连铸连轧综述.docx

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1、薄板坯连铸连轧综述1 .前言连铸连轧技术作为钢铁生产工业近年来最重要的技术进步之一，具有节省能 源、流程短、设施少、成材率高、生产本钱低、产品质量好、品种开发潜力大等 突出优点口51。而在薄板坯在生产过程中应用该技术时获得的组织晶粒细小、二 次枝晶间距小、偏析程度低，应用该技术进行生产优势更加明显。因此，全世 界各大钢铁生产企业纷纷引进投建薄板坯连铸连轧生产线。近些年来，随着薄板 坯连铸连轧技术日益成熟和广泛，使人们熟悉到原来的薄板坯连铸连轧技术仍有 很多缺乏之处，开头进行技术的再开发和提高，使技术更臻于成熟和完善。2 .薄板坯连铸连轧技术简介连铸连轧技术连铸连轧全称连续铸造连续轧制，是将液态

2、金属连续通过水冷结晶器凝固后 直接进入轧机进行塑性变形的工艺方法。传统生产工艺是用熔炼炉将炼好的钢液 铸成铸锭，经过保温、锻造制成锻坯，之后再通过均热炉加热到高温并保温一段 时间后才进行热轧。这一过程需要屡次加热保温，既铺张了能源，也使生产周期 过长。而连铸连轧技术那么是把熔炼好的液态钢倒入连铸机中轧制出钢坯（称为连 铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温肯定时间后直接进入热连轧机组中轧制 成型的钢铁轧制工艺。这种工艺奇妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于 传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动 条件、增加金属收得率、节省能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和

3、自动化 的优点田5。2.1 薄板坯连铸连轧连铸坯在轧制之前依据板坯厚度可以分为厚板坯连铸、中厚板坯连铸和薄板 坯连铸。随着连铸坯厚度的减小，板坯中部的冷却速度增大。冷却速度增大之后， 铸坯中部的晶粒变得细小、缺陷削减、偏析减轻、二次枝晶的间距也随之减小。表1为文献中依据钢研院供应的报告资料所做的统计。因此，连铸连轧技术应 用于薄板坯后的优势更加明显。表2根据钢研院提供的报告资料统计生产工艺铸坯厚度 (mm)冷却速度柱品间 距(mm)中间晶粒组织 情况厚板坯连铸20030010-2 10。450晶粒粗大,有中 心疏松中厚板坯连铸90-150250薄板坏连铸40-70101()240 100晶粒细

4、小，致 密，没有疏松3 ,薄板坯连铸连轧技术的进展历史依据产品生命周期理论和薄板坯连铸连轧技术各个不同进展阶段的详细特 征，特殊是市场特征，可将薄板坯连铸连轧技术的进展分为以下四个阶段It1、研发期(19851989) 1986年德国施罗曼一西马克公司(SMS)建筑了 一台采纳“漏斗型”结晶器的立弯式薄板坯连铸机，并以6 m/min的拉速胜利地 生产出50 mmX1600 mm的薄板坯，该技术被称为CSP。几乎同时，德国曼内斯 曼德马克公司(MDH)采纳改进的超薄型扁形水口和平板直弧形结晶器以4.5 m/min的拉速胜利地生产出60 mmX900 mm和70 mmX1200 mm的薄板坯，该

5、技术被称为ISPo 1988年奥钢联(VAI)采纳薄平板型结晶器及薄型浸入式水口浇 出第一块厚度为70 mm的不锈钢薄板坯，该技术被称为CONROLL。此外，意大 利达涅利(DANIELI)、日本住友等公司也开展了讨论、开发薄板坯连铸连轧技术 的工作。2、引入期(19891994)o 1989年6月世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线 在美国纽柯公司的克劳福兹维尔厂建成投产，该生产线采纳了 SMS的CSP技术， 年产80万t。1992年，一条年产50万t的ISP生产线在意大利的阿维迪建成投 产，并于1993年9月到达设计产量。与此同时，意大利达涅利的FTSR技术、日 本住友金属的QSP技术及奥地利

6、奥钢联(VAI)的CONROLL技术等处于半工业试 验阶段。3、成长期（19941999）o针对最先投产的几条生产线所遇到的产量和质量 问题，各供货商实行了相应的改进措施。使机构配置得到了优化，连接段工艺不 断简化、适用，并优化了整个生产流程，最终产品的质量也得到了提升。4、成熟期（1999至今）。薄板坯连铸连轧技术经过近二十年的不断进展， 工艺、设施、自动化系统等日趋完善，产品质量和产量也不断提高，足以与常规 热轧流程相媲美。因此可以说薄板坯连铸连轧技术已步入了成熟期。4 .薄板坯连铸连轧技术的优势薄板坯连铸连轧技术的经济优势连铸连轧技术由于整个生产流程较传统工艺简化很多，并且不用反复加热,

7、 因此可以节省投资本钱和生产本钱，生产效率也大为提升。止匕外，生产过程中由 于加热时间削减，工期工艺缩短，使得原料损耗削减，成材率得到提高。所以薄 板坯连铸连轧技术相比于传统生产技术显现出巨大的经济优势。依据SMS公司的资料，薄板坯连铸连轧工艺的优势主要在于：投资低，约 为传统热连轧的58%o从整个生产流程来看，电炉-薄板坯连铸-连轧的热轧卷的 吨材投资量将降至300美元左右；而高炉-转炉-薄板坯连铸-连轧的热轧卷的吨材 投资量将降至600800美元，甚至更低些口叫薄板坯连铸连轧工艺能耗低，约低 50%；生产本钱约为常规轧机的78%；成材率比常规轧机高1.8%左右；而修理费 用约为常规轧机的3

8、9%。4.1 薄板坯连铸连轧技术的技术优势细晶高强由于薄板坯连铸浇铸的铸坯薄（一般为5090mm）,在结晶器及二冷区的 快速冷却过程中，柱状晶短，等轴晶区宽，晶粒细化；而在随后的直接轧制中取 消了 Y - a相变区的中间冷却而使产品组织得到弥散硬化，从而使产品的机械性 能强化，非常有利于生产高强度钢材。珠钢目前已大批量生产高强度钢板，其屈服强度345 MPa的集装箱板极限厚 度为1.4 mm,屈服强550 MPa的高强度汽车结构板极限厚度达1.8 mm,屈服强 度大于700 MPa的高强度集装箱板极限厚度为2 mm。在稍加微合金元素V, Ti 的状况下便可开发出晶粒尺寸为34 U m的超细晶粒

9、高成形性结构钢。4.1.1 降低缺陷连铸连轧技术在生产过程中铸坯的冷却速度加快。快速凝固有利于夹杂物的 形成，使它们成为细小的球状。长条夹杂物的削减有利于获得各向同性的弯曲性 能。止匕外，铸坯的宏观中心偏析状况也大为改善。4.1.2 产品薄规格化在常规热连轧机上由于坯厚(200250 mm),变形量大、道次多、轧辐热 膨胀大、轧制不稳定等缘由，在生产薄规格产品(W2 mm以下)时对产量影响 较大，而薄板坯连铸连轧工艺的产量主要取决于连铸，板坯进轧机时尾部在炉内 保温，不需升速轧制，而且开轧温度较高，因而较相宜生产薄规格带钢。传统热轧带钢产品的厚度主要分布状况是：2.002.99mm,约占47.

10、5%； 3.004.99mm 约占 25.7%； 1.50L99mm，约占 14.3%；而小于 1.50mm 仅占 0.3%。 二十世纪90年月以来，由于薄板坯连铸连轧工艺的进展，使得热轧薄板的最小 厚度已经有可能到达1mm以下，而其产品主要厚度范围将主要分布在1.03.0mm 之间。对于传统冷轧带钢轧机的产品而言，其厚度分布状况是：约有60%分布在 0.6l.2mm之间，约有15%分布在1.21.6mm之间。因此，薄板坯连铸连轧作业 线的热轧产品将局部挤占1.02.2mm之间冷轧产品的市场。4.1.3 生产特种钢薄板坯连铸连轧技术在设计和投产的开头阶段主要是为了提高生产效率、降 低生产本钱。

11、因此该技术更多的被大型钢铁企业所应用，用于大规模生产使用量 大的一般板材、带材。对于生产工艺要求高的较为特殊钢种，薄板坯连铸连轧技 术在开头阶段并未涉及。薄板坯连铸连轧技术经过十多年的进展、完善，已从开 发初期的以低本钱、生产中低档次产品，关心中小企业进入扁平材生产领域并取 得良好的经济效益，进展到目前与传统的钢铁联合企业的转炉工艺有机结合，生 产双相钢和TRIP钢及电工钢、奥氏体不锈钢等品种，充分采用了薄板坯连铸连 轧技术工艺优越性的另一方面，说明薄板坯连铸连轧技术在高端产品的应用方面 仍有很大的潜力。以高附加值的薄和超薄规格热轧板卷为主导产品，与常规热轧 工艺争夺市场，而且大有替代之势。5

12、 .薄板坯连铸连轧技术的种类216CSP工艺技术世界第一条CSP生产线薄板坯连铸连轧生产线已于1989年建成投产，因其 工艺开发早，技术成熟，工艺及设施相对较简洁牢靠，故实际应用也最多。CSP 技术的主要特点是采纳立弯式铸机漏斗形结晶器，最初的铸坯很薄，一般为 4050mm,未采纳液芯压下，后部设辐底式隧道炉作为铸坯的加热均热及缓冲 装置，采纳56架精轧机，成品带钢最薄为l2mm。5.1 ISP工艺技术ISP工艺由MDH公司开发，采纳矩形平板结晶器，并相应采纳扁平薄形浸入 式水口、直结晶器弧形铸机。1992年在意大利Arvedi厂最初建成投产ISP铸机 铸坯厚度60mm,经0段的液芯压下减薄到

13、43mm,在铸机后设有3架在线预轧 机架，在不切断铸机的状况下将铸坯轧薄成1525mm厚度的中间坯，按定尺切 断后通过安装在辐道上的感应加热后进入称为Cremona炉的用煤气加热保温的 卷取箱，两卷位的中间坯卷交替向4架的精轧机（现已增加了第5机架以生产更 薄的产品）喂料。生产力量可达80万t/a,最薄成品为1mm。5.2 FTSR工艺技术FSTR由达涅利公司开发，采纳透镜形结器，在铜板结晶的下口宽面仍具有 凸出的外形，直延长到二冷。段末铸坯才逐步就矩形，铜板晶器连带0段一起被 称为长漏斗形结晶器，或H2结晶器。它具有CSP漏斗形结晶器的优点，又削减 了铸坯的变形率，有利于生产包晶在内一些裂纹

14、敏感性钢种并有利于提高拉速。 采纳结晶器弧形铸机及液芯压下，但它不同于ISP在0段完成液芯压下，而是应 用一套液穴长度制软件系统，通过所浇钢种、铸坯断面、中包温度、拉速、结晶 器冷却及二冷等参数来测算和掌握坯液穴长度，并合理安排各扇形段的压下，使 最的压下点接近液穴的末端，以获得最正确的削减析及中心疏松而提高铸坯质量的 效果。FTST工艺按不同的要求，铸坯出结晶器厚5090mm,经液芯压下后为 3570mm,在实行无头轧制的状况下最薄的产品可到达0.70.8mm,单流铸机生 产线生产力量可达160万t/a0CONROLL工艺技术CONROLL技术由奥钢联(VAI)开发，其流程为：弧形连铸机-辐

15、底式加热炉 -除鳞机-连轧机组(带AGC、窜辑及弯辐装置)-层流冷却-卷取机。CONROLL技术的主要特点是采纳平行板直结晶器，结晶器出口处板坯厚 70mm,由于铸坯在结晶器内未变形，因此具有良好的外表质量。该铸机浇铸板 坯厚75125mm。止匕外，由于板坯断面积大，故可采纳较低的拉速，降低结晶器 的磨损，削减了拉漏几率；在卷重相同的状况下，板坯定尺短，输送辐道、加热 炉长度均较短。6 ,薄板坯连铸连轧技术的进展趋势近年来，随着对薄板坯连铸连轧技术的深化讨论，其工艺、设施和自动掌握 等方面新的技术不断开发，使其得到快速进展和完善。今后技术的进展主要在于 薄板坯连铸连轧工艺与高炉-转炉匹配生产；

16、进一步提高产品质量，扩大产品范 围；进一步减小产品厚度，实现“以热代冷”，提高产品的竞争力量等。6.1 薄板坯连铸连轧生产线与高炉转炉流程匹配生产采用高炉-转炉来匹配薄板坯连铸连轧，不仅不受废钢和电力等因素的限制, 而且前后工序顺畅，从而降低了投资本钱和生产本钱，提高了生产效率，增加了 市场竞争力。目前，北美、欧洲已有多家钢铁联合企业进行结构性调整，使用高 炉、氧气转炉与薄板坯连铸机、连轧机匹配生产。6.2 增加铸机产量，提高产品质量早期单流薄板坯连铸机的生产力量为50-80万t/a,不利于热连轧机力量的 发挥。合理的薄板坯连铸机单流年产量应大于100万t,新建的单流产量都在 120-160万

17、t/ao通过适当增加铸坯厚度、宽度，提高拉速来提高铸机流产量，从而实现一台铸机（单流）与一台热连轧机匹配生产，可到达200万t/a以上的 生产力量。同时，由于冶炼及连铸、轧制工艺技术的不断改进，成品带钢质量不 断提高，其内在和外表质量、机械性能、板形等已到达甚至超过常规热轧带标准， 有的到达了冷轧板质量。6.3 “以热代冷”尽管对于很多应用领域冷轧工艺仍将是必要的、不行少的，但由热轧带钢取 代的比例在不断增加。有资料说明，估计的增长速度是大约每年6%,本钱节省 是大约20美元八。由CSP工艺生产的厚度小于1.2 mm超薄规格热轧带钢正在开 创新的、经济效益好的市场，这使得热轧带钢在某些特殊应用

18、方面能够取代传统 的冷轧材料，这种替代产品有较大的市场潜力。6.4 板坯向中厚方向进展美国冶金专家在总结薄板坯连铸连轧进展时指出有4个重要变化。其中最重 要的变化是不再追求铸坯越薄越好，趋势应是加厚。铸坯太薄，虽然可以削减轧 制压力，但整条生产线的产量和产品质量都受到影响。适当增加铸坯厚度，有利 于结晶器内钢水中夹杂物的上浮，增大了热轧压缩比。同时，铸坯凝固时间延长， 冶金长度增加，这样立弯式铸机可以改为直弧型，更易避开发生鼓肚，从而有利 于提高带钢质量。参考文献:1田乃缓,薄板坯连铸连轧M,北京:冶金工业出版社,2004.王义天.薄板坯连铸连轧工艺技术实践M.北京:冶金工业出版社,2005.

19、杨晓江，刘黎明.世界薄板坯连铸连轧技术的现状及将来在唐钢的进展几河 北冶金,2000/3):1-5.4 Marc Cornelissen, Jeroen Ruof, Derk Trlezenberg.CORUS 薄板坯连铸连轧厂的 工艺实践与产品现状C. 2002年薄板坯连铸连轧国际研讨会论文集,2002: 105.5薛凌.薄板坯连铸连轧技术的进展几北京科技高校学报，2003, 25(3): 208-211.徐荣军，李永全.薄板坯连铸连轧产品性能特征及与传统工艺的比拟.2003年 中国钢铁年会论文集.北京:中国金属学会,2003,150153.7伍仲华.薄板坯连铸连轧的最新进展.钢铁技术,20

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