薄板坯连铸连轧与传统板带轧制的区别.docx

论薄板坯连铸连轧与传统板带轧制的区别1世界热轧板带生产工艺现状世界现有热轧板带轧机约160余台套，总生产能力约3.4亿t/a这些轧机大 多数是以连铸板坯为原料(200〜250 mm)其中，采用半连轧工艺的轧机70余台 套，采用全连轧工艺的轧机60余台套，采用炉卷工艺的轧机30余台套已建和 准备建设采用薄板坯连铸连轧工艺的轧机约30台套，其中美国7台套，欧洲5 台套，亚洲15台套，中国3台套薄板坯连铸连轧工艺由于其流程短、投资较 低、能耗低、劳动生产率高等特点，受到国际钢铁界的普遍重视自1989年第 一套生产设备投产以来，其推广应用的速度很快，截止2001年12月，全球已建 立了 36条生产线，共54流，其生产能力到了 5500万吨/年，其中包括CSP，ISP， FTSR，CONROLL 等工艺［1］2薄板坯连铸连轧主要生产工艺及特点2.1 CSP技术CSP ( Compact Strip Production)即为紧凑式板带生产工艺，是由德国施罗 曼•西马克(SMS)公司研究开发的薄板坯连铸连轧技术世界第一条CSP生产线 于1989年在美国的纽柯公司建成目前，CSP技术建成有38台CSP连铸机在 内的24条CSP生产线，广泛分布在北美、南美、欧洲、亚洲、非洲等世界各地， 生产能力达到3900万吨/年。

CSP技术的主要特点是采用立弯铸机、漏斗形结晶器，最初的铸坯很薄，一 般为40-50mm，采用5-6架精轧机，成品带钢最薄为1-2mm为了提高生产能 力和改进铸坯质量，铸坯厚度增加到70- 90mm随着第二代CSP技术配置和产 品质量得到进一步改善；所生产的钢种数量不断增加，如奥氏体和铁素体不锈钢 及电工钢；新轧制规程使微合金细晶粒钢和微合金管线钢的生产成为可能；第二 代双流连铸CSP年生产能力已达到250-300万吨新建生产线中普遍采用了高压水除鳞、液芯压下、结晶器液压振动、第一架 精轧机前加立辊轧机、板型和平直度控制等多项新技术2.2 ISP技术ISP( Inline Strip Production)即板带生产工艺，是德国曼勒斯•德马克公 司(MDH)开发的薄板坯连铸连轧技术ISP工艺生产线布置紧凑，不使用长的均 热炉，总长近180m，是目前最短的薄板坯连铸连轧生产线，从钢水变成热轧带 钢仅需20-30min，可以生产低碳钢、高碳钢、深冲钢、结构钢、管线钢、不锈 钢等ISW工艺技术含量高，液芯压下、大压下轧机、感应加热等都有特色，但设 备复杂，对管理及技术水平要求较高2.3 FTSR 技术FTSR ( Flexible Thin Slab Rolling)即灵活性薄板坯轧制工艺，是由意大利达 捏利(Danieli )公司开发的薄板坯连铸连轧技术。

2.4 CONROLL 技术CONROLL技术是由奥钢联(VAI)开发的薄板坯连铸连轧工艺CONROLL 技术特点是采用平行板直结晶器，结晶器出口处板坯厚70 mm，由于铸坯在结晶 器内未变形，因此具有良好的表面质量该铸机浇铸板坯厚度75 一 125 (150) mm 另外，由于板坯断面积大，故可采用较低的拉速，降低结晶器的磨损，减少拉漏 率；在卷重相同的情况下，板坯定尺短，输出辊道、加热炉长度均较短2.5几种薄板坯连铸连轧工艺生产特点经过上述对几种典型薄板连铸连轧工艺技术的分别介绍，对比其主要工艺特 点如表2.1所示表2.1几种薄板坯连铸连轧技术的主要特点匚EP1SP咬RCONROLL开发公司酣马克奥钢^控传机型式皿式育.式me式结晶器漏』三口 170mm, 长HOOmni.漏斗平板直式，全孤-百H2凸jg诡清斗带,上 •旦 口 160cm.长1网皿全校疆斗号平祓直既长坎 9Q0mnn连柚"半捡应顶穹半^3-3.255-65建崎机冶金长度ML -15.1[514.5粮芯压下未亲目一^果用最早采用采用动态较压下未采用相大拉速6"65,5-63-3.540^50(80]45项（卯）35 -70(90)7厂四⑴。

3薄板坯连铸连轧工艺与传统板代轧制工艺的比较3.1对热轧带钢轧机工艺方案的比较与选择热轧宽带钢生产线，根据连铸坯厚度、轧机布置和能力等，可分为常规热连 轧、中厚板坯连铸连轧、薄板坯连铸连轧3.1.1常规热连轧生产线常规连轧工艺通常是采用200〜250 mm厚板坯为原料，经过多机架连轧出 1.25~25 mm厚成品板带常规连轧工艺又可分为全连轧工艺、3/4连轧工艺、半 连轧工艺和炉卷工艺几种，目前以3/4连轧和半连轧工艺居多常规板带轧制工 艺已成熟，基本上实现了计算机控制下的高速化、连续化、大型化和高精度， 在控制产品质量上，实现了板形、板厚和板宽的自动控制这种常规连轧工 艺经济规模多在200~400万t/a其优势是生产灵活、适应面广、高质量、高产 量、多品种，所不足的是设备投资大常规热连轧以厚板坯为原料，主要特点是（1）生产能力大；（2）产品品种规格 范围宽、产品精度高、质量稳定，规格可覆盖全部板材产品；（3）生产效率高、 成材率高、自动化程度高；（4）压缩比大于其他轧制工艺；（5）工艺生产环节多、 工艺流程长、占地面积大、能耗高，所以生产成本相对较高；（6）生产优质高档 产品时，需配备技术含量高的精炼、连铸等设施，投资相应增加；（7 ）生产超薄 规格带钢难度大、成本高［8］。

目前，这种生产工艺仍是大型或特大型钢铁联合企业建设热轧带钢生产线的 首选3.1.2薄板坯连铸连轧生产线薄板坯连铸连轧以薄板坯（50-90mm，有增厚趋势）为原料，主要特点是（1）生 产能力偏低，适合中型钢铁企业生产板材；（2）布置紧凑、设备重量轻、流程短、 占地少、能源和动力消耗少，因此运行成本低；（3）可应用半无头轧制技术，批 量生产超薄规格热带，实现以热代冷；（4）生产一般用途板材和超薄带钢有较强 的市场竞争力；（5）产品压缩比较小、质量一般、规格品种受到一定限制薄板坯连铸连轧生产线，目前其产品只能覆盖板材品种的70% — 80%，汽 车和家电面板、超深冲板、部分高碳钢板和奥氏体不锈钢等还处于研究阶段鉴 于此，世界上已投产的40多条薄板坯连铸连轧线，中低档产品约占80%3.1.3两种轧制工艺的比较常规厚板坯连铸连轧、薄板坯连铸连轧与中厚板坯连铸连轧的比较见表3.1表3.1三种热带连铸连轧比较比较项目比较项目常规厚板芥连铸连il中厚板善悔连乱毒机坯连瓣连北板坯厚度，mm20D - 300100-150翎-100生产规模，万以血-500250*去（两濡）伽-郭〔两JE）规格品种多而全费多以玻雄为主、部分中商谦铜感索依不诱制圭诗困玉址好—粮最高擅速,Wmm2.5&饥 7,0）热送热装比的K较高全部成品厚度mm（0,8 大灰）1 2-25,41.2-200.8 -20产品性耗强摆敞韧性好较辱强度高、韧性较差工序能耗薮高顼较低役航亿元RMBK>-7022-283.2生产规模及产品质量3.2.1生产规模到目前为止薄板坯连铸连轧工艺生产规模一般为50万吨〜200万吨。

当设 置一台薄板坯连铸机与热连轧机相配时，需视铸坯厚度、宽度及轧制成品以及冶 炼工序、炉容量及炉子座数的配置而定当二台薄板坯连铸机与热轧机相配时， 一般年产量在150万吨〜200万吨薄板坯连铸连轧工艺一般宜用于中、小钢铁 厂的建设3.2.2生产品种及质量一般而言，常规生产工艺生产的品种，薄板坯连铸连轧工艺均能生产，目前 已生产的钢种有低、中、高碳的优质碳素钢，其中要求高深冲性能的钢板也已能 生产，部分带钢表面质量已达到05级此外，微合金化钢、铁素体不锈钢、硅 钢亦能生产，但至今尚未见到大规模生产不锈钢的报导［4］3.3几种宽带钢生产工艺投资情况仅以常规宽带钢生产工艺单位投资为100 %，与其它工艺相比较常规多流连铸机+连续热带钢轧制工艺（供200 mm厚板坯，80 %热装率）其 最经济规模是年产280万t以上，其设备的基建投资包括机械、电气等是全厂总 投资的48 %采用薄板坯连铸工艺，可以省掉粗轧和节能，这样可减少投资和降低生产成 本若保证连轧机组经济规模，则必须至少2~4台薄板坯连铸机供坯才能满足， 这样就会因增加连铸机台数和保温炉而与前面因省掉粗轧和节能减少的投资相 抵消因此若采用薄板坯连铸工艺，其后需配单线连轧才能显现其经济性，而单 机单流薄板坯连铸机能力一般80〜120万t/a。

为其经济性，整个生产线一般是按 连铸能力平衡采用CSP工艺，产量为80万t/a时，其单位投资是常规工艺的78 %采用ISP工艺，产量为80万t/a时，其单位投资为常规工艺的60 %3.3以CSP工艺为例与传统轧制工艺相比3.3.1凝固与轧制过程的不同把连铸和轧制衔接起来的工艺与传统工艺进行对比，这种新工艺有许多的组 织现象薄板坯近终形浇铸产生良好的细化铸造组织，显微偏析小，组织细小且 分布均匀板坯厚度减小，提高冷却速率，可减小二次枝晶间距在直装中，轧 前原始奥氏体晶粒比传统工艺再加热后的晶粒尺寸要粗大直接轧制工艺取消了 7 TC-相变温度区的中间冷却，热轧变形是在粗大的奥氏体组织上直接进行； 而传统的所谓冷装或热装工艺，通过中间冷却的¥ T0 f相变过程，形成 较为细化的新的奥氏体组织为了把粗大的奥氏体组织转变成细小的最终组织， 对于直轧工艺需要确定合适的总变形量对于采用50mm厚的板坯而言，这个变 形量比传统工艺厚板坯轧制的总变形量小，从这个角度讲，不利于减轻粗大铸态 奥氏体组织及可能发生收缩带来的危害，从而导致粗大的结晶奥氏体组织和 y tv相变后的粗大不均匀的铁素体组织，所以薄板坯连铸连轧的性能的提高有一定困难。

CSP工艺的压下规程安排也与传统生产方法有一定的区别，虽然总 变形量小，但每道次的变形量较大，是传统工艺道次变形量的2倍左右通过优 化工艺参数，使直轧工艺在总变形量较小时，仍可以获得与厚板坯冷装工艺相当 的性能［2］a)薄板坯连铸连轧工艺流程连铸快速凝固成薄板坯均热T (20 : 30min)热连车L精轧层流冷却热连轧 精轧约950: 1000°Cl接进均热炉中间无相变b)传统工艺流程钢水T连钵凝固;.加热、均热约 成厚板环"(100: 150 min)冷却至室温或约60苻热装热送3.3.2第二相粒子的析出行为不同在连铸连轧生产时，为了细化粗大的奥氏体晶粒，就不得不进行多次晶粒细 化过程:为了细化晶粒，必须发生完全再结晶奥氏体的再结晶行为可以通过加 入微合金元素得以改善与传统工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺具有独特的微合 金元素行为，这是由于铸坯凝固后较高的冷却速度以及直装铸坯温度，使合金元 素在溶解和析出过程中表现出来的行为与传统工艺不同，即可由碳、氮化合物溶 解和沉淀强化的不同作用来解释［2］微合金元素在CSP工艺热轧开始前，在奥氏体中几乎完全溶解，不像传统 生产工艺的板坯因冷却而析出，具有全部微合金优势，可用于奥氏体晶粒细化和 最终组织的析出强化，所以会对最终产品的性能产生重要的影响。

在传统工艺再 加热前的冷却过程中，部分合金元素己经以碳化物和氮化物的形式析出，随后因 有限的加热温度，仅有少部分元素及化合物能够溶解，所以损失了一部分可细化 奥氏体晶粒和最终沉淀强化的微量元素及第二相粒子3.3.。