薄板坯连铸连轧与传统板带轧制的区别

论薄板坯连铸连轧与传统板带轧制的区别

1 世界热轧板带生产工艺现状

世界现有热轧板带轧机约160余台套，总生产能力约3.4亿t/a。这些轧机大多数是以连铸板坯为原料(200~250 mm)。其中，采用半连轧工艺的轧机70余台套，采用全连轧工艺的轧机60余台套，采用炉卷工艺的轧机30余台套。已建和准备建设采用薄板坯连铸连轧工艺的轧机约30台套，其中美国7台套，欧洲5台套，亚洲15台套，中国3台套。薄板坯连铸连轧工艺由于其流程短、投资较低、能耗低、劳动生产率高等特点，受到国际钢铁界的普遍重视。自1989年第一套生产设备投产以来，其推广应用的速度很快，截止2001年12月，全球已建立了36条生产线，共54流，其生产能力到了5500万吨/年，其中包括CSP，ISP，FTSR，CONROLL等工艺[1]。

2 薄板坯连铸连轧主要生产工艺及特点

2.1 CSP技术

CSP ( Compact Strip Production)即为紧凑式板带生产工艺，是由德国施罗曼·西马克(SMS)公司研究开发的薄板坯连铸连轧技术。世界第一条CSP生产线于1989年在美国的纽柯公司建成。目前，CSP技术建成有38台CSP连铸机在内的24条CSP生产线，广泛分布在北美、南美、欧洲、亚洲、非洲等世界各地，生产能力达到3900万吨/年。

CSP技术的主要特点是采用立弯铸机、漏斗形结晶器，最初的铸坯很薄，一般为40-50mm，采用5-6架精轧机，成品带钢最薄为1-2mm。为了提高生产能力和改进铸坯质量，铸坯厚度增加到70- 90mm。随着第二代CSP技术配置和产品质量得到进一步改善；所生产的钢种数量不断增加，如奥氏体和铁素体不锈钢及电工钢；新轧制规程使微合金细晶粒钢和微合金管线钢的生产成为可能；第二代双流连铸CSP年生产能力已达到250-300万吨。

新建生产线中普遍采用了高压水除鳞、液芯压下、结晶器液压振动、第一架精轧机前加立辊轧机、板型和平直度控制等多项新技术。

2.2 ISP技术

ISP( Inline Strip Production)即在线板带生产工艺，是德国曼勒斯·德马克公司(MDH)开发的薄板坯连铸连轧技术。ISP工艺生产线布置紧凑，不使用长的均热炉，总长近180m，是目前最短的薄板坯连铸连轧生产线，从钢水变成热轧带钢仅需20-30min，可以生产低碳钢、高碳钢、深冲钢、结构钢、管线钢、不锈钢等。

ISW工艺技术含量高，液芯压下、大压下轧机、感应加热等都有特色，但设备复杂，对管理及技术水平要求较高。

2.3 FTSR技术

FTSR ( Flexible Thin Slab Rolling)即灵活性薄板坯轧制工艺，是由意大利达捏利(Danieli )公司开发的薄板坯连铸连轧技术。

2.4 CONROLL技术

CONROLL技术是由奥钢联(V AI)开发的薄板坯连铸连轧工艺。CONROLL 技术特点是采用平行板直结晶器，结晶器出口处板坯厚70 mm，由于铸坯在结晶器内未变形，因此具有良好的表面质量。该铸机浇铸板坯厚度75一125 (150) mm。另外，由于板坯断面积大，故可采用较低的拉速，降低结晶器的磨损，减少拉漏率；在卷重相同的情况下，板坯定尺短，输出辊道、加热炉长度均较短。

2.5 几种薄板坯连铸连轧工艺生产特点

经过上述对几种典型薄板连铸连轧工艺技术的分别介绍，对比其主要工艺特点如表2.1所示。

表2.1 几种薄板坯连铸连轧技术的主要特点

3 薄板坯连铸连轧工艺与传统板代轧制工艺的比较

3.1 对热轧带钢轧机工艺方案的比较与选择

热轧宽带钢生产线，根据连铸坯厚度、轧机布置和能力等，可分为常规热连轧、中厚板坯连铸连轧、薄板坯连铸连轧。

3.1.1 常规热连轧生产线

常规连轧工艺通常是采用200~250 mm厚板坯为原料，经过多机架连轧出1.25~25 mm厚成品板带。常规连轧工艺又可分为全连轧工艺、3/4连轧工艺、半连轧工艺和炉卷工艺几种，目前以3/4连轧和半连轧工艺居多。常规板带轧制工艺已成熟，基本上实现了计算机在线控制下的高速化、连续化、大型化和高精度，在控制产品质量上，实现了在线板形、板厚和板宽的自动控制。这种常规连轧工艺经济规模多在200~400万t/a。其优势是生产灵活、适应面广、高质量、高产量、多品种，所不足的是设备投资大。

常规热连轧以厚板坯为原料，主要特点是(1)生产能力大；(2)产品品种规格范围宽、产品精度高、质量稳定，规格可覆盖全部板材产品；(3)生产效率高、成材率高、自动化程度高；(4)压缩比大于其他轧制工艺；(5)工艺生产环节多、

工艺流程长、占地面积大、能耗高，所以生产成本相对较高；(6)生产优质高档产品时，需配备技术含量高的精炼、连铸等设施，投资相应增加；(7)生产超薄规格带钢难度大、成本高[8]。

目前，这种生产工艺仍是大型或特大型钢铁联合企业建设热轧带钢生产线的首选。

3.1.2 薄板坯连铸连轧生产线

薄板坯连铸连轧以薄板坯( 50-90mm，有增厚趋势)为原料，主要特点是(1)生产能力偏低，适合中型钢铁企业生产板材；(2)布置紧凑、设备重量轻、流程短、占地少、能源和动力消耗少，因此运行成本低；(3)可应用半无头轧制技术，批量生产超薄规格热带，实现以热代冷；(4)生产一般用途板材和超薄带钢有较强的市场竞争力；(5)产品压缩比较小、质量一般、规格品种受到一定限制。

薄板坯连铸连轧生产线，目前其产品只能覆盖板材品种的70%一80%，汽车和家电面板、超深冲板、部分高碳钢板和奥氏体不锈钢等还处于研究阶段。鉴于此，世界上已投产的40多条薄板坯连铸连轧线，中低档产品约占80% 。

3.1.3 两种轧制工艺的比较

常规厚板坯连铸连轧、薄板坯连铸连轧与中厚板坯连铸连轧的比较见表3.1

表3.1三种热带连铸连轧比较比较项目

3.2 生产规模及产品质量

3.2.1 生产规模

到目前为止薄板坯连铸连轧工艺生产规模一般为50万吨～200万吨。当设置一台薄板坯连铸机与热连轧机相配时，需视铸坯厚度、宽度及轧制成品以及冶炼工序、炉容量及炉子座数的配置而定。当二台薄板坯连铸机与热轧机相配时，一般年产量在150万吨～200万吨。薄板坯连铸连轧工艺一般宜用于中、小钢铁厂的建设。

3.2.2生产品种及质量

一般而言，常规生产工艺生产的品种，薄板坯连铸连轧工艺均能生产，目前已生产的钢种有低、中、高碳的优质碳素钢，其中要求高深冲性能的钢板也已能生产，部分带钢表面质量已达到05级。此外，微合金化钢、铁素体不锈钢、硅钢亦能生产，但至今尚未见到大规模生产不锈钢的报导[4]。

3.3 几种宽带钢生产工艺投资情况

仅以常规宽带钢生产工艺单位投资为100 %，与其它工艺相比较。

常规多流连铸机+连续热带钢轧制工艺(供200 mm厚板坯，80 %热装率)其最经济规模是年产280万t以上，其设备的基建投资包括机械、电气等是全厂总投资的48 %。

采用薄板坯连铸工艺，可以省掉粗轧和节能，这样可减少投资和降低生产成本。若保证连轧机组经济规模，则必须至少2~4台薄板坯连铸机供坯才能满足，这样就会因增加连铸机台数和保温炉而与前面因省掉粗轧和节能减少的投资相抵消。因此若采用薄板坯连铸工艺，其后需配单线连轧才能显现其经济性，而单机单流薄板坯连铸机能力一般80~120万t/a。为其经济性，整个生产线一般是按连铸能力平衡。

采用CSP工艺，产量为80万t/a时，其单位投资是常规工艺的78 %。

采用ISP工艺，产量为80万t/a时，其单位投资为常规工艺的60 %。