薄板坯连铸连轧技术培训讲义

薄板坯连铸连轧技术提纲•连续铸钢•薄板坯连铸连轧•近终型浇铸连续铸钢(连铸)是将钢水通过连铸机直接铸成钢坯，从而取代模铸和初轧开坯的一种钢铁生产先进工艺。世界各国都以连铸比(连铸坯产量占钢总产量比例)的高低来衡量钢铁工业生产结构优化的程度和技术水平的高低。连铸的好处在于节能和提高金属收得率。连续铸钢连续铸钢连续铸钢连续铸钢的优越性•简化了工序，缩短了流程省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约40%，减少占地面积约30%，劳动力节省约70%。•提高了金属收得率采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为84%-88%，而连铸工艺则为95-96%，金属收得率提高10-14%。连续铸钢•降低了能源消耗采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。•生产过程机械化、自动化程度高设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。•提高质量，扩大品种几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺生产，而且质量很好。连续铸钢连续浇铸最早由亨利·贝塞麦提出，并于1846年开始试验，但是直到1937年才实现了铜合金的连铸，1950年制出钢液的连铸机。亨利·贝塞麦连铸技术在钢铁生产中的应用是钢铁冶金工业的一次技术革命，它不仅大大提高了生产率，减少了材料消耗，提高了能源效率，并且提高了材料的质量。此后还出现了连铸连轧O.C.C技术。连续铸钢连铸的发展史1、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用）（1）1947年－1974年：技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸－初轧为核心，生产外延扩大。（2）1974年－1989年：技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。（3）1989年－现在：技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板坯，连铸－连轧为代表，钢厂向紧凑化发展。连续铸钢2、21世纪钢铁工业发展趋势（1）产品更加纯洁化（2）生产工艺更加高效低耗（3）生产过程对环境更加友好连续铸钢薄板坯连铸连轧薄板坯连铸连轧典型的薄板坯连铸连轧工艺流程由炼钢(电炉或转炉)—炉外精炼—薄板坯连铸—连铸坯加热—热连轧等五个单元工序组成。该工艺将过去的炼钢厂和热轧厂有机地压缩、组合到一起，缩短了生产周期，降低了能量消耗，从而大幅度提高经济效益。薄板坯连铸连轧技术因众多的单位参与研究开发，形成了各具特色的薄板坯连铸连轧生产工艺，如：CSP、ISP、FTSR、CONROLL、QSP、TSP、CPR等，其中推广应用最多的是CSP工艺，由西马克·德马格公司开发。1、CSP工艺技术(CompactStripProduction)CSP工艺也称紧凑式热带生产工艺。CSP生产工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼炉→薄板坯连铸机→剪切机→辊底式隧道加热炉→粗轧机(或没有)→均热炉(或没有)→事故剪→高压水除鳞机→小立辊轧机(或没有)→精轧机→输出辊道和层流冷却→卷取机。薄板坯连铸连轧1－回转台；2－钢包；3－中间罐；4－连铸机；5－剪切机；6－加热炉；7－除鳞机；8－粗轧机；9－加热炉；10－事故剪；11－除鳞机；12－精轧机；13－层流冷却；14－卷取机；15－预留卷取机薄板坯连铸连轧2、ISP工艺技术(InlineStripProduction)ISP工艺也称在线热带钢生产工艺。ISP生产线的工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼→连铸机→大压下量初轧机→剪切机→感应加热炉→克日莫那炉→热卷箱→高压水除鳞机→精轧机→输出辊道和层流冷却→卷取机。薄板坯连铸连轧1－中间包；2－结晶器；3－液芯压下；4－除鳞机；5－预轧机；6－剪切机；7－感应加热炉；8－热卷箱；9－事故剪；10－除鳞机；11－精轧机；12－层流冷却；13－卷取机薄板坯连铸连轧3、FTSR工艺技术(FlexibleThinSlabRolling)FTSR工艺(FlexibleThinSlabRolling)被称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。FTSR工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼→薄板坯连铸机→旋转式除鳞机→剪切机→辊底式隧道式加热炉→二次除鳞机→立辊轧机→粗轧机→保温辊道→三次除鳞装置→精轧机→输出辊道和带钢冷却段→卷取机。薄板坯连铸连轧1－连铸机；2－旋转式一次除鳞；3－隧道式加热炉；4－二次除鳞；5－立辊轧机；6－粗轧机；7－保温辊道；8－三次除鳞；9－精轧机；10－输出辊道和层流冷却；11－卷取机薄板坯连铸连轧4、CONROLL工艺技术CONROLL工艺是奥钢联工程技术公司开发的用于生产不同钢种的连铸连轧生产工艺。CONROLL工艺流程为：常规连铸机→板坯热装(或直接)进步进梁式加热炉→带立辊可逆粗轧机→精轧机架→输出辊道和层流冷→卷取机薄板坯连铸连轧1－钢包加热炉；2－电炉；3－AOD；4－传送车；5－连铸机；6－加热炉；7－立辊轧机；8－粗轧机；9－精轧机；10－卷取机薄板坯连铸连轧5、QSP工艺技术QSP技术是日本住友金属开发出的生产中厚板坯的技术，开发的目的在于提高铸机生产能力的同时生产高质量的冷轧薄板。QSP工艺生产流程一般为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼炉→薄板坯连铸机→剪切机→辊底式隧道加热炉→立辊轧边机→粗轧机→高压水除鳞机→精轧机→卷取机。薄板坯连铸连轧1－单流连铸机；2－软压下装置；3－剪切机；4－隧道式加热炉；5－立辊轧边机；6－初轧机、除鳞机；7－除鳞机；8－精轧机；9－卷取机薄板坯连铸连轧6、TSP工艺技术(Tippins-SamsungProcess)倾翻带钢新技术，简称TSP。TSP工艺流程一般为：电弧炉(AC或DC）或转炉炼钢→钢包精炼→薄板坯连铸机→步进式加热炉→高压水除鳞机→立辊轧边机→单机架斯特克尔轧机→层流冷却→卷取机。薄板坯连铸连轧1－电弧炉；2－钢包精炼炉；3－连铸机；4－均热炉；5－卷取机；6－立辊轧边机；7－单机架斯特克尔轧机；8－层流冷却；9－成品带卷薄板坯连铸连轧7、CPR工艺技术(CastingPressingRolling)CPR工艺即铸压轧工艺，用于生产厚度小于25mm的合金钢和普碳钢热轧带材。它利用浇铸后的大压下(60%的极限压下量)，仅使用一组轧机，最终可生产厚度为6.0mm的薄带卷，也可生产低碳钢、管线钢、铁素体和奥氏体不锈钢及高硅电工钢等。该生产线包括一台连铸机、一台感应炉、除鳞机、一台四辊轧机。工艺流程示意为：电炉或转炉炼钢→钢包精炼炉→薄板坯铸压轧→感应加热炉→旋转式高压水除鳞机→精轧机→层流冷却→卷取机。薄板坯连铸连轧1－结晶器；2－挤压辊；3－轧制辊；4－感应炉；5－除鳞区；6－轧机；7－冷却区；8－卷取机薄板坯连铸连轧鞍钢1700短流程薄板坯连铸连轧生产线薄板坯连铸连轧唐钢薄板坯连铸连轧薄板坯连铸连轧酒钢碳钢薄板坯连铸连轧产品薄板坯连铸连轧与连铸连轧过程相比，每吨钢可节省能源达800kJ，CO2排放量降低85%，NOx降低90%，SO2降低70%。薄带铸轧技术尤其适合我国钢铁工业的发展情况，由于能够有效抑制Cu、S、P等夹杂元素在钢材基体中的偏析，从而可实现劣质矿资源（如高磷、高硫、高铜矿或废钢等）有效综合利用，节省宝贵资源，是钢铁工业实现可持续发展的重要内容。近终型浇铸薄带连铸薄带连铸工艺与其他工艺比较投资成本生产成本近终型浇铸近终型浇铸薄带连技术与新材料开发采用薄带连铸技术在新材料开发，特别是在生产很难热加工产品时，更是具有工艺上的优势，由于铸带是在冷却速度达到100～1000C/s的条件下形成的，二次枝晶间距仅为2-5μm，显微组织均质细晶，且具有遗传性，沿带厚成份偏析很小。这对高合金材料的生产十分有益，特别是在难以轧制的高合金薄带钢生产方面有着巨大发展潜力。例如,目前国外在开发的TWIP钢、INVAR合金、铁素体不锈、镁合金带、高硅钢等。近终型浇铸技术名称辊径辊宽（mmmm）钢包（t）铸速(m.min-1)带厚（mm）DSC（新日铁）120013306020～1301.6～5.0EUROSTRIP（AST）1500800601002.0～5.0Postrip（浦项）1200130011030～1302.0～6.0EUROSTRIP（蒂森克虏伯）150014509015～1401.5～4.5CASTRIP（纽柯）500200011015～1401.5～4.5薄带连铸代表技术约250mm连铸，62mm薄板坯连铸，新技术传统技术约.3mm薄板坯连铸，8-20mm薄带连铸连铸、热连轧工艺阶段:中间储备:薄板坯连铸连轧工艺阶段:中间储备薄带连铸工艺阶段:中间储备薄带连铸(水平带钢连铸技术)250mm1.5-25mm62mm0.8-9mm1.5-3mm8-20mm精整ThyssenKruppSteel缩短热轧板生产工艺近终型浇铸•对于薄板坯连铸厂来说，节省了板坯加热的能耗•还降低了轧制力•如果热轧卷的厚度足够薄，还能够省掉冷轧工序•从1999年开始，利用本技术使杜伊斯堡厂CSP生产线年产量达到240万吨以上。排放量kgCO2/t热轧卷050100150200250热轧连铸薄板坯传统工艺薄板坯工艺由于缩短工艺流程，从而减少了吨钢100kg的CO2排放量近终型浇铸近终型浇铸宝钢薄带连铸技术方向选择薄带连铸技术经过多年的发展形成过多种工艺技术方案，根据结晶器形式的的不同被分为带式、辊式、辊带式等。其中双辊式薄带连铸技术是其中最接近工业化的技术。双辊式薄带连铸又分为同径双辊铸机和异径双辊铸机，两辊的布置方式有水平式、垂直式和倾斜式。但最为成熟的是水平等径双辊式薄带连铸工艺。近终型浇铸宝钢薄带连铸技术方向选择钢水由SEN注入两个逆向旋转的水冷辊与两耐火材料侧封板组成的三角熔池，钢液接触水冷辊，经传导传热过程，首先形成半凝固层、凝固层，然后在双辊的逆向转动下进入吻合点，经过铸轧最终成为厚度在2-6mm左右的薄带坯。再经1或2机架四辊热轧机在线轧制成为厚度1-3mm薄带后成卷。双辊薄带连铸的基本原理图2003年，建成一条带宽1200mm双辊薄带连铸中试线并投入使用。2004年，完成不锈钢成卷试验。2005年，完成碳钢成卷试验。2006年，完成硅钢成卷试验。2007年，展开第二阶段攻关。2008年，完成在线四辊热轧机的增设并成功投入试验。2009年2月，中国第一条薄带连铸连轧生产线——宝钢股份薄带连铸产业化攻关项目全线投入试生产。近终型浇铸宝钢薄带连铸发展历史回顾中国第一条薄带连铸连轧生产线——宝钢股份薄带连铸产业化攻关项目于2009年2月全线投入试生产近终型浇铸近终型浇铸宝钢BAOSTRIP®中试机组介绍工艺路线及主要技术参数：利用宝钢特钢原有的16t电炉，重建一个占地72m36m的新厂房。主要的工艺流程为：炼钢车间生产的合格钢水，经过跨小车运输到薄带连铸车间的浇铸平台上，钢水经中间包和布流水口注入到双辊连铸机，铸成厚度为2～5mm的薄带坯,经单机架四辊轧机轧制后，冷却、卷取。近终型浇铸宝钢薄带连铸中试机组主要参数设备名称技术参数冶炼电弧炉/LF/VOD16t，各1座连铸机铸机型式/台数/流数双辊等径薄带连铸机/1/1结晶辊直径800mm浇注速度MAX110m.min-1铸带厚度/2～5mm生产钢种碳钢、不锈钢、硅钢输送辊辊面宽度1350mm飞剪飞剪型式/最大剪切厚度连杆式／5mm冷却控制冷却方式层流冷却热轧机型式／辊面宽/控制方式四辊热轧机/1350mm/带有HAGC控制系统卷取机卷取机/最大卷重卷取机/最大卷重铜合金辊式结晶器；改进的结晶辊内冷却系统设计；带有AGC控制的辊缝调节系统；装置控制系统的辊面清理装置；浇铸区域的气氛控制；带自动纠偏功能的薄带连铸夹送辊设计。近终型浇铸主要技术创新点整条生产线可实现无引带浇注有完备的参数检测和数据采集系统实现６个闭环控制：①自动开浇闭环控制②液位闭环控制③轧制力辊缝闭环控制④辊缝和铸带厚度闭环控制⑤线上速度的同步控制⑥纠偏控制近终型浇铸工艺设计的主要特点影响薄带连铸产业化的主要问题是生产成本和表面质量。薄带连铸