teoría de la conclusión
Se revisa brevemente la historia de la tecnología de alimentación y carga en caliente para losas de colada continua, y se presentan el estado de aplicación y los efectos técnicos y económicos de esta tecnología. . Entre las cuatro condiciones básicas para la implementación de esta tecnología, garantizar que la palanquilla de colada continua tenga una temperatura suficientemente alta es un requisito previo para la implementación de esta tecnología. El autor presenta principalmente varias "tecnologías térmicas" de entrega en caliente de palanquillas de colada continua y tecnología de carga en caliente desde dos aspectos: "tecnología universal de producción de palanquillas a alta temperatura" y "tecnología de garantía de uniformidad de temperatura".
Jiang Yanghu, hombre, ingeniero senior
(Fecha de recepción: 13 de febrero de 1998)