带式薄带坯连铸连轧的进步和展望.doc

中国带式薄带坯连铸连轧的进步和展望摘要： 薄板坯连铸连轧生产工艺是根据1857年英国人Henry Bessemer发明的专利而提出的。因为开发研究的公司采用的结晶器不同，分为带式、辊式、辊带组合式等，其中研究得最多、进展最快、最具发展前途的是 双辊薄板坯连铸连轧工艺。过去几年我国薄带坯连铸连轧，中国薄带坯连铸连轧工艺设备和相关技术的国产化水平都有提高。现在中国已迅速的发展成为采用薄带坯连铸连轧工艺的主要国家之一，为促进现代钢铁生产流程的发展做出贡献。关键词：连铸连轧 进展 展望 薄板坯正文：新型薄板坯连铸连轧工艺 目前，国外开发的薄板坯连铸连轧工艺形式较多，但目前 实现规模生产的只有4种，即德国施勒曼-西马克口（SMS）公司的CSP工艺；曼内斯曼-德马克(MDH)公司与意大利的阿西埃尔里亚-阿莱德集团合作开发的ISP工艺；意大利达涅利公司的FISR工艺；奧地利奧钢联开发的CONROLL工艺等。 CSP工艺 施罗曼西马克公司开发的CSP（compact strip production）工艺，也称为紧凑式热带生产工艺。CSP工艺流程一般为：电炉钢包精炼炉薄板坯连铸机保温炉热连轧机层流冷却地下卷取。CSP工艺具有流程短、生产简便、稳定、产品质量好、市场竞争力强等一系列突出优点。 CSP工艺采用了许多关键技术，具体包括：（a）使用漏斗型结晶器。漏斗型结晶器具有较厚的上口尺寸，便于浸入式水口的插入，长水口和结晶器的距离不少于25mm，有利于保护渣的熔化。提高其使用寿命。（b）严格控制钢水质量、提高纯净度。对CSP工艺而言，为保证产品质量，要从精炼做起，采用优质原料，控制废钢夹杂，配加直接还原铁都是必要的。(c)版型控制技术。如轧辊横向移动、轧辊热曲度控制、板厚及平整度的在线控制等技术使之能够生产1mm的热轧带卷。ISP技术 ISP（inline strip production）工艺，即在线热带钢生产工艺，是德国曼内诗曼德马克公司和意大利阿西埃维尔西亚集团合作开发的一种薄板坯连铸连轧技术。该技术采用平行班型结晶器，液压压下技术。其工艺流程可简述为：钢包车中间包薄片状浸入式水口结晶器结晶器铸轧段粗轧机剪切机感应加热炉精轧机层流冷却地下卷取。 ISP方案的技术含量较高，液芯压下，大压下预轧机等充分利用了铸坯的高温特征，大大减小了轧机的负荷，在目前实施的薄板坯连铸连轧工艺方案中生产线最短，仅需180mm，实现了短流程。从钢液至成卷仅需15min，显示了其高效性。液芯压下和大压下轧机的采用使得在高温下变形抗力小，用小的轧制力即可实现大的变形，节约了动力消耗，偏析度低，改善了带钢内部组织，进精轧机坯料是厚度变薄，减少了精轧加工量。板坯中间卷曲成为可能缩短了生产线长度。但是该技术设备复杂，对管理水平和技术要求较高。其他技术 除上述工艺外，还有其他的薄板坯连铸连轧工艺，如FTSRQ工艺（意大利开发），被称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯铸轧工艺。该工艺能浇铸各种钢种；板坯宽度厚度范围也较大；直接浇铸过程操作灵活。此外还有CONROLL工艺、CPR工艺等。薄板坯连铸连轧在中国的发展与进步 进入新世纪后中国处于钢铁生产髙速增长的新时期，同时也加快了工艺流程结构优化的步伐，特别是一批中型钢铁企业和大型钢铁企业进行了产品结构转型或流程优化，这使薄板坯连铸连轧这一新工艺在中国得到了快速发展。 生产效率循序提高从表1可见，2002年以后，中国薄板坯连铸连 轧生产的热轧卷产量分别以每年增加63%、71%和 40%的速度递增，3年增加2.88倍。2005年薄板坯连铸连轧生产线生产的热轧带卷产量达到1896 万t,其中冷轧坯料328.9万t占17.3%，热轧商品卷中宽带1567万t，占中国热轧商品中宽带产量 3399万t的46%，占全部热轧商品板材产量6649 万t的23.6%。2009年为止，包括2010年新投产的新生产线，中国已有30条薄板坯连铸连轧生产线投入生产，其中有27条生产线与转炉相匹配，总能力超过3500万t/a，占世界薄板坯连铸连轧生产能力的1/3左右。下表列出了上述各厂薄板坯 连铸连轧生产线产品规格和轧机配置。 产品开发有新进展，并逐渐形成各厂特色中国薄板坯连铸连轧生产线不仅生产效率高， 同时也开展了大量的产品开发工作，各厂都取得了具有自己特色的产品研发成绩，有的已实现了批量生产。可以说中国薄板坯连铸连轧的生产效率与产品开发基本上实现了同步增长。产量增长必须做到工艺、装备正常化，加上积累的生产管理经验，实际上是产品开发的重要基础，而产品开发又促进了工艺、装备及管理的进一步优化 首先，厂在生产细晶与超细晶钢、低碳高强度钢、微合金化铌、钒、钛高强钢板的实践中取得成功。 如珠江钢厂CSP作业线已成为全球集装箱用薄钢板最大供应商，其中包括了厚度1.6mm的超髙强度集装箱用薄钢板。包钢批量地生产了铌微合金化高强度钢板并解决了铌微合金化钢种的混晶问题。 第二,在生产低碳冷轧坯料方面获得成功。马钢CSP生产线在进行开发研究后，已成功地将冷轧基料在热轧卷产量中的比例由30%提髙到75%以上。 第三，进行了铁素体轧制、半无头轧制等先进工艺的研究与工业化试验。例如涟钢和唐钢半无头轧制试验已超过千吨级的规模，唐钢、珠钢等厂还进行了铁素体轧制的试验研究。 第四。薄规格产品的试生产也取得进展，2005年珠钢2mm的热轧卷占总产量的47.6%，涟钢、唐钢、珠钢都试轧出0.780.97mm厚的热轧卷。 第五。相关工厂、科研院所、高等学校在产品开发方面，注意薄板坯连铸连轧流程工艺的特点，从理论上进行研究，找出成分控制、洁净度控制、凝固、均热、轧制、冷却与钢材组织性能的关系。北京科技大学与珠钢合作，发现在普通低碳钢热轧板卷中存在着纳米尺度的析出物，具有显著的沉淀强化作用，并在实验室条件下，通过回火快冷处理，证明对薄板坯连铸连轧钢板性能的调控尚有较大发展空间，这方面的探索虽然还有待进一步深入，但对选择TSCR工艺参数、保证质量、提高生产效率会有促进作用，对揭示这一流程产品组织性能变化的规律、有目的地优化工艺与装备配置、选择最佳产品结构系列都具有重要的意义。高附加值品种钢开发与批量生产近些年，中国薄板坯连铸-连轧生产企业在高附加值产品开发方面取得了较快的发展。如珠江钢厂与国内高校、科研院所合作，充分利用电炉流程的特点，开发出不添加微合金元素的低碳高强度钢；采用微合金化技术，先后研发了Ti微合金化高强钢、V-N微合金化细晶高强钢、Nb微合金化管线钢等产品系列。采用了Ti微合金化生产的高强钢的屈服强度达到700MPa，并具有良好的成形性、强韧性和耐候性，同时也使珠钢成为世界上最大的集装箱板供应商。采用的V-N微合金化技术获得铁素体晶粒为34的细晶组织，使产品在具有较高强度的同时具有良好的韧性。在Nb微合金化方面，包钢、珠钢、本钢等企业通过生产工艺控制，成功解决了含Nb钢的混晶等技术问题，研发出了 X56、X60、X65等管线钢。 济钢和鞍钢则采用中等厚度薄板坯连铸-连轧技术分别开发出了X70、X80级的管线钢。包钢还采用CSP工艺开发生产了Nb微合金化汽车大梁板、J55石油套管用钢和热轧双相钢等。部分关键装备技术的国产化 薄板坯连铸连轧生产线装备国产化中国薄板坯连铸-连轧生产线的工艺装备，在引进的基础上，国内制造的比例逐步提高。现在回转台、铸机以及热连轧机、卷取机等工艺装备在很大程度上已经实现了国内制造，这有利于降低投资 成本和及时提供备品备件。 浸入式水口的研发 中国一些耐火材料企业，产品质量不断提高， 国产浸入式水口已占国内市场相当的份额。在注重浸入式水口耐火材料产品质量提高的同时，对浸入式水口结构进行了优化设计。如包钢、唐钢等企业 与有关高校合作，开发出新一代浸入式水口产品， 包钢的浸入式水口的使用寿命达到了 9001100 min。与此同时，结晶器内流场得到进一步的优化，其效果表现在两个方面：一是液面波动大幅减小；二是铸机漏钢率和铸坯裂纹率大 幅降低，促进包钢薄板坯连铸机高效化生产。 保护渣 经过近十年的开发，国产的薄板坯连铸用保护 渣已在中国的薄板坯连祷-连轧生产企业中得到广泛应用，由于成本降低约50%左右，因而占据了大部分的市场份额。其中打FTSR铸机用的保护渣基本实现国产化，CSP铸机使用国产的保护渣超过50%。 结晶器结晶器方面的开发工作主要是两个方面：一是 以提高结晶器使用寿命为目的的镀层技术和材质技术开发；二是以适应不同钢种生产、提高产品质量为目标的结构优化和曲面设计。目前，中国自行加工的薄板坯漏斗型结晶器已被广泛应用十国内有关薄板坯连铸-连轧生产企业，其寿命达到进口产品的同等水平。对薄板坯连铸连轧生产与技术创新的展望 中国薄板坯连铸连轧生产是以转炉流程为主流的，这一特点对提高生产效率有重要影响，也有利于产品结构优化。而工艺装备的多样性则是中国薄板坯连铸连轧工艺的另一个重要特点。和美国有所不同，中国有大型联合企业新建或改造的薄板坯连铸连轧生产线，有新建电炉企业薄板坯连铸连轧线，还有在中等规模的长材厂的基础上发展起来的薄板坯 连铸连轧线，而且后者还占了相当的比例。薄板坯连铸机主要有CSP、FTSC和ASP 3种工艺技术，板坯厚度为50135mm，而且除了引进的技术和装备外，自行研发的工艺装备也是多样性的；带钢轧机有CVC轧机也有PC轧机；在轧机系列的组成上有F6、F7；也有F2+F5；也有F1+F6。这种多样性的实践过程为工艺比较和未来的优化提供了研究、开发的基础和评估的依据，应该说生产实践的多样性有利于比较和进一步改进。应该看到薄板坯连铸连轧工艺尚存在不足之处是：单纯地用炉衔接炼钢炉和连铸机，每一个连浇过程的开始，都要先炼两炉钢，而薄板坯铸机处在等待停顿状态，使生产效率和产品品种方面都受到限制；2座隧道加热炉对1套轧机运行不方便，甚至相互影响。因此未来的创新与发展的展望，最主要的是两个方面，即继续大力提高新流程的生产效率和建立起具有优势的产品体系，逐步形成与传统流程竞争过程中的合理分工以及在某些方面的优势。在中国的条件下，与转炉相匹配的生产线其年产能力都有望突破250万t或300万t，而鞍钢新建的4套中厚度板坯连铸机对1套热带轧机的生产组合，是一种新的探索，其生产能力有望达到500 万t/a左右，会对传统流程产生某种影响。 建立薄板坯连铸连轧优化的产品体系是又一个重要的发展目标。首先应该扩大薄规格热轧板的生产比例，进而解决生产冷轧基料以及硅钢的各类问题，逐渐扩大高质量产品的生产量，尽快取得优势。 为了实现高效化与高质量档次品种体系开发的目标，必须重视一批工艺和装备、核心技术的开发，如适应于高铸速、高钢通量和高质量要求的结晶器系统的新技术，长寿而热流优化的浸入式水口技术， 全生产线信息集成控制技术等。这些核心技术与装备的优化，将可能实现人们长远的理想目标，即以单流薄（中）板坯连铸机进行高速浇铸（如812 m/min），配合1套热连轧机，并进行半无头轧制，实现年产能力350万t左右，形成更优化的流程配置。 薄板坯连铸连轧工艺的技术创新，是新世纪推动中国钢厂结构优化的技术支撑之一，而且已经具备了不断进行开发与集成创新的基本条件，我们愿意和各国同行们开展合作，推动薄板坯连铸连轧流程技术的不断进步。 参考文献：【1】陈兴禹.薄板坯连铸连轧工艺与传统工艺的比较.金属世界 2011-4 10【2】朱长华.薄板坯连铸工艺及其研究的现状和发展趋势.湖南冶金 2002-4 【3】郑忠.薄板坯连铸连轧加热技术及发展.工业加热 200