全无头ESP技术的实现是基于以下技术进步做出的决定：

• 通过最优的连铸机布置以及专门设计的浸入式水口和结晶器来实现高速、稳定的拉坯速度，使稳定的无头轧制成为可能；

• 电磁制动EMBR，可稳定结晶器内的弯月面，使得质量流的提高成为可能；

• 感应加热炉的使用实现铸流温度的精确、灵活控制；

• 自动化技术集成的控制系统是工艺技术实现的关键因素，用于保证和协调无头生产各部分的速度和质量流。

该ESP技术适合生产的钢种范围极宽，从低碳钢到高碳钢、从HSLA到多相钢，尤其在轧制取代冷轧带钢的超薄规格产品方面具有极大优势。根据国际先进的ESP产线与国内技术成熟的CSP、常规热连轧相比，可发现ESP产线其工艺优势主要体现在：

1）无穿带和甩尾阶段产生的工艺波动，因此可保证带卷100%长度方向上厚度和宽度恒定，稳定的平直度和横向凸度；

2）无加速过程，感应加热带坯温度均匀，保证带钢物理和力学性能一致；

3）具备轧制超薄0.7mm/0.8mm带钢的可能性；

4）不存在切头切尾，成材率高；

5）无头尾冲击，轧辊不易损坏；

6）等宽轧制量大，ESP-150km，CSP-130km，C-HRM-50~70km；

7）短流程，节省能源，降低成本，对环境友好；

8）可生产极限薄规格带钢比例高。

表1  不同产线薄规格比例

表2 ESP产品大纲

全无头生产技术，需要依托于先进的设备和工艺技术。日钢ESP生产线的关键设备布置图如图1所示，主要包括：连铸机、大压下轧机、摆剪、转鼓剪、感应式加热炉、高压除鳞、精轧机、层流冷却、高速飞剪和地下卷取机。                                              

图1 日钢ESP设备布置图

连铸机采用直弧形，弧半径5m，冶金长度20.14m，共11个扇形段。结晶器为漏斗形，并配有电磁制动功能，长度为1200mm，宽度920~1640mm，厚度90/110mm。铸坯厚度为70~90mm和90~110mm，设计最高拉速为7.0m/min。为了保证无头生产的稳定性，ESP连铸机提供了更薄的铸坯厚度、更高的拉速、更纯净的钢水、更安全的智能结晶器及专家系统、液芯压下、二冷水动态配水等功能。

粗轧机为三机架布置，其功能是提供满足精轧厚度、板形需求的中间坯，将铸坯从70~90mm压下到10~18mm的中间坯。为了满足功能需求，粗轧机配备了长行程AGC液压缸、正弯和负弯系统、工作辊动态冷却、张力辊以及出口检测厚度、凸度和宽度的大型仪表等。由于连铸机与大压下粗轧机紧密联结，从连铸机出来的薄板坯直接进人粗轧机进行轧制，铸坯中心温度高于表面温度的反向分布温度场，可利于更好的对凸度和楔形进行调节控制；铸坯芯部温度高且较软，在轧制过程中节省了大量能量，且变形更多集中于带钢芯部，从而相比于传统轧制工艺芯部更加致密，可以获得更好的材料性能。

感应式加热炉共12个模块，总温升可达300℃。灵活的加热方式，可以以保证精确控制精轧入口温度，为薄规格的轧制提供了温度基础；设置了温度闭环控制，可根据终轧温度进行调整，满足终轧温度的需求；感应加热长度只有10m，氧化铁皮生成量少，减少金属损失；在空载和维护期没有能量消耗，提高了能源利用效率，降低了生产能耗。

除鳞机采用了单排布置喷嘴，除鳞压力最大为40Mpa，远大于常规压力除鳞机，小水量、大压力的设计，在保证除鳞效果的基础上，进一步减少带钢温降，节省能源。

精轧机为五机架布置，为实现极限薄规格轧制的主要设备，将10~18mm的中间坯轧制到0.8~6.0mm的钢板，并且可保证表面、板形达到较高的质量。为了满足功能，精轧机配备了长行程液压AGC、工作辊正弯辊系统、带负荷动态窜辊系统、工作辊动态冷却系统、低惯量快速响应活套和轧制润滑系统、表面检测系统、接触式板形测量辊等。

无头生产模式下，高速飞剪需要对厚度为0.8-4mm的带钢进行剪切分卷。高速飞剪前后配备夹送辊，保证带钢剪切过程中带钢的稳定，同时在剪切和卷取建张前与精轧和卷取夹送辊建张，保证带钢的张力的稳定。

得益于全无头轧制工艺，ESP生产线具有较高的厚度控制精度，钢卷长度方向100 %的厚度和宽度保持恒定，厚度公差如表3所示。速度、轧辊热凸度稳定，带钢的平直度和宽度方向凸度保持恒定，物理和力学性能也相对更加均匀，头尾的质量也更加稳定。

表面质量是允许热轧产品用于以热代冷或热镀锌的关键。ESP线生产的热连轧产品经检验其表面平均粗糙度为15μm，相当于中等粗糙度冷轧产品，完全可以与常规热连轧产品相比。经实际热镀锌证明，该程度表面质量可获得高等级热轧镀锌钢带产品，并且厚度规格超薄，完全可省去冷轧工序。

表3 厚度公差表

日钢ESP无头轧制生产线，设计钢种包括低碳钢、中碳钢、IF钢、HSLA、DP双相钢。截止目前已可稳定生产低碳钢极限规格0.8mm*1250mm，已试制出DP600钢种规格为1.5mm*1500mm，产品表面质量、板形质量良好，可充分满足市场需求，用于集装箱板、电缆桥架、汽车用热轧酸洗板、容器板等行业。

目前，日钢ESP现已可稳定轧制最薄0.8mm带钢，典型0.8mm轧程规格分布如图2所示。薄规格带钢（厚度≤1.2mm）比例已达到47%以上，极限薄规格带钢（厚度≤1.0mm）已达到26%以上，如表4所示。预计在2015年年底，薄规格带钢比例可达到65%，极限薄规格带钢可达到42%。

图2 日钢ESP0.8mm轧程

表4  2015年月7-10月日钢ESP薄规格带钢比例

连铸连续浇铸最多炉数为11炉×300吨，单浇次轧程最高达到172km，平均每浇次轧程已达到137km。连续浇铸炉数和轧制公里数远大于CSP和常规炼钢—轧钢生产方式，降低了连铸中包、水嘴、轧辊等工艺件材料的消耗量，降低制造成本。

在常规排程中，低碳钢生产的极限薄规格为0.8×1500mm，且≤0.9mm规格轧制量占比可达到17%以上，已基本实现极限规格的稳定轧制。

ESP工艺充分利用了连铸坯芯部高温特点，在粗轧区域用较低的轧制力产生较大的压下量，大大降低了轧机的功率，电能消耗下降；且和常规CSP轧制工艺相比减少了2座加热炉，而加热炉是能源消耗的大户。其次，带钢芯部高温热量的存在，电磁感应加热器的单位消耗和产量呈现逆向关系，从而热轧单位能耗与传统板坯轧制相比降低约66%以上，如表5所示，比CSP低约20%。并且，ESP可以生产大量薄规格产品（0.8-1mm），取代许多应用领域的冷轧产品，直接进行酸洗和镀锌，完全消除了冷轧、退火和平整所需能耗，能耗可降低65%。

表5  2015年9月份ESP轧线与2150热轧线吨钢能耗对比

ESP无均热炉加热，在连续轧制过程中采用10m长的感应式加热炉加热，中间坯的烧损少，钢水—板卷成材率达到98%，比CSP提高1%，比常规炼钢—热连轧的作业方式提高3%。

该项目是中国首条ESP生产线，可生产国际一流的0.8mm超薄热轧钢卷，填补国内技术和市场空白，竞争力强劲，潜力巨大。首次实现了7分钟内从钢水到卷取机上热轧卷的全连续生产，被称为为继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后的钢铁工业第三次技术革命，代表了当今世界热轧带钢技术的最高水平。
  同时该技术较传统工艺节能50%-70%，节水70%-80%，省地2/3，生产效率提高50%，从钢水到热轧卷成材率高达97%-98%，具有高附加值、低消耗、低排放的优势。

日钢ESP生产线，采用世界一流的技术和装备，向“优质、高效、低耗、多品种”方向发展。该生产线可以批量、稳定生产极薄规格带钢，充分实现以热带冷，达到降低成本和提高质量的目标，同时兼顾开发生产HSLA、DP双相钢等品种薄板，可进一步达到低消耗、低成本、高质量的产品占领市场的目的，增强产品结构多样化，获得市场竞争力，为实现我国钢铁行业的产品结构多样化、行业转型提供了良好的指导意义。

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