全無(wú)頭ESP技術(shù)的實(shí)現(xiàn)是基于以下技術(shù)進(jìn)步做出的決定：

• 通過最優(yōu)的連鑄機(jī)布置以及專門設(shè)計(jì)的浸入式水口和結(jié)晶器來(lái)實(shí)現(xiàn)高速、穩(wěn)定的拉坯速度，使穩(wěn)定的無(wú)頭軋制成為可能；

• 電磁制動(dòng)EMBR，可穩(wěn)定結(jié)晶器內(nèi)的彎月面，使得質(zhì)量流的提高成為可能；

• 感應(yīng)加熱爐的使用實(shí)現(xiàn)鑄流溫度的精確、靈活控制；

• 自動(dòng)化技術(shù)集成的控制系統(tǒng)是工藝技術(shù)實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵因素，用于保證和協(xié)調(diào)無(wú)頭生產(chǎn)各部分的速度和質(zhì)量流。

該ESP技術(shù)適合生產(chǎn)的鋼種范圍極寬，從低碳鋼到高碳鋼、從HSLA到多相鋼，尤其在軋制取代冷軋帶鋼的超薄規(guī)格產(chǎn)品方面具有極大優(yōu)勢(shì)。根據(jù)國(guó)際先進(jìn)的ESP產(chǎn)線與國(guó)內(nèi)技術(shù)成熟的CSP、常規(guī)熱連軋相比，可發(fā)現(xiàn)ESP產(chǎn)線其工藝優(yōu)勢(shì)主要體現(xiàn)在：

1）無(wú)穿帶和甩尾階段產(chǎn)生的工藝波動(dòng)，因此可保證帶卷100%長(zhǎng)度方向上厚度和寬度恒定，穩(wěn)定的平直度和橫向凸度；

2）無(wú)加速過程，感應(yīng)加熱帶坯溫度均勻，保證帶鋼物理和力學(xué)性能一致；

3）具備軋制超薄0.7mm/0.8mm帶鋼的可能性；

4）不存在切頭切尾，成材率高；

5）無(wú)頭尾沖擊，軋輥不易損壞；

6）等寬軋制量大，ESP-150km，CSP-130km，C-HRM-50~70km；

7）短流程，節(jié)省能源，降低成本，對(duì)環(huán)境友好；

8）可生產(chǎn)極限薄規(guī)格帶鋼比例高。

表1  不同產(chǎn)線薄規(guī)格比例

表2 ESP產(chǎn)品大綱

全無(wú)頭生產(chǎn)技術(shù)，需要依托于先進(jìn)的設(shè)備和工藝技術(shù)。日鋼ESP生產(chǎn)線的關(guān)鍵設(shè)備布置圖如圖1所示，主要包括：連鑄機(jī)、大壓下軋機(jī)、擺剪、轉(zhuǎn)鼓剪、感應(yīng)式加熱爐、高壓除鱗、精軋機(jī)、層流冷卻、高速飛剪和地下卷取機(jī)。                                              

圖1 日鋼ESP設(shè)備布置圖

連鑄機(jī)采用直弧形，弧半徑5m，冶金長(zhǎng)度20.14m，共11個(gè)扇形段。結(jié)晶器為漏斗形，并配有電磁制動(dòng)功能，長(zhǎng)度為1200mm，寬度920~1640mm，厚度90/110mm。鑄坯厚度為70~90mm和90~110mm，設(shè)計(jì)最高拉速為7.0m/min。為了保證無(wú)頭生產(chǎn)的穩(wěn)定性，ESP連鑄機(jī)提供了更薄的鑄坯厚度、更高的拉速、更純凈的鋼水、更安全的智能結(jié)晶器及專家系統(tǒng)、液芯壓下、二冷水動(dòng)態(tài)配水等功能。

粗軋機(jī)為三機(jī)架布置，其功能是提供滿足精軋厚度、板形需求的中間坯，將鑄坯從70~90mm壓下到10~18mm的中間坯。為了滿足功能需求，粗軋機(jī)配備了長(zhǎng)行程AGC液壓缸、正彎和負(fù)彎系統(tǒng)、工作輥動(dòng)態(tài)冷卻、張力輥以及出口檢測(cè)厚度、凸度和寬度的大型儀表等。由于連鑄機(jī)與大壓下粗軋機(jī)緊密聯(lián)結(jié)，從連鑄機(jī)出來(lái)的薄板坯直接進(jìn)人粗軋機(jī)進(jìn)行軋制，鑄坯中心溫度高于表面溫度的反向分布溫度場(chǎng)，可利于更好的對(duì)凸度和楔形進(jìn)行調(diào)節(jié)控制；鑄坯芯部溫度高且較軟，在軋制過程中節(jié)省了大量能量，且變形更多集中于帶鋼芯部，從而相比于傳統(tǒng)軋制工藝芯部更加致密，可以獲得更好的材料性能。

感應(yīng)式加熱爐共12個(gè)模塊，總溫升可達(dá)300℃。靈活的加熱方式，可以以保證精確控制精軋入口溫度，為薄規(guī)格的軋制提供了溫度基礎(chǔ)；設(shè)置了溫度閉環(huán)控制，可根據(jù)終軋溫度進(jìn)行調(diào)整，滿足終軋溫度的需求；感應(yīng)加熱長(zhǎng)度只有10m，氧化鐵皮生成量少，減少金屬損失；在空載和維護(hù)期沒有能量消耗，提高了能源利用效率，降低了生產(chǎn)能耗。

除鱗機(jī)采用了單排布置噴嘴，除鱗壓力最大為40Mpa，遠(yuǎn)大于常規(guī)壓力除鱗機(jī)，小水量、大壓力的設(shè)計(jì)，在保證除鱗效果的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步減少帶鋼溫降，節(jié)省能源。

精軋機(jī)為五機(jī)架布置，為實(shí)現(xiàn)極限薄規(guī)格軋制的主要設(shè)備，將10~18mm的中間坯軋制到0.8~6.0mm的鋼板，并且可保證表面、板形達(dá)到較高的質(zhì)量。為了滿足功能，精軋機(jī)配備了長(zhǎng)行程液壓AGC、工作輥正彎輥系統(tǒng)、帶負(fù)荷動(dòng)態(tài)竄輥系統(tǒng)、工作輥動(dòng)態(tài)冷卻系統(tǒng)、低慣量快速響應(yīng)活套和軋制潤(rùn)滑系統(tǒng)、表面檢測(cè)系統(tǒng)、接觸式板形測(cè)量輥等。

無(wú)頭生產(chǎn)模式下，高速飛剪需要對(duì)厚度為0.8-4mm的帶鋼進(jìn)行剪切分卷。高速飛剪前后配備夾送輥，保證帶鋼剪切過程中帶鋼的穩(wěn)定，同時(shí)在剪切和卷取建張前與精軋和卷取夾送輥建張，保證帶鋼的張力的穩(wěn)定。

得益于全無(wú)頭軋制工藝，ESP生產(chǎn)線具有較高的厚度控制精度，鋼卷長(zhǎng)度方向100 %的厚度和寬度保持恒定，厚度公差如表3所示。速度、軋輥熱凸度穩(wěn)定，帶鋼的平直度和寬度方向凸度保持恒定，物理和力學(xué)性能也相對(duì)更加均勻，頭尾的質(zhì)量也更加穩(wěn)定。

表面質(zhì)量是允許熱軋產(chǎn)品用于以熱代冷或熱鍍鋅的關(guān)鍵。ESP線生產(chǎn)的熱連軋產(chǎn)品經(jīng)檢驗(yàn)其表面平均粗糙度為15μm，相當(dāng)于中等粗糙度冷軋產(chǎn)品，完全可以與常規(guī)熱連軋產(chǎn)品相比。經(jīng)實(shí)際熱鍍鋅證明，該程度表面質(zhì)量可獲得高等級(jí)熱軋鍍鋅鋼帶產(chǎn)品，并且厚度規(guī)格超薄，完全可省去冷軋工序。

表3 厚度公差表

日鋼ESP無(wú)頭軋制生產(chǎn)線，設(shè)計(jì)鋼種包括低碳鋼、中碳鋼、IF鋼、HSLA、DP雙相鋼。截止目前已可穩(wěn)定生產(chǎn)低碳鋼極限規(guī)格0.8mm*1250mm，已試制出DP600鋼種規(guī)格為1.5mm*1500mm，產(chǎn)品表面質(zhì)量、板形質(zhì)量良好，可充分滿足市場(chǎng)需求，用于集裝箱板、電纜橋架、汽車用熱軋酸洗板、容器板等行業(yè)。

目前，日鋼ESP現(xiàn)已可穩(wěn)定軋制最薄0.8mm帶鋼，典型0.8mm軋程規(guī)格分布如圖2所示。薄規(guī)格帶鋼（厚度≤1.2mm）比例已達(dá)到47%以上，極限薄規(guī)格帶鋼（厚度≤1.0mm）已達(dá)到26%以上，如表4所示。預(yù)計(jì)在2015年年底，薄規(guī)格帶鋼比例可達(dá)到65%，極限薄規(guī)格帶鋼可達(dá)到42%。

圖2 日鋼ESP0.8mm軋程

表4  2015年月7-10月日鋼ESP薄規(guī)格帶鋼比例

連鑄連續(xù)澆鑄最多爐數(shù)為11爐×300噸，單澆次軋程最高達(dá)到172km，平均每澆次軋程已達(dá)到137km。連續(xù)澆鑄爐數(shù)和軋制公里數(shù)遠(yuǎn)大于CSP和常規(guī)煉鋼—軋鋼生產(chǎn)方式，降低了連鑄中包、水嘴、軋輥等工藝件材料的消耗量，降低制造成本。

在常規(guī)排程中，低碳鋼生產(chǎn)的極限薄規(guī)格為0.8×1500mm，且≤0.9mm規(guī)格軋制量占比可達(dá)到17%以上，已基本實(shí)現(xiàn)極限規(guī)格的穩(wěn)定軋制。

ESP工藝充分利用了連鑄坯芯部高溫特點(diǎn)，在粗軋區(qū)域用較低的軋制力產(chǎn)生較大的壓下量，大大降低了軋機(jī)的功率，電能消耗下降；且和常規(guī)CSP軋制工藝相比減少了2座加熱爐，而加熱爐是能源消耗的大戶。其次，帶鋼芯部高溫?zé)崃康拇嬖冢姶鸥袘?yīng)加熱器的單位消耗和產(chǎn)量呈現(xiàn)逆向關(guān)系，從而熱軋單位能耗與傳統(tǒng)板坯軋制相比降低約66%以上，如表5所示，比CSP低約20%。并且，ESP可以生產(chǎn)大量薄規(guī)格產(chǎn)品（0.8-1mm），取代許多應(yīng)用領(lǐng)域的冷軋產(chǎn)品，直接進(jìn)行酸洗和鍍鋅，完全消除了冷軋、退火和平整所需能耗，能耗可降低65%。

表5  2015年9月份ESP軋線與2150熱軋線噸鋼能耗對(duì)比

ESP無(wú)均熱爐加熱，在連續(xù)軋制過程中采用10m長(zhǎng)的感應(yīng)式加熱爐加熱，中間坯的燒損少，鋼水—板卷成材率達(dá)到98%，比CSP提高1%，比常規(guī)煉鋼—熱連軋的作業(yè)方式提高3%。

該項(xiàng)目是中國(guó)首條ESP生產(chǎn)線，可生產(chǎn)國(guó)際一流的0.8mm超薄熱軋鋼卷，填補(bǔ)國(guó)內(nèi)技術(shù)和市場(chǎng)空白，競(jìng)爭(zhēng)力強(qiáng)勁，潛力巨大。首次實(shí)現(xiàn)了7分鐘內(nèi)從鋼水到卷取機(jī)上熱軋卷的全連續(xù)生產(chǎn)，被稱為為繼氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼、連續(xù)鑄鋼之后的鋼鐵工業(yè)第三次技術(shù)革命，代表了當(dāng)今世界熱軋帶鋼技術(shù)的最高水平。
  同時(shí)該技術(shù)較傳統(tǒng)工藝節(jié)能50%-70%，節(jié)水70%-80%，省地2/3，生產(chǎn)效率提高50%，從鋼水到熱軋卷成材率高達(dá)97%-98%，具有高附加值、低消耗、低排放的優(yōu)勢(shì)。

日鋼ESP生產(chǎn)線，采用世界一流的技術(shù)和裝備，向“優(yōu)質(zhì)、高效、低耗、多品種”方向發(fā)展。該生產(chǎn)線可以批量、穩(wěn)定生產(chǎn)極薄規(guī)格帶鋼，充分實(shí)現(xiàn)以熱帶冷，達(dá)到降低成本和提高質(zhì)量的目標(biāo)，同時(shí)兼顧開發(fā)生產(chǎn)HSLA、DP雙相鋼等品種薄板，可進(jìn)一步達(dá)到低消耗、低成本、高質(zhì)量的產(chǎn)品占領(lǐng)市場(chǎng)的目的，增強(qiáng)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化，獲得市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，為實(shí)現(xiàn)我國(guó)鋼鐵行業(yè)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)多樣化、行業(yè)轉(zhuǎn)型提供了良好的指導(dǎo)意義。

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