达涅利为满足中国钢铁“大产能、高效率、节能环保”的市场需求，在达涅利小型短流程钢厂（MI.DA.）理念的基础上，开发了双流无头连铸连轧工艺，即双MI.DA.生产线。双MI.DA.产线配备双流高速连铸机，分别向两台独立轧线持续供料，可使成品产量翻倍，最高产能可达160万吨/年。中国的桂林平钢和山西建邦是首批安装双MI.DA.生产线的中国钢铁企业，其中桂林平钢的双MI.DA.产线首次将线材产品并入螺纹钢生产组合中。双MI.DA.产线的连铸机采用了达涅利最新的FastCastTM技术，可以实现高生产率，并采用超细晶粒（UFG）工艺，增强产品机械性能，尽可能减少甚至避免使用合金元素，节省资源。
继达涅利成功开发和产业化应用无头连铸连轧（ECR）工艺以及达涅利小型短流程钢厂（MI.DA.）理念之后，达涅利已经开发了双MI.DA.产线设备。利用电弧炉或转炉，在一台连铸机上对钢水进行铸造，然后通过两条轧线生产长材产品。中国已有两家钢铁公司订购了全球首批该套设备。
多年以来，达涅利开发出了多项成熟技术，可在高达7.0m/min（甚至更高拉坯速度）的稳定速度条件下进行连铸生产，并以94%的正常运行时间将整个生产流程的成材率提高至99%。因此，达涅利的ECR工艺是未来发展的必然趋势，满足了客户日益增长的需求，以竞争的方式实现钢厂生产能力的最大化。目前，ECR工艺成为了一种成熟、可靠且经济的棒材、钢筋和线材的生产方式，这种方式将取代传统的短流程钢厂。
自2009年起，采用ECR工艺的达涅利MI.DA.?理念投入工业化运营，旨在区域性地生产棒线材等特定产品。目前中国正在扩大该小型钢厂概念的应用，通过双MI.DA.概念使钢厂生产能力加倍，满足本地客户的需求。在本质上是一个高速的双流连铸机，每流均以无头轧制模式分别向两条独立的轧线供料，使成品产量增倍，达到130万-140万吨/年。
中国的两份重要订单预示着MI.DA设备的规模发展和增长，它将会逐步取代传统短流程钢厂。正如本文所述，由于对自然资源保护的呼声日盛，对节能技术的关注也随之增加。
达涅利已经收到两份来自中国的订单，将在桂林平钢钢铁有限公司（简称桂林平钢）和山西建邦集团各建一套双MI.DA设备。这是中国首批从MI.DA.钢厂获益的钢铁制造商，该理念具有运营成本和操作维护成本上的优势，采用最佳的节能和环保方式。
桂林平钢配有一条可生产70万吨/年带肋线材的轧线和一条可生产70万吨/年螺纹钢的轧线，而山西建邦的每条轧制线（共两条）可生产70万吨/年螺纹钢。
这是MI.DA.设备首次将线材产品并入螺纹钢生产组合中。
两套设备均配有高速双流连铸机（每流铸机每小时产量为110吨）、一个通用中间包（根据配置可连续为两条独立的轧制线供料，生产螺纹钢和/或线材）。桂林平钢产线的工艺设备配置示意图如图1所示。
图1 桂林平钢双MI.DA.钢厂工艺设备配置
两套双MI.DA.设备都将安装在现有厂区内：桂林平钢的钢水来自一座以废钢为原料的电弧炉，而山西建邦的钢水则来自高炉-转炉，由此显示了MI.DA.技术在钢水来源方面的巨大灵活性。
在两个项目中，轧线均配有上游感应加热炉（平衡钢坯温度）、20架H/V无牌坊轧机、直接轧制打捆系统（DRB）、线材生产线及与其相匹配的精整区。DRB系统包括裙板辊道，对于直径大于20mm的棒材，在进入步进梁式冷床之前，抬高裙板就可停止棒材输送。
通过使用圆弧半径为12m的连铸机生产190mm厚方坯，桂林平钢的DRB可生产?10-16mm的直条螺纹钢，使用裙板辊道生产?20-28mm直条螺纹钢，以及?6-12mm的带肋线材。
山西建邦的DRB可生产?12-20mm直条螺纹钢，使用裙板辊道可生产?22-40mm的直条螺纹钢。
这两家客户对双MI.DA配置感兴趣的原因，不仅因为其在大规模生产中的有效性和经济性，还由于它在环境可持续性及节能方面的极高效率，能使CO?的排放量降至最低。首套双MI.DA设备将在桂林平钢启动，预计2020年9月投产。山西建邦的双MI.DA项目预计2021年春季投产。
随着转换成本的竞争日益激烈，采用最新一代连铸机应用的最新FastCastTM技术，便可以实现高生产率。达涅利FastCastTM技术以两个创新高科技系统，即ECO高效结晶器TM和高速浇注TM结晶器振动系统为主，下文将详细说明。
高效结晶器实现了性能与操作的一致性，从而将注意力集中在进一步提升产品成本竞争力所需的技术上，因此选定了ECO高效结晶器。
因使用最新技术通过薄壁铜管及新设计的水冷通道，增强了水冷性能，从而降低弯月面的温度，减少了结晶器中的保护渣消耗量。根据传统结晶器和原高效结晶器进行的设计改变如图2和图3所示。
图2 ECO高效结晶器的设计
图3 通过不同结晶器的热传递模型
ECO高效结晶器TM是高效结晶器TM的升级版，改进如下：
?冷却通道采用全新几何结构，热传递效率更高；
?薄铜壁；
?新涂层可提高硬度；
?减少偏离角裂缝，改善次表面质量；
?改进了冷却系统；
?自适应热传递；
? 6万吨的使用寿命；
?降低冷却水流速。
图4所示的Fast Cast Cube（FCC?）是最先进的结晶器振动装置，特点是硬度高、振动质量和惯性低（振动频率更高），采用无支撑悬浮系统和免维护原理。因此有可能达到无与伦比的铸造速度性能，即7.2m/min，相当于单流铸造以约56.6t/h的能力生产130mm×130mm方坯和以120t/h的能力生产更大截面方坯。
图4 达涅利结晶器振动装置FastCast Cube（FCC?）
采用专业的优化化学处理方式，尽可能减少甚至避免使用某些合金元素（如生产低碳钢和低锰钢），以及尽可能减少或避免采用低表面温度轧制，形成较小晶粒。采用这种方法，通过使用超细晶粒（UFG）工艺取得的微观结构，平衡了精密化学处理产生的低机械性能。
两套设备均采用了UFG工艺，可实现极细微结构（如图6所示），增强最终机械性能，尽可能减少甚至避免使用合金元素，符合中国的结构钢国家标准，例如生产的无马氏体高韧性结构钢确保抗震性能。
中国钢筋国家标准——新版GB/T 1499.2–2018《钢筋混凝土用钢》中明确规定了钢筋必须具备的几项特性，主要是因为用于中国地震频次较高的地区，必须具有更高的抗震性。
图5 轧制和冷却过程中的温度趋势
通过专门的温度可控轧制策略来控制晶粒尺寸，保证高UTS和生产率的平衡以及高的延伸率（表面与核心的硬度差HV应小于40）。轧制过程中的距离-温度曲线如图5所示。
采用UFG工艺，有可能将晶粒尺寸由5μm降至1μm，从而生产出延展性比采用传统淬火回火热处理工艺更高的钢材。
QTB是一种表面淬火和自回火热处理作业线，分为三步：
?淬火阶段；中心温度保持在奥氏体化温度范围内；
?自回火阶段；棒材的余热从中心传至表面，对表面形成的马氏体进行热处理，获得较高的硬度；
?将成品棒材放置冷床上，冷却至室温，中心处的奥氏体转化成铁素体和珠光体。
图6 不同工艺处理的材料微观结构
UFG工艺是生产建筑用钢筋和盘卷的最佳方式，能减少熔炼车间微合金的添加量，避免在轧制期间形成马氏体微观结构。经过评估，不添加微合金钒，可节约大约120元/吨的平均成本。
在节能与环境可持续性的硬性约束下，中国和大多数国家目前采用的结构钢生产工艺即将发生巨大变化，就像美国曾经历的改变一样。
中国正在逐步用排放量较低的电弧炉取代现有的高炉，避免在坯料进入轧机之前使用二次加热的再加热炉（RHF），因为再加热炉的环境温度超过1100℃。
图7 粗轧机架之前的感应加热炉模块
达涅利的ECR工艺中全面杜绝使用再加热炉，这就避免了大量的能源浪费，可节约大约30Nm3/t（净值）的天然气用量，相当于300kWh/t；CO?排放量相应地减少约100kg/t。ECR利用铸坯内的热量，在轧制之前进行辅助感应加热，以优化轧制温度（见图7）。
双MI.DA.设备每年可大幅减少约15万吨CO?排放，相当于7.5万辆行驶中的汽车所排放的二氧化碳总量。
多年来，ECR工艺得到一项增长战略的鼎力支持，该战略保证了卓越的资本支出和运营成本效益，这得益于将传统设备转为“智能设备”的数字化技术的广泛应用。
智能设备实现了安全、灵活、高效、环保的制造理念，基础是工艺的广泛数字化、控制论的完全整合，以及人类与智能人工系统之间稳固的互连性。
图8 3Q数字化控制室
但是随之增加的自动化复杂性，需要采用不同的方法协助操作员来挖掘智能设备的全部潜力。就这一点而言，3Q数字化控制室（见图8）是完全基于电脑屏幕即可提供“软桌面”的革命性解决方案，操作员可通过该解决方案监控并采用人体工学及人性化方法来管理设备。
两套双MI.DA设备将采用最新的数字技术，使用3Q数字化控制室及大量机器人和机械手来全面协助操作员。
智能设备可能将直接人工减掉一半，为操作员提供可靠且持续的支持，使其采用符合人体工学的便捷方法监控和安全操作设备。
在中国，传统轧机通常每个班次需要操作员125人（共四个班次），负责连铸机、钢坯贮存、再加热炉和螺纹钢轧机。这125人中有45人负责钢坯贮存和操作再加热炉与精整区的长冷床。
双MI.DA.采用了高度数字化技术，可减少从连铸机到两台轧机所需的人力，2×40×4班次=320人/每年，相当于节约18元/t。
中国的双MI.DA设备将为钢铁企业节约转换成本总计约190元/t。主要在这些方面实现节约：劳动力节约18元/t；应用UFG工艺节约120元/t；应用ECR工艺节约50元/t（与高速双通道输出系统（HTC）相比）。HTC是一套不同于DRB系统的棒材出料系统，DRB系统采用双转鼓和定尺剪切；而采用HTC，棒材是倍尺剪切而不是定尺剪切，还需将倍尺棒材捆扎成束，再切割成定尺短棒材，因此成材率比DRB低。
几年来，达涅利MI.DA.设备的规模与配置保持稳步提升。因采用了双MI.DA.配置，短短数年，由原生产能力3万吨/年增至目前的160万吨/年。
由于MI.DA.设备系统全面整合，优化了先进自动化和创新型数字解决方案，不仅要用丰富的信息流来支持操作员的操作决策，还要在最危险的作业中和多尘地区替换人工，将MI.DA.理念与ECR工艺结合成为一项具有竞争力的技术，能够满足以高效节能的方式生产建筑用钢筋和线材的需求。
ECR工艺与高端数字化应用之间坚固稳定的关系，已经证明不仅能减少转换总成本，还可以在热试数月后实现快速的全面投产，从而使钢厂的盈利能力和投资回报速度高于传统短流程钢厂。
（Aldo Tellatin Jozi Shuli）
转自：达涅利