薄带钢直接连铸技术

轧钢室薄带钢直接连铸技术主讲人：彭一鸣设计管理部、培训学院2006年10月轧钢室目录发展简况工艺原理及特点主要工艺及设备生产规模及产品投资与生产成本铸带的优势与问题主要技术经济指标结束语与展望轧钢室定义薄带钢直接连铸技术也称薄带铸轧技术，是将钢水直接浇铸成1～5mm厚的薄带,再经在线轧制成0.7～3.5mm成品薄带的新技术发展概况优点和传统的工艺相比，具有生产工艺先进、节能、环保、投资少、质量好适于生产超薄热带、生产周期短、宜于实施无头轧制在碳钢、不锈钢领域中可替代部分热轧薄板和冷轧薄板，是钢铁生产的主要发展方向之一发展概况轧钢室国外薄带连铸技术的发展1857年，英国人HenryBessemer提出双辊连铸并取得专利90年代初，各国铸带技术处于实验阶段目前有30余家在研究铸带技术，美、日、德、意、法、英、韩已有多条试验机组接近半工业、工业化水平。三家已进入商业应用阶段：Castrip、Eurostrip、STC，其中Casrtrip水平最高发展概况轧钢室发展概况地点双辊机型炉容t辊宽mm辊径mm铸速m/min带厚mm试验钢种年份纽柯/IHI美国同径110134550060-1500.7-2低碳钢2002BHP/IHI澳大利亚同径601350(1960)50060(120)1.5-2.5碳钢1995NSC/MHI日本同径601330120030-901.6-5304不锈钢1998Krefeld德国同径901430150060-1501.3-3.5304不锈钢2003Myosotis法国同径90865150020-1001-6不锈钢碳钢硅钢Terni意同径601350150030-1001.6-2.1碳钢、硅钢2001POSCO/Davy韩国同径5013001250-1351.8-6不锈钢、碳钢1995AST/CSM/VAI意同径60800150050-802-5浦项№2韩国同径1313001250－1351.8-6不锈钢、碳钢2003英钢联英国同径34007508-212-6碳钢硅钢不锈钢曰立造船日本同径101050120020-502-5日金属工业日本异径0.46501400/4005-501-5Krupp德国异径101050950/16030-601-5合金钢+部分国家开发的双辊铸机的主要技术参数轧钢室发展概况澳大利亚：BHP(BLUESCOPE)与日本IHI从1985年开始合作开展了双辊薄带连铸试验。1995年成功的浇铸出厚2mm，宽1900mm的低碳钢带卷美国：纽柯与BHP、IHI合作2002年建成商用碳钢铸机。正在建2号铸机日本：NSC、MHI合作1998年建成商业不锈钢铸机德国、意大利、法国：蒂森、AST、VAI合作，1999年统一了欧州铸带试验，建立了Eurostrip计划：2003年在德国建成商用不锈钢铸机；2001年在意大利建成电工钢、碳钢半(预)工业铸机从1988年以来韩国和英国代维公司合作开发双辊铸带机，1991年和1995年在浦项建设了№1和№2试验铸带机组，可浇铸1.8～6mm×1300mm的铸带卷。钢种为不锈钢、碳钢等。韩国浦项与戴维公司合作新建的年产60万吨薄带铸机计划在2006年6月投产。轧钢室我国薄带连铸技术的发展20世纪80年代开始研究铸带技术1984年在上海建成我国第一套双辊薄带实验机组目前的研究主要集中在宝钢、东北大学和重庆大学发展概况我国双辊薄带连铸机的主要参数机型投产年份辊径mm带厚mm带宽mm铸速m/min钢包容量kg上海钢研所同径19842002-6110＜30150东北大学异径1985200/5001-2210＜40250上海钢研所同径19875002-4580＜30500重庆大学同径19912501-101503-30100宝钢同径20038001-6120060-10020000轧钢室我国薄带连铸技术的发展具体情况宝钢集团上海钢研所从1984~2000年，先后设计了7套铸带试验机，并已成功浇注了1.5mm~3mm厚、250mm宽的不锈钢薄带，目前已申请了19项专利、8项技术秘密东北大学采用异径双辊铸机试验生产了厚1~5mm、宽250mm的高速钢、硅钢薄带重庆大学采用同径双辊铸机生产了厚1~5mm、宽150mm的高速钢、不锈钢和铝合金薄带发展概况轧钢室工艺原理与特点工艺原理及特点铸带基本原理铸带的特点热轧薄板的生产工艺流程铸带工艺流程轧钢室工艺原理与特点铸带基本原理现代商用铸带工艺均采用双辊薄带连铸工艺。为两个反向旋转的辊子,其表面起到凝固或结晶器的作用。轧钢室工艺原理与特点参数单位薄带薄板坯传统厚板坯厚度mm1.650220铸速m/min8062结晶器平均热流量MW/㎡142.51.0全凝固时间S0.15451070坯壳的平均冷却速度℃/S17005012冶金长度m＜0.5＜5.0＞10结晶器中的钢水量Kg＜400＜900＞5000浇注参数比较表轧钢室工艺原理与特点铸带的特点传统连铸使用保护渣，而薄带连铸不使用任何保护渣和润滑剂传统连铸通过结晶器振动来打开接触,协助将板坯拉出,而铸带时，钢流与铸辊表面(结晶器表面)不产生相对运动，坯壳与铸辊紧密接触浇铸速度大，为厚板坯连铸的～40倍铸带的凝固时间极短，只有0.1-0.2秒,一般为0.5秒,传统板坯约为15-18分钟,因此铸带的内在质量很好，与传统连铸截然不同铸带时坯壳的冷却速度极高,比传统板坯高百倍以上,导至滚筒的热流量非常大,比传统连铸大十几倍,且几乎都要通过铸辊散逸，见表薄带在离开铸辊时完全凝固,厚板坯离开结晶器时还有液芯;薄带采用隋性气体保护浇铸由于薄带凝固速度极高,使晶界处熔点降低的残余元素没有机会进入晶界,意味着不存在元素偏析的机会，可用劣质废钢而不影响钢质轧钢室工艺原理与特点热轧薄板的生产工艺传统厚板连铸机+热恋轧机（A工艺）中薄板坯连铸机+紧凑式热连轧机（B、B’工艺）带钢连铸机+在线热轧机（C工艺）轧钢室工艺原理与特点铸带工艺流程不锈钢电炉冶炼→精炼(AOD)→回转钢包→中间罐→连续铸带→(加热)→在线热轧→(在线热处理)→冷却→飞剪→双卷取低碳钢电炉冶炼→精炼(LF)→回转钢包→中间罐→连续铸带→在线热轧→冷却→飞剪→双卷取轧钢室主要工艺及设备主要工艺及设备机组布置不锈钢低碳钢轧钢室主要工艺及设备车间布置不锈钢低碳钢轧钢室主要工艺及设备冶炼目前都采用电炉,电炉和钢包炉最大110t,配置110tLF精炼炉(Castrip)，不锈钢用AOD炉，中间罐23t。中间罐内设置钢液面保护层、活动挡渣扒、多流式浇口,保证钢水能均匀、稳定地分成几流注入液池,一般采用带水平孔的浸没式水口轧钢室主要工艺及设备连铸机连铸机形式：辊式、带式、辊带式辊式有单辊式、双辊式双辊铸机的形式有同径式、倾斜同径式和异径倾斜式轧钢室主要工艺及设备铸辊•铸辊结构：铸辊是个空心辊,由不锈钢辊芯、铜套和镍镀层共三层构成。内外水冷轧钢室主要工艺及设备•铸辊参数机组名称STCEurostripCastrip主要产品304不锈钢304不锈钢低碳钢铸辊直径/mm12001500500铸带宽度/mm778-13301100-14501345(将来2000)铸带速度m/min30-9035-70(150)60-150(典型80)轧钢室主要工艺及设备•铸辊控制铸辊力恒定厚度自动控制辊缝恒定厚度控制铸辊力恒定厚度控制：＜±8.8％(平均为±5.3％)辊缝恒定厚度控制：＜±3.0％(平均为±2.6％)轧钢室主要工艺及设备侧坝(侧封板)•侧坝是贴在铸辊两端的两块板。两块侧坝和两个铸辊构成钢水熔池(结晶器),是防止钢水从铸辊两端泄漏的密封装置•侧坝的结构侧坝一般用耐火材料或熔结石英制作，金属框架上有耐火材料，与铸辊接触部分填有陶瓷板，背面埋有电热元件，用于预热侧坝轧钢室主要工艺及设备密封室采用密封室的效果，生产碳钢带的Castrip提出如下数据：氧化铁皮层厚度(μm)未经保护的直接浇铸带钢4~7经保护的直接浇铸带钢2~2.5普通热轧带钢4~7STC密封室CASTRIP密封室轧钢室主要工艺及设备在线加热Krefeld厂认为奥氏体不锈钢的低温强度高，为了保证充分利用轧机能力，设置在线加热是必要的。感应式，功率为10000kw，提高400℃达到轧制温度STC厂也生产奥氏体不锈钢，未设置加热炉Castrip厂生产低碳钢带，也未设置加热炉。考虑到节能、环保，应采取各种措施，尽量不增加在线加热炉轧钢室主要工艺及设备在线热轧为了消除残留疏松、改善机械性能、细化晶粒和提高带钢表面光滑程度，热轧作为一个必要的工序已被广泛接受。一机架最大压下率不锈钢达30％，碳钢达50％。不锈钢带厚度可从1.8mm减至1.3mm，低碳钢带厚度可从1.0mm减至0.7mm(实际0.84mm)。如增加第二架热轧机，有望减至0.4-0.45mm功能细化晶粒：压缩比越大，细化程度越高提高表面光洁度：STC凸度由108μm降至70μm，表面粗糙度由7μm降至0.6μmCastrip提出如下数据表面光洁度(μm)铸态带钢(生产率60t/人时)1.5-2.0铸态带钢＋在线轧制带钢0.5-0.75普通热轧带钢1.0-1.5改善机械性能Castrip屈伏强度(Mpa)抗拉强度(Mpa)延伸率(％)铸态带钢30044026铸态+轧制带钢38546529轧钢室主要工艺及设备轧机性能CastripSTCEurostrip轧机型式单机四辊单机四辊单机四辊CVC机架数1(2)11工作辊mm475×2050无资料无资料支持辊mm1550×2050无资料无资料轧制力MN30max40max40(45)max电机功率Kw35006500压下率％50max30max30max工艺控制无资料AGC板型控制CVC、AGC工作辊弯辊轧钢室主要工艺及设备在线退火利用显热进行奥氏体不锈钢固溶退火，代替不锈钢冷轧前的热带退火工序。低合金钢和碳钢，正火可细化晶粒、均匀组织，获得与传统热轧相同的机械性能，节约能源，降低成本。在线退火作为一个铸轧后的热处理步骤是很有前途的。在线辅助设备主要有层流冷却、飞剪、卷取机、运输辊道等，一般都采用常规设计。运输辊道设计要防止不锈钢带划伤。一般采用2台地下卷取机。STC采用1台双卷筒卷取机。Castrip的铸带经轧制后，以130m/min速度通过输送辊道轧钢室主要工艺及设备离线精整设备Castrip的低碳钢产品，主要以薄规格热轧薄板形式出售，大部分要经平整，小部分经酸洗、涂油；相当多的产品热镀锌后交货。在＜1.5mm的镀锌板可与冷轧镀锌板竞争。不锈钢产品一般经冷轧后销售。离线精整设备主要是平整机，有的在热轧或冷轧厂设热镀锌机组和酸洗机组。轧钢室主要工艺及设备铸轧线的自动控制作业线上的设备都采用了常规生产中的先进设备和技术。从浇铸到卷取，整条作业线采用了全自动控制，除基础自动化外，主要的自动控制功能有：自动启动逻辑控制结晶器液面位置控制水口位置(浸入深度)控制铸辊凸度控制铸辊力恒定控制铸辊辊缝恒定控制侧坝位置和压力控制轧机轧制力、AGC、板型控制带钢退火控制冷却自动控制剪切自动控制卷取自动控制轧钢室生产规模及产品生产规模及产品生产规模铸带机组名生产钢种设计规模(万吨/a)STC304不锈钢42Eurostrip304不锈钢40Castrip低碳钢50Castrip№2低碳钢50-60韩国浦项60TimSmith预计70-80推算40-75轧钢室生产规模及产品产品钢种不锈钢带：(奥氏体)商业生产304(铁素体)浇铸过碳钢带：商业生产低碳钢电工钢带：浇铸过商用机组生产的规格低碳钢带304不锈钢带浇铸轧后浇铸轧后厚度(mm)1.0-2.10.84-2.01.8-5.01.3-3.5宽度(mm)max1345(1600)778-1430卷重(t)max25max30规格轧钢室生产规模及产品产品质量内部质量由于凝固时间短，