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近终形连铸技术及连铸新进展

近终形连铸技术及连铸新进展. 北 京 2011. 主要内容. 概述 薄板坯连铸连轧 薄带连铸 传统连铸的高效化技术. 概述. 概述. 模铸流程： 1 、原料 2 、烧结 3 、矿槽 4 、高炉出铁 5 、兑铁 6 、转炉出钢 7 、浇注 8(8 ’ ) 、钢锭 9 、均热炉 10 、初轧机 11(11 ’ ) 、板坯库 12 、加热炉 13 、精轧机－卷取 14 、成品库 连铸流程： 1 、原料 2 、烧结 3 、矿槽 4 、高炉出铁 5 、兑铁 6 、转炉出钢 7 、精炼 8 、连铸

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近终形连铸技术及连铸新进展

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Presentation Transcript

  1. 近终形连铸技术及连铸新进展 北 京 2011

  2. 主要内容 • 概述 • 薄板坯连铸连轧 • 薄带连铸 • 传统连铸的高效化技术

  3. 概述

  4. 概述

  5. 模铸流程： 1、原料 2、烧结 3、矿槽 4、高炉出铁 5、兑铁 6、转炉出钢 7、浇注 8(8’)、钢锭 9、均热炉 10、初轧机 11(11’)、板坯库 12、加热炉 13、精轧机－卷取 14、成品库 连铸流程： 1、原料 2、烧结 3、矿槽 4、高炉出铁 5、兑铁 6、转炉出钢 7、精炼 8、连铸 9(9’)、板坯库 10、加热炉 11、轧制－卷取 12、成品库 薄板坯连铸－连轧流程： 1、原料 2、烧结 3、矿槽 4、高炉出铁 5、兑铁 6、转炉出钢 7、精炼 8、连铸 9、板坯输送 10、加热炉 11、轧制－卷取 12、成品库

  6. 概述 • 近终形连铸： • 保证成品钢质量的前提下，尽量缩小铸坯断面，部分或者全部取代压力加工。 • 主要包括： • 薄板坯连铸连轧 • 薄带连铸 • 喷雾成形

  7. 薄板坯连铸连轧 • 最直接的问题： • 什么是薄板坯连铸连轧？ • 与传统连铸相比，薄板坯连铸有什么区别

  8. 薄板坯连铸连轧 • 什么是薄板坯连铸连轧？ • 铸坯直接进入加热炉加热，然后进入精轧机直接轧制成材 • 应用于板材生产 • 铸坯不下线，没机会进行质量检查和清理 • 铸坯厚度薄 • 铸机和轧机连在一起同步协同运行

  9. 薄板坯连铸连轧 • 1984年开始进行技术研究 • 1989年在NUCOR的Crawfordzville投产。（德国西马克CSP工艺） • 其后相继建设： • 1992年8月，Hickman厂 • 1994年11月，Hylsa厂，Mexico • 1995年2月，Gallatin厂 • 1996年1月，Steel Dynamics • 1996年7月，ACB • …………

  10. 薄板坯连铸连轧 • 中国 • 引进CSP在包钢、邯钢、珠钢建成 • 后相继建成 • 马钢CSP • 涟源CSP • 酒钢CSP • 唐钢FTSC • ………

  11. 薄板坯连铸连轧 • 第一代技术 • 发明初衷：避开传统连铸坯断面尺寸，浇出尽量薄的板坯，求铸坯直接进入精轧机轧出成品 • 板坯厚度：50~60mm • 宽度：不小于1250mm • 电弧炉（100~150t）供应钢水 • 单流产量不大于80万吨/年 • 主要生产碳钢 • 奥氏体轧制，终轧温度高于8600C • 成品厚度最薄1.2mm

  12. 薄板坯连铸连轧 • 第一代流程示意图

  13. 薄板坯连铸连轧 • 第二代技术 • 20世纪90年代趋于成熟 • 应用液芯压下技术 • 结晶器出口铸坯厚度增至70~90mm • 实现了半无头轧制和铁素体轧制 • 最薄产品厚度达到小于0.8mm • 加热炉长度加长 • 单流产量达到130万吨/年 • 转炉供应钢水 • 产品开始覆盖低合金结构钢、高碳钢、取向硅钢、不锈钢等

  14. 薄板坯连铸连轧 第二代流程示意图

  15. 薄板坯连铸连轧 • 未来第三代技术 • 铸机通钢量：4.0~4.5吨/分； • 生产线规模：280~320万吨； • ≤2.2mm厚度热轧卷具有较大的比例（例如﹥30％~50％），实现薄板以热代冷； • 开发热轧－酸洗－热镀锌产品； • 开发热轧－冷轧－热镀锌产品； • 进一步开发硅钢等高附加值产品。

  16. 薄板坯连铸连轧 • 第三代流程示意图

  17. 薄板坯连铸凝固特点 与传统厚板坯比较，薄板坯凝固特点如下： （1）凝固速度快，液芯长度短： 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。

  18. （2) 铸坯热履程平稳，铸坯表面温度高且分布均匀 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。 （3）铸坯内部结构致密，偏析小

  19. (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。

  20. 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 结晶器非正弦液压振动 薄板坯连铸工艺设备特点

  21. 薄板坯种类 CSP：西马克（SMS）开发； ISP：德马克（Demag）开发， FTSR：达涅利（Danieli）开发； QSP：住友金属（SMI）开发； Conroll：奥钢联（VAI）开发。

  22. 薄板坯连铸连轧 • 典型薄板坯连铸连轧工艺： • SMS公司的紧凑式带钢生产技术CSP （Compact Strip Production）； • MDH公司的带钢在线生产技术ISP （Inline Strip Production）； • DANIELI公司的FTSC灵活的薄板坯连铸连轧技术（Flexible Thin Slab Casting for Quality）； • 日本住友－三菱公司开发的QSP（Quality Strip Production） • VAI公司的Conroll（Continuous Thin Slab Casting & Rolling technology）工艺。

  23. 薄板坯连铸连轧 • 薄板坯连铸连轧设备 • …… • 水口 • 结晶器 • 二冷区 • 拉矫机 • 切割机 • 加热炉 • 高压水除鳞 • 精轧机 • 卷取机

  24. 薄板坯连铸连轧 • 仅就薄板坯连铸而言 • 薄板坯连铸特点 • 板坯厚度薄 • 生产过程连续 • 薄板坯凝固速度快 • 薄板坯比表面积大 • 薄板坯冶金长度短

  25. 薄板坯连铸连轧 • 水口 • 薄板坯连铸用水口功能 • 1、引导和保护钢流 • 2、控制和改善铸流在结晶器内的流动状态 • 3、减小铸流冲击深度 • 4、分散铸流带入的热流，促进夹杂物上浮和坯壳均匀生长

  26. 薄板坯连铸连轧 • 水口 • 薄板坯连铸对水口的要求 • 1.使结晶器得到足够的钢水注入量 • 2.使结晶器内钢水分布合理，防止出现湍流及飞溅 • 3.良好的抗溶蚀性，满足连浇要求。

  27. 薄板坯连铸连轧 • 水口型式 CSP扁矩形水口 ISP薄片式水口

  28. 薄板坯连铸连轧

  29. 薄板坯连铸连轧 • 薄板坯连铸用结晶器 • 特点： • 水口外壁与结晶器内壁距离小，必须准确对中 • 液面以下维持稳定熔池的钢水量少，液面波动

  30. 薄板坯连铸连轧 • 薄板坯连铸用结晶器 • 必须满足以下条件： • 适宜的截面形状，不对坯壳产生过大的压力，以减少表面缺陷和裂纹 • 能容纳比较大量的钢液，容易化渣，能抑制钢液湍流 • 合适的化渣面，化渣均匀，能迅速形成渣层且均匀分布，能均匀润滑坯壳 • 易于设计和容纳浸入式水口 • 具有良好的钢液流动和温度分布 • 有一定的上回流，易化渣，防止搭桥 • 较弱的液面湍流，渣液均匀覆盖钢液，减少卷渣 • 对坯壳冲刷胶弱，便于坯壳生长，减少裂纹和拉漏的危险

  31. 薄板坯连铸连轧

  32. 薄带连铸 • 用铸机直接浇注厚度为1-10mm的近终形带钢的生产工艺称为带钢连铸或薄带连铸。 • 典型薄带连铸生产线 • 1998年2月,日本新日铁率先用于月产3.5万t镍系不锈钢生产线； • 1999年11月，德国蒂森.克虏伯公司投产年产40万t的带钢连铸设备； • 2002年，宝钢建成一条以生产不锈钢为主的薄带连铸生产试验线。一期工程将生产宽为660mm、厚度为2--5mm的薄带，最大拉速为100m/min。

  33. 薄带连铸 • 机型： • 水平双辊式 • 倾斜双滚式 • 异径双辊式 • 单辊式

  34. 薄带连铸 • 水平双辊式

  35. 薄带连铸 水平双辊式特点： • 冷却辊直径：500mm，宽140mm； • 棍子两边有两块耐火材料板构成密封； • 可浇注1-10mm厚度的带钢； • 结构简单、易于控制，双面结晶、内部质量好； • 铸机液面稳定性差，防止二次氧化能力差。

  36. 薄带连铸 • 倾斜双滚式

  37. 薄带连铸 • 异径双辊式

  38. 薄带连铸 • 单辊式 • 使用一个铜合金或不锈钢质的水冷旋转辊，将钢水从棍子上部或侧面紧贴着棍子表面流出，在棍子上被激冷而制成薄的带钢。浇注小于1mm的极薄材料。

  39. 薄带连铸质量的主要问题 薄带连铸所出现的问题就是侧封控制不好时所发生的边部牙齿形状 薄带侧边“牙齿”形缺陷

  40. 传统连铸的高效化技术 • 进入90年代、连铸高拉速技术引起人们极大关注，板坯高拉速在日本得到广泛应用。方坯高拉速的研究在欧洲几大公司将注意力集中在结晶器内型的改进上， • 如：Concast、Daneili、Demag、VAl等分别发展各自专利技术如表所示。

  41. 传统连铸的高效化技术 国外连铸高拉速概况 板坯方坯高拉速的业绩

  42. 传统连铸的高效化技术 国外连铸高拉速概况 板坯高拉速业绩

  43. 传统连铸的高效化技术 国内高拉速概况 “95”国家重点攻关课题“高效连铸技术”，由“连铸技术国家工程研究中心”、西安重型机械研究所、北京科技大学、北京设备研究院等单位，方坯高效攻关依托单位： 方坯：广州钢铁集团公司转炉炼钢厂 板坯：攀枝花钢铁集团股份有限公司、提钒炼钢厂

  44. 传统连铸的高效化技术 国内高拉速概况 攻关指标： 拉坯速度：板坯（厚度≥180mm） ≥1.8M/min； 方坯（150×150mm） ≥3.0M/min； （120×120mm） ≥4.2M/min 作 业 率：≥85% 铸坯无缺陷率≥90%。

  45. 传统连铸的高效化技术 国内高拉速概况 板坯连铸高效改造在攀钢取得成功，200×1350mm板坯拉速达到1.8M/min，由于板坯高效改造难度大，涉及改动设备量大，所以高效改造进展稍迟，但是铸机作业率得到大幅度提高，铸坯质量品种也有很大发展。目前已取得成绩，例举几个厂说明，表4。

  46. 传统连铸的高效化技术 国内高拉速概况 国内实现高拉速工厂举例

  47. 传统连铸的高效化技术 实现高拉速的问题和关键技术 传统连铸机设计的设备及工艺均是按照一般的拉速条件为依据，如果大幅度提高拉坯速度，由于工艺条件及设备结构的不适应，必然会使铸机生产的铸坯质量出现问题。

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