铸轧技术概况.docx

第一章 铸轧技术概况双辊铸轧是一种用双辊的表面来冷却液态钢水并使之凝固以生产薄带钢的方法，其 工艺特点是液体金属在结晶凝固的同时承受压力加工和塑性变形，在很短的时间内完成 从液体金属到固态薄带的全过程[1] 双辊铸轧的平均冷却速度接近100°C/s,因此，其凝固速度要比常规工艺大约快1000 倍左右，并能够铸轧出厚度约为常规铸坯1/100的薄带，取消了热轧过程，由于双辊式 铸轧冷却速度快,因此,用这种方法有可能生产具有特殊性能的产品1.1 我国铝连铸连轧机列开发和发展动向铝连铸连轧是把铝的熔炼至热轧六道完全不同的工艺合并为两道的新的铝加工工 艺技术,使铝液结晶并产生一定的变形率,从而实现铝及铝合金熔融液态的金属铸轧成 6mm〜10mm铸轧板材，形成铸轧卷带材的工艺过程20世纪60年代，随着这种新的铝 加工工艺技术在美国、前苏联等国家先后研制成功,与之匹配的生产设备 --铝连铸连 轧机列开始在世界上许多国家进行装备，用这种机列生产铝卷带材，为冷轧薄板和铝箔 提供坯料由于这种加工工艺的简化，带来了生产设备的大大简化用连铸连轧机列生 产铝卷带材，具有投资少、见效快、操作简便等一系列优点对中小企业，特别是对轻 工、民用材极为适用。

正是由于铝连铸连轧工艺及其设备具有上述突出的特点和优势， 在今天蓬勃发展的铝加工技术中，特别是在“ 1＋3”、“1＋4”铝热连轧技术不断应 用于工业生产的情况下，连铸连轧工艺依然具有旺盛的生命力，其工艺革新和设备优化 具有广阔的空间 涿神公司作为中国铝加工专用设备的开发研制基地，在20世纪 80年代通过与日本株式会社神户制钢所、神钢商事株式会社的合资，积极引进日本神户 制钢的先进技术和先进管理经验，成功研制的从 ①650mm到①1023m m、辊身长度从 1350mm到1900mm的系列连续铸轧机，基本上涵盖了国内铝加工行业所有的规格类型公司在1 995年开发研制成功的①960 X 1550mm超型连续铸轧机的性能、技术指标都 达到甚至超过国际同类设备的水平特别是2000年，随着国家“产业化前期关键技术 与成套装备研制开发项目--①1050X1600mm超薄快速铸轧”的研制成功并投入生产运 行，标志着涿神公司在中国铝及铝合金连铸连轧技术及设备的开发研制方面达到了一个新的里程碑［2］1.1.1 铝连铸连轧机列设备组成铝连铸连轧机列最突出的特点是要把铸造和热轧各道工序融为一体，在一台铸轧机 上完成整个工艺过程。

这台机列应当具备铸造机的性能，把熔融液态金属大量热能迅速 带走，使液态金属在很短的时间内完成铸造结晶过程，而且能控制晶粒同时要对已形 成的铸造组织进行压力加工，即热轧过程，并产生20%〜40%的变形率这样的工艺过 程，既可以省去金属的二次加热、组织均匀化等各种工序，同时又可以大量节约能源， 使设备设置简化，结构紧凑基于上述特点，一台完整的连铸连轧机列应包括熔炼炉、静置炉、熔铝输送和供给 系统、铸嘴调整装置、铸轧机本体、夹送辊、剪切机及偏导辊组件、卷取机、卸卷装置、 电气系统、液压系统以及辅助系统几部分1.1.2 连铸连轧机列发展动向铝连铸连轧机列和其它工艺设备一样，一直处于不断的创新改进和优化发展中尤 其是在改革开放以来，随着国家经济体制改革和中国铝加工业的飞速发展，大量民营、 私营企业投资铝加工，推动了铝加工技术及设备的革命化应用但由于连铸连轧工艺的 历史比较短，近几年来的突破有限，与热连轧工艺相比，在产品性能、生产效率方面差 距较大 因此改善产品性能，扩大铸轧产品应用范围，提高生产效率是今后连铸连轧 工艺及其设备的主要发展方向具体地讲，主要有以下几个方面：1.1.3 扩大合金品种，提高精炼技术液态金属的成分和质量问题，是影响铸轧板质量的主要因素之一。

扩大合金品种， 尤其是软合金品种，是决定连铸连轧产品能否适用于铝深冲延加工的关键在目前的 1000系、3000系、5052、8011几个品种的基础上，应研究开发用于饮料罐和高质量PS 版基用料的合金品种同时，在熔铝的除气和过滤系统方面进一步研究和改进，以提高 合金的品位和熔炼精度1.1.4 发展超薄、超宽、快速连铸连轧机列铝连铸连轧存在的普遍问题是速度和厚度问题厚度一般都限定在6mm〜10mm，速 度在lm/min〜1.5m / min之间这样，势必要增加后续工序的轧制道次，同时为提高 产量就必须增加机组数量①1050X16 00mm超薄快速铸轧机的研制成功，证明在解决 热交换问题的前提下，铸轧厚度可以降至3.5mm~2mm，速度可以提高到3m/min~8m/ min,甚至更高，这样铸轧机的生产效率可以成倍递增另外通过改变铸轧机参数来增 大铸轧板带宽度，同样可以提高生产效率应用现代自动控制系统应用现代自动控制原理及人机界面，进行铸轧速度/转矩调 节控制、张力控制、厚度测量和控制以及网络通讯数据交换，实现连铸连轧生产过程的 高度自动化、信息化和人机一体化 经过20多年的发展，涿神公司在连铸连轧工艺 和设备的开发研制方面取得了巨大成就，其设计、制造水平一直处于国内领先地位。

保 持与中国铝加工业的发展速度同步，赶超国际连铸连轧设备技术水平，任重道远从中 国铝加工业的现状和市场前景来看，加快研发超薄、超宽、快速连铸连轧机列仍是今后 一大亮点程杰）1.1.5 2005年我国连铸技术装备发展概况[3]2005年，我国连铸生产伴随着钢铁生产持续高速增长的形势，再次取得可喜的成绩 据不完全统计，2005年新诞生连铸机共81台、235流，年增产能7083万吨其中，板 坯（含扁坯）连铸机增加31台、45流，年增产能3351万吨；薄板坯连铸轧设备增加3 台、4流，年增产能780万吨；大方坯、矩形坯连铸机增加11台、40流，年增产能598 万吨；小方坯、矩形坯连铸机增加31台、129流，年增产能1994万吨；圆坯连铸机增 加3台、11流，年增产能160万吨；异形坯连铸机增加2台、6流，年增产能200万吨 2005年新增连铸机平均单流年产能为30.14万吨新增板（扁）坯连铸机和薄板坯连铸 连轧设备年产能共4131万吨，占所有新增连铸机总产能的58.32%截至2005年年末， 全国正在生产的连铸机累计总台数达677台、2207流，年产能达到41077.75万吨，其 中板（扁）坯连铸机和薄板坯连轧设备的年产能约占年总产能的41%。

截至2005年12月下旬，全国连铸坯总产量约为33420万吨，同比增加约6897 万吨，增长约26%在连铸坯总产量中，62个中国钢铁工业协会会员单位的连铸坯产量 约为26770万吨，180个非会员单位的产量约为6650万吨从连铸坯产量上看，年产量 大于1500万吨的有宝钢集团（约2050万吨）和鞍本钢铁集团（约1775万吨）两家； 年产量大于1000万吨但小于1500万吨的有武钢集团（含鄂钢、约1310万吨）、首钢（约 1050万吨）、沙钢（约1030万吨）、莱钢（约1010万吨）、济钢（约1005万吨）、唐钢 （约1001万吨）六家；年产量大于800万吨但小于1000万吨的有马钢（约950万吨） 和华菱集团（约850万吨）两家；年产量大于500万吨但小于800万吨的有邯钢（含舞 钢，约780万吨）、太钢（含新临钢，约690万吨）、包钢（约655万吨）、南钢（含淮 钢，约600万吨）、安钢（约585万吨）、攀钢（约575万吨）、酒钢（约540万吨）七 家连铸坯年产量大于500万吨的17家企业共产连铸坯约16456万吨，占总产量的 49.23%从连铸比上看，2005年全国连铸比约为96.44%，同比增长约0.14个百分点。

2005年，在62个中国钢铁工业协会会员单位中，有50多家企业保持了全连铸 生产这些企业是：首钢、宝钢一钢公司、宝钢浦钢、梅钢、天管、天钢、天铁、邯钢 （不含舞钢）、唐钢、承钢、宣钢、新兴铸管、石钢、邢钢、津西钢铁公司、国丰、唐 山宝业实业公司、德龙钢铁公司、太钢集团新临钢、山西长钢、海鑫、鞍钢三个转炉厂、 辽宁北台、凌钢、新抚钢、通钢、西林钢铁公司、南钢（含淮钢）、沙钢、兴澄特钢、 江苏永钢集团、杭钢、马钢、合钢、南昌钢铁公司、萍钢、三明钢铁公司、山东济钢、 莱钢、青钢、安钢、河南济钢、武钢（含鄂钢）、攀钢（不含攀成钢和攀长钢）、华菱（含 湘钢、涟钢、衡阳钢管）、广钢、韶钢、柳钢、重钢、川威钢铁公司、达钢、水钢、昆 钢、龙门钢铁公司、酒钢、新疆八钢2005年前10个月，据对62个中国钢铁工业协会会员单位的统计，其连铸坯合 格率平均达到99.69%，其中大于99.95%的四川威钢铁公司（100%）、海鑫（100%）、新 兴铸管（99.98%）、通钢（99.98%）、三明钢铁公司（99.98%）、莱钢（99.98%）、德龙钢 铁公司（99.97%）、沙钢（99.96%）、南昌钢铁公司（99.96%）；连铸坯收得率平均达到 98.62%，其中大于99.00%的有德龙钢铁（99.98%）、西林钢铁公司（99.45%）、三明钢铁 公司（99.44%）、天铁（99.41%）、凌钢（99.32%）、莱钢（99.31%）、合钢（99.18%）、 鄂钢（99.17%）、新抚钢（99.10%）、柳钢（99.02%）；连铸机日历作业率平均达到72.40% （低于上年的77.70%），其中大于86%的有新兴铸管（99.66%）、莱钢（95.93%）、本钢 （92.61%）、石钢（92.21%）、青钢（90.89%）、三明钢铁公司（88.93%）、宣钢（88.63%）、 济源钢铁公司（87.75%）、南钢（87.62%）。

1.1.6:听专家钟掘院士论铝铸轧的发展［4］：1.1.6.1 我国铝板带材供需现状：供需缺口巨大我国铝材消费的潜在市场非常巨大2001年，我国全国铝板带消费量为130万吨， 年消费增长率达15％但我国人均年消费铝板带仅2公斤，美国的这一数据为30公斤 据预测，2010年，我国铝板带消费量将达到300~350万吨我国每年高性能铝板带40％ 依赖进口，耗资约100亿元如2001年制罐板消费15万吨，国产仅1万吨；磁盘基板 全部进口，军用铝板大部分进口巨大的供需缺口，驱动市场迅速发展优质铝板带生产 能力1.1.6.2 铝合金铸轧——高效节能生产方式铝合金铸轧与热轧相比，可以节能 40~50％，投资减少 75％~90％，建设周期缩短 2／31.1.6.3 快凝铸轧核心技术—高梯度温降能力快速冷却，提高铸轧速度从制造界面的三方面可见超常铸轧的温降能力：温度梯度（K/s）：常规铸轧为1.2 X102,超常铸轧为3.6X103 ；热流密度（KJ/m2.s）：常规铸轧为1.89X106,超常铸轧 为8~9X106；铸轧速度（m/min）：常规铸轧为0.8~1,超常铸轧为12~141.1.6.4 电磁铸轧核心技术——能量起伏、结构重组非接触式能量输入——电磁感应的总体思路是：发扬常规铸轧节能和投资少的优 势，彻底改变常规铸轧板组织结构，根本改善材料组织性能，打破定向热势，输入一个 起伏变化的能场，瞬变的能场梯度驱动铝合金微观无序流变，产生新的优良组织结构。

其核心在于构造一个特殊的能场，在铸轧区每一点的能量瞬态变化技术的关键则在于 创造一套设备与技术，产生和传输特殊能场经研究发现，电磁铸轧板与常规铸轧、热轧板基本强度指标相当，而深加工性能则 优越得多具体来讲，与常规铸轧相比，超常铸轧的优势在于：不添加变质剂，无合金 污染，大幅减少成分偏析；晶界上金属间化合物弥散，深加工性能好，铝箔成品率提高 8％左右；晶体取向高度分散，深冲性能提高约两倍；可铸轧的合金品种大幅增加；极 限抛光性能好相比铸锭热轧的优势是：节能40％~50％，每吨降低成本3000~4000元； 晶界上金属间化合物弥散，极限抛光性能好由此可见，超常铸轧。