薄带钢无头轧制生产线Arvedi ESP生产线介绍

 1 Arvedi ESP发展历程
      由意大利Giovanni Arvedi发明，Acciaieria Averdi公司和Siemens VAI公司一起实施，在Cremona共同设计和建造了薄带钢的无头轧制生产线（以下简称Arvedi ESP）。
      2006年，Siemens VAI发布消息，在意大利Acciaieria Averdi公司ISP生产线运行的基础上，两家公司设计在Cremona建造世界上第一条无头轧制薄带钢生产线，简称Arvedi ESP生产线。发明人为意大利Giovanni Arvedi。目的是以低成本、低能耗、紧凑、高效地生产薄带钢，以热轧薄规格产品取代大部分现在的冷轧板，设计能力年产200万吨。其中Siemens VAI提供设备、电气和控制系统，投入费用3亿欧元。两家公司成立合资技术公司Cremona Engineering Src.，各占50%股份，向全世界推广ESP技术和装备。Arvedi ESP原计划2008年投产。实际在2009年6月投产，当年Arvedi ESP生产线连铸拉速达到6m/min，连续生产出尺寸精度高性能优良的0.8mm×1570mm的热轧薄带钢卷，实现了高产稳产。2010年共发生漏钢5次，2010年9月后未发生漏钢。2011年达到每个浇次10炉2500吨生产100卷热轧带钢，2011年4月曾经达到360吨/小时的生产纪录（连铸6t/min）。30%以上的产品厚度在1.5mm以下。按照1.5mm以下这种规格，Arvedi ESP可生产出2500吨重长度（如果不剪断）将达到150km以上的热轧薄带钢。生产组织管理好的话，月检修率为0.06%。Arvedi ESP生产线的产品尺寸、质量、产量、能耗和生产费用都有好的结果。
      2013年6月，Siemens VAI发布消息，将给中国提供2条Arvedi ESP超薄热轧带钢生产线，单条线长度180m。与传统连铸-热轧生产线比较，能耗降低45%。薄带宽度1600mm，厚度达到0.8mm，单卷重32t，单条线年产量260万吨，产品包括碳钢，HSLA钢、双相钢。这两条线计划在2015年投产。Siemens VAI对Arvedi ESP工程负责，将提供设备、媒体控制系统、技术包和自动化系统。整条线包含连铸和轧钢在内，由基础自动化和过程自动化两级控制。合同包括中国员工在意大利Arvedi ESP工厂的培训和在投产和设备操作过程中来自意大利Arvedi ESP工厂技术人员的支持。2014年6月，国内某钢厂与西门子奥钢联签订了3条ESP生产线合同，计划分别在2015年9月、2016年2月和2016年5月投产。这三条线连铸拉速6.5m/min。

2 Arcedi ESP生产线产品结构
      表1 Arvedi ESP的产品结构

      50%以上的品种，规格在1.5mm以下时可满负荷生产。1mm薄板屈服强度可达到315MPa；1.2mm薄板屈服强度可达到420MPa；可生产1.4mm的DP600板，小于2mm的700-800MPa级钢板；无取向硅钢。在3架4辊粗轧机后面设置缓冲区，轧机后飞剪可将10-20mm厚的轧件按照定尺剪断，侧移托出生产线，以中板的形式交货。

       Arvedi ESP薄带板卷头中尾的性能（材料接近中国的Q235，其中屈服强度341-343MPa，抗拉强度415-417MPa，屈强比0.82，该图片主要是显示ESP产品性能的均匀性水平）
      3 Arcedi ESP生产线组成及特点

Ø带液芯压下的薄板坯连铸机：结晶器厚度90-110mm，漏斗形结晶器；浇注过程中可实现窄面锥度调整和调宽；结晶器强冷表面换热系数达到4MW/m2；
      Ø3机架4辊轧机：配备工作辊正反弯系统，能12小时连续无故障工作；
      Ø摆式剪：能剪切10-110mm厚中间坯，取样、中板生产切定尺，精轧机出故障，切断后下线；
      Ø中板移出和堆垛装置：移出引锭杆；生产中板堆垛下线；短时间缓冲下游生产故障时的堆钢确保连续生产；配备托举机构，可在下游出故障时，清空生产线上的中间坯，移出堆垛之后是切断剪，可用于取样；
      Ø中间坯补充感应加热：在切断剪之后，长度10m，与隧道式加热炉比较，节能高效，表面氧化皮少；可控制精轧机入口温度；
      Ø5机架精轧：配备了现代辊缝调整的多种装置，包括液压AGC、工作辊弯曲/窜动、磨损补偿、辊身冷却、快速垂直液压循环、精确驱动系统和辊面润滑系统，这样板厚、板形可得到准确控制；
      Ø轧后测量系统：测量出精轧机轧件的轮廓、厚度和温度，此外配备Hot Planicim辊提供准确的平直度信息和控制反馈，即使是在张力轧制条件下，这样能及时发现轧制过程中出现的板形问题并纠正；
      Ø轧后层流冷却：考虑具体钢种的相变情况，提供最优化冷却控制，获得优良的产品性能；
      Ø高速切断剪+地下卷取机；轧件分段卷取，由于是无头轧制，轧件头尾产生的产品性能、板形、影响产量等问题可以避免。
      4 Arvedi ESP的自动化控制系统
      Ø连铸动态辊缝调节：降低中心偏析提高内部质量；根据在线模型自动调整各段辊缝值；
      Ø快速规格变换：精轧机AGC系统响应迅速，减少了厚度过渡区长度；
      Ø卷取机前的高速无张力剪切系统：准确分割前后两卷，确保前面工序稳定生产；
      Ø板形平直度控制系统：SmartCrown系统，工作辊弯辊，动态控制辊身冷却，产品轮廓、平直度控制模型；
      Ø电动系统：采用无级调速电机，变压器能精确控制电能输出；
      Ø常规按轧制批生产模式和无头轧制模式，两种模式可以根据需要转换；
      Ø微观组织控制，根据材料性能要求的相组成，控制轧后冷却，可在线预报产品性能。
      5关于Arvedi ESP的节能问题
      Ø生产中采用中间坯感应加热装置补热调温，节能；
      Ø以热代冷减少后续冷轧工序，节约了能源；
      ØArvedi ESP冷轧原料卷，厚度精确且薄，平直度好，冷轧0.2-0.3mm厚产品，轧制道次少，节约能源；
      6关于Arvedi ESP的生产线竞争力问题
      Ø直接能源消耗费用比常规带钢生产的降低45%；
      Ø作业率提高形成的竞争力；
      Ø生产运行费比常规带钢生产的降低37%；
      Ø产品质量好且性能稳定，竞争力强；
      Ø温室气体（二氧化碳）和有害气体（氮氧化合气体）排放，常规规格产品生产降低40-50%，薄规格产品生产降低60-70%。
      7结语
      Arvedi ESP生产线具有布局紧凑、高效率、节能、运行成本低、产品质量高的优点。国内引进该生产线，如果开发的热轧薄规格产品能取代大部分现在的冷轧板，将对传统板带热连轧甚至冷轧板产品市场、现有CSP产品市场产生巨大冲击，对冷轧板产品结构将产生重要影响。如目前国内热轧双相钢最小厚度为2mm，2mm以下是冷轧双相钢。如果引进的ESP生产线能生产2mm以下厚度的热轧双相钢，将对该冷轧双相钢生产形成巨大竞争优势，对部分冷轧产品产生冲击甚至迫使其退出现在的市场。
      Arvedi ESP生产线的运营，对企业的生产管理、设备维护、人员素质等多个方面提出严格要求。在技术方面，首要的是连铸技术，其中高拉速条件下维持结晶器液面稳定是最重要的，以外还包括适应高拉速条件下结晶器保护渣特性及成分、中包水口选材设计和使用、中包钢水温度和液位的合理控制、连铸过程夹杂物控制、出结晶器坯壳表面质量和外形控制等。其次是生产线的稳定控制，涉及到各类信号的采集、传输、分析、处理和反馈，设备部件集成和整体快速更换，意外情况的快速应急处理预案等。围绕ESP线，在消化吸收引进技术的同时，还需要结合国内实际情况，发现、研究并最终解决各种生产中遇到的问题。
      ESP生产线的引进，其运行低成本和产品竞争力优势，将迫使国内现在板带材生产企业，在薄规格产品生产方面，对现有装备更新和生产技术进步。在板坯连铸工艺及质量控制（如板坯表面质量、内部组织致密度、中心质量、凝固过程形成的夹杂物等方面）、热连轧工艺及产品表面质量控制（如板坯加热及除鳞、轧件表面缺陷及高温氧化控制等方面）开展工作。