1引言
首钢京唐联合钢铁有限公司（以下简称“首钢京唐公司”）是首家实施达涅利DUE®工艺的薄板坯连铸连轧新理念钢厂。该产线设计产能为210万吨/年高附加值热轧卷，可生产宽泛的钢种，带材厚度为0.8-12.7mm、宽度为900-1600mm。该产线于2019年10月底成功投产。
2016年，首钢京唐公司基于之前对项目中所采用的达涅利工艺设备的信任和满意度，再次向达涅利订购全球首条达涅利多功能无头轧制（DUE®）生产线。新产线位于中国河北省唐山市曹妃甸工业区。
薄板坯连铸连轧工艺在全球热轧带材生产中的市场份额越来越大，主要有两个原因：一是该工艺比传统工艺路线更具竞争优势，二是这项技术日趋成熟和完善，目前已经能满足市场上绝大部分的钢种需求，而以前只适用于普通钢种。
达涅利展望市场未来趋势，逐步开发出新一代薄板坯连铸连轧工艺路线，定名为DUE®，推动薄板坯连铸连轧工艺发展进入新阶段（见图1）。
图1 DUE®基本配置
2产线概念
达涅利通过不断努力克服现有工艺的限制并对其进行改进，开发出一种创新的工艺布局（达涅利专利技术，美国专利号8087449，2012年1月3日）。新工艺在一条产线上集成了无头轧制和单块轧制各自成熟的优势并消除了相应的限制因素。
由于能耗低、排放低及高效率等特性，DUE®完美地响应了中国工业发展（包括钢铁领域）“新常态”这一指导方针。DUE®的独特之处在于其“多功能”轧制模式，即在一条产线内既能够采用无头轧制模式，也能采用单卷轧制模式。与上一代薄板坯连铸连轧工艺相比，这是一项重大的技术创新。
首钢京唐公司的DUE®产线是全球首套薄板坯连铸连轧产线，根据不同的钢种和规格选择其最佳的工艺路线，从而生产板带市场领域几乎所有的高附加值产品。
♦在单卷轧制模式下，连铸机和轧机以不同的秒流量单独运行，使用连铸机出口处的摆剪进行铸坯定尺剪切（一块铸坯对应一个钢卷）。
♦在无头轧制模式下，连铸机和轧机以相同的秒流量运行，这样可确保生产过程的连续性，由地下卷取机前的高速飞剪分卷。
3产线设计
首钢京唐DUE®产线的设计产能为210万吨/年高附加值热轧卷，可生产宽泛的钢种，厚度范围0.8-12.7mm，宽度范围900-1600mm。
独特的DUE®直弧型连铸机主弧半径为5.5m，根据钢种，经过动态轻压下，可生产110mm厚的板坯（结晶器出口处130mm），拉速超过6m/min（见图2）。
图2 DUE®薄板坯连铸机
这种前所未有的板坯厚度与拉速的结合，很容易就达到无头轧制模式下高效生产薄规格产品所需的秒流量条件。此外，与传统薄板坯工艺相比，铸机提供更厚的铸坯可显著提高板坯与带材的压缩比。因此，采用此工艺可以生产更多钢种，包括低、中、高碳钢，高强低合金钢，包晶钢，硅钢和API管线钢。
此连铸机是达涅利成熟的直弧型设计的逻辑演化，充分用了超过25年积累的操作经验，以及在高拉速实践中获得的丰富经验。
图3 DUE®隧道炉
隧道炉（见图3）长度约80m（包括用于紧急情况下卸坯的横移段），其显著的缓冲功能大大提升了产线的灵活性。由于采用了隧道炉，轧机工作辊换辊成为背景任务，换辊并不会影响连铸和炼钢车间的生产运行。此外，在换辊时，只需从无头轧制切换为单卷轧制，并不会影响产线产能。
图4 DUE®热连轧机
DUE®轧机（见图4）采用了成功验证的成熟配置方案，其中轧机分为大压下粗轧机组和精轧机组，旨在实现两步轧制。中间区域设有：
♦一套9组加热模块组成的感应加热系统，达涅利自动化公司自有产品，用于无头轧制模式下连续生产薄和超薄规格产品，在不需要感应加热时（比如在采用单卷轧制模式时），可退回到离线模式；
♦一台专用高压水除鳞机，布置在精轧机入口侧（另一台布置在大压下粗轧机的入口侧），消除成品带材的氧化铁皮压入现象；
♦一套强冷系统，与精轧机入口侧的除鳞箱集成为一体，在热机械轧制和/或API管线钢生产时使用，可确保中间坯温度，用于控制适当的晶粒长大，这是热机械轧制工艺的关键。
轧机机架的设计可确保成品具有很高的几何精度和机械性能，配备的所有先进技术装备，能有效控制带材凸度和板形。需要注意的是，根据无头轧制工艺要求，这些控制功能必须在负载条件下执行。
轧制生产线配有层流冷却系统，强冷单元和常规冷却单元的结合实现出色的冷却策略控制（见图5）。之后是卷取区，包括无头模式下用于分卷的高速飞剪、夹送辊和地下卷取机。
图5 层流冷却线
达涅利自动化公司研发并提供了感应加热系统，包括连铸机和隧道炉区域的L1和L2自动化。联合体伙伴TMEIC提供了轧机自动化及整个DUE®生产线上的仪表和中压/低压传动装置。
达涅利自动化公司还提供多个自动化包，如DMMS、DCMS、Q3智能平台（“达涅利智能系统”Digi&Met平台的一部分），用于收集和分析所有数据，包括从钢水到成品的整个生产链的生产和质量参数。
4调试期结果
首钢京唐公司的DUE®产线在调试阶段已表现出预期的生产能力。截至2019年7月底，薄板坯连铸机已经浇铸了所有可用钢水，成功生产出大约3.6万吨铸坯（超过70个浇次及190炉），厚度由（结晶器出口侧的）130mm压减为（铸机出口侧的）110mm。还成功浇铸出一些123mm厚的高品质板坯。在生产1250mm×110mm板坯时最大拉速达到了5.0m/min，相当于结晶器内稳定浇铸条件下的通钢量5.4t/min，这一点经结晶器热像图（Q-MAP）得以验证。
以下是已全面投用的技术包和自动化模型：Q-COOL，由LPC-3Q驱动，准确控制板坯温度均匀；Q-CORE，由LPC-3Q驱动，用于动态轻压下控制；Q-MAP，用于监控热像图，避免粘接漏钢，严格控制结晶器内凝固、润滑和流场；Q-TECH，用于在线结晶器工艺分析；Q-MOD，用于振动性能监控；Q-PULSE，用于准确定位凝固终点；Q-Level+，用于在任何浇铸条件下控制结晶器液位稳定；Q-Width，用于在线铸坯调宽。
在2019年7月底之前，已经由110mm厚的板坯成功轧制出大约3万吨2.0mm厚的带材（超过1600个带卷）。根据当时钢水的供应限制，最多进行了6炉连浇和轧制。根据试车计划，下一步将在全无头轧制模式下进行连铸连轧试验。为此，半无头轧制工艺试验正在持续进行中，包括动态变规格，确保地下卷取机区域的各段工序正常，以及单卷轧制模式下的进一步减薄和巩固工艺，这是无头轧制试验的必要前提条件。
5结论
创新型概念已经成为现实，DUE®工艺配置带来的高效及优化的能源消耗，代表了达涅利灵活性理念迄今为止最为广泛的应用。此工艺使首钢京唐公司能覆盖丰富的产品大纲，通过不同钢种选择其最佳的工艺路线，实现运营成本的最优化。
同时，DUE®产线使首钢京唐公司可以灵活考虑与现有传统热轧产线的生产分工，通过优化生产成本和生产工艺，提高其盈利能力和在当今市场上的竞争力。
