1、短流程產品特性研究報告一、 國現狀薄板坯連鑄連軋技術是20世紀90年代開發成功的一種高效的板帶生產技術。自投入工業生產以來取得了巨大的成功，受到了鋼鐵生產廠家的青睞。本鋼在經過周密調研和論證后，決定引進薄板坯連鑄連軋工藝，即短流程BSP，并計劃在2004年年底建成投產。 1998年我國第一條薄板坯連鑄軋機生產線在珠鋼投產，之后邯鋼、包鋼、唐鋼、馬鋼、漣鋼和鞍鋼也相繼建成投產，七條線總生產能力將超過1000萬噸/年，各廠家短流程的概況見表1。 表1 國各廠家短流程概況企業煉鋼形式煉鋼公稱容量/實際出鋼量連鑄機形式薄板坯尺寸（mm）連鑄生產能力(萬噸/年)軋機形式產品規格(mm)均（加）熱爐形式投

2、資(億元)投產時間珠鋼電爐1×150噸1流立彎型CSP連鑄機50×9501350806機架CSP軋機Min1.27輥底式加熱爐191.8m281998 .11邯鋼轉爐2×100噸/120噸1流立彎型CSP連鑄機50,70×95013501231+6機架CSP軋機Min1.2輥底式加熱爐191.8m25.21999.12包鋼轉爐2×210噸2流立彎型CSP連鑄機70×90016802006機架CSP軋機Min1.2輥底式加熱爐200.8m×2擺動式聯接32.62001.08唐鋼轉爐2×150噸1流直弧型FTSR連鑄機

3、90,70,65×8501680150(250)2+5機架達涅利+三菱0.86輥底式均熱爐187m2002.12馬鋼轉爐2×100噸/110噸2流立彎型CSP連鑄機90,70,65×90016002207機架0.88輥底式均熱爐270m×2擺動式聯接2003.12漣鋼轉爐2×90噸/105噸1流立彎型CSP連鑄機70,55×90016001307機架0.812.7輥底式加熱爐291m24.72004.03鞍鋼轉爐2×90噸/110噸1流直弧型CONROLL連鑄機135(100150) ×90016201501+6機

4、架ASP軋機Min1.0步進式加熱爐2000.11本鋼即將建成的BSP引進達涅利公司的FTSC（flexible thin slab cast）連鑄機，使用H2漏斗型結晶器，采用動態軟壓下技術。采用輥底式加熱爐，軋機采用日本三菱公司高強鋼軋機，兩機架粗軋機組，五機架精軋機組。二、 短流程工藝和產品主要特點目前工業性生產的薄板坯連鑄連軋技術有德國SMS-Demag公司的CSP技術和ISP技術，意大利Danieli公司的FTSR技術，奧鋼聯VAI的CONROLL技術以及美國Tippings公司的TSP技術等，其中CSP技術和CONROLL技術在工業生產中應用最廣。各種薄板坯連鑄連軋工藝主要特點見表

5、2。表2 各種薄板坯連鑄連軋工藝主要特點項目CSPISPFTSRCONROLL連鑄坯厚(mm)50 70607590(100)4080 90/707080 75125連鑄機形式立彎式直弧直-弧直-弧結晶器漏斗結晶器上口170mm，長1100mm，漏斗700mm平板直結晶器，全弧-直弧小漏斗H2結晶器上口180mm，長1200mm全長漏斗平板直結晶器長約900mm連鑄冷卻方式水冷氣水氣-水氣-水水氣連鑄機弧形半徑(m)頂彎半徑3.003.255655連鑄機冶金長度(m)6.09.711.015.115.014.6液芯壓下未采用-采用最早采用液芯壓下采用動態軟壓下無拉坯速度(m/min)46最大6

6、3.55.0最大5.56.03.55.0最大5.56.03.03.5加熱爐形式隧道式加熱爐感應加熱+卷取箱或隧道式加熱爐隧道式加熱爐+保溫輥道步進梁式加熱爐軋機組成6(5)7機架1R+5(6)F2R+5F1R+6F6盡管各廠家采用的短流程工藝各不相同，但它們的產品特性是相同的。與常流程產品相比，還有有許多不同之處。傳統連鑄連軋的基本過程是，將鋼水連鑄成200250mm厚的板坯，冷卻至室溫或到600左右熱送熱裝，再重新加熱到奧氏體高溫區，然后進入由粗軋機和精軋機組成的連軋機組軋成寬帶鋼。鋼在此工藝過程中經歷的相變為1 ， 2，2 。而在短流程工藝中，鋼水被連續鑄成4570mm（少數到90mm）的

7、厚的薄板坯，在約9501000時直接進入輥底式加熱爐加熱后，再進入機架較少的熱軋機組軋成寬帶鋼。與常規傳統工藝比較，薄板坯連鑄連軋工藝流程明顯縮短，兩種工藝過程中的組織形成和性能控制存在不同的特點和機制。普通低碳碳素鋼在薄板坯連鑄連軋工藝流程中的原始奧氏體組織演化規律（軋卡樣分析）見圖17。圖1 板坯 圖2 經F1軋制后圖3 經F2軋制后 圖4 經F3軋制后圖5 經F4軋制后 圖6 經F5軋制后以上面各圖表明，F1變形后原樹枝晶奧氏體再結晶并顯著細化，枝晶破碎，但并不完全。F2變形后奧氏體通過再結晶進一步細化，通過再結晶，奧氏體已經基本呈等軸形態。F3-F6變形，原始奧氏體通過再結 圖7 經F

8、6軋制后晶進一步細化，最后可達到30um。其變化規律如圖8所示。 圖8 各道次變形后原始奧氏體晶粒尺寸變化通過碳素鋼的軋制變形過程中的組織演變規律分析表明，短流程帶鋼軋制技術具有明顯的變形兩階段過程，其主要作用為：首先高溫大應變變形促進奧氏體再結晶，完成鑄造枝晶向等軸晶的轉化；然后軋制第二階段為通過奧氏體再結晶細化進一步細化、均勻化原始奧氏體組織，最終獲得理想的組織形態。通過變形后原始奧氏體反復再結晶以實現鋼板組織的細化和均勻化是薄板坯連鑄連軋工藝中組織控制的關鍵，因而，控軋工藝的合理應用十分關鍵。從已開通的幾條薄板坯連鑄連軋生產線的實際生產產品檢驗看, 鋼板的顯微組織明顯比傳統流程生產的組織

9、要細化很多。薄板坯連鑄的凝固速度高和連軋機組壓縮比高，易形成較小的二次枝晶間距和更加微細的宏觀晶粒組織，有利于鋼的組織細化。另外，最近科技大學的研究發現用短流程工藝生產的不添加Nb、V、Ti等微合金元素的低C-Mn高強度鋼（HSLC）的屈服強度可達450MPa級，與含Nb、V的低C-Mn高強度鋼（HSLA）的強度相當。這是由于在HSLC鋼中存在大量的尺寸為520nm的納米級粒子，見圖9。 圖9 納米級非金屬化合物初步分析為碳化物、氮化物、硫化物和氧化物等析出物，見圖10、11和12。這些析出物彌散分布在鋼的組織中，必然對鋼的強度性能產生重要的影響。圖10 普通碳素鋼中納米級硫化物 圖11 珠鋼

10、ZJ330鋼板中彌散氧化物AB圖12 納米級TiN（A）和MnS（B）但關于這些納米級析出物的準確組成、體積分數的定量確定、對鋼強度影響的定量分析以及在連鑄連軋過程中各工藝環節的析出條件和如何控制等問題，尚需進一步深入研究。三、 本鋼與其他鋼廠工藝和產品對比本鋼即將建成的BSP主要采用以下新技術：1、 使用H2漏斗型結晶器CSP漏斗型結晶器的優點是有足夠的鋼液量及液面，能保證保護渣的熔化形成良好的渣熔池；有合理的空間，有利于浸入式水口的合理設計，避免產生搭橋延長使用壽命，穩定生產，提高作業率；鋼液面相對穩定，無大的喘流和波高，避免保護渣卷入；結晶器熱流均勻，坯殼應力小，有利于坯殼均勻生成。而達

11、涅利公司開發的H2（High speed、High quality）結晶器，長度約1200mm，出結晶器時帶凸度的鑄坯經78對帶輥型的夾持輥壓平，加上結晶器總長約2100mm，漏斗上部開口約180mm。因此，H2結晶器應力更小，約為CSP漏斗型結晶器的三分之一，另外鋼液量及液面更大，更有利于液面穩定，澆鑄90/70mm鑄坯拉速為5.5m/min時不必采用電磁制動EMBR。2、 采用動態軟壓下LPCS（Liquid Pool End Point Soft Reduction Control System）該技術緩解了連鑄與軋鋼的矛盾，增加了生產的靈活性，即連鑄希望適當增加坯厚，以改善結晶器區域的

12、澆鑄條件，穩定生產提高鑄坯質量，而軋鋼希望連鑄供給較薄的鑄坯，軋制薄規格產品。根據達涅利及德馬克公司的報道，采用液芯壓下LCR（Liquid Core Reduction）或軟壓下明顯改善了鑄坯在質量，減少了中心偏析和疏松。而達涅利公司開發的動態軟壓下技術可以根據鋼種、拉速、過熱度自動計算鑄坯凝固點，因而可以在一個或多個扇形段對鑄坯實施壓下，最大壓下量可達2025mm。每個扇形段弧側設置兩對帶位移傳感器的液壓缸，系統設壓力傳感器，不僅可以控制壓下位置而且可以控制壓下力。3、 采用半無頭軋制技術新一代薄板坯連鑄連軋生產線開發應用了半無頭軋制技術，即在連鑄后板坯剪切成倍尺坯（58倍），連續通過軋機

13、，在精軋機后，按用戶訂貨要求，高速切分，高速卷取成一定卷重的鋼卷。用這種生產方式，生產多個鋼卷，僅有一次穿帶、一次拋尾，不僅減少了操作事故，提高了成材率，且使大部分帶鋼在穩定力狀態下軋制，產品的幾何形狀精度大幅度提高。4、 使用鐵素體軋制技術鐵素體軋制是近年來開發研究的新技術，利用這種技術可以生產更薄規格的熱軋帶鋼，提高質量，降低成本。鐵素體軋制是粗軋后完成奧氏體向鐵素體的相變，在鐵素體區進行精軋或終軋。實踐證明，采用鐵素體軋制和高的卷取溫度，可以獲得粗大鐵素體晶粒及較軟的帶鋼。鐵素體軋制用于超低碳熱軋帶鋼生產，可獲得更薄的帶鋼，若供冷軋做原料時可生產沖壓性能更高的帶鋼。鐵素體軋制不僅能節約能

14、源，減少軋輥磨損和氧化鐵皮，而且，利用其生產的產品柔軟性和加工成型性好的特點，可以擴大產品品種規格圍。目前一些高爐 轉爐流程的聯合企業，如荷蘭霍戈文廠建成一條薄板坯連鑄連軋生產線，由于上游配有RH真空處理等精煉設備，可以提供高純凈度的超低碳鋼水，生產線粗軋機后配置強制冷卻設備，進行超低碳鋼鐵素體軋制，計劃批量生產超低碳熱軋薄鋼帶，并供冷軋生產沖壓性能較高的冷軋帶鋼。經過多年的發展，薄板坯連鑄連軋生產的鋼種不斷擴大，達涅利公司的FTSR工藝生產線可生產低碳鋼、超低碳鋼、包晶鋼、中碳鋼、高碳鋼、合金鋼、高強度低合金鋼、不銹鋼及硅鋼。薄板坯連鑄連軋技術的優勢在于薄規格帶鋼產品的生產上，成品帶鋼厚度越

15、薄，生產難度越大，產品價格越高。絕大多數薄板坯連鑄連軋生產線生產的熱帶產品規格大都在1.212.7mm之間。近期建設的新生產線在產品規格上有趨向生產薄規格產品的趨勢，如德國蒂森公司的CSP生產線的產品厚度圍設定為（0.8）1.06.35mm；荷蘭霍戈文的ISP生產線的產品厚度圍是（0.8）1.03.0mm；埃及亞歷山大鋼廠的FTSR生產線的產品規格為0.820mm；包鋼的CSP生產線能生產的產品規格為1.220mm。在墨西哥，希爾薩鋼廠短流程生產的熱軋帶鋼已取代了國50%的普通冷軋帶鋼。在美國，已有3040%的冷軋帶鋼市場被熱軋薄板所代替，1.21.5mm厚度的產品最受歡迎，2mm熱軋帶鋼的價

16、格要比同規格冷軋產品低100200美元，具有很強的市場競爭力。由于目前本鋼短流程正在建設中，沒有短流程的實物產品，為此，特從唐鋼取回短流程產品，進行對比了解。鋼種為SS400，進行了成份、電鏡、高倍、低倍、拉伸等理化檢驗，結果如下：l 成份：表3 單位：（%）CSiMnPSN10.2040.0430.220.0190.00660.006320.2030.0420.220.0190.00640.006330.2010.0410.220.0180.00640.006740.2090.0410.220.0190.00660.0068表中成份說明唐鋼短流程產品成份比較均勻，其硫含量比較低，控制水平比較

17、高。但磷含量卻明顯偏高，還有氮，平均達到65ppm，有些過高。l 電鏡：唐鋼的鋼板中的夾雜物主要是大量的極細硫化錳夾雜物（圖13）和以鏈狀分部為主鋁酸鹽同硫化鈣的復合夾雜物（圖14）。ElementWeight%Atomic%O K2.266.55Al K4.708.06S K6.048.72Ca K13.8215.97Fe K73.1860.70Totals100.00ElementWeight%Atomic%S K3.926.62Mn K5.165.09Fe K90.9388.29Totals100.00圖13 硫化錳夾雜物 圖14 鋁酸鹽同硫化鈣的復合夾雜物上述電鏡檢驗結果表明，短流程產

18、品中夾雜物尺寸比較細小，但唐鋼的夾雜物有許多以鏈狀存在，說明精煉對夾雜物改性處理還不夠徹底，這直接影響到鋼板部質量性能。l 高倍：檢驗結果見表4。表4試樣編號夾雜晶粒度（級）P%帶狀（級）組織ABCD10.511.50.510.513.41A0.520.5110.510.515.06A0.5F+P+B（少量）30.50.520.510.514.78A0.5F+P+B（少量）從高倍檢驗來看，鋼的非金屬夾雜物中C類（硅酸鹽）夾雜偏高，其它夾雜物尚可。鋼的顯微組織為F+P+B（少量），金相組織總體來說比較均勻，但在鋼板厚度方向的中心部位存在一定的中心偏析。鋼板的鐵素體平均晶粒度為10.5級，晶粒比較均勻。此外鋼板的帶狀組織也比較輕微，只有0.5級。本鋼常流