年4月19日薄板坯連鑄連軋工藝技術發展的概況模板資料內容僅供您學習參考，如有不當或者侵權，請聯系改正或者刪除。薄板坯連鑄連軋工藝技術發展的概況張紹賢摘要:薄板坯連鑄連軋工藝問世來發展迅速,CSP、ISP、FTSR為代表的各種工藝技術的發展各具特色。總的發展趨勢是,提高鑄機生產能力充分發揮后部連軋機的生產能力;改進品種質量,提高產品的市場覆蓋率;采用無頭軋制工藝、生產超薄規格產品,以取代部分冷軋產品的市場;應用范圍擴大,越來越多的在以高爐鐵水為原料的大型聯合企業中得到應用,為該工藝的發展開拓了更廣闊的前景。

關鍵詞:薄板坯連鑄連軋發展趨勢SurveyofTechnologicalDevelopmentofThinSlab

ContinuousCastingandRollingZhangShaoxian

(WuhanIron&SteelDesignResearchInstitute)Abstract:Technologyofthinslabcontinuouscastingandrollinghasbeenrapidlydeveloppedthesetenyearssinceitsinvention.sometypicalprocesstechnologics,suchasCSP,ISPandFISR,etc.havebeendeveloppedwiththeirowncharacteristics.Theoveralldevelopmenttendencyis:1)toincreaseconcastercapabilitytomakefulluseofcaster;2)toimproveproductqualitytoincreaseproductmarketability;3)toproducesuperthinproductswithendlessrollingprocesstechnologytotakeplaceofsomecold-rolledproductsinmarket;4)toenlargeapplicationsinordertomakeitwidelyusedinlargejointventureswithhotmetalasrawmaterial.Asaresult,thisprocesswillhavegreatexpectationsinfuturedevelopment

Keywords:thinslabcontinuouscastingandrollingdevelopmenttendency▲1前言自1989年美國紐科格拉福特斯維爾廠第一條CSP薄板坯連鑄連軋生產線投產至今的中,又相繼有CSP、FTSR、CONROOL、TSP等類型的生產線相繼投入生產。薄板坯連鑄連軋技術的成功應用和發展,是20世紀最后中在鋼鐵生產方面最具有重大意義的技術革新。

薄板連鑄連軋工藝與常規的工藝相比,由于它具有節能、投資省、生產周期短、勞動成本低及適應性強等優點,故引起了全世界的重視。據統計全球各地已建成投產及在建的薄板坯連鑄共約50流,總生產能力為5228萬t/a。2幾種主要類型的技術特點及其發展2.1CSP工藝技術世界第一條CSP生產線薄板坯連鑄連軋生產線已于1989年建成投產,因其工藝開發早,技術成熟,工藝及設備相對較簡單可靠,故實際應用也最多。至1997年末,SMS已簽定的合同已有27流鑄機。

CSP技術的主要特點是采用立彎式鑄機漏斗形結晶器,最初的鑄坯很薄,一般為40～50mm,未采用液芯壓下,后部設輥底式隧道爐作為鑄坯的加熱均熱及緩沖裝置,采用5～6架精軋機,成品帶鋼最薄為1～2mm。

近中CSP鑄機的單量已從初期的80～90萬t/a提高到如美國的紐科廠3號鑄機能力150萬t/a。為了提高生產能力和改進鑄鑄坯的質量,鑄坯的厚度根據用戶情況有所增加,并采用了液芯壓下技術。美國Dynamics廠1995年12月投產的一流CSP鑄機坯厚度70mm,第一次采用了液芯壓下技術。中國正在建設的邯鄲鋼廠CSP鑄坯厚度為60～80mm,因鑄坯加厚而采用了1架粗軋和5架精軋的軋機組成。隨著鑄坯的厚度的增加及拉速的提高,鑄坯的冶金長度也相應增加?，FSMS對鑄坯厚度大于70mm的鑄機也設計了直結晶器弧形鑄機。

由于在工藝技術及裝備方面的改進,在墨西哥HYLSA廠的CSP線已成功批量生產了厚度1mm左右的超薄帶鋼,美國Dynamics等廠也在試生產1mm的超薄帶鋼。2.2ISP工藝技術ISP工藝由MDH公司開發,采用矩形平板結晶器,并相應采用扁平薄形浸入式水口、直結晶器弧形鑄機。1992年在意大利Arvedi廠最初建成投產ISP鑄機鑄坯厚度60mm,經0段的液芯壓下減薄到43mm,在鑄機后設有3架在線預軋機架,在不切斷鑄機的情況下將鑄坯軋薄成15～25mm厚度的中間坯,按定尺切斷后經過安裝在輥道上的感應加熱后進入稱為Cremona爐的用煤氣加熱保溫的卷取箱,兩卷位的中間坯卷交替向4架的精軋機(現已增加了第5機架以生產更薄的產品)喂料。生產能力可達80萬t/a,最薄成品為1mm。后建的韓國POSCO光陽廠1號ISP車間,兩流鑄機的生產能力為180萬t/a,鑄坯厚度已加大到85mm,經液芯壓下后為67.5mm,成品厚1.2～12.7mm。在這里已將過去的Cremona爐改成了具有兩個無芯卷取位(雙流鑄機)一個開卷位及每流4個中間輸送貯存卷位的通道式爐。光陽廠的第2ISP車間,兩流鑄機生產能力為200萬t/a,鑄坯厚度100mm,經液芯壓下后為80mm,成品厚1.0～12.7mm。它與第一車間不同,鑄坯是經定尺剪切后再進入預軋機。南非SALDANHA鋼廠新建的ISP鑄坯厚芳90mm,液芯壓下后75mm,采用輥底式隧道爐,不用預軋機而設有兩架粗軋機,精軋機為5架。經粗軋后的中間坯厚20～30mm,成品厚1.0～8.5mm,單流鑄機的生產能力140萬t/a。MDH于1998年1月接受了荷蘭Hoogovens鋼廠的ISP鑄機訂貨合同。鑄坯厚90mm經液芯壓下后70mm,成品厚1.0～25mm。出鑄機的鑄坯經剪切后進入輥底式隧道爐,再經2架粗軋機及溫度控制段進入5架精軋機組。該生產線的特點是按半無頭軋制生產超薄帶鋼設計,成品厚度最薄約0.8mm。鑄坯長度由于輥底的長度(312mm),相當于一般4根坯的長度中間不切斷連續的經過軋機。這可能使多的帶鋼是在有一定卷取的張力的情況下進行軋制,避免了超薄帶鋼在離開軋機的自由狀態經層流冷卻輥道通向卷取機的過程中產生漂浮和不穩定狀態;同時也減少了單卷軋時頭尾的超差,這樣可提高成品的收得率。在粗軋與精軋之間設有強冷卻溫度控制段,其目的是為了生產低碳和超低碳的超薄帶鋼時在精軋機組中進行全鐵素體軋制,以避免超薄帶鋼在精軋過程中由于溫降產生奧氏體向鐵素體的相變,以致因流變應力的突變影響軋制過程,造成帶鋼機械性能不均、產品厚度波動及板形缺陷。為此在中間坯進入精軋機組前就使其在強冷段內將溫度從Ar3線以上降到Ar3以下再進入精軋機組。該機組為單流鑄機生產線,生產能力為150t/a,計劃將于1999年10月投產,它代表了ISP的最新技術成果。2.3FTSR工藝技術FSTR由達湟利公司開發,采用透鏡形結晶器,在銅板結晶的下口寬面仍具有凸出的形狀,一直延伸到二冷0段末鑄坯才逐步就矩形,銅板結晶器連帶0段一起被稱為長漏斗形結晶器,或稱H2結晶器。它具有CSP漏斗形結晶器的優點,但又減少了鑄坯的變形率,有利于生產包晶在內的一些裂紋敏感性鋼種并有利于提高拉速。采用直結晶器弧形鑄機及液芯壓下,但它不同于ISP只在0段完成液芯壓下,而是應用一套液穴長度控制軟件系統,經過所澆鋼種、鑄坯斷面、中包溫度、拉速、結晶器冷卻及二冷等參數來測算和控制鑄坯液穴長度,并合理分配各扇形段的壓下,使最終的壓下點接近液穴的末端,以獲得最佳的減少偏析及中心疏松而提高鑄坯質量的效果。

FTST工藝按不同的要求,鑄坯出結晶器厚為50～90mm,經液芯壓下后為35～70mm,在采取半無頭軋制的情況下最薄的產品可達到0.7～0.8mm,單流鑄機生產線生產能力可達160萬t/a。

美國紐科公司希克曼廠原按CSP技術建成的一流鑄機后按FTSR技術進行了改造并于1995年5月順利投產。加拿大阿爾戈馬鋼廠雙流鑄機年產200萬t的FTSR生產已于1997年建成投產,并取得了良好的效果。埃及阿達比亞AL—EZZ重工業公司的帶鋼直接生產廠(DSRP)的單流鑄機生產線一期規模120萬t/a。它最能代表FTSR先進技術水平,計劃于下半年投產。該生產線的特點是按鐵素體軋制和半無頭軋制設計,成品厚0.7～20mm,寬800～1600mm。鑄機配有70mm及90mm兩種不同厚度的長漏斗形結晶器,經動態液芯壓下后鑄坯厚度為70mm或50mm。在鑄坯剪切機與輥底式隧道爐之間設有一臺高壓低流量旋轉式除鱗機。輥底式隧道爐,當進行單卷軋制時可儲存4～6塊鑄坯;若進行半無頭軋制,可儲存一塊長坯。另設有一架帶立輥的不可逆四輥粗軋機,精軋機組為5架四輥軋機組成,精軋機前設有強力冷卻控溫段。為了實現超薄帶鋼的無頭軋制,在精軋機后設有帶鋼強力冷卻系統、高速滾筒式飛剪及近距離輪盤卷取機。為了進行厚規格產品的單卷軋制,在后面還設有層流冷卻及一臺地下卷取機。這將是一條裝備最完備的增頭軋制生產線。該廠第二期工程將增加第二臺電爐和精煉爐,在R1前增加一臺二輥不可逆轉粗軋機R0擴增加第二臺卷取機,使生產能從120萬t/a增加到160萬t/a。

達湟利FTST工藝技術的開發經CSP及ISP晚,它是前二者的基礎上開發和發展了有自己特色的專有技術,在技術頗有后來居上之勢。3薄板坯連鑄連軋工藝技術的發展趨勢3.1提高生產能力初期的單流薄板坯連鑄機的生產能力為50～80萬t/a,與相配的一條裝備完善的熱連軋線的生產能力可達280～300t/a。但軋制部分的投資約占全部的三分之二,因此應經過提高拉速及增加鑄坯厚度等措施盡量提高連鑄部分的生產能力,以便充分發揮投資效益。

經過改進保護渣性能,采用高頻率小振幅振動曲線可調的液壓振動機構,優化浸入水口的設計及采用結晶器電磁閘等主要措施,使拉速能進一步提高。在生產低碳鋼時CSP的澆鑄速度可達6.0m/min(最大保證5.5m/min),FTSR可達6.6m/min(最高設計為7.5m/min)。鑄坯厚度根據用戶具體要求可在一個比較大的范圍內變化,CSP初期的坯厚為40～50mm。正在建設的中國邯鄲CSP坯厚為60～80mm。Arvedi的ISP坯厚為60mm,正在建的HoogovensISP坯厚為90mm,韓國POSCO光陽2號ISP坯厚為100mm。加拿大阿爾戈馬的FTSR坯厚為70mm,正在建設的埃及AL—EZZ廠的FTSR坯厚70mm及90mm,由上述可見鑄坯厚度有增加的趨勢。坯厚增加則需要增加后面的軋機的架數,一般是在5～6架精軋架前增加1～2架不可逆轉粗軋機前或1架可逆初軋機或不增加粗軋機而設7架精軋機。

近期新建的生產線一般都是具有更高的生產能力,如蒂森CSP2流鑄機,鑄坯45～60mm×900～1600mm生產能力240萬t/a。HoogovensISP單流鑄機,鑄坯70mm×750～1560mm,其能力為150萬t/a。埃及AL—EZZFTSR單流鑄機鑄坯70～90mm×900～1600mm,生產能力為160萬t/a。3.2擴大品種提高質量薄板坯連鑄連軋工藝最初主要是以滿足小鋼廠生產大路貨產品為目標,其生產廠是以低成本參與市場競爭。隨著工藝技術和裝備的改進,不但在生產能力上而且在品種方面都有很大的改進和提高。

在生產鋼種方面,SMS將熱軋帶鋼產品分為12大類,其中CSP進入工業化生產的有10大類,另一類乃是高碳鋼品種。在美國ACME廠已對含碳＜1.00%的品種試生產成功。當前難以滿足的品種是奧氏體不銹鋼,特別是含鈦的不銹鋼。紐科1號CSP已生產過鐵素體不銹鋼。并計劃每月生產10000t此類鋼種。關于包晶鋼,到當前為此SMS認為無論常規板坯還是薄板坯均不能100%的保證。還應指出,CSP采用漏斗型結晶器是不利于包晶鋼之類裂紋敏感鋼種生產的。管線鋼要求軋制變形量至少為1:5,因此當鑄坯厚度＞80mm時則可生產。MDH也將熱軋帶鋼產品分為12大類,在ISP的生產鋼種中,除電工硅鋼、包晶鋼、不銹鋼、軸承鋼等尚屬試驗鋼種外,其余均能生產。

達湟利稱FTSR包括晶鋼、電工硅鋼、奧氏體不銹鋼在內的鋼種都生產。實際上一般認為當前鐵素體不銹鋼可在線進行直接軋制,而奧氏體不銹鋼還在試驗中;當前至少還需要對頭尾坯進行修磨清理,但可望在不久的將來得到解決。

由于冶煉及連鑄工藝技術不斷改進,軋制工藝技術也在不斷改進,至使成品帶鋼的質量同樣也在不斷提高。當前薄板坯連鑄連軋產品的質量已基本相當或接近普通熱連軋產品水平。在考慮最多的表面質量及板形方面,有些生產廠已達到了很高水平。如荷蘭Hoogovens廠對Arvedi廠ISP生產的St23厚1.2mm帶卷進行檢驗后的評價認為,相當于S06冷軋板,S06冷軋板相當于05級冷軋汽車面板的表面質量標準。并指出板形很好,沒有邊浪,凸度也在40μm以下。3.3生產超薄帶材代替部分冷軋產品一般用于建筑材料、普通焊管、普通容器及空氣管道等,常見0.8～1.5mm的冷軋薄板為材料,這并不是出于對板材的性能及表面狀態的要求,而是受市場供應所限。因為常規的熱軋帶鋼工藝不適合生產超薄規格的產品。但薄板坯連鑄工藝,是更能適合生產超薄規格產品的。在市場上冷軋板帶比熱軋板帶的價格貴些。據報導在國外市場上同等規格的熱軋帶鋼每噸價格比冷軋帶鋼低100～200美元,這對用戶有很大的吸引力。當前許多薄板坯連鑄連軋廠家都努力多生產薄規格產品。墨西可HYLSA公司的CSP當前約有30%的產品厚度是0.9～1.5mm。蒂森CSP主要生產1.2～1.7mm的高強度帶及1.0mm左右的低碳帶鋼。

為了生產1.0mm及更薄的產品,最新設計和采用了低碳及超低碳鋼鐵素體軋制和半無頭軋制工藝生產線。它們可生產的帶鋼最薄可達0.7～0.8mm。當前有關廠家正在研究開發全無頭軋制工藝。3.4技術發展的多樣化任何工藝技術都必須適應市場條件和用戶的具體要求,這些條件和要求的多樣性決定了技術發展的多樣化。

奧鋼聯工程技術公司(VAI)開發的CONROOL薄板坯連鑄及直接軋制工藝,特點是采用類似傳統的VAI直弧形鑄機,鑄坯比一般薄板坯稍厚,更適合于高品質的特殊鋼生產。美國阿姆科公司曼斯菲爾德廠1995年投產了一條CONROOL生產線。由135t電爐供鋼水,鑄坯厚75～130mm,寬635～1283mm,后面設有一座步進式加熱爐,一架可逆粗軋機及6架精軋機,生產能力為70萬t/a。該廠1996年生產的鋼種比例為:低碳鋼55.6%,包晶鋼及中碳鋼0.3%,高碳鋼6.5%,低合金鋼1.2%,合金鋼1.2%,不銹鋼(鐵素體及馬氏體)35.1%,無取向硅鋼0.1%,所有產品內部質量和表面質量都達到了滿意的結果。

美國Tippins公司與韓國三星重工業公司聯合開發了TSP薄板坯連鑄連軋工藝。其特點是將一臺中等厚度(100～125mm)板坯連鑄機和一臺單機架爐卷軋機結合起來,具有年產40～120萬t熱軋卷帶材的能力。它適合于較小規模的帶材生產,并適合于產品品種及產品寬度及厚度變化較大的板帶材生產。捷克Novahut鋼廠曾建設一條TSP生產線,單流鑄機,一架爐卷軋機,鑄坯為125mm×800～1600mm,產品最小厚度1.5mm年產能力90萬t。據報導加拿大IPSCO公司獲得TSP技術的專利許可證,正在建設一條生產線,它的電爐和連鑄機由MDH提供。鑄坯厚度127～152mm,寬1219～3136mm,鑄速最達1.9mm/min,后面設有步進式加熱爐及爐卷軋機。生產能力為1125000t/a,產品包括帶鋼卷及熱軋板,帶卷厚2.29～19.0mm,寬1219～2438mm,4.78～38.0mm,其產品的規格范圍很寬。

另外,還在一些各具有特點的工藝技術,如CPR、UTHS等工藝還處于研究階段。3.5應用領域不斷擴展薄板坯連鑄連軋工藝初期只應用于短流程小型鋼廠。它使此類小鋼廠步入了板帶材生產領域,并以它特有的低投入、低成本及地域市場的優勢從大型鋼鐵聯合企業里爭奪了一份板帶產品市場,90年代中、后期,隨著薄板坯連鑄連軋技術的不斷發展,市場競爭力進一步加強,促使了一些大型鋼鐵也開始建設薄板坯連鑄連軋生產線。其匹配情況按金屬爐料及冶煉方法的不同,計有以下幾種主要類型。

(1)以高爐鐵水及廢鋼為原料,以電爐冶煉向薄板坯連鑄連軋線提供鋼水。即高爐鐵水+廢鋼—電爐—二次精煉—連鑄連軋—成品。韓國POSCO光陽鋼廠的ISP車間,利用該廠鐵前系統的能力,在不增建焦爐及燒結有關設施下,只增建一座高爐,向電爐提供鐵水,1號ISP車間兩座130t的雙殼直流電弧爐,爐料中鐵水40%,粒鐵15%,廢鋼45%。兩流鑄機ISP生產能力180萬t/a,該廠正城建設的2號ISP車間情況與1號車間相似,生產能力200萬t/a。POSCO將其稱為MMIM(MiniMillinMill)模式即大鋼鐵廠中的小鋼廠模式,特點是充分利用原有鐵前系統的存量資產,并在有限的鐵水供應情況下配足部分廢鋼利用電爐多生產鋼和有市場競爭力的帶材。

(2)以高爐鐵水為原料,以轉爐冶煉提供鋼水。即高爐—轉爐—二次精煉—連鑄連軋—成品,適用于現有大型鋼鐵聯合企業,充分利用原有冶煉系統的能力或新增冶煉能力向新建的連鑄連軋生產線提供鋼水。如美國ACME鋼鐵廠在原有86t復吹轉爐車間建一條單流鑄機CSP生產線,年產100萬t熱軋卷。德國蒂森克虜伯廠由原