连-铸-技-术-发-展概述课件.ppt

连连 铸铸 技技 术术 发发 展展前言1.我国连铸技术发展2.传统连铸技术发展3.薄板坯连铸技术发展4.中等厚度板坯连铸技术发展5.薄带坯连铸技术发展结语The Development of Continuous Casting Technology•University of Science and Technology Beijing•摘 要:：本文简要评述评述了我国连铸技术的发展概况发展概况，传统传统连铸技术连铸技术的发展，薄板坯连铸技术薄板坯连铸技术发展以及薄带坯连铸技薄带坯连铸技术术发展对提高连铸机生产率生产率和连铸坯质量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 continuous 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.• 前前 言言•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生产流程的变革、产品质量的提高质量的提高和结构优化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%1我国连铸技术发展我国连铸技术发展1.1连铸比迅速增长连铸比迅速增长•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1.2我国连铸机数量增长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2117838983.50≤150方方矩坯2187819902>150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2052511.25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1.3高效连铸技术普遍应用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；•40～50%小方坯连铸机进行了高效化改造，流产量达到15～20万吨/年，7～10天连浇生产，铸坯无清理率达95%以上。

1.4薄板坯连铸－连轧流程应用薄板坯连铸－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钢产量（1050万吨）与美国csp产量（1000万吨）相当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CSP50×950~1350806机架CSP1.27辊底炉191.8m1998.112邯钢100t转炉1流立弯型CSP50~70×980~15601231＋6机架CSP1.2辊底炉191.8m1999.123包钢210t转炉2流立弯型CSP70×900~16802006机架CSP1.2辊底炉200.8m×2，摆动联接2001.44唐钢150t转炉1流直弧型FTSR90~70、65×850~16801202＋5机架达涅利/三菱0.8~6辊底炉187.8m2002.125马钢100t转炉2流立弯型CSP90~70、65×900~16002207机架CSP 0.8~8辊底炉270m×2，摆动联接2003.126涟源90t转炉1流立弯型CSP70、65×900~16001307机架CSP0.8~12.7辊底炉291.8m2004.47本钢1流直弧型FTSR90~85×850~17501502005.5•注：珠钢、邯钢csp已建成第2流投产2传统连铸技术发展传统连铸技术发展•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装备、工艺工艺和自动控制自动控制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生产率和铸坯质量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2.1提高连铸机生产率的途径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 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 图2 方坯尺寸与拉速关系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130×1304.0-4.3抛物线康卡斯特150×1503.5凸型丹尼立130×1304.3自适应VAI115×1155.1钻石155×1552.9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5～6万t/年•80年代，单流产量为8～10万t/年•90年代，单流产量为15～16万t/年•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3.0~4.0m/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15～20万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200～250mm拉速为1.6~2m/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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270×1450>2.0>90<0.02>300日本钢管公司福山厂5号连铸机220×700～16502.593<0.02>300美国阿姆科公司阿什兰厂连铸机240×965～17272.0>90<0.05200美国国家钢铁公司格拉尼特厂连铸机220×900～20401.6590<0.05160德国克虏伯公司莱茵豪森厂连铸机260×850～16501.6>85<0.03>200中国上海宝山钢铁公司1号、2号连铸机210～250×900～1930>1.4>80<0.12>230美国钢铁公司蒙瓦利厂连铸机210～250×700～10502.0>90<0.05260•从原则上讲，不管是方坯还是板坯连铸机提高拉速措施：•1）结晶器优化技术•2）结晶器液面波动检测控制技术•3）结晶器振动技术•4）结晶器保护渣技术•5）铸坯出结晶器后的支撑技术•6）二冷强化冷却技术•7） 铸坯矫直技术•8）过程自动化控制技术• 拉速提高了，铸坯内部疏松、偏析缺陷加重，夹杂物增加。

高拉速与高质量是相互矛盾的，因此应根据钢种和产品用途，采取相应的技术措施，把高拉速和高质量的矛盾统一起来，以获得最佳经济效益•（2）提高连铸机作业率 所谓连铸机作业率是指结晶器有钢水的时间与日历时间之比 连铸机的作业率和浇注速率是逐年提高的（表5），由表可知，上世纪80年代世界平均连铸机作业率由40%提高到90年代大于90%的水平这说明连铸机装备、工艺控制和管理水平获得了巨大进步 我国连铸机作业率行业内差距较大，有的企业铸机作业率>85%，甚至超过了90%，有的企业仅为30～50%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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35～381.70.250.1880年代末～601.860.350.1890年代>902～30.40.60• 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240×1160-1750mm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提高连铸机作业率技术有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；•调宽：不中断浇注变换浇注断面；•结晶器快速调厚度（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：20～30万吨；•长寿命的扇形段•上部扇形段：每次维修的浇钢量100万吨；•下部扇形段：每次维修的浇钢量300～400万吨 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2.2提高连铸坯质量技术提高连铸坯质量技术•连铸坯质量概念是：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（中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析） 如图3所示, 连铸坯质量控制战略是：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：提高连铸坯洁净度技术提高连铸坯洁净度技术•连铸坯洁净度评价：：–钢总氧量T[O]： 钢中T[O]含量越高，说明钢中夹杂物多，钢就越脏–钢中微观夹杂物（<50μm）–钢中大颗粒夹杂物量（>50μm）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φ0.2--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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0.2~0.3mmt飞边裂纹T[O]<20ppm,D<20μm深冲钢超低碳铝镇静钢0.2~0.6mmt超深冲，非时效性表面线状缺陷[C]<20ppm, [N]<20ppm ,T[O]<20ppm,D<100μm荫罩钢低碳铝镇静钢0.1~0.2mmt防止图像侵蚀D<100μm,低硫化导架结构材13%Cr0.15~0.25mmt打眼加工时的裂纹D<100μm42NiD<5μm， [N]<50ppm中厚板管线钢X52~70级低合金钢10~40mmt氢引起的裂纹夹杂物形态控制低硫化，S<10ppm低温用钢9%Ni10~40mmt低温脆化P<0.003%,S<0.001%抗层状撕裂钢结构高强钢10~40mmt层状撕裂低磷化、低硫化无缝管座圈材轴承钢50~300mmΦ转动疲劳寿命T[O]<10ppm, [Ti]<20ppm净化管不锈钢10 mmΦ电解浸蚀时表面光洁度T[O]<20ppm, [N]<50ppm D<5μm棒材轴承轴承钢30~65 mmΦ转动疲劳特性T[O]<10ppm, [Ti]<15ppmD<15μm渗碳钢SCM432、420疲劳特性、加工性T[O]<15ppm，P<0.005%线材轮胎钢丝SWRH72、82B0.1~0.4 mmΦ冷拔断裂非塑性夹杂D<20μm弹簧钢SWRSSi-Cr钢1.6~10 mmΦ0.1~0.15 mmΦ疲劳特性、残余应变性非塑性夹杂D<20μm2）连铸坯洁净度是一个系统工程，）连铸坯洁净度是一个系统工程，它决定于炼钢、精炼和连铸等它决定于炼钢、精炼和连铸等工序。

要把钢水搞工序要把钢水搞“干净干净”些，些，必须是钢水进入结晶器之前各必须是钢水进入结晶器之前各工序下功夫工序下功夫• 就连铸过程而言，要得到洁净的连铸坯，其任务是：(1) 炉外精炼获得的“干净”钢水，在连铸过程中不再污染；(2) 连铸过程中应创造条件在中间包和结晶器中使夹杂物进一步上浮去除• 连铸过程钢水再污染，主要决定：钢水二次氧化；钢水与环境（空气、渣、包衬）相互作用；钢水流动的稳定性；钢渣乳化卷渣3）连铸过程的控制钢洁净度）连铸过程的控制钢洁净度对策：对策： •保护浇注 •中间包冶金技术，钢水流动控制•中间包材质碱性化（碱性复盖剂，碱性包衬）•中间包电磁离心分离技术•中间包热循环操作技术•中间包的稳定浇注技术•防止下渣和卷渣技术•结晶器流动控制技术•结晶器EMBr技术提高铸坯表面质量的控制技术提高铸坯表面质量的控制技术•铸坯表面质量好坏是热送热装和直接轧制的前提条件•铸坯表面缺陷有纵裂纹、横裂纹、星状裂纹、表面夹渣等；铸坯表面缺陷会影响加工产品的表面质量•铸坯表面缺陷的产生主要决定于钢水在结晶器的凝固过程要清除铸坯表面缺陷，应采用以下技术：结晶器钢液面稳定性控制；结晶器振动技术；结晶器内凝固坯壳生长均匀性控制技术；结晶器钢液流动状况合理控制技术；结晶器保护渣技术。

提高连铸坯内部质量控制提高连铸坯内部质量控制•连铸坯内部缺陷主要有：内部裂纹中心疏松和缩孔中心偏析一般的内部缺陷在轧制时能焊合消除，但严重时使中厚板力学性能恶化，管线钢氢脆和高碳硬线脆断的原因•铸坯内部缺陷的产生主要决定带液芯的铸坯在二冷区的凝固过程要消除铸坯内部缺陷，采用以下技术措施：低温浇注技术铸坯均匀冷却技术防止铸坯鼓肚变形技术轻压下技术电磁搅拌技术凝固末端强冷技术多点或连续矫直技术 压缩铸造技术3薄板坯连铸技术的发展薄板坯连铸技术的发展3.1板坯连铸工艺发展板坯连铸工艺发展•板坯连铸工艺演变板坯连铸工艺演变热轧板生产工艺的演变如图4所示由图可知，供热连轧生产线坯料的发展是由钢绽—>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（（2）浇注板坯厚度与产量）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：200～250mm，产量200万吨/流.年；薄板坯：40～70mm，产量50~70万吨/流.年；中薄板坯：90～120mm，产量100~150万吨/流.年；中厚板坯：130～150mm，产量150~ 200万吨/流.年。

图5 铸坯厚度与生产能力的关系（（3）方案比较）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（200～250mm厚）l高生产率l高质量l高的灵活性薄板坯优点（50～70mm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（90～150mm）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流程的厚板坯连铸机了3.2薄板坯连铸发展与应用薄板坯连铸发展与应用•1）薄板坯连铸发展：•1989.6.20 Nucor Steel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40~70mm，宽度900~1680mm，热轧带钢厚度0.8~25mm图7 CSP铸机工艺热轧卷产量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250~300万吨•典型CSP工艺流程示意图如图8所示连铸连轧生产过程：浇注均热轧制 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SMS－Demag，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34500－－－34500CONROLL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•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 80－150万 t/a (一流)• 160- 250万t/a (二流) 300-500万t/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 3~4人,h/t•生产周期 ~2h > 2天•产品覆盖面 50%-70% 100%3.3薄板坯连铸凝固特点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20~25m，而薄板坯液芯长度仅为5~6m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,s>60060<1结晶器热流，Mw/m21-32-38-10液相穴长度，m>10>5<0.5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，℃250×15001.50.15900-100050×15005.32.01150-1200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，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250×1500mm 晶粒尺寸 60µm50×1500mm 晶粒尺寸 40µm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0.225~0.263、1.03~1.06、10~15，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3.4薄板坯连铸工艺设备特点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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－180mm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，2－4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7－8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)3－3.5m5－6553.5冶金长度(m)6－9.711－15.1－15511.2&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)4－6Max.63.5－5Max.5.5－63.5－5.5Max.5.5－63－3.53.5－5Max.5－5.5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10~20mm3.5薄板坯连铸生产中几个问题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A0.090.040.050.0080.188000B0.110.040.050.0280.228243C0.180.080.170.0300.460244注：0—无缺陷；2—轻微缺陷；3—较重缺陷；4—严重缺陷•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（30~50%）•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]/[Al]s和[Ca]/[S]比控制•钙处理后的软搅拌•3）铸机拉速•50～70厚板坯拉速从理论上可达8m/min，但Nucor Berkeleg厂认为拉速大于6m/min热轧板卷质量恶化。

工作拉速以4~5m/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•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EMBr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3~4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•8）生产钢种不断扩大•低中高碳钢 •（C<=0.10%, Mn<0.45%; C>0.20%, Mn<1.0%; C>0.60%, Mn>0.45%） •包晶钢•不锈钢（C〈0.10%，Cr>13%;Cr>17%,Ni>8%〉）•硅钢 (C<0.22% Si>1.2%)•管线钢 (HSLAC<=0.22% Mn<1.8% 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（0.23～0.25mm），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4 中等厚度板坯连铸技术发展中等厚度板坯连铸技术发展4.1 发展背景发展背景•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（200～250mm）与薄板坯（50～70mm）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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×（1220－2590）卷：（5－25）×（914－2591）板：（5－64）×（1219－2590）111902DEMAG/DEMAGIPSCO/Montpelier1997.11（127－152）×（1270－3050）卷：（2.3－19）×（1220－2348）板：（4.8－50.8）×（1220－3048）1111253VAI/DanieliIPSCO/Mobil2000末152×（1524－3125）卷：（2.3－19）×（1524－2525）板：（4.8－50.8）×（1524－3124）1111254Danieli/DanieliNUCOR/Hertford2000末100、125、150×（1800－3200）板：（9.5－50.8）×（1829－3124）卷：预留1111005ASP/conroll中国鞍钢2000.7135（100—150）×900~1620111006Danieli韶钢150×1650~32502.5~20×1500~25001111077SMS中国安钢2005.4150×1600~32504.5~50×1600~3250111110 4.2中等厚度板坯连铸机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（127～150×1778～3124mm）→加热炉→四辊可逆式轧机→中厚板（9.5～50×1830～3125mm长2.4m～25.4m）。

该流程特点：•特宽中厚板坯（最大板坯宽度近3.2m）•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）•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 •2）生产热轧板卷中厚板坯连铸机•BHP公司的North Star厂：• AC电炉→LF→连铸机（90×914～1524mm）→切割→除鳞→加热炉→除鳞→2×粗轧机（90mm→30mm）→隧道窑→除鳞→6机架精轧机（1.4～9.5×914～1524mm）→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5薄带连铸技术发展薄带连铸技术发展5.1薄带连铸技术开发薄带连铸技术开发•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；•环保好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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5.2薄带连铸技术工艺特点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，30－90m/min；•冶金长度短，0.5m；•不需保护渣；•可生产2－5mm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）5.3薄带连铸技术目前进展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：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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7－8炉，工艺流程是：双辊拉出来的3mm厚的连铸带钢，紧接着进行20~30%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，也可根据带钢厚度而改变拉速计划年产带钢40万吨，产品规格为1.5~4.5mm厚、800~1450mm宽据称，薄带坯表面质量良好，连铸过程运行顺利•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变形量10-30%带宽1100-1450mm卷重30t钢水重90t中间包钢水重18t额定产量40万t/a2））Castrip LLC（美国纽柯公司组成的薄带坯连铸机）（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，薄带钢连铸设备投入工业运行已为期不远了 Castrip流程示意图如图12：图12 Castrip流程示意图 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：0.7~2.1mm•带钢宽度：前期：1345mm 后期：2000mm•卷重：25t•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30～75万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0.7~0.8mm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，预期成本极具竞争力3）日本新日铁薄带连铸机）日本新日铁薄带连铸机•型式：双辊，辊轮直径：1200mm•薄带宽度：760~1330mm•薄带厚度：2~5mm•拉速：20～75m/min•钢包容量：10t•产品：镍系不锈钢结结 语语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2~3年内，要密切注意薄带连铸领域取得的进展。