11.连铸工艺与设备-连铸连轧的匹配

对一般普碳钢连铸坯，如生产只要求强度性能达标的 钢材产品，压缩比为4～5时就可满足要求。而对于优 质钢、合金钢连铸坯，最小压缩比值不得低于10。
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炼钢技术的进步提高了钢的纯净度，近终形连铸对凝 固过程和凝固组织的优化控制，使得保证钢材性能所 需的最小压缩比发生了变化。 除杂质总量外，杂质的种类、粒度和分布也影响压缩 比的选择。当钢中S、P、N、H、O等杂质总量继续下 降时，加上连铸质量的提高，达到钢材基本性能要求 的最小压缩比会继续下降。炼钢-连铸-轧钢三者技术进 步的相互影响，将最终实现铸-轧一体化，即实现所谓 的“极限近终形连铸”加“最小压缩比轧制”的低能 耗、低成本的铸-轧一体化。这不仅对板材生产，而且 也是棒、线、型材生产发展的要求。
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11.4 CC-HCR工艺的优点
在连铸机和轧机之间不存在同步要求，并且可利用 加热炉进行中间缓冲，大大减少了两个工序之间互相 牵连制约的程度，增大了灵活性，提高了作业率； 可实现多流连铸共轧机，使轧机能力得到充分发挥； 缩短生产周期，显著节能，可通过加热均温使铸坯 塑性改善和变形均匀，有利于钢材质量提高。
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类型5为传统的连铸坯冷装炉轧制工艺，简称CCR(Cold Charge Rolling)
特点：连铸坯 冷至常温后， 再装炉加热后 轧制，一般连 铸坯装炉的温 度在400℃以下。
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11.2 连铸与连轧衔接工艺类型
CC-DR和HCR工艺的主要优点：
1. 节约能源消耗 节能量与热装或补偿加热入炉温度有关，入炉温度越 高，则节能越多； 直接轧制比常规冷装炉轧制工艺节能80%～85%。 2. 提高成材率，节约金属消耗 加热时间缩短，烧损减少，DHCR或CC-DR工艺，可 使成材率提高0.5%～1.5%。 3. 简化生产工艺流程 减少厂房面积和运输设备，节约基建投资和生产费用。
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11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
连铸连轧技术的起源
传统轧 钢工序 能源消 耗情况
加热炉－57.5%
电能－38.6% 其他－3.9%。
节能的潜力
20世纪50年代初期，开始实验研究工作，先后
建立了一些连铸连轧试验性机组进行探讨。
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11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
11.1 连铸与轧制的衔接工艺
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11.1 钢坯断面规格及产量匹配衔接
连铸坯的断面形状和规格受炼钢炉容量及轧材品种 规格和质量要求等因素的制约。铸机的生产能力应与 炼钢及轧钢的能力相匹配，铸坯的断面和规格应与轧 机所需原料及产品规格相匹配(见表2-1及表2-2)，并保 证一定的压缩比(见表2-3)。 为实现连铸与轧制过程的连续化生产，应使连铸机 生产能力略大于炼钢能力，而轧钢能力又要略大于连 铸能力(例如约大10%)，才能保证产量的匹配关系。
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11.4 CC-DR工艺
20世纪80年代中后期，最值得注意的重大新进展 主要有远距离连铸-直接轧制工艺。 1987年6月新日铁八幡厂实现了远距离CC-DR工 艺，随后川崎制铁水岛厂也开发成功了远距离 CC-DR工艺。 在欧洲，发展比日本晚一些，80年代中期开始。
① 德国不莱梅钢厂装炉温度500℃，热装率30%；
② 德国蒂森钢铁公司的布鲁克豪森厂平均装炉温度 为400℃。
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11.4 CC-DR工艺
我国CC-DR和 HCR工艺的研究和应用情况 20世纪80年代中期开始
武钢1985年4月实现了HCR工艺，热装温度在400℃左 右，热装率可达60%以上，平均热装温度达550℃以上。
在20世纪80年代末
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铁碳平衡图
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11.2 连铸与连轧衔接工艺类型
连铸与轧钢的衔接模式
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11.2 连铸与连轧衔接工艺类型
类型1’—CR(Cast-Rolling) 类型1—CC-DR 类型2—γ-HCR或DHCR 类型3—(α＋ γ)HCR 类型4—CC-αHCR 类型5—CC-CCR冷装炉轧制 钢材生产工艺趋向：连续化，铸轧一体化。 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。
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11.5 连铸与轧制衔接模式与工艺
连铸坯热送热装和直接轧制工艺的主要优点是： (1)利用连铸坯冶金热能，节约能源消耗。节能效果 显著，直接轧制可比常规冷装炉加热轧制工艺节能 80%～85%； (2)提高成材率，节约金属消耗。由于加热时间缩短 使铸坯烧损减少，例如高温直接热装(DHCR)或直接 轧制，可使成材率提高0.5%～1.5%； (3)简化生产工艺流程，减少厂房面积和运输各项设 备，节约基建投资和生产费用。
铸坯潜热得到充分利用，通过液芯复热更容易 保证连铸连轧过程中所需要的较高铸坯温度。
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11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
20世纪70年代末期以来，液芯轧制试验研究报 道很少。
1972年11月在日本钢管公司京滨厂首次实现CCHCR工艺，到1979年日本已有11个钢厂实现了 HCR工艺。
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11.2 连铸与连轧衔接工艺类型
类型1为连铸坯直接轧制工艺，简称CC-DR(Continuous Casting-Direct Rolling)或称HDR(Hot Direct Rolling)
特点：铸坯温度在 1100℃以上，铸坯不 需进加热炉加热，只 需在输送过程中进行 补热和均热，即直接 送入轧机进行轧制。 在连铸机与轧机间只 有在线补偿加热而无 正式加热炉缓冲工序。
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类型3、4为铸坯冷至A3甚至A1线以下温度装炉，称 为低温热装轧制工艺，简称HCR(Hot Charge Rolling)
特点：装炉温度一 般在400～700℃之 间。而低温热装工 艺，则常在加热炉 之前还有保温坑或 保温箱等，即采用 双重缓冲工序，以 解决铸、轧节奏匹 配与计划管理问题。
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11.4 CC-DR工艺
下图为连铸一连轧工艺与主要技术示意图，由图 可见，要实现连铸与轧制有节奏地稳定均衡连续化 生产，这5个方面的技术都必须充分发挥作用。因 此也可以广义地说，这些技术都是连铸与轧制连续 生产的衔接技术。但其中在连铸与轧制两工序之间 最明显、最直观的衔接技术还是铸坯温度保证与输 送技术。
20世纪60年代后期，出现了工业生产规模的连铸连 轧试验机组。 20世纪70年代中期以前，工业性试验研究和初步应 用阶段。
在线同步轧制
所采用 的主要 实验研 究方案 带液芯轧制 热装炉轧制 直接轧制
主要方式
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11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
连铸－在线同步轧制 含义 连铸与轧制在同一作业线上，铸坯出连铸机后， 不经切断即直接进行与铸速同步的轧制。 特点 先轧制后切断，铸与轧同步，铸坯一般要进行在 线加热均温或绝热保温，每流连铸需配置专用轧机 (行星轧机或摆锻机和连锻机)，轧机数目1～13架。
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11.2 连铸与连轧衔接工艺类型
4. 生产周期缩短 从投料炼钢到轧制出成品仅需几个小时； 直接轧制时从钢水浇注到轧出成品只需十几分钟。 5. 产品的质量提高 加热时间短，氧化铁皮少，钢材表面质量好； 无加热炉滑道痕迹，使产品厚度精度也得到提高； 有利于微合金化及控轧控冷技术的发挥，使钢材 组织性能有更大的提高。
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11.4 CC-HCR工艺
CC-HCR工艺适合于以下情况： 连铸机与轧机相距较远，无法直接快速传送；
连铸机流数较多，管理较复杂，需要用加热炉作 缓冲；
轧制产品规格多，需经常换辊和交换及变换规程 或轧制宽度大于1500mm宽带钢产品； 钢种特性本身要求进行均热以提高铸坯塑性及物 理机械性能。
上钢五厂及济南钢铁总厂的远距离HCR工艺。 宝钢2050mm热带轧机于1995达到热装率为60%，平均热 装温度为500～550℃。 本钢1700mm热连轧厂铸坯平均装炉温度为500℃，热装率 80%左右。
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11.4 CC-DR工艺
实现连铸-连轧，即CC-DR和DHCR工艺的主要技 术关键： 1)连铸坯及轧材质量的保证技术(高温无缺陷铸坯生产 技术)； 2)连铸坯及轧材温度保证和输送技术； 3)板坯宽度的调节技术和自由程序(灵活)轧制技术； 4)炼钢-连铸-轧钢一体化生产计划管理技术； 5)保证工艺与设备的稳定性和可靠性的技术等多项综合 技术。
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11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
优点
生产过程连续化程度高，可实现无头轧制，增大轧材卷
重，提高成材率及大幅度节能等。
缺点
操作复杂，对工艺装备和自动控制要求高，增大了技术实 现的难度；
连铸速度太慢，一般只为轧制速度的10%左右，铸－轧速 度不匹配，严重影响轧机能力的发挥，在经济上并不合算； 轧制速度太低使轧辊热负荷加大，使辊面灼伤和龟裂，影 响了轧辊的使用寿命，增加了换辊的次数。
20世纪70年代中期后，在线同步轧制停止发展。22/68
11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况
带液芯铸坯的直接轧制
含义 指铸坯未经切断的在线轧制，它除了具有上述 在线同步轧制的主要优缺点外，还有其自己特点。 优点 可减少铸坯中心部位的偏析，消除内部缩Байду номын сангаас、 中心疏松及缩孔等缺陷；
显著降低单位轧制力，有利于节能；
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表2-1 铸坯的断面和轧机的配合
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表2-1 铸坯的断面和轧机的配合
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表2-2 铸坯的断面和产品规格的配合
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轧制压缩比：是指铸坯横截面积与所轧钢材横断面积 之比，压缩比是为了保证最终产品的组织结构和机械 性能所需要的最小变形量，是保证内在质量所需的一 个经验数据。高的压缩比可以使变形深透更完全，再 结晶晶粒细化，性能较好。
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类型2为连铸坯直接热装轧制工艺，简称DHCR(Direct Hot Charge Rolling)或称为高温热装炉轧制工艺，简 称γ-HCR(γ-Hot Charge Rolling)