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1、The Development of Continuous Casting TechnologyUniversity of Science and Technology Beijing摘 要:：本文简要评述了我国连铸技术的发展概况，传统连铸技术的发展，薄板坯连铸技术发展以及薄带坯连铸技术发展。对提高连铸机生产率和连铸坯质量的技术措施进行了讨论。Abstract:The development of continuous casting technology in China.Conventional continuous casting technology and thin-slab con
2、tinuous cashing as well as strip continuous casting have been reviewed briefly in this paper.The technological measure increasing the productivity of continuous casting machine and improving the qualily of casting products is discussed.第1页/共59页前 言我国经济的快速增长，特别是工业和基本建设的加速，促进了钢铁工业的发展。中国已成为世界上钢铁消费和钢铁生产大
3、国。中国粗钢产量和消费量占世界总量的比例由1992年的11.2%和11.9%跃升到2002年的20.1%和25.8%。2002年钢产量达到1.82亿吨。由于连铸技术具有显著的高生产效率、高成材率、高质量和低成本的优点，近二三十年已得到了迅速发展，目前世界上大多数产钢国家的连铸比超过90%。连铸技术对钢铁工业的生产流程的变革、产品质量的提高和结构优化等方面起了革命性的作用。我国自1996年成为世界第一产钢大国以来，连铸比逐年增加，2003年上半年连铸比已经达到了94.65%。第2页/共59页1我国连铸技术发展1.1连铸比迅速增长世界各国产量和平均连铸比与中国连铸比于图1所示。由图可知：2002年
4、我国连铸比为93.7%，2003年上半年全国连铸比达到94.65%，已超过了世界89.70%平均连铸比的水平；我国连铸比已达到发达国家连铸比的水平，连铸比将要达到饱和状态。第3页/共59页1.2我国连铸机数量增长我国连铸机的数量如表1所示（统计到2002年12月）由表1可知：与工业发达国家相比，我国连铸机的台数可能是最多的；现有连铸机生产能力估计可达2.9亿t/年，实际连铸机产能还大有潜力 表1 国内连铸机统计机型台数流数年产能（万t）说明小方坯2117838983.50150方方矩坯2187819902150方板坯911208383板方兼用者按板坯计薄板坯10101262薄板坯连铸连轧圆坯2
5、052511.25以生产圆坯为主者按圆坯异型坯1363合计551174929204.75有几家方案未确定者（如广东、福建等）尚未计入第4页/共59页1.3高效连铸技术普遍应用四高技术的应用（高拉速、高作业率、高连铸炉数、高质量）；两个统一：产量与质量的统一，炉机匹配统一；4050%小方坯连铸机进行了高效化改造，流产量达到1520万吨/年，710天连浇生产，铸坯无清理率达95%以上。第5页/共59页1.4薄板坯连铸连轧流程应用（TSCR）全球已建成54流连铸连轧生产线，生产能力为5500万吨/年；我国已建和在建13流生产线，生产能力达到1400万吨/年（表2），占全球总产量的1/4。中国csp钢
6、产量（1050万吨）与美国csp产量（1000万吨）相当。第6页/共59页表2 我国薄板坯连铸连轧生产装备一览表序号企业炼钢炉连铸机板坯尺寸(mm)设计能力(万吨/年)轧机最终产品尺寸(mm)均热炉投产日期1珠钢150t电炉1流立弯型CSP509501350806机架CSP1.27辊底炉191.8m1998.112邯钢100t转炉1流立弯型CSP5070980156012316机架CSP1.2辊底炉191.8m1999.123包钢210t转炉2流立弯型CSP7090016802006机架CSP1.2辊底炉200.8m2，摆动联接2001.44唐钢150t转炉1流直弧型FTSR9070、6585
7、0168012025机架达涅利/三菱0.86辊底炉187.8m2002.125马钢100t转炉2流立弯型CSP9070、6590016002207机架CSP 0.88辊底炉270m2，摆动联接2003.126涟源90t转炉1流立弯型CSP70、6590016001307机架CSP0.812.7辊底炉291.8m2004.47本钢1流直弧型FTSR908585017501502005.5注：珠钢、邯钢csp已建成第2流投产第7页/共59页2传统连铸技术发展从20世纪50年代开始，连铸开始应用于钢铁工业。20世纪70年代连铸技术在工业发达国家的应用得到快速发展。目前可以说连铸机装备、工艺和自动控制
8、已达到了很高的水平。形成了系统的成熟技术。下面仅就提高连铸机生产率和铸坯质量的技术作一简要介绍。一台连铸机在生产上追求的目标是：产量要高，即连铸机生产率要高；质量要好，而生产无缺陷洁净的连铸坯。产量高、质量好这两者往往是互相矛盾的，企业应根据产品的定位，把连铸机产量和产品质量使其互相协调发展统一起来。第8页/共59页2.1提高连铸机生产率的途径要提高连铸机产量，主要是从两方面着手：提高连铸机拉速；提高连铸机作业率。（1）提高连铸机拉速连铸机的拉速高，则连铸机产量高。而拉速的提高受以下因素限制：出结晶器坯壳厚度；液相穴长度（冶金长度）；二次冷却强度。要针对连铸机的不同情况，对连铸机进行高效化改造
9、。小方坯连铸机高效化改造的核心就是提高拉速，拉速提高了，如何保证出结晶器坯壳不漏钢呢？其核心技术就是优化结晶器锥度，开发新型结晶器：Concast的凸模结晶器（CONVEX MOLD）Danieli自适应结晶器（DANAM）VAI的钻石结晶器（DIAMOLD）Paul Wurth的多锥度结晶器虽然，结晶器名称不相同，但其实质就是使结晶器锥度与坯壳收缩相一致，不致产生气隙，而减慢传热，影响坯壳均匀性生长。目前，国际上小方坯铸机拉速达到的水平如图2和表3。第9页/共59页图2 方坯尺寸与拉速关系第10页/共59页表3 小方坯铸机拉速单位断面(mm)拉速m/min结晶器型式德马克1301304.0-
10、4.3抛物线康卡斯特1501503.5凸型丹尼立1301304.3自适应VAI1151155.1钻石1551552.9钻石小方坯铸机拉速的提高，表现为单流产量的提高。从世界连铸发展历程来看：70年代，单流产量为56万t/年80年代，单流产量为810万t/年90年代，单流产量为1516万t/年第11页/共59页我国钢材生产结构是长型材较多，板材比较低（40%），反映在连铸机建设上是中小型钢厂建设小方坯连铸机较多。据统计我国共建小方坯连铸机280台978流，产量近6000万吨/年，平均产量约为6万吨/年.流。与国外比较，连铸机生产率还是较低的。为提高连铸机生产率从20世纪90年代以来，对旧有小方坯
11、连铸机进行了高效化改造，取得了显著成绩。如120 x120mm方坯拉速由2m/min提高3.04.0m/min,150 x150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5-3m/min.拉速提高了，连铸机单流产量显著提高。目前，我国不少钢厂的小方坯连铸机经过高效化改造后，单流年产量已达到1520万t的国际水平。板坯连铸机拉速的水平如表4所示，目前板坯厚度为200250mm拉速为1.62m/min左右，单流产量达到200万t/年。如果说提高拉速是小方坯连铸机高效化的核心，那么板坯连铸机高效化的核心不是在提高拉速，而是应放在如何提高连铸机作业率上，这是因为板坯连铸机的拉速受炉机匹配条件及铸机本身冶
12、金长度的限制不可能有较大的变化，以及由于过高拉速所造成的漏钢危害，对板坯连铸机的影响远远高于小方坯连铸机。第12页/共59页表4 高效板坯连铸技术经济指标厂家板坯尺寸（mm）拉速（m/min）作业率（%）漏钢率（%）年产量（104t）日本住友公司鹿岛厂3号板坯连铸机27014502.090300日本钢管公司福山厂5号连铸机22070016502.593300美国阿姆科公司阿什兰厂连铸机24096517272.0900.05200美国国家钢铁公司格拉尼特厂连铸机22090020401.659085200中国上海宝山钢铁公司1号、2号连铸机21025090019301.480230美国钢铁公司蒙瓦
13、利厂连铸机21025070010502.09085%，甚至超过了90%，有的企业仅为3050%。据统计，全国连铸机平均作业率2000年为63%，2001年为64.8%，2002年为63.8%，与世界平均水平差距较大，如何提高连铸机作业率，以提高连铸机生产率仍然是大有潜力可挖的。第15页/共59页表5 连铸机指标（世界平均水平）年代铸机作业率%浇注速率t/流min板坯大方坯小方坯70年代中期35381.70.250.1880年代末601.860.350.1890年代90230.40.60 国外有不少钢厂板坯连铸机拉速不高，而单流产量确很高，如美国A.K.Ashland钢厂的板坯铸机，浇24011
14、60-1750mm板坯，工作拉速为1.78m/min，单流产量达到220万t/年，连铸机有钢作业率为98%。这说明对板坯连铸机高效化改造核心不是提高拉速，而是要设法提高铸机作业率来提高连铸机的生产率。第16页/共59页提高连铸机作业率技术有1）长时间浇注多炉连浇技术异钢种多炉连浇：不中断浇注变换钢种；快速更换长水口：不中断浇注更换长水口；在线调宽：不中断浇注变换浇注断面；结晶器在线快速调厚度（只需25-30min）在热更换结晶器（小方坯）中间包热循环使用技术；防止浸入式水口堵塞技术2）长时间浇注连铸机设备长寿命技术长寿命结晶器：每次镀层的浇钢量：2030万吨；长寿命的扇形段上部扇形段：每次维修
15、的浇钢量100万吨；下部扇形段：每次维修的浇钢量300400万吨第17页/共59页 提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障的在线作业，是提高板坯连铸机作业率水平的关键。3）防漏钢的稳定化操作技术结晶器防漏钢预报系统；结晶器漏钢报警系统；结晶器热状态运行检测。4）缩短非浇注时间维护操作技术上装引锭杆；扇形段自动调宽和调厚技术；铸机设备的快速更换；采用各种自动检测装置；连铸机设备自动控制水平。第18页/共59页2.2提高连铸坯质量技术连铸坯质量概念是：铸坯洁净度（钢中非金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态）铸坯表面缺陷（纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣）铸坯内部缺陷（中间
16、裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析）第19页/共59页如图3所示,连铸坯质量控制战略是：铸坯洁净度决定于钢水进入结晶器之前的各工序铸坯表面质量决定于钢水在结晶器的凝固过程铸坯内部质量决定于钢水在二冷区的凝固过程 图3连铸坯质量控制因素下面就分别予以简要介绍：第20页/共59页提高连铸坯洁净度技术连铸坯洁净度评价：钢总氧量TO：钢中TO含量越高，说明钢中夹杂物多，钢就越脏钢中微观夹杂物（50m）高附加值的产品，对钢的洁净度要求是很严格的，如：极薄的板材如DI钢（0.18mm厚）；极细的钢丝如轮胎钢丝0.2-0.25mm；中厚板材和管线；高速钢轨。不同产品对钢中洁净度要求如表6。第21页
17、/共59页表6 高级钢材对洁净度要求产品分类钢种代表规格产品材质特性要求清洁度要求薄板DI罐低碳铝镇静钢0.20.3mmt飞边裂纹TO20ppm,D20m深冲钢超低碳铝镇静钢0.20.6mmt超深冲，非时效性表面线状缺陷C20ppm,N20ppm,TO20ppm,D100m荫罩钢低碳铝镇静钢0.10.2mmt防止图像侵蚀D100m,低硫化导架结构材13%Cr0.150.25mmt打眼加工时的裂纹D100m42NiD5m，N50ppm中厚板管线钢X5270级低合金钢1040mmt氢引起的裂纹夹杂物形态控制低硫化，S10ppm低温用钢9%Ni1040mmt低温脆化P0.003%,S0.001%抗层
18、状撕裂钢结构高强钢1040mmt层状撕裂低磷化、低硫化无缝管座圈材轴承钢50300mm转动疲劳寿命TO10ppm,Ti20ppm净化管不锈钢10 mm电解浸蚀时表面光洁度TO20ppm,N50ppm D5m棒材轴承轴承钢3065 mm转动疲劳特性TO10ppm,Ti15ppmD15m渗碳钢SCM432、420疲劳特性、加工性TO15ppm，P0.005%线材轮胎钢丝SWRH72、82B0.10.4 mm冷拔断裂非塑性夹杂D20m弹簧钢SWRSSi-Cr钢1.610 mm0.10.15 mm疲劳特性、残余应变性非塑性夹杂D厚板坯连铸薄板坯连铸/连轧薄带坯连铸。图4 连铸板坯工艺示意图第26页/共
19、59页（2）浇注板坯厚度与产量市场竞争要求连铸机生产率高，产品质量好，产品规格具有潜力，投资合理和操作成本低等。对于现代化热轧带钢生产线，浇注板坯厚度对达到这些基本要求有重要影响。因此要选择综合优势生产方案。由图5可知：厚板坯：200250mm，产量200万吨/流.年；薄板坯：4070mm，产量5070万吨/流.年；中薄板坯：90120mm，产量100150万吨/流.年；中厚板坯：130150mm，产量150 200万吨/流.年。图5 铸坯厚度与生产能力的关系第27页/共59页（3）方案比较最终产品质量取决于连铸板坯质量。就产品质量而言，传统厚度的板坯明显优于连铸薄板坯。而中等厚度板坯质量与传
20、统厚度板坯质量十分接近。厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯连铸的优点比较如图6所示：传统板坯优点（200250mm厚）l高生产率l高质量l高的灵活性薄板坯优点（5070mm厚）l较低投资成本l较低操作成本l较短生产周期l连铸连轧（直接轧制）中厚板连铸机（90150mm）l高生产率l高质量l高灵活性l高较低投资l较短生产周期l热装连铸轧制图6 厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯连铸的优点比较 从生产率、质量、投资和操作成本比较来看，中等厚度板坯连铸综合了传统板坯和薄板坯连铸的优点，是两者中的一种折衷方案。短流程钢厂建设薄板坯连铸机和中等厚度板坯连铸机已成为联合企业的竞争对手，现在世界上钢铁企业几乎不再建设长
21、流程的厚板坯连铸机了。第28页/共59页3.2薄板坯连铸发展与应用1）薄板坯连铸发展：的Crawfordsville厂第1条CSP生产线投产以来，由于市场和用户需求，得到了快速发展，到2000年已有18条CSP生产线投产，其产量不断增加（图7）。目前世界上已有25座钢厂建立了39流CSP连铸/连轧生产线，薄板坯厚度4070mm，宽度9001680mm，热轧带钢厚度0.825mm。图7 CSP铸机工艺热轧卷产量第29页/共59页图8 CSP工艺流程示意图第一代CSP工厂，双流连铸机年产180万吨，第二代双流连铸机CSP工厂年产可达250300万吨。典型CSP工艺流程示意图如图8所示。连铸连轧生产
22、过程：浇注均热轧制第30页/共59页 2）薄板坯连铸工艺多样化薄板坯连铸连轧生产线是以薄板坯连铸机开发商而命名的。CSP：西马克（SMS）开发；ISP：德马克（Demag）开发，现与SMS合并为SMSDemag，并称今后不再有ISP；FTSR：达涅利（Danieli）开发；QSP：住友金属（SMI）开发；Conroll：奥钢联（VAI）开发。五种工艺的生产线统计如表7所示。经过十多年的发展，全世界已建成薄板坯连铸/连轧生产线达32条44流连铸机，形成每年约4630万吨/流生产能力。表7 五种薄板坯连铸工艺 工艺开发商已投产项目在建项目合计生产线流数生产能力万t/a生产线流数生产能力万t/a生产
23、线流数生产能力万t/aCSP西马克162222303552019272750ISP德马克455651220057765FTSR达涅利122002220034400QSP住友金属住友重工3450034500CONROLL奥钢联11701114522215合计25343565710106532444630注：其中7套生产线建在转炉钢厂，其它均建在电炉钢厂第31页/共59页3）薄板坯连铸工艺优点20世纪80年代末出现的薄板坯连铸技术得到了迅速发展，与传统厚薄板坯连铸相比，其优势如下：短流程连铸连轧 常规流程连铸热轧生产规模 80150万 t/a(一流)160-250万t/a(二流)300-500万t
24、/a吨钢投资 40%100%能源消耗 25%-35%100%金属收得率 102%-103%100%生产成本 80%100%劳动生产率 0.5人,h/t 34人,h/t生产周期 2h 2天产品覆盖面 50%-70%100%第32页/共59页3.3薄板坯连铸凝固特点1）与传统厚板坯比较，薄板坯凝固特点如下：凝固速度快，液芯长度短：厚板坯、薄板坯、薄带坯的凝固特点如表8所示。由表可知，传统厚板坯完全凝固时间需10分以上，而薄板坯仅需1分左右，因此厚板坯液芯长度一般为2025m，而薄板坯液芯长度仅为56m。液芯长度短，减轻了设备重量，铸机结构简化，这是一个很重要的优点。表8不同类型连铸凝固特点厚板坯薄
25、板坯薄带坯尺度，mm150-30020-702-4拉速，m/min1-2.54-630-90完全凝固时间t,s600601050.5第33页/共59页2）铸坯热履程平稳，铸坯表面温度高且分布均匀铸坯凝固冷却参数比较如表9表9 铸坯冷却参数比较铸坯尺寸mm比表面，m2/t冷却速度，/s凝固终点温度，25015001.50.15900-10005015005.32.01150-1200由表可知：薄板坯的物理热有效利用：薄板坯散热面积增加约4倍，拉速快约5倍；使铸坯表面温度更高进入精轧机组，有利于减小轧制变形抗力。薄板坯纵向温度均恒，铸坯横向表面温度高且中心和边部温差小，不会产生质点（如AlN）沉淀
26、，不需再加热到高温溶解AlN，仅需均热就可直接轧制有利节能。这是薄板坯快速凝固的一个很大优点。3）铸坯内部结构致密，偏析小2501500mm 晶粒尺寸 60m501500mm 晶粒尺寸 40m第34页/共59页4）铸坯表面质量控制难度加大厚板坯、薄板坯、薄带其表面积/体积（单位长度）分别为0.2250.263、1.031.06、1015，表面积/体积比增加，在相同钢水洁净度条件下，夹杂物易集中在铸坯皮下，影响冷轧板的表面质量：因此，对薄板坯连铸来说，提高钢水洁净度更为重要。铸坯比表面积大，温度高，FeO皮严重，高压水除鳞不干净，影响薄板表面质量。为此，在薄板坯连铸/连轧生产线上设置2或3处的高
27、压水除鳞装置（400bar）。结晶器卷渣：结晶器空间小，拉速高，流动强度大，容易卷渣。定义：流动强度浇注速度/铸坯厚度（相同浇注速率）厚板坯：2.78t/min/200mm=0.014t/min.mm薄板坯：2.78t/min/50mm=0.055t/min.mm由此可知，在相同浇注速率条件下薄板坯结晶器内流动强度比厚板坯要大4倍，容易把保护渣卷入凝固壳。为此，在结晶器内采用电磁制动技术（EMBR）以提高铸坯内部质量对薄板坯连铸来说尤为重要。第35页/共59页3.4薄板坯连铸工艺设备特点1）继承了厚板坯连铸的成熟技术：保护浇注中间包冶金结晶器液面控制结晶器自动加保护渣漏钢预报气水冷却技术动态二
28、冷控制多点弯曲和矫直结晶器电磁制动（EMBr）技术2）开发适合于薄板坯连铸新技术漏斗状结晶器（核心技术）薄壁式浸入式水口带液芯铸轧技术高拉速保护渣（W=0.28V-0.47，W：渣耗，V：拉速）结晶器非正弦液压振动不同薄板坯连铸工艺技术特点如表10所示第36页/共59页表10 不同薄板坯连铸工艺技术基本特征CSPISPFSTRCONROLLQSP坯厚(mm)50-7060-75-90(100)/7040-8090/7070-8075-125100/8090/70机型立弯式直弧直弧直弧直弧结晶器漏斗结晶器上口170mm长1100mm漏斗700mm平板式直结晶器全弧直弧小漏斗H2结晶器上口180m
29、m长1200mm全长漏斗平板式直结晶器长900mm平板式直结晶器（多锥度）长950mm铸坯支撑结晶器下采用格栅，24个垂直扇形段进入弧形弯曲段多点弯曲矫直密排分节辊扇形段，无拉矫机，大压下轧机结晶器下78对带凸度密排分节辊，多点弯曲矫直扇形段密排分布辊渐进弯曲矫直密排分节辊扇形段多点弯曲矫直密排分节辊扇形段冷却水冷，气水气水气水气水气水弧形半径(m)33.5m56553.5冶金长度(m)69.71115.115511.2&15.7是否液芯压下未采用采用采用动态软压下无采用未采用拉坯速度(m/min)46Max.63.55Max.5.563.55.5Max.5.5633.53.55Max.55.
30、5注：表中铸坯厚度系指结晶器出口处的厚度，采用液芯压下后连铸机的厚度将减薄1020mm第37页/共59页3.5薄板坯连铸生产中几个问题 目前与薄板坯连铸/连轧生产线配置的炼钢炉有转炉流程和电炉流程两种，而我是以转炉流程为主。1）钢中残余元素控制 对于电炉薄板坯连铸连轧流程来说，主要是控制钢中残余元素的含量。不同薄板产品所允许的最大残余元素值（）：(w/%)饮料罐板材 0.18 深冲板材 0.26 低碳板材 0.30普通板材 0.315残余元素对超低碳钢（ULC）产品质量的影响如表10所示。品级CuNiCrSn总量板坯半成品热轧卷A0.090.040.050.0080.188000B0.110.
31、040.050.0280.228243C0.180.080.170.0300.460244注：0无缺陷；2轻微缺陷；3较重缺陷；4严重缺陷第38页/共59页可见，对以废钢为主炉料的电炉钢厂，采用薄板坯连铸/连轧生产优质薄板，必须在原料条件上下功夫：废钢分类管理，选用优质废钢；废钢+海绵铁废钢+铁水（3050%）对于转炉薄板坯连铸/连轧流程，以铁水为主要原料，但使用品质不良的社会废钢也应有所限制，不超过13%2）精炼工艺优化控制无渣或少渣出钢钢水中Ca/Als和Ca/S比控制钙处理后的软搅拌3）铸机拉速5070厚板坯拉速从理论上可达8m/min，但Nucor Berkeleg厂认为拉速大于6m/
32、min热轧板卷质量恶化。工作拉速以45m/min为宜。但有的工厂(如美国Gallatin厂)逐步提高低碳钢拉速由设计速度5.5m/min提高到6.7m/min。第39页/共59页4）连铸薄板坯厚度薄板坯连铸发展到今天有四个重要变化：不再追求愈薄愈好，对于年产250万吨双流CSP工厂一般以70mm厚度为宜，也可选择90mm厚度。铸机垂直段加长到8mm以上板坯宽度1560mm以上初轧+精轧机组。5)连铸坯温度动态二冷控制获得恒定的薄板坯表面温度 薄板坯进入加热炉温度尽可能高一些，有的厂可达到1075C.铸坯入炉温度高，轧制板形质量愈好，轧制规格愈薄，也能有效降低加热炉能耗。6）结晶器电磁制动技术E
33、MBr应用 薄板坯拉速比厚板坯高，在结晶器弯月面区钢水流动强度则大34倍，极易造成凝固坯壳卷渣。结晶器使用EMBr效果：板坯表面纵裂减少弯月面平稳，波动小，热轧板卷卷渣缺陷减少了90%，冷轧板表面缺陷 造成的废品损失由2.5美元/t减少到0.5美分/t结晶器铜板使用寿命率提高了1倍7）液芯软压下（LCR）和动态软压下（DSR）技术应用 出结晶器带液芯软压下是在铸机上部还是延伸到整个液芯长度上，根据冶金质量和钢种而定。有的厂不采用LCR技术。采用软压下的好处：减轻中心疏松和中心偏析。有利于细化枝晶。可适当增加坯厚，有利于改善铸坯表面质量。供给较薄板坯，轧制薄规格产品，节省后续轧制，增加生产灵活性
34、。第40页/共59页8）生产钢种不断扩大低中高碳钢（C=0.10%,Mn0.20%,Mn0.60%,Mn0.45%）包晶钢不锈钢（C0.10%，Cr13%;Cr17%,Ni8%）硅钢(C1.2%)管线钢(HSLAC=0.22%Mn1.8%Nb/V/Ti)合金结构钢微合金钢10）成材率成材率是反映企业技术与管理水平的综合指标。平均钢水成材率（钢水连铸坯）98.5%平均铸坯成材率（坯热轧卷）97.4%综合钢水成材率（钢水热轧卷）95.84%9）生产产品规格不断扩大从薄板坯连铸/连轧问世以来，热轧板坯产品的开发紧跟市场需求。产品开发主要分为三类：对表面质量要求不高的B级产品。如焊管、建筑用材等。这类
35、产品生产 成本较低，原材料要求不严，需求量大，利润可观。对表面质量要求较高的A级中档产品。这类产品主要为经酸洗交货的热轧卷，深加工用料或供冷轧用料。对于表面质量要求很高（AA级）高档的冷轧薄板（0.230.25mm），主要为DQ级别，用于家电、仪表、汽车内板等，但生产DDQ、EDDQ级别冷轧深冲板（如汽车外面板），其难度是：a.电炉流程钢中Cu高、N高b.无真空处理设备，不能生产超低碳钢c.拉速快，结晶器钢水搅动大，易产生卷渣，影响冷轧板表面质量。薄板坯连铸/连轧生产板材小于1.5mm甚至小于1.0mm热轧带钢取代冷轧产品提供了潜力。如：墨西哥的希尔萨厂已生产0.91mm超薄材，涟钢CSP是专
36、门生产0.8mm薄板材。对表面质量要求最高的汽车工业，特别是轿车车身。只有在钢水质量满足最佳表面质量要求条件下，CSP工艺满足高质量薄冲板要求，尚需努力。第41页/共59页4 中等厚度板坯连铸技术发展4.1 发展背景与厚板坯比较中等厚度板坯足够“薄”，可省去粗轧机，与薄板坯也足够“厚”，有利于改善产品表面质量。中厚板坯连铸机是保持传统厚板坯（200250mm）与薄板坯（5070mm）连铸优点，克服薄板坯表面质量不良的折衷方案。中厚板连铸连轧既可生产热轧板卷，也可生产中厚板材。中等厚度连铸机生产线如表11。第42页/共59页表11中等厚度板坯生产线统计表序号供应商/连铸机/轧机公司/工厂投产时间
37、铸坯规格（mm）生产线设计能力（万t/a）套连铸机炉卷轧机1SMS/Tippins英钢联/塔斯克鲁萨1996.10130（12202590）卷：（525）（9142591）板：（564）（12192590）111902DEMAG/DEMAGIPSCO/Montpelier1997.11（127152）（12703050）卷：（2.319）（12202348）板：（4.850.8）（12203048）1111253VAI/DanieliIPSCO/Mobil2000末152（15243125）卷：（2.319）（15242525）板：（4.850.8）（15243124）1111254Danie
38、li/DanieliNUCOR/Hertford2000末100、125、150（18003200）板：（9.550.8）（18293124）卷：预留1111005ASP/conroll中国鞍钢2000.7135（100150）9001620111006Danieli韶钢150165032502.520150025001111077SMS中国安钢2005.4150160032504.55016003250111110第43页/共59页 4.2中等厚度板坯连铸机1）特宽中厚板坯连铸机Nucor steel的Hert ford钢厂生产流程：Consteel电炉LF超宽中厚板坯连铸机（1271501
39、7783124mm）加热炉四辊可逆式轧机中厚板（9.55018303125mm长2.4m25.4m）。该流程特点：特宽中厚板坯（最大板坯宽度近3.2m）在线可调的液压振动漏斗状结晶器扇行段多节辊漏钢预报系统自动加保护渣二冷动态控制（气水冷却）动态软压下（Soft Reduction）和液芯控制系统（Liquid Pool Control System）在线装备电解低倍检验机（Electrolytic Macroetch Machine）,评价薄坯内部质量。连铸连轧生产厚板，150mm厚板坯轧成50mm厚板材，压缩比为3，钢板性能合格生产线上有水淬箱防止铸坯裂纹 第44页/共59页2）生产热轧板
40、卷中厚板坯连铸机BHP公司的North Star厂：AC电炉LF连铸机（909141524mm）切割除鳞加热炉除鳞2粗轧机（90mm30mm）隧道窑除鳞6机架精轧机（1.49.59141524mm）层流冷却卷取该生产线的热轧板表面质量改进措施：结晶器厚度增大，到90mm，卷渣减轻结晶器采用EMBr三次去鳞已生产汽车内板、家电、仪器面板、汽车部件等。但目前尚不能生产汽车外面板。第45页/共59页5薄带连铸技术发展5.1薄带连铸技术开发把钢水直接铸成带坯（10mm），不经热轧或稍经热轧作为成品或作为冷轧坯料生产薄带产品，这是连铸技术上的又一次革新。其优点是：简化工序；减少投资；节约能源；成品质量好
41、；环保好。第46页/共59页双辊薄带连铸最早设想来源于转炉发明者Bessemer（1890年），其构想如图9所示。图9 Bessemer双辊示意图第47页/共59页20世纪70年代开始，世界各国冶金工作者致力于研究薄带连铸技术，机型趋于多样化（图10所示）。但目前还是以双辊法为主要机型。图10 机型示意图第48页/共59页5.2薄带连铸技术工艺特点双辊法就是把钢水直接浇铸到由两个密封水冷旋转辊轮所围成的空间内，冷却辊带走钢水热量，随着辊子旋转而拉出凝固的薄带，其工艺特点：辊轮（结晶器）与凝固钢带之间无相对运动，无摩擦力；冷却速度快（102/s），凝固时间短（0.6s）；拉速快，3090m/mi
42、n；冶金长度短，0.5m；不需保护渣；可生产25mm薄带。解决的技术关键：钢水液面稳定性；钢水保护浇注；辊轮缝隙的自动控制；溶池侧封技术（侧封密封性，材质）；带钢厚度的均匀性；带钢表面质量（毛刺、夹渣）。第49页/共59页5.3薄带连铸技术目前进展薄带连铸技术已由中间试验进入工业性阶段。目前进行工业性应用试验有三家：欧洲带钢工程（Eurostrip）日本新日铁薄带连铸机美国纽柯薄带连铸机下面对三家情况简要介绍：第50页/共59页1）Eurostrip设在克虏伯、蒂森不锈钢公司克雷弗尔德厂的欧洲第一套工业生产性薄带坯连铸生产线（Eurostrip）是由德国蒂森公司、法国尤齐诺钢铁公司、意大利特而
43、尼特钢厂和奥钢联设备制造公司联合建立的，它是在过去Terni厂和Isbergues厂中间试验所取得经验和知识的基础上建立的，于1999年2月25日奠基并于1999年12月10日进行第一炉热试。此薄带生产线主要是为了生产奥氏体不锈钢。表12中列出了Eurostrip克雷弗尔德厂薄带坯连铸设备。图11为欧洲薄带连铸机示意图。第51页/共59页图11 欧洲薄带连铸机示意图。Eurostrip生产线自1999年12月10日进行第一次热试后，每月浇注78炉，工艺流程是：双辊拉出来的3mm厚的连铸带钢，紧接着进行2030%热轧，然后冷却卷成带卷。整个流程长约70米。设计拉速为150m/min，也可根据带钢
44、厚度而改变拉速。计划年产带钢40万吨，产品规格为1.54.5mm厚、8001450mm宽。据称，薄带坯表面质量良好，连铸过程运行顺利。第52页/共59页存在问题：表面质量比常规热轧冷轧工艺生产的板材略差，成品冷轧板表面质量为一般水平；连铸薄带坯中存在显微疏松，经冷轧不能焊合；用连铸薄带坯经冷轧生产的板材，其延伸率偏低，为常规工艺生产板材波动范围的下限。据报导，带钢表面质量问题有望很快解决，Krefeld厂的不锈钢带钢连铸将在今年末全面实行商业化生产，产品为奥氏体不锈钢。铸辊直径1500mm铸速30-1000m/min 最高150m/min铸带厚度1.5-4.0mm在线变形量10-30%带宽11
45、00-1450mm卷重30t钢水重90t中间包钢水重18t额定产量40万t/a第53页/共59页2）Castrip LLC（美国纽柯公司组成的薄带坯连铸机）由澳大利亚BHP公司，石川播磨公司（IHI）和纽柯公司组成的铸带有限责任公司（Castrip Limited Liability Company）,利用原BHP与石川播磨公司在澳大利亚肯不拉港厂的薄带连铸设备，配上110t电炉和钢包炉，在纽柯劳福兹维尔厂建立首套薄带连铸生产线。据称，首套生产线已投产试车，产量不断升高。Danieli已获得Castrip销售许可证，与Castrip分享该技术。薄带连铸技术开发已取得了令人满意的结果，薄带钢连铸
46、设备投入工业运行已为期不远了。Castrip流程示意图如图12：第54页/共59页图12 Castrip流程示意图 第55页/共59页Castrip主要参数型式：双辊铸机，水冷铜辊直径：500mm炉容量：110t薄带厚度：0.72.1mm带钢宽度：前期：1345mm 后期：2000mm卷重：25t在线轧机：单架四辊热轧机卷取机：两台40t卷取机热轧机最大变形量：50%产品：低碳和400系列不锈钢产量：年产3075万t投资：1亿美元 据报导，薄带钢连铸设备目标平均生产能力将达到50万吨/年，只需配备一个轧机架，就可先生产0.70.8mm厚的热轧带钢，取代目前由冷轧带钢所占相当一部分市场分额，预期
47、成本极具竞争力。第56页/共59页3）日本新日铁薄带连铸机型式：双辊，辊轮直径：1200mm薄带宽度：7601330mm薄带厚度：25mm拉速：2075m/min钢包容量：10t产品：镍系不锈钢第57页/共59页结 语1、我国连铸比已超过世界平均水平。接近工业发展国家水平，连铸比可以说接近饱和状态。2、我国小方坯连铸机高效化改造取得很大成绩。小方坯连铸机单流产量已达到国际先进水平。但我国连铸机平均作业率与世界连铸机平均水平还存较大差距。提高连铸机作业率来增加连铸机产量还有较大发展潜力。3、经过近10多年来的努力，我国连铸在高效化改造，新技术的应用等方面取得了很大成就，就大中型企业连铸机装备水平
48、来看已与国外钢厂水平相当。要重视工艺软件技术开发与创新，新技术要用出实效来。要依靠传统的板坯和大方坯连铸机来生产和解决高品质、高附加值的连铸坯的质量问题。4、薄板坯连铸连轧技术已引入大中型企业，我国薄板坯连铸/连轧生产已跨入世界先进行列，它对改变我国钢材产品结构，提高板带比，改变热轧带卷的市场竞争力起重大的变革作用。CSP工艺已覆盖了具有高生产率、高品质和低成本的热轧带钢产品的全部范围。由于成本的优势，今后市场对扁平材的需求趋势是用CSP热轧薄材和超薄带代替冷轧产品，而生产热轧超薄带的主要困难是使薄板尺寸公差和薄板表面质量获得与冷轧薄板相同的水平。随着连铸和热轧技术的创新发展，这些质量方面的差距正在缩小。在很多应用中这样的替代已经实现。5、在今后23年内，要密切注意薄带连铸领域取得的进展。第58页/共59页感谢您的观看！第59页/共59页