薄带连铸技术
热轧薄宽钢带生产中薄板坯连铸连轧设备的关键技术
热轧薄宽钢带生产中薄板坯连铸连轧设备的关键技术热轧薄宽钢带是一种广泛应用于汽车、家电、建筑等领域的材料，其生产过程中薄板坯的连铸连轧设备起着至关重要的作用。
本文将详细介绍薄板坯连铸连轧设备的关键技术，以期更好地理解和应用于实际生产中。
首先，薄板坯的连铸技术是整个生产过程中的基础环节。
薄板坯连铸设备采用连续铸造的方式，通过将熔化的钢水注入连铸机的结晶器中，使其冷却结晶，并在连铸机连续拉伸的过程中形成薄板坯。
在这一过程中，关键技术包括铸模设计、结晶器水冷系统设计、振动控制等。
铸模设计是薄板坯连铸关键技术之一。
合理的铸模设计可以减小浇注时的温度梯度，提高钢水的冷却效果，从而得到均匀的结晶组织。
同时，铸模的设计还需要考虑到薄板坯的凝固收缩和应力分布，确保坯体在冷却过程中不会产生裂纹和变形。
结晶器水冷系统设计是薄板坯连铸设备的另一个关键技术。
结晶器的水冷系统通过控制结晶器壁面水流的速度和温度，调节薄板坯的凝固速度，从而影响其结构和性能。
优化的水冷系统设计可以提高薄板坯的表面质量和坯体结构的均匀性，进一步提高热轧薄宽钢带的品质。
振动控制系统是连铸设备的一个重要组成部分。
在连续铸造过程中，振动控制可以有效地排除结晶器中的气泡和不均匀物质，并提高坯体内部的致密性。
此外，振动控制还可以改善薄板坯的凝固过程，减小表面的凸起和浇注时的涡流，从而提高薄板坯的表面质量。
其次，薄板坯连轧设备的关键技术包括坯体预热控制、轧制工艺控制和冷却控制等方面。
坯体预热控制是保证连轧质量的重要环节。
通过控制炉温、气氛和坯体的轧制温度，可以使薄板坯达到最佳的塑性变形温度范围，提高连轧的效果和产能。
轧制工艺控制是连轧设备中的另一个关键技术。
热轧薄宽钢带的生产过程中，连轧机的辊系布置、辊缝数量和大小、卷取张力等参数的控制对产品的形状、尺寸和性能有重要影响。
合理的轧制工艺控制可以确保产品的均匀性和一致性，提高产品的质量。
冷却控制是薄板坯连轧设备中的最后一个关键技术。
薄带连铸连轧技术-宝钢
Castrip LLC Baostrip POSTRIP castrip Baostrip
技术
P，双辊薄带连铸 双辊薄带连铸
电磁侧封 中试工厂
汽车用钢
碳钢产品
eurostrip castrip
工业化线建成 工业化线建成 商业化试生产 中试线建成 工业化线建成 第二条工业化线建成 工业化线建成
•轧后板凸度： C40＜50um
•轧后板楔形 W40＜30um
•单机架最大压下： 45%
•表面夹渣：
＜ID2
•表面微裂纹：
＜ID2
2、带钢厚度、板形、表面质量、边 部质量良好，表面无肉眼所见裂纹， 性能和质量达到ASTM1039标准要 求。 3、产品实现了批量市场应用。应用
领域主要包括集装箱外板、保险箱
NBS 表面质量和边部质量
着色探伤
原始板面
未切边
宝钢薄带连铸® 简单就是最好
切边后
BaoStrip® Simple is the best
NBS 产品经过酸洗、热镀锌、冷轧、连退
1.2mm屈服410MPa热轧板直接热镀锌
冷轧到0.48mm
连续退火
宝钢薄带连铸® 简单就是最好
酸洗
BaoStrip® Simple is the best
E2strip
RAL
1856-2016
Europe
Henry Bessmer
40-50 TEAMS 宝钢薄带连铸® 简单就是最好
＄4000-5000M BaoStrip® Simple is the best
世界薄带铸轧技术发展大事记
年
1856 1911 1930-35 1956 1957-69 1972-80 1980 1983 1984 1986 1986 1987 1989
薄带连铸技术
薄带连铸技术1.前言薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它的出现正为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统治金工业中薄型钢材的生产过程。
传统的薄型钢材一般采用板坯连铸法，在生产中需要经过多道次热轧和反复冷轧等工序。
能耗大，工序复杂，生产周期长，劳动强度大，产品成本高，转产困难等缺点。
厚板坯（200~300mm）连铸连轧工艺线长度一般在500~800m之间，薄板坯(50~60mm)为300~400m，而采用薄带连铸技术，将连续铸造、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯稍经冷轧就一次性形成工业成品，简化了生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅60m。
设备投资也相应减少，产品成本显著降低，并且薄带质量不亚于传统工艺。
此外，利用薄带连铸技术的快速凝固效应，还可以生产出难以轧制的材料以及具有特殊性能的新材料。
但从目前的研究情况看，主要集中在不锈钢、低碳钢和硅钢片方面。
薄带连铸技术工艺方案因结晶器的不同分为带式、辊式、辊带式等，其中研究得最多、进展最快、最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术。
该技术在生产0.7—2mm厚的薄钢带方面具有独特的优越性，其工艺原理是将金属液注入一对反向旋转且内部通水冷却的铸辊之间．使金属液在两辊间凝固形成薄带。
双辊铸机依两辊辊径的不同分为同径双辊铸机和异径双辊铸机．两辊的布置方式有水平式、垂直式和倾斜式三种，其中尤以同径双辊铸机发展最快、已接近工业规模生产的水平。
1857年，英国的Bessemer[1]首次尝试采用双辊技术直接铸造钢带，并获得了该项技术的第一项专利。
在最初的100多年里，由于制造技术和控制技术等相关技术的落后．过程控制较为困难，产品质量无法保证，使得这项技术基本上处干停滞状态。
到了1989年，澳大利亚BHP(Broken Hill Proprietary Company)公司和日本的IHI(Ishikawajima-Harima Heavy Industries)公司决定联合开发钢的双辊薄带连铸技术。
薄带铸轧工艺技术规范
薄带铸轧工艺技术规范薄带铸轧工艺技术规范一、引言薄带铸轧技术是一种将连续铸造与轧制相结合的先进生产工序，广泛应用于电子、电气、汽车等行业。
本文旨在规范薄带铸轧的工艺技术，确保产品质量，提高生产效率。
二、工艺流程1. 原料准备：根据产品要求选择适宜的原料，并进行准确的配料和计量。
2. 连续铸造：采用连续铸造技术将熔化的金属通过浇注系统均匀地注入到连铸机中，形成薄带材料。
3. 热轧：将连续铸造得到的薄带在高温条件下进行轧制，以达到产品的理想尺寸和形状。
4. 冷却：将热轧后的薄带通过冷却系统进行快速冷却，以控制产品的显微组织和力学性能。
5. 收卷：将冷却后的薄带卷绕成卷，便于运输和储存。
三、设备要求1. 连铸机：应选用先进的连铸机设备，具备稳定的连铸性能和高度的自动化程度。
2. 轧机：应选用高速轧机，具备较大的轧制力和较高的轧制速度，以满足产品的尺寸和质量要求。
3. 冷却系统：应采用有效的冷却系统，以确保薄带的快速冷却和均匀冷却。
4. 卷扎机：应选用可靠的卷扎机设备，确保薄带的正确卷绕和稳定性。
四、工艺参数1. 连铸工艺参数：包括浇注温度、冷却方式、浇注速度等，应根据具体材料和产品要求进行合理的设定。
2. 轧制工艺参数：包括轧制温度、轧制力、轧制速度等，应根据材料的热变形特性和产品的尺寸要求进行合理的设定。
3. 冷却工艺参数：包括冷却速度、冷却介质等，应根据材料的热处理要求和产品的显微组织控制要求进行合理的设定。
五、质量控制1. 原料检验：对原材料进行化学成分、物理性能等方面的检验，确保原材料符合产品要求。
2. 在线检测：对连续铸造、热轧、冷却等过程进行在线检测，及时发现并纠正问题，确保产品质量。
3. 产品检验：对成品薄带进行外观质量、尺寸精度、机械性能、化学成分等方面的检验，确保产品达到标准要求。
六、安全环保1. 设备安全：保证设备的安全运行，提供必要的防护设施和安全培训。
2. 废水处理：配备有效的废水处理设施，确保废水符合环保要求。
双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展
双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展双辊薄带连铸取向硅钢是一种在连续铸造工艺中生产取向硅钢的特殊工艺技术。
随着能源需求不断增加和环保意识的提升，取向硅钢作为高性能电工钢材料在电力输配领域得到了广泛应用。
双辊薄带连铸技术是目前生产取向硅钢的主流方法之一，具有生产效率高、质量稳定等优点。
本文将阐述双辊薄带连铸取向硅钢的研究进展，包括技术原理、工艺特点、应用现状及存在的问题与发展方向等方面。
技术原理双辊薄带连铸取向硅钢的工艺原理是通过连续铸造技术，在高温高速条件下，将液态金属直接凝固成带状产品，通过连续轧制工艺形成取向结构。
该工艺具有高效、节能、资源综合利用等优点，适合生产高品质取向硅钢。
在双辊薄带连铸中，通过调节铸模结构、冷却水压力、带速等参数，可以控制取向硅钢的组织形貌和磁性能，实现产品的一步成型。
工艺特点双辊薄带连铸取向硅钢的工艺特点主要包括以下几个方面：首先，高生产效率。
该工艺是一种高速连续生产工艺，生产效率远高于传统熔炼-铸型-热轧工艺。
其次，产品性能优良。
取向硅钢具有良好的取向性和低磁滞损耗，适合生产高效、节能的电力设备。
再次，资源综合利用。
双辊薄带连铸可直接利用废钢、废铁等次生资源，降低生产成本，有利于环保和可持续发展。
应用现状目前，双辊薄带连铸取向硅钢已经在电力传输、变压器、电动汽车等领域得到了广泛应用。
随着电力需求的不断增加，取向硅钢作为电力设备的关键材料，市场需求将持续增长。
而双辊薄带连铸技术具有生产效率高、产品质量优良、资源利用充分等优势，将在取向硅钢生产领域拥有更加广阔的市场前景。
存在问题与发展方向虽然双辊薄带连铸取向硅钢技术具有广阔的应用前景，但也面临一些问题和挑战。
例如，铸模结构设计、冷却水处理、带速控制等技术需要进一步优化；产品带宽、表面质量、控制参数等方面仍有提升空间。
未来的研究方向主要包括提高产品质量稳定性、降低生产成本、实现智能化生产等方面。
同时，加强与材料科学、电力传输、自动化控制等领域的跨学科合作，推动双辊薄带连铸取向硅钢技术的进一步发展和应用。
世界钢铁技术研究前沿-薄带连铸
加热坯厚：250 mm 中间坯厚：25~50 mm 成品厚：1.2~19 mm 粗轧精轧冷却
卷曲连铸
热轧
冷轧
可见，减小铸坯厚度可大幅度减小凝固时间，提高凝固速
（薄带浇铸、在线热轧、热处
水处理设备卷曲机厂房铸机及轧机
厂房LMF 厂房
集尘设备
工厂，），调整钢水成分与温度。
与已有薄板坯连铸机共用钢水包和中间包。
钢水包大中间包小中间包轧机飞剪
卷取机
双辊铸机
*1: K=29; *2: K=26.
0.04
0.20Strip Casting + 在线轧机0.141.08薄板坯连铸+ 热轧机
0.201.80厚板坯连铸+ 热轧机
CO 2排放量能耗（GJ/t ）
不锈钢，
成为德国不锈钢公司设备的法国克莱西姆公司被奥钢联设备制造公司兼并。
75m 。
带式连铸时，上下表面的冷却速度不同，但是通11mm 在
行得非常快，从而获得普通铸件和铸锭无法获得
）所得薄带上下表面的冷却条件和表面）薄带厚度受限制（通常薄带厚度为10～
双辊法的熔融金属与冷却辊之接触时间通常远远小于单辊法，这可能是双辊法冷却能力不尽人意的主要原因。
最新薄带连铸连轧技术-宝钢专用
报告提纲1薄带铸轧研发历程薄带铸轧技术产业化现状及宝钢发展水平23薄带铸轧技术特征4宝钢薄带铸轧产品拓展及市场应用5薄带铸轧产业化存在问题及未来发展方向薄带铸轧，钢铁人一直的梦想160年前，英国冶金学家 H.Bessemer提出设想：直接把钢水浇铸成带钢。
直接浇铸1.4-2.5mm 一道次轧制0.7-2.0mm薄带连铸连轧工艺示意图薄带铸轧，前赴后继，不断成长D S C Hi k a r i N S C J A P ANHenry BessmerCHI N A E u r o p eAme r i c a M H IW a s ed a u n i ve r s i t y N K K H i t a c h i Z o s e n N M S H it ac h i P aci f i c m e t a l N i s h in s t e e l N i p p o n s t a i n l e s s s t e e l N i p p o n m e t a l s N i p p o n y a k i nSM I G e n e r a l e l e c t r i c w e s t i n g h o u s e Al l e g h e n y B a t e l l e i n l a n d M I T A r m c o W e i r t o n s t e e l Be h t l e h e m s t e e l I n l an d st e e lP r o j e c t B e s s e m e r Ca s t r i p B H PIH I K o r e aMEFOSBritish steel Danieli MDHD a v yCLECIMRUSSIE VNIMETMACHIRSID USINOR THYSSEN CSMVAI Krupp INNSES H SR IR A LC QU B a os t ee lB ao s t r i pE 2s t r i pP O S COP o s t r i pMPIIRSIDAachenMyosotisTKSEurostripKTNN UC OR P r o j e c t MMAINSMS1856-201640-50 TEAMS＄4000-5000M年团队/公司/大学技术1856H.Bessemer双辊铸造概念提出1911 E.H.Strange单辊铸机1930-35 C.W.Hazelett铜、铝双辊铸造1956Hunter /Pechiney双辊铝铸造1957-69Waseda University (Japan)高硅、不锈钢双辊铸造1972-80M.Flemings流变铸造1980Mitsbishi Heavy Industries双辊铸造1983DOE单辊铸造1984Allegheny Ludlum不锈钢单辊铸造1986Nippon Steel不锈钢双辊铸造1986British Steel & Avesta Sheffield Limited双辊薄带铸机1987Pacific Metals & Hitachi Zosen不锈钢双辊铸机1989BHP & Ishikawajima Harima HeavyM，薄带铸轧Industries不锈钢双辊铸造1989POSCO Research institute of industrialscience & technology ,korea and Davyinternational年团队/公司/大学技术2014.03Baostrip工业化线建成2010.10castrip 第二条工业化线建成1989Thyssen and UsinorP ，双辊薄带连铸1992British steel and Avesta sheffield limited双辊薄带连铸1994Inland steel电磁侧封1995BHP & Ishikawajima Harima Heavy Industries中试工厂1995British steel and Avesta sheffield limited汽车用钢1997BHP & Ishikawajima Harima Heavy Industries碳钢产品1999Thyssen Krupp Usinor and VAI eurostrip 2000BHP ,Ishikawajima Harima Heavy Industries castrip 2002.05Castrip LLC 工业化线建成2002.10Nippon steel 工业化线建成2002.12Castrip LLC 商业化试生产2003.10Baostrip 中试线建成2006.08POSTRIP 工业化线建成2012-20161430工业化示范线建设NBS项目，装备、工艺技术集成，解决品种、质量及成本相关问题，产品的批量生产和销售。
薄带连铸技术ppt
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
M2高速钢铸带的枝晶组织(a、铸带边部；b、铸带心部；c、
电渣锭)
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
M2高速钢铸带边部和心部(沿厚度方向，下同)的枝晶组织如
图a和b所示，M2高速钢电渣锭的枝晶组织如图c所示。可以 看出，铸带边部的枝晶组织非常细小，具有树枝状特征但不 是典型的树枝状，一次枝晶和二次枝晶都不发达，枝晶生长 没有特定的方向性；铸带心部的枝晶稍大些，并且存在树枝 晶和等轴晶两种类型；而电渣锭的枝晶则较为粗大，呈典型 的树枝状，一次枝晶和二次枝晶非常明显，并且在二次枝晶 臂上尚有较为明显的三次枝晶。 对M2高速钢铸带和电渣锭的二次枝晶间距进行测量，其统计 平均值如表所示。可见，双辊薄带连铸工艺明显地细化了M2 高速钢铸带的枝晶组织,M2高速钢铸带的二次枝晶间距平均 值仅为电渣锭的1/20～1/10。
谢谢！
二、双辊薄带连铸技术原理
4、原理
二、双辊薄带连铸技术原理
浇铸过程中, 钢包中的钢水经由中间包流入两个反方向旋转
的水冷辊与侧封板组成的熔池中, 与辊面接触的钢水迅速凝 固, 在双辊的咬合点处受到一定的挤压, 完全凝固后出辊, 经夹紧辊和活套后进卷取机直接卷取
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
试样或位置
铸带边部
铸带心部
电渣锭
二次枝晶间距 （μm）
2.1
4.3
48
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
2、M2高速钢铸带中的共晶碳化物
三、双辊薄带连铸技术的应用举例
M2高速钢的共晶碳化物组织(a、铸带边部，b、铸带心部，c 、电渣锭)
薄带连铸技术及宝钢中试机组
中国第一条薄带连铸连轧生产线——宝钢股份薄带 中国第一条薄带连铸连轧生产线——宝钢股份薄带 —— 2009年 连铸产业化攻关项目于 2009年2月全线投入试生产
宝钢BAOSTRIP 宝钢BAOSTRIP®中试机组介绍 工艺路线及主要技术参数： 工艺路线及主要技术参数：利用宝钢特 钢原有的16t电炉，重建一个占地72m×36m的新 钢原有的16t电炉，重建一个占地72m×36m的新 16t电炉 72m 厂房。主要的工艺流程为： 厂房。主要的工艺流程为：炼钢车间生产的合 格钢水， 格钢水，经过跨小车运输到薄带连铸车间的浇 铸平台上， 铸平台上，钢水经中间包和布流水口注入到双 辊连铸机，铸成厚度为2 5mm的薄带坯, 辊连铸机，铸成厚度为2～5mm的薄带坯, 经单 的薄带坯 机架四辊轧机轧制后，冷却、卷取。 机架四辊轧机轧制后，冷却、卷取。
谢 谢
250
热轧 连铸 薄板坯
排放量 CO2/t 热轧卷 排放量kg
200
150
100
50
0
传统工艺
薄板坯工艺
宝钢薄带连铸技术方向选择 薄带连铸技术经过多年的发展形成过多种工 艺技术方案，根据结晶器形式的的不同被分为带 艺技术方案， 辊式、辊带式等。 式、辊式、辊带式等。其中双辊式薄带连铸技术 是其中最接近工业化的技术。 是其中最接近工业化的技术。双辊式薄带连铸又 分为同径双辊铸机和异径双辊铸机， 分为同径双辊铸机和异径双辊铸机，两辊的布置 方式有水平式、垂直式和倾斜式。 方式有水平式、垂直式和倾斜式。但最为成熟的 是水平等径双辊式薄带连铸工艺。 是水平等径双辊式薄带连铸工艺。
薄带连铸工艺与其他工艺比较
投资成本 生产成本
薄带连技术与新材料开发 采用薄带连铸技术在新材料开发， 采用薄带连铸技术在新材料开发，特别是在 生产很难热加工产品时，更是具有工艺上的优势， 生产很难热加工产品时，更是具有工艺上的优势， 由于铸带是在冷却速度达到100～1000 °C/s的条 由于铸带是在冷却速度达到100～ C/s的条 100 件下形成的，二次枝晶间距仅为2 5µm， 件下形成的，二次枝晶间距仅为2-5µm，显微组织 均质细晶，且具有遗传性，沿带厚成份偏析很小。 均质细晶，且具有遗传性，沿带厚成份偏析很小。 这对高合金材料的生产十分有益， 这对高合金材料的生产十分有益，特别是在难以 轧制的高合金薄带钢生产方面有着巨大发展潜力。 轧制的高合金薄带钢生产方面有着巨大发展潜力。 例如,目前国外在开发的TWIP TWIP钢 INVAR合金 合金、 例如,目前国外在开发的TWIP钢、INVAR合金、铁素 体不锈、镁合金带、高硅钢等。 体不锈、镁合金带、高硅钢等。
薄板坯连铸连轧和薄带连铸关键工艺技术
薄板坯连铸连轧和薄带连铸关键工艺技术下载温馨提示：该文档是我店铺精心编制而成，希望大家下载以后，能够帮助大家解决实际的问题。
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薄带连铸技术简介
结束语
薄带连铸是尚在中试阶段的新技术， 其侧封板、连铸辊、布流器的寿命与成 本是限制该技术广泛应用的关键技术。 其存在的问题如：产品质量与规格、亚 快速凝固规律及其控制模型、 二次冷却 问题等。这些问题在工业应用中比在中 试阶段解决的速度要快，宁钢在规划中 无论400万吨还是600万吨，考虑品种与 规格拓展，炼钢—连铸—轧钢间一定程度 上存在物流不畅的问题，用薄带连铸解 决宁钢炼钢能力发挥问题是一种很好的 方式。
2.1.1侧封技术--固体侧封板
2.1.2 侧封技术--电磁侧封
2.1.3 侧封技术--直流电+静磁场电磁侧封
二 薄带连铸工艺的关键技术 与存在的主要问题
2.2 结晶辊是影响薄带连铸机拉速、薄带坯表 面质量与规格和工艺成本的关键性设备。
二 薄带连铸工艺的关键技术 与存在的主要问题
2.3 铸轧模型及其板形控制。 2.4 熔池布流器加工技术，熔池布流器液 位及波动控制。 2.5 亚快速凝固规律及其控制模型。 2.6 与大容量转炉（电炉）间的炉—机匹 配问题。 2.7 与常规连铸产品规格、质量竟争的问 题。 2.8 二次冷却问题。 2.9 熔池钢水的保护性气氛的控制问题。
薄带连铸技术简介
制造管理部 黄生龙 2010年4� 薄带连铸工艺的关键技术。 � 薄带连铸的主要质量问题。 � BAOstrip技术参数（宁钢条件 下的物流平衡）。
�
一、薄带连铸技术简介 1.1 薄带连铸技术的特征：薄带连铸技术是 指将液态钢水直接铸轧成厚度为1-10mm 的薄带坯，稍经冷轧就一次成形的带钢铸轧 生产技术。其特点是：投资成本低，改造费 用少，产品生产周期短，产品生产成本低， 原料要求宽（可实现劣质资源：高P、高S 、高Cu矿或废钢的有效综合利用)。主要用 于碳钢、硅钢、高合金钢（不锈钢等）、高 温合金及非晶材料的生产。目前研究最多是 双辊式薄带连铸机。
连铸技术
10 多年来我国连铸发展迅猛, 已成为钢铁生产的基本工序,连铸比超过了90%。
这一进步依靠连铸机生产效率的大幅提高。
随着连铸机生产能力的增加, 实现了各种模式的炉机匹配及全连铸生产。
通过高效连铸技术应用, 可在连铸机上直接降低成本10 元t/ 坯左右, 企业的综合经济效益为30 一80 元t/。
企业还可以大量节省建设投资。
薄带连铸技术与可持续发展薄带连铸技术是冶金及材料领域的一项前沿技术,薄带连铸将连铸与轧制联系起来, 简化了从钢水到热卷的生产工序, 使钢铁生产流程更紧凑、更连续、更高效、更环保"钢水被直接浇成2 -5 m m 厚度的薄带钢,实现铸轧一体化。
该工艺的优点主要有: 与传统的板材生产工艺流程相比,基建投资大幅度减少,据测算与传统工艺相比可节约基建投资1/3一1 /2;由于实现了“一火成材”钢材生产的节能效率和生产效率大大提高,与连铸连轧过程相比, 每吨钢可节省能源约80kJ,C0 2排放量降低约8 5%, NO x二降低约9 0%,So2降低70 %。
薄带铸轧技术尤其适合我国钢铁工业的发展情况, 由于能够有效抑制C u、S、P 等夹杂元素在钢材基体中的偏析, 从而可实现劣质矿资源( 如高磷、废钢等)有效综合利用, 节省资源, 达到可持续发展目标。
薄带连铸技术简化了生产工序, 缩短了生产周期, 设备投资也相应减少,并且薄带品质不亚于传统工艺。
此外, 利用薄带连铸技术的快速凝固特点, 还可以生产出传统工艺难以轧制的材料以及具有特殊性能的新材料。
薄带连铸技术方向选择薄带连铸技术根据结晶器形式的不同被分为带式、辊式、辊带式等" 其中双辊式薄带连铸技术是其中最接近工业的技术"双辊式薄带连铸又分为同径双辊铸机和异径双辊铸机,双辊薄带连铸的基本原理："钢水由S E N 注人两个逆向旋转的水冷辊与两耐火材料侧封板组成的三角熔池, 钢液接触水冷辊, 经传导传热过程, 首先形成半凝固层、凝固层, 然后在双辊的逆向转动下进人吻合点, 经过铸轧最终成为厚度在2 一5 m m 左右的薄带坯, 再经1 机架四辊热轧机在线轧制成为厚度1 一3 m m 薄带后成卷" 薄带连铸工艺的主要设备组成为:辊式结晶器(twin casting Roller ), 辊式结晶器不仅要求有良好的导热性, 而且要求有较高的高温强度、耐急热急冷性能、耐热交变疲劳性能等" º浸人式水口及布流器( Nozzle & Distributor ), 作用是保证钢水在结晶器熔池中的合理布流, 使沿带宽方向的传热均匀, 同时能够减小钢水静压力, 防止钢水在熔池中飞溅, 不影响凝固层稳定生长"。
薄带连铸侧封技术的研究现状及发展趋势
综合评述NA IHUO CA IL IAO/耐火材料2008,42(4)294～298薄带连铸侧封技术的研究现状及发展趋势刘鹏举1) 赵斌元1) 田守信2) 姚金甫2)1)上海交通大学材料科学与工程学院 上海2002402)宝山钢铁股份有限公司研究院摘 要 总结了国内外薄带连铸侧封技术(包括电磁侧封技术、气体侧封技术、固体侧封技术)的研究现状,重点介绍了固体侧封板的材质(主要有熔融石英质、高铝质、锆英石质、镁质、铝碳质、氮化硼质等),并展望了侧封技术的发展趋势和方向。
关键词 薄带连铸,侧封技术,固体侧封,耐火材料 当前高效、节能、环保,已经成为当代冶金行业的发展趋势。
因此,具有设备简洁紧凑、工艺简单、生产周期短、成材率高、能耗低等特点的薄带连铸技术已经成为冶金界的研究热点[1-6]。
薄带连铸就是把钢水经中间包直接注入两铸辊之间,直接轧制成厚度2～10mm的薄带。
这样能缩短生产流程,节约能源,提高成材率,并降低成本。
目前,薄带连铸技术在国内外多处于研究阶段,与之相关的一系列关键技术还有待突破,其中侧封技术就是制约薄带连铸技术发展的瓶颈之一。
侧封是为了能在两铸辊间形成液态金属熔池而在铸辊两端添加的防漏装置,它能起到约束金属液体,促进薄带成型,保证薄带边缘质量等作用[7]。
目前,主要有电磁侧封、气体侧封和固体侧封3种侧封,其中电磁侧封和固体侧封是当前冶金界研究的热点,而气体侧封作为一种新的侧封形式,还有待进一步研究。
而电磁侧封技术目前存在设备复杂,磁场不易控制,能耗高,危险性大等缺陷,其技术水平远未达到工业化生产的要求;固体侧封是目前最成熟、最接近实用的侧封技术。
1 国内外侧封技术的研究现状1.1 电磁侧封技术电磁侧封(E MD)技术试图用电磁力来约束钢液,实现轧辊端部无漏钢的非接触侧封,避免了钢液被侧封材料污染以及钢液遇冷结块等问题,从而提高铸带质量。
电磁侧封的优越性引起了冶金界的重视,世界各国都投入大量人力物力,做了大量研究工作。
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薄带连铸技术1. 前言薄带连铸技术是冶金及材料研究领域内的一项前沿技术，它的出现正为钢铁工业带来一场革命，它改变了传统治金工业中薄型钢材的生产过程。
传统的薄型钢材一般采用板坯连铸法，在生产中需要经过多道次热轧和反复冷轧等工序。
能耗大，工序复杂，生产周期长，劳动强度大，产品成本高，转产困难等缺点。
厚板坯（200~300mm）连铸连轧工艺线长度一般在500~800m之间，薄板坯(50~60mm)为300~400m，而采用薄带连铸技术，将连续铸造、轧制、甚至热处理等整合为一体，使生产的薄带坯稍经冷轧就一次性形成工业成品，简化了生产工序，缩短了生产周期，其工艺线长度仅60m。
设备投资也相应减少，产品成本显著降低，并且薄带质量不亚于传统工艺。
此外，利用薄带连铸技术的快速凝固效应，还可以生产出难以轧制的材料以及具有特殊性能的新材料。
但从目前的研究情况看，主要集中在不锈钢、低碳钢和硅钢片方面。
薄带连铸技术工艺方案因结晶器的不同分为带式、辊式、辊带式等，其中研究得最多、进展最快、最有发展前途的当属双辊薄带连铸技术。
该技术在生产0.7—2mm厚的薄钢带方面具有独特的优越性，其工艺原理是将金属液注入一对反向旋转且内部通水冷却的铸辊之间．使金属液在两辊间凝固形成薄带。
双辊铸机依两辊辊径的不同分为同径双辊铸机和异径双辊铸机．两辊的布置方式有水平式、垂直式和倾斜式三种，其中尤以同径双辊铸机发展最快、已接近工业规模生产的水平。
1857年，英国的Bessemer[1]首次尝试采用双辊技术直接铸造钢带，并获得了该项技术的第一项专利。
在最初的100多年里，由于制造技术和控制技术等相关技术的落后．过程控制较为困难，产品质量无法保证，使得这项技术基本上处干停滞状态。
到了1989年，澳大利亚BHP(Broken Hill Proprietary Company)公司和日本的IHI(Ishikawajima-Harima Heavy Industries)公司决定联合开发钢的双辊薄带连铸技术。
在澳大利亚建立了一个用于研究此项技术的研究厂，命名为M工程[2]。
直至1999年，M工程才完成了它的使命。
通过研究和开发，在薄带连铸技术方面获得了1500多项专利[3]。
为了管理和继续研发有关技术，由美国Nucor公司，BHP和IHI合资组建了一个铸带（Castrip TM）有限责任公司（LLC）。
首家利用薄带连铸技术进行商业性生产的公司是美国Nucor公司，命名为C工程。
该项工程于2001年2月27日在美国北部印第安纳州破土动工，预计2002年第一季度投产。
现就薄带连铸技术的研究情况、专利技术和商业性生产方面进行概述。
2. 薄带连铸技术的研究—M工程2.1 概要从钢水直接生产钢带，钢铁工业的专家们已经梦想了近150年。
从1989年起，BHP和IHI在澳大利亚Kembla港建了一个大规模研究厂，一直合作研究薄带连铸技术。
到了1998年，生产出了具有商业价值，规格为2mm×1345mm的低碳钢带卷。
该薄带可通过酸洗、冷轧、金属涂层、喷涂等工艺处理后用于建筑工程，也可以作为生产钢管的原材料。
从1999年起，重点集中研究厚度小于1.4mm的较薄规格钢材。
2.2 工艺图1为澳大利亚Kembla港研究厂的纵面布置图，该图反映了薄带连铸生产的工艺过程，图中1—10分别表示大包回转台、大包、等离子控温仪、中间包、双铸辊、轧机、夹送辊、拉辊、剪刀机和卷取机。
研究厂薄带连铸的工艺过程为：60吨电弧炉在3小时内炼出钢水，出钢后用行车把运送小车上的钢包掉上大包回转台。
在浇铸期间，钢水源源不断地从大包到中间包，在中间包，用等离子控温仪可以控制温度，也可以使钢水得到缓冲和均匀。
通过缓冲和均匀后，钢水沿水口流向铸辊，铸辊对钢水具有凝固作用，表层凝固后的钢带进入由惰性气体保护的缓冲池，该池保证钢带继续凝固，同时具有控制温度的功能，以便在随后的50%压下量的轧机上有个合适的入口温度。
轧制后钢带冷却，经剪刀机定尺剪断后，用两个卷取机中的一个将钢带卷取。
整个工艺路线长56米。
表1为M工程的技术参数。
图1 澳大利亚Kembla港研究厂的纵面布置图表1 M工程的技术参数双辊铸机的铸辊直径为500mm铸速 80m/min，最大150m/min带厚 0.9-2.0mm带宽 1.0-2.0m（当前宽度1.345m）卷重 25吨（2台40吨卷取机）钢种 含碳0.06%，用Si脱氧的低碳钢60吨大包，10吨中间包。
具有控制钢水温度的等离子控温仪在线热轧铸机生产能力 30到50万吨/年2.3 产品质量2.3.1表面质量图2 薄带内部空洞薄带的表面质量是通过一系列的检测和控制技术来保障，整个薄带连铸安装了在线检测设备，对每一卷的头尾取出10m进行视检、酸洗和着色试验。
以便暴露宏观和微观缺陷。
2.3.2 内部质量钢带的内部质量关系到轧制变形的顺畅和最终产品的性能，图2是通过X射线反映的薄带内部空洞情况。
内部空洞的存在主要与不均匀凝固有关。
要控制好钢的化学成分和凝固条件。
无内部空洞是较理想的钢带组织。
图3 钢带内部夹杂物大小和分布通过对铸带的扫描电镜分析，图3反映了钢带内部夹杂物的大小和分布情况。
横坐标为夹杂物大小，纵坐标为不同大小夹杂物出现的频数。
从图可知，3.5μm大小的夹杂物所占比例最大。
大多数分布在2.5-8.5μm之间。
2.4 组织与性能图4为冷却速度对组织性能的影响。
图中横坐标为冷却速度，纵坐标为抗拉强度。
从左到右冷速越来越大，组织分别为多边形铁素体（Polygonal Ferrite）、多边形+针状铁素体（Polygonal+Acicular Ferrite）、贝氏体（Bainite）和马氏体（Martensite）。
伴随组织的变化，其强度越来越高。
图 4: 控制冷却速度改变组织性能图5 冷却速度对铸带产品机械性能的影响 组织不同，其性能不同。
多边形铁素体的抗拉强度为350MPa，马氏体为900 MPa，其它组织的性能位于二者之间。
不同的组织是在不同的冷却速度下得到的，带卷温度较高时将得到多边形铁素体，带卷温度为中温时得到多边形+针状铁素体，在冷床上弱冷得到贝氏体，强冷则得到马氏体。
图5表示了冷却速度对铸带产品机械性能的影响。
横坐标表示延伸率，纵坐标为屈服强度。
从图中的左上角到右下角冷却速度由快到慢，屈服强度逐渐降低，延伸率逐渐增加。
2.5 成本图6 冷轧、热轧与铸带的生产成本薄带连铸技术在薄规格带材方面相对于目前的热轧和冷轧产品有着独一无二的成本优势。
图6[4]反映了冷轧（Cold Rolled）、热轧（Hot Rolled）和铸带技术（Castrip Technology）的带材厚度（横坐标）和生产成本（纵坐标）的关系。
带材越薄，生产成本都会增加，但热轧增加显著，冷轧次之，而铸带技术增加很少。
如果用铸带产品替代冷轧产品，其成本每吨可降低60-70美元。
表2是项目投资和生产成本，熔炼车间投资6000万美元，单位投资每年每吨150美元。
薄带连铸机投资8000万美元，单位投资每年每吨200美元。
总投资1.4亿美元，总单位投资每年每吨350美元。
从钢水转化为带卷每吨生产费用为40美元。
表2 项目投资和生产成本投资费用 单位投资1 投资 （百万美元） （美元/年.吨）熔炼车间 60 150薄带连铸机 80 200总计 140 3502 生产费用从钢水转化为带卷的生产费用 40美元/吨 3. 关于薄带连铸技术的知识产权图 7 薄带连铸技术各领域所拥有的专利蛋糕图 薄带连铸技术知识产权专由铸带有限责任公司（Castrip LLC）负责管理，该公司由Nucor公司、澳大利亚的BHP和日本的IHI合资新建，主要从事薄带连铸技术的研发与管理。
重点在于碳钢和不锈钢的双辊薄带连铸。
其拥有专利达1500多项。
图7反映了各领域所拥有的专利情况。
蛋糕图中铸辊侧封（Edge Containment）占15%， 控制气氛（Atmosphere Control）占10%， 薄带的轧制、冷却及处理（Strip Rolling, Cooling, Processing）占10%， 商务管理（Business Methods and General）占9%，钢水递送（Metal Delivery）占20%，缓冲池控制（Pool Control）占12%，辊子设计（Roll Design）占24%。
4.薄带连铸技术的商业应用-C工程反向旋转 铸辊液态金属图8 薄带连铸机双铸辊工作情况C工程是美国Nucor公司，运用M工程的研究成果，上马的世界上首家由Castrip LLC知识产权允许的商业性薄带连铸生产厂。
该厂位于印第安纳州的Nucor公司所在地Crawfordsville，故名C工程。
图8 示意地表示了薄带连铸机双铸辊的工作情况。
两铸辊反向旋转，铸辊两侧有耐火材料制作的侧封装置，防止钢液外流，钢水通过铸辊即刻凝固为固体薄带。
平均冷却速度达1700℃/s，整个凝固时间仅0.15秒（带厚1.6mm，铸速80m/min）。
图9 C工程工艺流程图表3[5] 是C工程主厂房技术规格。
图9 是C工程厂房布局示意图，反映了薄带连铸的工艺流程情况。
其工艺路线为：钢水→大包（Ladle）→中间包（Tundish）→过渡段（Transition Piece）→水口（Delivery Nozzle）→铸辊（Casting Rolls）→控制气氛（Controlled Atmosphere）→夹送辊（Pinch Rolls）→热轧机架（Hot Rolling Stand）→拉辊（Pinch Rolls）→剪切（Shear）→卷取（Down Coilers）。
图中第二架轧机为可选项。
卷取机有两台，交替工作。
从中间包到卷取机的距离仅60m，相当于板坯铸机的十分之一长。
表3 C工程主厂房技术规格单位 规格（公制单位）大包 110吨铸机 直径为500mm双铸辊铸速 80m/min（典型），150m/min（最大）产品厚度 0.7-2.0mm产品宽度 最大2000mm卷重 25吨轧机 单架4辊轧机工作辊尺475×2050mm寸1550×2050mm支撑辊尺寸轧制力 最大30MN主电机 3500 kW5 结束语双辊薄带连铸技术已受到世界各国的普通重视，它的开发成功必将改变冶金工业的面貌，从而带来巨大的经济效益和社会效益．虽然目前还存在诸多的问题，如薄带表面质量、薄带厚度的均匀性、铸速的稳定性、薄带的宽度、侧封材料、铸辊材质和冷却、钢水保护及各项控制系统等。
但可以相信，在各国科研工作者的共同努力下，随着这些问题逐步的解决，该项技术的工业化应用将指日可待。
从以上M工程研究成果看，国外对于双辊薄带连铸技术的研究已取得了重大进展，今后将重点集中在铸机及工艺适应性研究、薄带的组织与性能研究、数学模型的建立和应用研究上。