連-鑄-技-術(shù)-發(fā)-展概述教學提綱

1、連-鑄-技-術(shù)-發(fā)-展概述前前 言言 我國經(jīng)濟的快速增長，特別是工業(yè)和基本建設(shè)的加速，促進了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。中國已成為世界上鋼鐵消費和鋼鐵生產(chǎn)大國。中國粗鋼產(chǎn)量和消費量占世界總量的比例由1992年的11.2%和11.9%躍升到2002年的20.1%和25.8%。2002年鋼產(chǎn)量達到1.82億噸。由于連鑄技術(shù)具有顯著的高生產(chǎn)效率、高成材率、高質(zhì)量和低成本的優(yōu)點，近二三十年已得到了迅速發(fā)展，目前世界上大多數(shù)產(chǎn)鋼國家的連鑄比超過90%。連鑄技術(shù)對鋼鐵工業(yè)的生產(chǎn)流程的變革生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。我國自1996年成為世界第一產(chǎn)鋼大國以來，連鑄比逐

2、年增加，2003年上半年連鑄比已經(jīng)達到了94.65%。1我國連鑄技術(shù)發(fā)展我國連鑄技術(shù)發(fā)展1.1連鑄比迅速增長連鑄比迅速增長 世界各國產(chǎn)量和平均連鑄比與中國連鑄比于圖1所示。由圖可知： 2002年我國連鑄比為93.7%，2003年上半年全國連鑄比達到94.65%，已超過了世界89.70%平均連鑄比的水平； 我國連鑄比已達到發(fā)達國家連鑄比的水平，連鑄比將要達到飽和狀態(tài)。1.2我國連鑄機數(shù)量增長我國連鑄機數(shù)量增長 我國連鑄機的數(shù)量如表1所示（統(tǒng)計到2002年12月） 由表1可知： 與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國連鑄機的臺數(shù)可能是最多的； 現(xiàn)有連鑄機生產(chǎn)能力估計可達2.9億t/年，實際連鑄機產(chǎn)能還大有潛力

3、表1 國內(nèi)連鑄機統(tǒng)計機型臺數(shù)流數(shù)年產(chǎn)能（萬t）說明小方坯2117838983.50150方方矩坯2187819902150方板坯911208383板方兼用者按板坯計薄板坯10101262薄板坯連鑄連軋圓坯2052511.25以生產(chǎn)圓坯為主者按圓坯異型坯1363合計551174929204.75有幾家方案未確定者（如廣東、福建等）尚未計入1.3高效連鑄技術(shù)普遍應用高效連鑄技術(shù)普遍應用 四高技術(shù)的應用（高拉速、高作業(yè)率、高連鑄爐數(shù)、高質(zhì)量）； 兩個統(tǒng)一：產(chǎn)量與質(zhì)量的統(tǒng)一，爐機匹配統(tǒng)一； 4050%小方坯連鑄機進行了高效化改造，流產(chǎn)量達到1520萬噸/年，710天連澆生產(chǎn)，鑄坯無清理率達95%以上。

4、1.4薄板坯連鑄連軋流程應用薄板坯連鑄連軋流程應用（TSCR） 全球已建成54流連鑄連軋生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力為5500萬噸/年； 我國已建和在建13流生產(chǎn)線，生產(chǎn)能力達到1400萬噸/年（表2），占全球總產(chǎn)量的1/4。 中國csp鋼產(chǎn)量（1050萬噸）與美國csp產(chǎn)量（1000萬噸）相當。表2 我國薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)裝備一覽表序號企業(yè)煉鋼爐連鑄機板坯尺寸(mm)設(shè)計能力(萬噸/年)軋機最終產(chǎn)品尺寸(mm)均熱爐投產(chǎn)日期1珠鋼150t電爐1流立彎型CSP509501350806機架CSP1.27輥底爐191.8m1998.112邯鋼100t轉(zhuǎn)爐1流立彎型CSP5070980156012316機架CS

5、P1.2輥底爐191.8m1999.123包鋼210t轉(zhuǎn)爐2流立彎型CSP7090016802006機架CSP1.2輥底爐200.8m2，擺動聯(lián)接2001.44唐鋼150t轉(zhuǎn)爐1流直弧型FTSR9070、65850168012025機架達涅利/三菱0.86輥底爐187.8m2002.125馬鋼100t轉(zhuǎn)爐2流立彎型CSP9070、6590016002207機架CSP 0.88輥底爐270m2，擺動聯(lián)接2003.126漣源90t轉(zhuǎn)爐1流立彎型CSP70、6590016001307機架CSP0.812.7輥底爐291.8m2004.47本鋼1流直弧型FTSR908585017501502005.5

6、 注：珠鋼、邯鋼csp已建成第2流投產(chǎn)2傳統(tǒng)連鑄技術(shù)發(fā)展傳統(tǒng)連鑄技術(shù)發(fā)展 從20世紀50年代開始，連鑄開始應用于鋼鐵工業(yè)。20世紀70年代連鑄技術(shù)在工業(yè)發(fā)達國家的應用得到快速發(fā)展。目前可以說連鑄機裝備裝備、工藝工藝和自動控制自動控制已達到了很高的水平。形成了系統(tǒng)的成熟技術(shù)。下面僅就提高連鑄機生產(chǎn)生產(chǎn)率和鑄坯質(zhì)量率和鑄坯質(zhì)量的技術(shù)作一簡要介紹。 一臺連鑄機在生產(chǎn)上追求的目標是： 產(chǎn)量要高，即連鑄機生產(chǎn)率要高； 質(zhì)量要好，而生產(chǎn)無缺陷潔凈的連鑄坯。 產(chǎn)量高、質(zhì)量好這兩者往往是互相矛盾的，企業(yè)應根據(jù)產(chǎn)品的定位，把連鑄機產(chǎn)量和產(chǎn)品質(zhì)量使其互相協(xié)調(diào)發(fā)展統(tǒng)一起來。2.1提高連鑄機生產(chǎn)率的途徑提高連鑄機生產(chǎn)

7、率的途徑要提高連鑄機產(chǎn)量，主要是從兩方面著手：提高連鑄機拉速；提高連鑄機作業(yè)率。（1）提高連鑄機拉速連鑄機的拉速高，則連鑄機產(chǎn)量高。而拉速的提高受以下因素限制：出結(jié)晶器坯殼厚度；液相穴長度（冶金長度）；二次冷卻強度。 要針對連鑄機的不同情況，對連鑄機進行高效化改造。 小方坯連鑄機高效化改造的核心就是提高拉速，拉速提高了，如何保證出結(jié)晶器坯殼不漏鋼呢？其核心技術(shù)就是優(yōu)化結(jié)晶器錐度，開發(fā)新型結(jié)晶器：Concast的凸模結(jié)晶器（CONVEX MOLD）Danieli自適應結(jié)晶器（DANAM）VAI的鉆石結(jié)晶器（DIAMOLD）Paul Wurth的多錐度結(jié)晶器雖然，結(jié)晶器名稱不相同，但其實質(zhì)就是使結(jié)

8、晶器錐度與坯殼收縮相一致，不致產(chǎn)生氣隙，而減慢傳熱，影響坯殼均勻性生長。目前，國際上小方坯鑄機拉速達到的水平如圖2和表3。 圖2 方坯尺寸與拉速關(guān)系表3 小方坯鑄機拉速單位斷面(mm)拉速m/min結(jié)晶器型式德馬克1301304.0-4.3拋物線康卡斯特1501503.5凸型丹尼立1301304.3自適應VAI1151155.1鉆石1551552.9鉆石小方坯鑄機拉速的提高，表現(xiàn)為單流產(chǎn)量的提高。從世界連鑄發(fā)展歷程來看： 70年代，單流產(chǎn)量為56萬t/年 80年代，單流產(chǎn)量為810萬t/年 90年代，單流產(chǎn)量為1516萬t/年 我國鋼材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是長型材較多，板材比較低（40%），反映在連鑄機建

9、設(shè)上是中小型鋼廠建設(shè)小方坯連鑄機較多。據(jù)統(tǒng)計我國共建小方坯連鑄機280臺978流，產(chǎn)量近6000萬噸/年，平均產(chǎn)量約為6萬噸/年.流。與國外比較，連鑄機生產(chǎn)率還是較低的。為提高連鑄機生產(chǎn)率從20世紀90年代以來，對舊有小方坯連鑄機進行了高效化改造，取得了顯著成績。如120 x120mm方坯拉速由2m/min提高3.04.0m/min,150 x150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5-3m/min.拉速提高了，連鑄機單流產(chǎn)量顯著提高。 目前，我國不少鋼廠的小方坯連鑄機經(jīng)過高效化改造后，單流年產(chǎn)量已達到1520萬t的國際水平。 板坯連鑄機拉速的水平如表4所示，目前板坯厚度為200250m

10、m拉速為1.62m/min左右，單流產(chǎn)量達到200萬t/年。如果說提高拉速是小方坯連鑄機高效化的核心，那么板坯連鑄機高效化的核心不是在提高拉速，而是應放在如何提高連鑄機作業(yè)率上，這是因為板坯連鑄機的拉速受爐機匹配條件及鑄機本身冶金長度的限制不可能有較大的變化，以及由于過高拉速所造成的漏鋼危害，對板坯連鑄機的影響遠遠高于小方坯連鑄機。表4 高效板坯連鑄技術(shù)經(jīng)濟指標廠家板坯尺寸（mm）拉速（m/min）作業(yè)率（%）漏鋼率（%）年產(chǎn)量（104t）日本住友公司鹿島廠3號板坯連鑄機27014502.090300日本鋼管公司福山廠5號連鑄機22070016502.593300美國阿姆科公司阿什蘭廠連鑄機2

11、4096517272.0900.05200美國國家鋼鐵公司格拉尼特廠連鑄機22090020401.659085200中國上海寶山鋼鐵公司1號、2號連鑄機21025090019301.480230美國鋼鐵公司蒙瓦利廠連鑄機21025070010502.09085%，甚至超過了90%，有的企業(yè)僅為3050%。據(jù)統(tǒng)計，全國連鑄機平均作業(yè)率2000年為63%，2001年為64.8%，2002年為63.8%，與世界平均水平差距較大，如何提高連鑄機作業(yè)率，以提高連鑄機生產(chǎn)率仍然是大有潛力可挖的。表5 連鑄機指標（世界平均水平）年代鑄機作業(yè)率%澆注速率t/流min板坯大方坯小方坯70年代中期35381.70

12、.250.1880年代末601.860.350.1890年代90230.40.60 國外有不少鋼廠板坯連鑄機拉速不高，而單流產(chǎn)量確很高，如美國A.K. Ashland鋼廠的板坯鑄機，澆2401160-1750mm板坯，工作拉速為1.78m/min，單流產(chǎn)量達到220萬t/年，連鑄機有鋼作業(yè)率為98%。這說明對板坯連鑄機高效化改造核心不是提高拉速，而是要設(shè)法提高鑄機作業(yè)率來提高連鑄機的生產(chǎn)率。提高連鑄機作業(yè)率技術(shù)有提高連鑄機作業(yè)率技術(shù)有1）長時間澆注多爐連澆技術(shù) 異鋼種多爐連澆：不中斷澆注變換鋼種； 快速更換長水口：不中斷澆注更換長水口； 在線調(diào)寬：不中斷澆注變換澆注斷面； 結(jié)晶器在線快速調(diào)厚度

13、（只需25-30min） 在熱更換結(jié)晶器（小方坯） 中間包熱循環(huán)使用技術(shù)； 防止浸入式水口堵塞技術(shù)2）長時間澆注連鑄機設(shè)備長壽命技術(shù) 長壽命結(jié)晶器：每次鍍層的澆鋼量：2030萬噸； 長壽命的扇形段 上部扇形段：每次維修的澆鋼量100萬噸； 下部扇形段：每次維修的澆鋼量300400萬噸 提高板坯連鑄機設(shè)備堅固性、可靠性和自動化水平，達到長時間的無故障的在線作業(yè)，是提高板坯連鑄機作業(yè)率水平的關(guān)鍵。3）防漏鋼的穩(wěn)定化操作技術(shù) 結(jié)晶器防漏鋼預報系統(tǒng)； 結(jié)晶器漏鋼報警系統(tǒng)； 結(jié)晶器熱狀態(tài)運行檢測。 4）縮短非澆注時間維護操作技術(shù) 上裝引錠桿； 扇形段自動調(diào)寬和調(diào)厚技術(shù)； 鑄機設(shè)備的快速更換； 采用各種自

14、動檢測裝置； 連鑄機設(shè)備自動控制水平。2.2提高連鑄坯質(zhì)量技術(shù)提高連鑄坯質(zhì)量技術(shù) 連鑄坯質(zhì)量概念是：連鑄坯質(zhì)量概念是： 鑄坯潔凈度（鋼中非金屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài)） 鑄坯表面缺陷（縱裂紋，橫裂紋，星形裂紋，夾渣） 鑄坯內(nèi)部缺陷（中間裂紋，角部裂紋，中心線裂紋，疏松，縮孔，偏析） 如圖3所示, 連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略是：連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略是：鑄坯潔凈度決定于鋼水進入結(jié)晶器之前的各工序鑄坯表面質(zhì)量決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程鑄坯內(nèi)部質(zhì)量決定于鋼水在二冷區(qū)的凝固過程 圖3連鑄坯質(zhì)量控制因素下面就分別予以簡要介紹：2.2.1提高連鑄坯潔凈度技術(shù)提高連鑄坯潔凈度技術(shù) 連鑄坯潔凈度評價： 鋼總氧

15、量TO： 鋼中TO含量越高，說明鋼中夾雜物多，鋼就越臟 鋼中微觀夾雜物（50m）高附加值的產(chǎn)品，對鋼的潔凈度要求是很嚴格的，如： 極薄的板材如DI鋼（0.18mm厚）； 極細的鋼絲如輪胎鋼絲0.2-0.25mm； 中厚板材和管線； 高速鋼軌。不同產(chǎn)品對鋼中潔凈度要求如表6。表6 高級鋼材對潔凈度要求產(chǎn)品分類鋼種代表規(guī)格產(chǎn)品材質(zhì)特性要求清潔度要求薄板DI罐低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.20.3mmt飛邊裂紋TO20ppm,D20m深沖鋼超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.20.6mmt超深沖，非時效性表面線狀缺陷C20ppm, N20ppm ,TO20ppm,D100m蔭罩鋼低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼0.10.2mmt防止圖像侵蝕D100m

16、,低硫化導架結(jié)構(gòu)材13%Cr0.150.25mmt打眼加工時的裂紋D100m42NiD5m， N50ppm中厚板管線鋼X5270級低合金鋼1040mmt氫引起的裂紋夾雜物形態(tài)控制低硫化，S10ppm低溫用鋼9%Ni1040mmt低溫脆化P0.003%,S0.001%抗層狀撕裂鋼結(jié)構(gòu)高強鋼1040mmt層狀撕裂低磷化、低硫化無縫管座圈材軸承鋼50300mm轉(zhuǎn)動疲勞壽命TO10ppm, Ti20ppm凈化管不銹鋼10 mm電解浸蝕時表面光潔度TO20ppm, N50ppm D5m棒材軸承軸承鋼3065 mm轉(zhuǎn)動疲勞特性TO10ppm, Ti15ppmD15m滲碳鋼SCM432、420疲勞特性、加工

17、性TO15ppm，P0.005%線材輪胎鋼絲SWRH72、82B0.10.4 mm冷拔斷裂非塑性夾雜D20m彈簧鋼SWRSSi-Cr鋼1.610 mm0.10.15 mm疲勞特性、殘余應變性非塑性夾雜D厚板坯連鑄薄板坯連鑄/連軋薄帶坯連鑄。圖4 連鑄板坯工藝示意圖（2）澆注板坯厚度與產(chǎn)量）澆注板坯厚度與產(chǎn)量 市場競爭要求連鑄機生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品規(guī)格具有潛力，投資合理和操作成本低等。對于現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)線，澆注板坯厚度對達到這些基本要求有重要影響。因此要選擇綜合優(yōu)勢生產(chǎn)方案。由圖5可知：厚板坯：200250mm，產(chǎn)量200萬噸/流.年；薄板坯：4070mm，產(chǎn)量5070萬噸/流.年；中

18、薄板坯：90120mm，產(chǎn)量100150萬噸/流.年；中厚板坯：130150mm，產(chǎn)量150 200萬噸/流.年。圖5 鑄坯厚度與生產(chǎn)能力的關(guān)系（3）方案比較）方案比較 最終產(chǎn)品質(zhì)量取決于連鑄板坯質(zhì)量。就產(chǎn)品質(zhì)量而言，傳統(tǒng)厚度的板坯明顯優(yōu)于連鑄薄板坯。而中等厚度板坯質(zhì)量與傳統(tǒng)厚度板坯質(zhì)量十分接近。厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯連鑄的優(yōu)點比較如圖6所示：傳統(tǒng)板坯優(yōu)點（200250mm厚）l高生產(chǎn)率l高質(zhì)量l高的靈活性薄板坯優(yōu)點（5070mm厚）l較低投資成本l較低操作成本l較短生產(chǎn)周期l連鑄連軋（直接軋制）中厚板連鑄機（90150mm）l高生產(chǎn)率l高質(zhì)量l高靈活性l高較低投資l較短生產(chǎn)周期l熱裝連

19、鑄軋制圖6 厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯連鑄的優(yōu)點比較 從生產(chǎn)率、質(zhì)量、投資和操作成本比較來看，中等厚度板坯連鑄綜合了傳統(tǒng)板坯和薄板坯連鑄的優(yōu)點，是兩者中的一種折衷方案。 短流程鋼廠建設(shè)薄板坯連鑄機和中等厚度板坯連鑄機已成為聯(lián)合企業(yè)的競爭對手，現(xiàn)在世界上鋼鐵企業(yè)幾乎不再建設(shè)長流程的厚板坯連鑄機了。3.2薄板坯連鑄發(fā)展與應用薄板坯連鑄發(fā)展與應用1）薄板坯連鑄發(fā)展：1989.6.20 Nucor Steel的Crawfordsville廠第1條CSP生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，由于市場和用戶需求，得到了快速發(fā)展，到2000年已有18條CSP生產(chǎn)線投產(chǎn)，其產(chǎn)量不斷增加（圖7）。目前世界上已有25座鋼廠建立了39

20、流CSP連鑄/連軋生產(chǎn)線，薄板坯厚度4070mm，寬度9001680mm，熱軋帶鋼厚度0.825mm。圖7 CSP鑄機工藝熱軋卷產(chǎn)量圖8 CSP工藝流程示意圖 第一代CSP工廠，雙流連鑄機年產(chǎn)180萬噸，第二代雙流連鑄機CSP工廠年產(chǎn)可達250300萬噸。 典型CSP工藝流程示意圖如圖8所示。連鑄連軋生產(chǎn)過程：澆注均熱軋制 2）薄板坯連鑄工藝多樣化薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線是以薄板坯連鑄機開發(fā)商而命名的。CSP：西馬克（SMS）開發(fā)；ISP：德馬克（Demag）開發(fā)，現(xiàn)與SMS合并為SMSDemag，并稱今后不再有ISP；FTSR：達涅利（Danieli）開發(fā)；QSP：住友金屬（SMI）開發(fā)；Con

21、roll：奧鋼聯(lián)（VAI）開發(fā)。五種工藝的生產(chǎn)線統(tǒng)計如表7所示。經(jīng)過十多年的發(fā)展，全世界已建成薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線達32條44流連鑄機，形成每年約4630萬噸/流生產(chǎn)能力。 表7 五種薄板坯連鑄工藝 工藝開發(fā)商已投產(chǎn)項目在建項目合計生產(chǎn)線流數(shù)生產(chǎn)能力萬t/a生產(chǎn)線流數(shù)生產(chǎn)能力萬t/a生產(chǎn)線流數(shù)生產(chǎn)能力萬t/aCSP西馬克162222303552019272750ISP德馬克455651220057765FTSR達涅利122002220034400QSP住友金屬住友重工3450034500CONROLL奧鋼聯(lián)11701114522215合計25343565710106532444630注：其中

22、7套生產(chǎn)線建在轉(zhuǎn)爐鋼廠，其它均建在電爐鋼廠 3）薄板坯連鑄工藝優(yōu)點 20世紀80年代末出現(xiàn)的薄板坯連鑄技術(shù)得到了迅速發(fā)展，與傳統(tǒng)厚薄板坯連鑄相比，其優(yōu)勢如下： 短流程連鑄連軋 常規(guī)流程連鑄熱軋 生產(chǎn)規(guī)模 80150萬 t/a (一流) 160- 250萬t/a (二流) 300-500萬t/a 噸鋼投資 40% 100% 能源消耗 25%-35% 100% 金屬收得率 102%-103% 100% 生產(chǎn)成本 80% 100% 勞動生產(chǎn)率 0.5人,h/t 34人,h/t 生產(chǎn)周期 2h 2天 產(chǎn)品覆蓋面 50%-70% 100%3.3薄板坯連鑄凝固特點薄板坯連鑄凝固特點1）與傳統(tǒng)厚板坯比較，薄

23、板坯凝固特點如下：凝固速度快，液芯長度短：厚板坯、薄板坯、薄帶坯的凝固特點如表8所示。由表可知，傳統(tǒng)厚板坯完全凝固時間需10分以上，而薄板坯僅需1分左右，因此厚板坯液芯長度一般為2025m，而薄板坯液芯長度僅為56m。液芯長度短，減輕了設(shè)備重量，鑄機結(jié)構(gòu)簡化，這是一個很重要的優(yōu)點。表8不同類型連鑄凝固特點厚板坯薄板坯薄帶坯尺度，mm150-30020-702-4拉速，m/min1-2.54-630-90完全凝固時間t,s600601050.52）鑄坯熱履程平穩(wěn)，鑄坯表面溫度高且分布均勻鑄坯凝固冷卻參數(shù)比較如表9表9 鑄坯冷卻參數(shù)比較鑄坯尺寸mm比表面，m2/t冷卻速度，/s凝固終點溫度，250

24、15001.50.15900-10005015005.32.01150-1200由表可知：薄板坯的物理熱有效利用：薄板坯散熱面積增加約4倍，拉速快約5倍；使鑄坯表面溫度更高進入精軋機組，有利于減小軋制變形抗力。薄板坯縱向溫度均恒，鑄坯橫向表面溫度高且中心和邊部溫差小，不會產(chǎn)生質(zhì)點（如AlN）沉淀，不需再加熱到高溫溶解AlN，僅需均熱就可直接軋制有利節(jié)能。這是薄板坯快速凝固的一個很大優(yōu)點。3）鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，偏析小2501500mm 晶粒尺寸 60m501500mm 晶粒尺寸 40m4）鑄坯表面質(zhì)量控制難度加大厚板坯、薄板坯、薄帶其表面積/體積（單位長度）分別為0.2250.263、1.031

25、.06、1015，表面積/體積比增加，在相同鋼水潔凈度條件下，夾雜物易集中在鑄坯皮下，影響冷軋板的表面質(zhì)量： 因此，對薄板坯連鑄來說，提高鋼水潔凈度更為重要。 鑄坯比表面積大，溫度高，F(xiàn)eO皮嚴重，高壓水除鱗不干凈，影響薄板表面質(zhì)量。為此，在薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線上設(shè)置2或3處的高壓水除鱗裝置（400bar）。 結(jié)晶器卷渣： 結(jié)晶器空間小，拉速高，流動強度大，容易卷渣。定義：流動強度澆注速度/鑄坯厚度（相同澆注速率）厚板坯：2.78t/min/200mm=0.014t/min.mm薄板坯：2.78t/min/50mm=0.055t/min.mm由此可知，在相同澆注速率條件下薄板坯結(jié)晶器內(nèi)流動強

26、度比厚板坯要大4倍，容易把保護渣卷入凝固殼。為此，在結(jié)晶器內(nèi)采用電磁制動技術(shù)（EMBR）以提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量對薄板坯連鑄來說尤為重要。3.4薄板坯連鑄工藝設(shè)備特點薄板坯連鑄工藝設(shè)備特點1）繼承了厚板坯連鑄的成熟技術(shù)： 保護澆注 中間包冶金 結(jié)晶器液面控制 結(jié)晶器自動加保護渣 漏鋼預報 氣水冷卻技術(shù) 動態(tài)二冷控制 多點彎曲和矯直 結(jié)晶器電磁制動（EMBr）技術(shù)2）開發(fā)適合于薄板坯連鑄新技術(shù) 漏斗狀結(jié)晶器（核心技術(shù)） 薄壁式浸入式水口 帶液芯鑄軋技術(shù) 高拉速保護渣（W=0.28V-0.47，W：渣耗，V：拉速） 結(jié)晶器非正弦液壓振動不同薄板坯連鑄工藝技術(shù)特點如表10所示表10 不同薄板坯連鑄工藝技術(shù)

27、基本特征CSPISPFSTRCONROLLQSP坯厚(mm)50-7060-75-90(100)/7040-8090/7070-8075-125100/8090/70機型立彎式直弧直弧直弧直弧結(jié)晶器漏斗結(jié)晶器上口170mm長1100mm漏斗700mm平板式直結(jié)晶器全弧直弧小漏斗H2結(jié)晶器上口180mm長1200mm全長漏斗平板式直結(jié)晶器長900mm平板式直結(jié)晶器（多錐度）長950mm鑄坯支撐結(jié)晶器下采用格柵，24個垂直扇形段進入弧形彎曲段多點彎曲矯直密排分節(jié)輥扇形段，無拉矯機，大壓下軋機結(jié)晶器下78對帶凸度密排分節(jié)輥，多點彎曲矯直扇形段密排分布輥漸進彎曲矯直密排分節(jié)輥扇形段多點彎曲矯直密排分節(jié)

28、輥扇形段冷卻水冷，氣水氣水氣水氣水氣水弧形半徑(m)33.5m56553.5冶金長度(m)69.71115.115511.2&15.7是否液芯壓下未采用采用采用動態(tài)軟壓下無采用未采用拉坯速度(m/min)46Max.63.55Max.5.563.55.5Max.5.5633.53.55Max.55.5注：表中鑄坯厚度系指結(jié)晶器出口處的厚度，采用液芯壓下后連鑄機的厚度將減薄1020mm3.5薄板坯連鑄生產(chǎn)中幾個問題薄板坯連鑄生產(chǎn)中幾個問題 目前與薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線配置的煉鋼爐有轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程兩種，而我是以轉(zhuǎn)爐流程為主。1）鋼中殘余元素控制 對于電爐薄板坯連鑄連軋流程來說，主要是控

29、制鋼中殘余元素的含量。不同薄板產(chǎn)品所允許的最大殘余元素值（ ）： (w/%) 飲料罐板材 0.18 深沖板材 0.26 低碳板材 0.30普通板材 0.315殘余元素對超低碳鋼（ULC）產(chǎn)品質(zhì)量的影響如表10所示。品級CuNiCrSn總量板坯半成品熱軋卷A0.090.040.050.0080.188000B0.110.040.050.0280.228243C0.180.080.170.0300.460244注：0無缺陷；2輕微缺陷；3較重缺陷；4嚴重缺陷SnMoCrNiCuEmaxmaxE可見，對以廢鋼為主爐料的電爐鋼廠，采用薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄板，必須在原料條件上下功夫：廢鋼分類管理，

30、選用優(yōu)質(zhì)廢鋼；廢鋼+海綿鐵廢鋼+鐵水（3050%）對于轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄/連軋流程，以鐵水為主要原料，但使用品質(zhì)不良的社會廢鋼也應有所限制，不超過13%2）精煉工藝優(yōu)化控制無渣或少渣出鋼鋼水中Ca/Als和Ca/S比控制鈣處理后的軟攪拌3）鑄機拉速5070厚板坯拉速從理論上可達8m/min，但Nucor Berkeleg廠認為拉速大于6m/min熱軋板卷質(zhì)量惡化。工作拉速以45m/min為宜。但有的工廠(如美國Gallatin廠)逐步提高低碳鋼拉速由設(shè)計速度5.5m/min提高到6.7m/min。4）連鑄薄板坯厚度薄板坯連鑄發(fā)展到今天有四個重要變化： 不再追求愈薄愈好，對于年產(chǎn)250萬噸雙流CSP

31、工廠一般以70mm厚度為宜，也可選擇90mm厚度。 鑄機垂直段加長到8mm以上板坯寬度1560mm以上初軋+精軋機組。5) 連鑄坯溫度動態(tài)二冷控制獲得恒定的薄板坯表面溫度 薄板坯進入加熱爐溫度盡可能高一些，有的廠可達到1075C. 鑄坯入爐溫度高，軋制板形質(zhì)量愈好，軋制規(guī)格愈薄，也能有效降低加熱爐能耗。6）結(jié)晶器電磁制動技術(shù)EMBr應用 薄板坯拉速比厚板坯高，在結(jié)晶器彎月面區(qū)鋼水流動強度則大34倍，極易造成凝固坯殼卷渣。結(jié)晶器使用EMBr效果：板坯表面縱裂減少彎月面平穩(wěn)，波動小，熱軋板卷卷渣缺陷減少了90%，冷軋板表面缺陷 造成的廢品損失由2.5美元/t減少到0.5美分/t結(jié)晶器銅板使用壽命率

32、提高了1倍7）液芯軟壓下（LCR）和動態(tài)軟壓下（DSR）技術(shù)應用 出結(jié)晶器帶液芯軟壓下是在鑄機上部還是延伸到整個液芯長度上，根據(jù)冶金質(zhì)量和鋼種而定。有的廠不采用LCR技術(shù)。采用軟壓下的好處： 減輕中心疏松和中心偏析。有利于細化枝晶?？蛇m當增加坯厚，有利于改善鑄坯表面質(zhì)量。供給較薄板坯，軋制薄規(guī)格產(chǎn)品，節(jié)省后續(xù)軋制，增加生產(chǎn)靈活性。8）生產(chǎn)鋼種不斷擴大低中高碳鋼 （C=0.10%, Mn0.20%, Mn0.60%, Mn0.45%） 包晶鋼不銹鋼（C0.10%，Cr13%;Cr17%,Ni8%）硅鋼 (C1.2%)管線鋼 (HSLAC=0.22% Mn1.8% Nb/V/Ti)合金結(jié)構(gòu)鋼微合金

33、鋼10）成材率成材率是反映企業(yè)技術(shù)與管理水平的綜合指標。 平均鋼水成材率（鋼水連鑄坯）98.5% 平均鑄坯成材率（坯熱軋卷）97.4% 綜合鋼水成材率（鋼水熱軋卷）95.84%9）生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格不斷擴大從薄板坯連鑄/連軋問世以來，熱軋板坯產(chǎn)品的開發(fā)緊跟市場需求。產(chǎn)品開發(fā)主要分為三類：對表面質(zhì)量要求不高的B級產(chǎn)品。如焊管、建筑用材等。這類產(chǎn)品生產(chǎn) 成本較低，原材料要求不嚴，需求量大，利潤可觀。對表面質(zhì)量要求較高的A級中檔產(chǎn)品。這類產(chǎn)品主要為經(jīng)酸洗交貨的熱軋卷，深加工用料或供冷軋用料。對于表面質(zhì)量要求很高（AA級）高檔的冷軋薄板（0.230.25mm），主要為DQ級別，用于家電、儀表、汽車內(nèi)板等，但

34、生產(chǎn)DDQ、EDDQ級別冷軋深沖板（如汽車外面板），其難度是：a.電爐流程鋼中Cu高、N高b.無真空處理設(shè)備，不能生產(chǎn)超低碳鋼c.拉速快，結(jié)晶器鋼水攪動大，易產(chǎn)生卷渣，影響冷軋板表面質(zhì)量。薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)板材小于1.5mm甚至小于1.0mm熱軋帶鋼取代冷軋產(chǎn)品提供了潛力。如：墨西哥的希爾薩廠已生產(chǎn)0.91mm超薄材，漣鋼CSP是專門生產(chǎn)0.8mm薄板材。對表面質(zhì)量要求最高的汽車工業(yè)，特別是轎車車身。只有在鋼水質(zhì)量滿足最佳表面質(zhì)量要求條件下，CSP工藝滿足高質(zhì)量薄沖板要求，尚需努力。4 中等厚度板坯連鑄技術(shù)發(fā)展中等厚度板坯連鑄技術(shù)發(fā)展4.1 發(fā)展背景發(fā)展背景 與厚板坯比較中等厚度板坯足夠“薄

35、”，可省去粗軋機，與薄板坯也足夠“厚”，有利于改善產(chǎn)品表面質(zhì)量。 中厚板坯連鑄機是保持傳統(tǒng)厚板坯（200250mm）與薄板坯（5070mm）連鑄優(yōu)點，克服薄板坯表面質(zhì)量不良的折衷方案。 中厚板連鑄連軋既可生產(chǎn)熱軋板卷，也可生產(chǎn)中厚板材。 中等厚度連鑄機生產(chǎn)線如表11。表11中等厚度板坯生產(chǎn)線統(tǒng)計表序號供應商/連鑄機/軋機公司/工廠投產(chǎn)時間鑄坯規(guī)格（mm）生產(chǎn)線設(shè)計能力（萬t/a）套連鑄機爐卷軋機1SMS/Tippins英鋼聯(lián)/塔斯克魯薩1996.10130（12202590）卷：（525）（9142591）板：（564）（12192590）111902DEMAG/DEMAGIPSCO/Mont

36、pelier1997.11（127152）（12703050）卷：（2.319）（12202348）板：（4.850.8）（12203048）1111253VAI/DanieliIPSCO/Mobil2000末152（15243125）卷：（2.319）（15242525）板：（4.850.8）（15243124）1111254Danieli/DanieliNUCOR/Hertford2000末100、125、150（18003200）板：（9.550.8）（18293124）卷：預留1111005ASP/conroll中國鞍鋼2000.7135（100150）9001620111006Dan

37、ieli韶鋼150165032502.520150025001111077SMS中國安鋼2005.4150160032504.55016003250111110 4.2中等厚度板坯連鑄機中等厚度板坯連鑄機1）特寬中厚板坯連鑄機Nucor steel的Hert ford鋼廠生產(chǎn)流程：Consteel電爐LF超寬中厚板坯連鑄機（12715017783124mm）加熱爐四輥可逆式軋機中厚板（9.55018303125mm長2.4m25.4m）。 該流程特點：特寬中厚板坯（最大板坯寬度近3.2m）在線可調(diào)的液壓振動漏斗狀結(jié)晶器扇行段多節(jié)輥漏鋼預報系統(tǒng)自動加保護渣二冷動態(tài)控制（氣水冷卻）動態(tài)軟壓下（So

38、ft Reduction）和液芯控制系統(tǒng)（Liquid Pool Control System）在線裝備電解低倍檢驗機（Electrolytic Macroetch Machine）,評價薄坯內(nèi)部質(zhì)量。連鑄連軋生產(chǎn)厚板，150mm厚板坯軋成50mm厚板材，壓縮比為3，鋼板性能合格生產(chǎn)線上有水淬箱防止鑄坯裂紋 2）生產(chǎn)熱軋板卷中厚板坯連鑄機 BHP公司的North Star廠： AC電爐LF連鑄機（909141524mm）切割除鱗加熱爐除鱗2粗軋機（90mm30mm）隧道窯除鱗6機架精軋機（1.49.59141524mm）層流冷卻卷取 該生產(chǎn)線的熱軋板表面質(zhì)量改進措施： 結(jié)晶器厚度增大，到90m

39、m，卷渣減輕 結(jié)晶器采用EMBr 三次去鱗 已生產(chǎn)汽車內(nèi)板、家電、儀器面板、汽車部件等。但目前尚不能生產(chǎn)汽車外面板。5薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展5.1薄帶連鑄技術(shù)開發(fā)薄帶連鑄技術(shù)開發(fā) 把鋼水直接鑄成帶坯（10mm），不經(jīng)熱軋或稍經(jīng)熱軋作為成品或作為冷軋坯料生產(chǎn)薄帶產(chǎn)品，這是連鑄技術(shù)上的又一次革新。其優(yōu)點是： 簡化工序； 減少投資； 節(jié)約能源； 成品質(zhì)量好； 環(huán)保好。雙輥薄帶連鑄最早設(shè)想來源于轉(zhuǎn)爐發(fā)明者Bessemer（1890年），其構(gòu)想如圖9所示。圖9 Bessemer雙輥示意圖20世紀70年代開始，世界各國冶金工作者致力于研究薄帶連鑄技術(shù)，機型趨于多樣化（圖10所示）。但目前還是以雙

40、輥法為主要機型。圖10 機型示意圖5.2薄帶連鑄技術(shù)工藝特點薄帶連鑄技術(shù)工藝特點雙輥法就是把鋼水直接澆鑄到由兩個密封水冷旋轉(zhuǎn)輥輪所圍成的空間內(nèi)，冷卻輥帶走鋼水熱量，隨著輥子旋轉(zhuǎn)而拉出凝固的薄帶，其工藝特點： 輥輪（結(jié)晶器）與凝固鋼帶之間無相對運動，無摩擦力； 冷卻速度快（102/s），凝固時間短（0.6s）； 拉速快，3090m/min； 冶金長度短，0.5m； 不需保護渣； 可生產(chǎn)25mm薄帶。解決的技術(shù)關(guān)鍵： 鋼水液面穩(wěn)定性； 鋼水保護澆注； 輥輪縫隙的自動控制； 溶池側(cè)封技術(shù)（側(cè)封密封性，材質(zhì)）； 帶鋼厚度的均勻性； 帶鋼表面質(zhì)量（毛刺、夾渣）。5.3薄帶連鑄技術(shù)目前進展薄帶連鑄技術(shù)目前

41、進展 薄帶連鑄技術(shù)已由中間試驗進入工業(yè)性階段。目前進行工業(yè)性應用試驗有三家： 歐洲帶鋼工程（Eurostrip） 日本新日鐵薄帶連鑄機 美國紐柯薄帶連鑄機 下面對三家情況簡要介紹：1） Eurostrip設(shè)在克虜伯、蒂森不銹鋼公司克雷弗爾德廠的歐洲第一套工業(yè)生產(chǎn)性薄帶坯連鑄生產(chǎn)線（Eurostrip）是由德國蒂森公司、法國尤齊諾鋼鐵公司、意大利特而尼特鋼廠和奧鋼聯(lián)設(shè)備制造公司聯(lián)合建立的，它是在過去Terni廠和Isbergues廠中間試驗所取得經(jīng)驗和知識的基礎(chǔ)上建立的，于1999年2月25日奠基并于1999年12月10日進行第一爐熱試。此薄帶生產(chǎn)線主要是為了生產(chǎn)奧氏體不銹鋼。表12中列出了Eu

42、rostrip克雷弗爾德廠薄帶坯連鑄設(shè)備。圖11為歐洲薄帶連鑄機示意圖。圖11 歐洲薄帶連鑄機示意圖。Eurostrip生產(chǎn)線自1999年12月10日進行第一次熱試后，每月澆注78爐，工藝流程是：雙輥拉出來的3mm厚的連鑄帶鋼，緊接著進行2030%熱軋，然后冷卻卷成帶卷。整個流程長約70米。設(shè)計拉速為150m/min，也可根據(jù)帶鋼厚度而改變拉速。計劃年產(chǎn)帶鋼40萬噸，產(chǎn)品規(guī)格為1.54.5mm厚、8001450mm寬。據(jù)稱，薄帶坯表面質(zhì)量良好，連鑄過程運行順利。存在問題：表面質(zhì)量比常規(guī)熱軋冷軋工藝生產(chǎn)的板材略差，成品冷軋板表面質(zhì)量為一般水平；連鑄薄帶坯中存在顯微疏松，經(jīng)冷軋不能焊合；用連鑄薄帶坯經(jīng)冷軋生產(chǎn)的板材，其延伸率偏低，為常規(guī)工藝生產(chǎn)板材波動范圍的下限。據(jù)報導，帶鋼表面質(zhì)量問題有望很快解決，Krefeld廠的不銹