钢的连铸连轧技术

2.2 铸坯质量的保证技术
（1）保证连铸坯质量是连铸及连铸连轧工艺得以成立 和发展的前提（物美价廉） 由于炼钢技术（炉外精练）提高了钢的纯净度， （S,P,N,H,O等）杂质含量由过去500×10－6降至100×10－ 6，及连铸技术的提高（保护浇注，潜入式水口，保护渣润 滑，电磁搅拌，气水雾化冷却，软压下，压缩浇铸等）已使 连铸坯质量基本得到保证。一般无缺陷率可在96％以上，满 足生产要求，故检测难而无需检测。在诸多内外表面缺陷中， 最障碍连铸连轧工艺实现的是表面裂纹缺陷，因其不能进行 表面清理； （2）表面裂纹的形成机理：开裂必须：受力;弱点，应 力集中超过断裂强度。一般碳钢三个高温脆性区为图2所示。
由上可知，现在各家开发的工艺都已是互相嫁接混同了，为 提高产品质量品种共同的发展趋向及工艺技术要点为： 1）.提高钢水质量与纯净度、生产洁净钢是重要基础。当今 所谓超细晶粒钢主要就是超洁净钢加低温大压下控轧控冷生 产的。故最好是高炉、转炉加精炼炉工艺保证钢水质量。 2）.为提高铸坯质量与产量及提高压缩比和立辊轧边效率以 提高产品品种质量，增大铸坯厚度成为技术发展趋势：尤其 为了满足结晶器内流场及保护渣的熔化条件改善铸坯表面质 量（减少卷渣），应增大厚度，现CSP已由40－50mm增至60 －70mm，ISP增至70－90mm，FTSC采用70－90mm，QSP用70－ 100mm，CONROLL及TSP用120－150mm厚的板坯。
投产日 期
珠江 2× 150t 1 钢铁 电弧炉 厂
2流 50× 立弯型 （ 950~1350） CSP 铸 机 180 SMS 轧 机 小） 191.8m× 2 6 机架 1.27（ 最 辊底式均热炉 32.0 1998-11
邯郸 2×100 公称） （ /120t 2 钢铁 （实际出钢）转炉 厂
3）中、薄、细连铸坯——必须连铸连轧——必须控轧控 冷——轧机应分粗、精轧二组。必须是强力型轧机，每道次 压下＞50－40％，便于控轧控冷，高度自动控制，就2）与3） 而言，FTSCR与CONROLL工艺都比CSP工艺优越。 4）CONROLL、ASP工艺优点： ⅰ）采用厚坯便于连铸及采用步进式加热炉。 ⅱ）轧机分粗、精轧二组，且粗轧为带立辊可逆，经济灵 活。 ⅲ）粗轧后采用热卷取箱，实现均温恒速轧制。
项目 运输速度 距离 时间 绝热效果
保温辊道 最高90m/min 平均70 m/min 1000m 14.5min
保温运输车 最高250 m/min 平均 200 m/min 1000m 5min
平均h=11.6 平均 h=94.2W/(m2·K).(81kc W/(m2·K)(10kcal/(m2· al/(m2·h·℃)) h·℃)) 平均－180℃
1.3.3 中、薄板坯连铸连轧技术的发展 国际上自1992年，德国CSP、ISP在Nucor及Avedi，投 产以后，1995年意大利达涅利的FTSCR、奥钢联（中板坯） CONROLL、日本佳友的QSP工艺相继推出投产，至今已有 50余条生产线投产，我国6年来，即已有12条多生产线要投 产（见表 ）；另外，国际上，自1997年美国IPSCO公司蒙特 利埃厂的3450mm炉卷轧机连铸连轧中板卷投产以来（美国 的TSP工艺）世界已有8套炉卷轧机，我国也有2~3条生产线 投产a-1（见表）。 我国中、薄板坯连铸连轧自90’s来至今5~6年已发展 至十多家，如下表：
架
小）
国丰钢 12 铁公司 CONROLL 120~150
1+6 机
1.2（ 最
步进式加热炉 2006
架
小）
（推钢式）
安阳钢 13 铁公司 FTSR
150× （ 1600~3250） ×
单机 中板卷 步进式加热炉 30~32 2005-12
（ 5~18）
炉卷
14
南京钢铁公司
CONROLL
150× （ 1600~3250）
图2 碳钢高温脆性区与凝固组织的关系
区I由于枝晶间富集低熔点元素的液相薄膜（弱点） 所引起；包晶钢（C％0.1～0.15左右）难铸也是由于先析 δ相为弱点加上相变组织应力与热应力摩擦力而造成。为 何CSP包晶钢难铸是由坯太薄，保护渣在窄狭缝中难以充 分熔流均匀润滑而致。 区II在1050℃左右是由于O,S化物低熔杂质 （FeS,FeO,MnS,MnO等）析出于晶界所致;FeS→MnS则 使塑性提高，较长时间的保温均热有助于向MnS的转变， 可见利用保温车输送对均化钢质提高塑性有利，而去除 S,O S,O等杂质，提高钢质纯净度尤为重要，S，O高则裂纹多。 S O 区III在600～900℃之间相变区附近是由于： AlN,NbCN,VCN,TiCN等C,N化物析出于γ晶界（NbCN在 900～950℃，AlN在750～850℃析出速度最大），变形 时析出物阻止晶界的移动加上先析α体或无析出区γ体成为 弱点在应力作用下首先变形，而脆性析出物破坏变形的连 续性造成许多微空穴合并而成沿晶断裂源，当γ晶粗大时 晶界较少而析出物又较多使应力集中更加剧，空穴的形成 与长大扩展成晶界断裂，以致在应力作用下甚至未产生变 形即形成开裂（图3），例为冷却时产生的表面裂纹即是 为此。
9
通化钢铁公司
与唐钢类似
FTSR
90~70
250
2+5 机 架
0.8~6.0
辊底式均热炉
2006
10
济南钢铁公司
与 ASP 类 似
CONROLL
120~150
1+6 机 架
1.2（ 最 小 ）
步进式加热炉
2005
唐山钢 11 铁公司
与 ASP CONROLL 类似 120~150
Fra Baidu bibliotek
1+6 机
1.2（ 最 步进式加热炉 2006
（3） 热加工履历不同，N,C,S等析出物的固溶析出历
程，机制不同，其形态分布通过控轧控冷更易控制，更有 利于合金元素作用的发挥和组织性能的提高。冷装既析出 再固溶较难；连铸连轧时无（少）析出，始终固溶再经变 形诱导析出，更细更均布，未析出部分再经相变沉淀硬化， 进一步提高性能质量； (4) 连铸连轧工艺控制得当更有利于钢的高温塑性，防 止裂纹等缺陷的产生，提高 成形质量，CC-DR,DHCR防 止“红送裂纹”产生。
2 流 马 250 2 × 1 00 公 称 ） （ 立弯型 6 鞍山钢 / 1 20 t 实 际 出 （ CSP 铸 铁厂 钢）转炉 机 （ 900~1600） 机 摆动式联接 （ 90~70， 50） × 240 SMS 轧 0.8~8.0 炉 270m× 2 2 5. 5 2 0 03 -12 7 机架 辊底式均热
2.1 连铸连轧的金属学特点 （与传统工艺相比）
（1） 铸坯热履历不同使原始晶粒组织不同 1）近终形连铸快冷，枝晶短，晶粒细均，偏析少， 有利； 2）但历程无相变细化晶粒作用，无γ－α－γ，易使原 始γ体晶粒粗大， （α＋γ）HCR甚至易产生混晶 （原γ长大，α被吞蚀或变成细的新γ晶）， 不利。这只 有通过粗轧高温大压下再结晶作用来补救，但低温热装却与 冷装无异； （2） 热加工履历不同，液芯软压下改善中心组织，晶粒 细化作用大，疏松偏析少；；
2 流 3 × 9 0（ 公 称 ） 涟源钢 7 铁厂 钢）转炉 机 / 1 05 t 实 际 出 （ CSP 铸 （ 800~1600） 机 立弯型 （ 70~55） × 230 SMS 轧 0 . 8 ~1 2. 7 炉 291m× 2 7 机架 辊底式均热 2 8. 0 2004-3
2 流 8 本溪钢铁厂 与唐钢类似 FTSR 铸 机 90~70 250 2+5 机 架 0.8~6.0 辊底式均热炉 2005
距板坯边部40mm的温 度降 板坯剪切断面的温度降 AlN沉淀
（济钢火车保温箱
平均－4℃∆t 145分温56℃
4小时 温降95℃）
大 有
小 无
表1 在板坯运距超过1000m时辊道和保温运输车的比较
1.2 连铸连轧工艺优势及关键技术
1.2.1 主要优点： 主要优点： （1）节能：装炉温越高节能越多，DR可节加热能耗80－ 85％，黑匣子工艺可节70－80％甚至可90－100％，即可 达 到0燃耗。据统计钢坯热装每提高100℃，即可节能60 －70Mj/t；如安阳汽车保温装车750℃，装炉600℃，节热 能38％，出炉降60～80℃； （2）节钢耗：提高成材率0.5～1.5％（韶关1.5％）； 事故少，中 废少； （3）短流程：节厂房与设备基建投资与生产费用及人工 等；缩生产 周期及资金周转期。 （4）提高产品质量：1)连铸坯提高质量; 2)表面质量提高，铸坯表面裂纹 少，氧化麻点少；
CONROLL 铸机
（100~150）×
220
（ASP）
（900~1620）
包头
2流 （50~70）× 6 机架 220 （900~1560） SMS 轧机 小） 1.2（最
辊底式均热炉
4
钢铁
2×210t 转炉
立弯型 CSP 铸
200.8m×2 摆动式
厂
机
联接
2 流直 唐山钢 弧型 5 铁 230 2× 150t 转 炉 F TS R 铸 厂 250 机 （ 850~1680） 达涅利 （ 90~70， 65） × 250 架三菱+ 0.8~6.0 炉 231m× 2 2+5 机 辊底式均热 2 6. 4 2 0 02 -12
3）坯温均匀，提高厚度精度及板形质量；提高性能， 均 匀质量，各向异性小； 4）采用TMCP等技术，控制好晶粒及析出物更有利于 微合金化及TMCP作用的发挥，提高综合机械性能。
1.2.2 关键技术
（1）炼－铸－轧产量节奏匹配及生产管理技术（计划，
物流，技术管理，节奏匹配，在多品种少批量时尤然） （2）铸坯轧制温度保证技术：i高温均温出坯，ii保温输 送，iii加热补热技术，为表1所示，远距离连铸连轧； （3）柔性生产技术：包括铸坯品种变换（在线调宽）， 自由规程轧制，快速变规格规程，快速换辊换孔换机架及平 辊轧制等； （4）铸坯及产品质量保证技术：包括高温无缺陷铸坯， 产品质量保证，控轧控冷技术等。
钢的连铸连轧技术 东北大学 王廷溥教授
1.钢的连铸连轧技术概述与产品质量控制技术 钢的连铸连轧技术概述与产品质量控制技术
为图1所示
1.1 连铸与连轧衔接工艺类型
类型5 —— CC－CCR冷装炉轧制 类型4 —— CC －αHCR 类型3 —— （α＋γ）HCR 类型2 —— γHCR或DHCR 类型1 —— CC—DR 类型1’――CR(Cast-Rolling) 钢材生产工艺连续化，铸轧一体化趋向 连铸连轧的定义：1及2能实现均衡连续化生产，无相变工艺
中 国 现 有 14 条 薄 板 坯 连 铸 连 轧 生 产 线 概 况 Survey of TSCR production lines in China
序 钢厂 号 炼钢炉 连铸机 薄 板 坯 尺 寸 /mm
计算规模/ -1 万 t· a
最终产品 轧机 尺 寸 /mm 均（加）热炉
总投资估算/ 亿 元（ 人 民 币 ）
5）提高轧速，产品向薄及超薄方向发展。薄、超薄可减少 冷轧量，部分替代冷轧品及热轧直接镀锌板。据统计，现冷 轧带在0.6－1.2mm者占60％，故超薄热轧可替代冷轧50－60 ％。且汽车板强度轻型（每减重1％，即可节油1％）若减薄 0.1mm，则汽车减重2％，即节油12％。
2. 铸坯及产品质量保证技术
单机炉卷
中板卷
步进式加热炉
32~34
2004-9
15
韶关钢铁公司
预留炉卷机
由上表看来，我国的中、薄板坯连铸连轧工艺主要分为四类 情况即CSP工艺（5家）、FTSR工艺（4家）、CONROLL工 艺（5家）。除CSP工艺以外，其余都是分为粗轧和精轧两段 轧机，而且CONROLL工艺粗轧是可逆的，其板坯厚度属中 等在100~150mm之间，因而可采用容量大，占厂房面积小的 国产的步进式炉。邯钢、鞍钢（ASP）都申报了发明专利。
1.3 我国钢的连铸连轧技术的发展概述
1.3.1 连铸连轧技术发展的几个阶段 1.3.2 棒线材连铸连轧技术的发展 我国小型棒线材生产过去受到坯料和轧机装备水平 限制，多采用多火成材工艺，随着炼钢、连铸水平的提高， 目前我国棒线材生产大都直接使用连铸坯成材。新建的轧 机很多采用CC—DHCR工艺，如石家庄 安阳、济南、涟源、韶关唐山和上海等地钢厂都采用 CC—DHCR工艺， 仅意大利达涅利即有7条特钢棒材连铸连轧生产线，在我 国江阴兴澄钢厂等处投产。
2流 （50~70）× 立弯型 CSP 铸 （980~1680） 机 246 SMS 轧机 小） 191.8m×2 1+6 机架 1.2（最 辊底式均热炉
鞍山 2×90 （公称） /110t 3 钢铁 （实际出钢）转炉 厂
2 流直弧型
135 2+6 机架 1.0（最 步进式加热炉 SMS 轧机 小）