薄板坯连铸连轧技术的发展和动态

近两年我国薄板坯连铸连轧装备技术的发展截止到2006年上半年,我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰等12家钢铁企业的13条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧生产线(主要工艺参数见表1)相继投产,产能约为3500万t /a 。

这13条生产线的连轧机组均采用了目前最先进的机型。

CSP 线连轧机组全部采用CVC 轧机;FT SR 线连轧机组采用PC 轧机,在后两架采用在线磨辊系统ORG;ASP 线连轧机组的后4架则采用WRS 轧机。

先进的轧机配置和控制系统为热轧板带的板厚和板形高精度控制提供了有力的保证。

预计5年内,我国的薄板坯连铸连轧生产线可能将达到15条(将占世界的近30%),产能将突破4000万t/a,占我国热轧板卷产能的30%以上。

表1　我国13条薄板坯连铸连轧生产线的主要工艺参数和产能序号企业名称生产线形式连铸机流数铸坯厚度/mm铸坯宽度/mm 产能/万t ・a -11珠钢CSP 2流50～60950～13501802邯钢CSP 2流60～70900～16802603包钢CSP 2流50～70980～15602804鞍钢AS P(1700) 5鞍钢AS P(2150) 6马钢CSP 2流90～65900～16002607唐钢FTS R 2流90～70850～16803008涟钢CSP 2流70～55900～16002609本钢FTS R 2流90～70850～168026010通钢FTS R 1流90～70950～156013011济钢AS P(1700)2流135～150900～150028012酒钢CSP 2流70～52950～168026013唐山国丰ZSP(1450)2流130～170800～1300200 (1)薄板坯连铸连轧工艺实现生产高效化2005年唐钢薄板坯连铸连轧生产线取得了高效化生产,其FT SR 线年产量首次突破300万t 大关,达到301.123万t ,2005年12月份产量为27.23万t ,迎来了薄板坯连铸连轧生产线生产史上的一个新的里程碑。

我国薄板坯连铸连轧工艺发展现状及前景展望祝志新（辽宁科技大学材料成型及控制工程12级，鞍山114000）1引言薄板坯连铸连轧技术是20 世纪80 年代末世界钢铁工业发展的一项重大技术, 它的开发成功是近终形浇铸技术的重大突破。

1998年我国第一条薄板坯连铸连轧生产线在珠钢投产，从1998 年底到2006 年上半年, 我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰12 家钢铁企业的13 条薄板坯( 包括中薄板坯) 连铸连轧线相继投产, 年产能约3500 万t。

2001 年底, 全球已建成53 条薄板坯连铸连轧生产线, 共75 流, 包括CSP ( Compact StripProduct ion)、ISP (In—Line St rip Production) 、FTSR ( Free Thin Slab Roll)、QSP 、DSP 和CON ROLL 工艺形式。

在过去的25 年中,美国与中国的钢铁工业分别引领了前2 个10 年国际薄板坯连铸连轧技术的发展。

第 1 个10 年以美欧为主,美国则主要以电炉流程为主。

第 2 个10 年以中国为主,主要以转炉流程为特点,同时铸坯厚度向70 ～90mm发展。

现在,到了薄板坯连铸连轧技术发展的第3个10 年。

2011年以来中国钢铁行业面临严重危机。

导致危机的原因有以下几点：一是2011 年房地产、汽车、造船等下游行业增速明显减缓，导致对钢铁产品的需求下滑；二是由于宏观经济低迷，造成国际市场钢材需求量下降，2011 年我国钢材出口量增速明显下滑；三是四万亿经济刺激计划后导致国内钢铁行业扎堆上马，产能过剩，各企业为争夺有限的市场进行价格战，利润下滑。

没有更多经费投入到技术改良，产品研发上，高端产品不多，附加值低。

钢铁行业盛行丛林法则，企业兼并重组，削减产能是目前走出困境的良方。

2发展现状尽管如此，薄板坯连铸连轧技术仍是一项好的技术。

近期薄板坯连铸连轧技术的进步薄板坯连铸连轧技术是继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后，钢铁工业的第三次技术革命，并在世界范围内得到迅速推广。

目前，各种形式的薄板坯连铸连轧技术之间不断融合、渗透、借鉴，逐步形成了当前技术先进成熟、市场占有率较高的薄板坯连铸连轧市场布局。

薄板坯连铸连轧技术具有工序简单、投资少、生产周期短、能耗低等特点，最早为废钢资源丰富地区的中小型钢铁企业生产薄规格板带类产品提供可行的工艺，以达到“以热带冷”的目的。

薄板坯连铸连轧技术自诞生以来，不断完善和发展。

成熟的薄板坯连铸连轧生产工艺包括CSP、ISP、FTSC、Conroll、QSP和TSP等。

各种薄板坯连铸连轧技术之间相互渗透，逐步形成当前具有市场竞争力的薄板带生产技术。

铸坯原始厚度增加、热卷厚度减薄、生产能力逐渐扩大等成为薄板坯连铸连轧技术的发展趋势。

半无头轧制和铁素体轧制等一系列关键技术的应用也推动其进一步优化和提升。

产能协调稳定扩大薄板坯连铸连轧技术虽然具有很多优点，但是自第一条生产线投产以来，一直存在生产线内部产能不匹配的问题，因薄规格和多品种轧制的需要，连轧机组从早期的5个～6个机架发展到现在的7个机架甚至更多，连轧机组年产能力可以达到350万吨～400万吨，而与其配套的薄板坯连铸产能则远远小于连轧产能。

第一代薄板坯连铸连轧生产线年产能力为160万吨～180万吨，第二代薄板坯连铸连轧生产线的年产能力扩大到220万吨～240万吨。

目前，制约生产线产能扩大的“瓶颈”问题是如何扩大连铸工序生产能力或者通过其他方法向连轧机组提供额外的坯料补充。

如何充分发挥热连轧机组的生产能力是薄板坯连铸连轧生产线取得最大经济效益的关键。

近年来，我国主要依靠技术进步扩大连铸生产能力。

薄板坯连铸连轧技术的进步主要包括：提高钢水质量和连铸技术水平，使铸机漏钢率大幅度下降;结晶器形式优化和浸入式水口技术进步，延长单中包浇注时间;铸机拉速提高使单位时间内生产能力扩大;电磁制动技术的应用使铸机高拉速下生产过程稳定;连铸连轧生产线设备技术进步，提高了生产线的作业率。

薄板坯连铸连轧无取向电工钢技术难点及发展趋势薄板坯连铸连轧流程有许多优点，但在国内采用该工艺流程生产无取向电工钢的时间仅不到10年，仍有不少技术难关尚未攻克，存在可能影响无取向电工钢质量的潜在问题如下：铸坯浇注质量：该工艺铸坯易产生边裂，浇注过程辊缝收缩程度大，使铸坯受到夹持力，内部质量不佳。

带钢表面氧化铁皮较重：相对比传统工艺，薄板坯连铸连轧流程表面氧化铁皮更难去除，除鳞水压力高达40MPa。

对硅含量较高的无取向硅钢，氧化铁皮较其他钢种更难去除。

国内外一些钢厂在生产中均遇到过氧化铁皮严重、难以酸洗的问题。

瓦楞状缺陷：尽管薄板坯连铸连轧工艺能改善铸态组织，提高等轴晶比例，但总体晶粒细小。

尤其是在低碳（＜50ppm）、硅较高（≥1.7%）的牌号（约50W470及以上牌号）的无取向硅钢薄板坯连铸过程无电磁搅拌，柱状晶比例高，热轧过程中无相变，细小柱状晶难以被破碎，产生纤维状组织，遗传至后道工序乃至成品表面产生几微米宽的瓦楞状缺陷。

这也成为薄板坯连铸连轧流程生产无取向电工钢产品过程中亟待解决的一个关键问题。

夹杂物尺寸：从目前薄板坯连铸连轧生产的实践经验来看，此流程由于夹杂物含量较高和热轧板中第二相析出物尺寸相比传统流程略小，与无取向电工钢工艺控制过程中希望热轧板中杂质元素尽可能以粗大第二相的形式存在的原则相悖，因此在生产更高级的无取向电工钢方面（如高牌号及薄规格）将有更大的难度。

发展趋势--高牌号薄规格高效电机和特殊用途钢：国内薄板坯连铸连轧工艺生产无取向硅钢的历史不足10年，有着广阔的发展空间，其发展趋势主要有以下方面：（1）高牌号产品：目前武钢CSP厂产品结构仍只覆盖中低牌号，50W350及以上高级别产品仍依赖成熟的传统厚板坯流程。

采用薄板坯连铸连轧流程生产高牌号无取向硅钢方面有着重大的研究价值，随着马钢常化线的新建，钢铁研究总院连铸中心与马钢合作开展了CS P流程生产高牌号无取向电工钢的系列研究，以期攻克薄板坯连铸连轧生产高牌号无取向硅钢（50W350及以上牌号）的技术难题。

薄板坯连铸连轧是生产热轧板卷的一项结构紧凑的短流程工艺，是继氧气转炉炼钢及连续铸钢之后，又一重大的钢铁产业的技术革命。

薄板坯连铸连轧是将传统的炼钢厂和热轧厂紧凑地压缩并流畅地结合在一起。

随着在大产业生产中的不断完善、不断发展，该工艺的节能和高效的特点突现出来，充分显示出该工艺的先进性、公道性和科学性，也给企业带来了巨大的经济效益。

薄板坯连铸连轧技术因众多的单位参与研究开发，已形成了各具特色的薄板坯连铸连轧生产工艺，如CSP、ISP、FTSR、CONROLL、TSP、QSP等。

其中推广应用最多的是CSP工艺。

各种薄板坯连铸连轧技术各具特色，同时又相互影响、相互渗透，并在不断地发展和完善。

一、三种薄板坯连铸连轧技术的各自现状:1.1 CSPCSP是由德国西马克公司开发的世界上最早投入工业化生产的薄板坯连铸连轧技术，自1989年在纽柯公司建成第一条生产线以来，随着技术的不断改进，该生产线不断发展完善，现已进入成熟阶段。

CSP技术的主要特点是：（1）采用立弯式铸机，漏斗型直结晶器，刚性引锭杆，浸入式水口，连铸用保护渣，电磁制动闸，液芯压下技术，结晶器液压振动，衔接段采用辊底式均热炉，高压水除鳞，第一架前加立辊轧机，轧辊轴向移动，轧辊热凸度控制，板形和平整度控制，平移二辊轧机等。

（2）可生产0.8mm或更薄的碳钢、超低碳钢。

（3）生产钢种包括：低碳钢、高碳钢、高强度钢、高合金钢及超低碳钢。

1.2 ISPISP是由德马克公司最早开发的，1992年1月在意大利阿尔维迪公司克雷莫纳厂建成投产，设计能力为50万吨/a。

它是目前最短的薄板坯连铸连轧生产线，主要技术特点是：（1）采用直弧型铸机，小漏斗型结晶器，薄片状浸入式水口，连铸用保护渣，液芯压下和固相铸轧技术，感应加热后接克雷莫纳炉（也可用辊底式炉），电磁制动闸，大压下量初轧机+带卷开卷+精轧机，轧辊轴向移动，轧辊热凸度控制，板形和平整度控制，平移式二辊轧机。

（2）生产线布置紧凑，不使用长的均热炉，总长度180m左右。

薄板坯连铸连轧技术薄板坯连铸连轧是20世纪80年代末开发成功的新技术。

自1989年美国纽柯克拉兹维莱钢厂世界第一套薄板坯连铸连轧CSP生产线投产以来，该项技术发展很快，至今已建成和在建的薄板坯连铸连轧生产线（含中厚板坯连铸连轧）已近30条，生产能力达4000万吨以上，占热轧带钢总产量的11%。

薄板坯连铸连轧技术除SMS开发的CSP外还有DEMAG的QSP、DANIELI的FTSR和V AI的CONROL 等5种类型。

实践证明，它们具有三高（装备水平高、自动化水平高、劳动生产效率高）、三少（流程短工序少、布置紧凑占地少、环保好污染少）和三低（能耗低、投资低、成本低）等优点。

和传统工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺还具有如下特点：⑴由于板坯厚度较薄，它在结晶器内冷却强度大，柱状晶短，铸态组织晶粒细化。

⑵直接轧制，取消了α—δ相变温度区的中间冷却，热轧变形在粗大奥氏体组织上直接进行，避免合金元素在板坯冷却过程中析出，而使成品组织得到弥散硬化和获得更精细、更均匀的金相组织。

⑶均热工艺、辊底炉式均热炉保证了板坯在轧制过程中头尾温度的均匀和稳定，而使带钢全长的力学性能和厚度公差均匀一致。

⑷强力高压水除鳞，保证带钢的表面质量。

⑸高精度动态液压压下厚度自动控制（HAGC）、板形和平直度自动控制（PCFC）、精确的宽度和温度自动控制使带钢的几何尺寸精度达到最高水平。

⑹较高的轧制温度、进精轧机的开轧温度一般控制在1100～1150℃，比常规轧机进精轧高100～150℃。

因此，即使精轧机架数少，也能更易轧制超薄热轧带钢。

⑺由于薄板坯连铸连轧机生产线的小时产量主要取决于连铸机的拉速和板坯宽度，因此轧制薄规格带钢不会像传统轧机那样受到很大影响。

薄板坯连铸连轧机的上述特点使其在产品质量和薄规格轧制上具有较大优势。

薄板坯连铸连轧技术综述薄板坯连铸连轧技术是一种先进的钢铁生产技术，它将连铸和连轧两个工序有机地结合在一起，实现了钢铁生产的高效、节能、环保和高质量。

本文将从薄板坯连铸连轧技术的原理、特点、应用和发展趋势等方面进行综述。

一、薄板坯连铸连轧技术的原理薄板坯连铸连轧技术是将连铸和连轧两个工序有机地结合在一起，实现了钢铁生产的高效、节能、环保和高质量。

其原理是：将熔融的钢水通过连铸机连续铸造成薄板坯，然后将薄板坯直接送入轧机进行连续轧制，最终得到所需的薄板产品。

这种技术不仅可以减少钢铁生产的能耗和环境污染，还可以提高钢铁产品的质量和生产效率。

二、薄板坯连铸连轧技术的特点1.高效节能：薄板坯连铸连轧技术将连铸和连轧两个工序有机地结合在一起，避免了传统钢铁生产中的多次加热和冷却过程，大大降低了能耗和生产成本。

2.环保节能：薄板坯连铸连轧技术可以减少钢铁生产中的二氧化碳、氮氧化物等有害气体的排放，降低了环境污染和对大气的负荷。

3.高质量：薄板坯连铸连轧技术可以实现钢铁产品的高质量生产，因为它可以避免传统钢铁生产中的多次加热和冷却过程，减少了钢铁产品的氧化和变形。

4.生产效率高：薄板坯连铸连轧技术可以实现钢铁产品的高效生产，因为它可以将连铸和连轧两个工序有机地结合在一起，减少了生产周期和生产成本。

三、薄板坯连铸连轧技术的应用薄板坯连铸连轧技术已经广泛应用于钢铁生产中，特别是在高端钢铁产品的生产中。

例如，汽车、航空航天、电子、建筑等领域的高端钢铁产品都可以采用薄板坯连铸连轧技术进行生产。

此外，薄板坯连铸连轧技术还可以用于生产高强度、高韧性、高耐磨性等特殊钢铁产品。

四、薄板坯连铸连轧技术的发展趋势随着钢铁生产技术的不断发展和进步，薄板坯连铸连轧技术也在不断地改进和完善。

未来，薄板坯连铸连轧技术将更加注重环保、节能和高效，同时还将更加注重钢铁产品的高质量和高附加值。

此外，薄板坯连铸连轧技术还将更加注重智能化和自动化，以提高生产效率和生产质量。

世界薄板坯连铸连轧技术设备发展综述世界薄板坯连铸连轧技术设备发展综述1989年美国纽柯公司采用德国西马克公司开发的紧凑型带钢生产（CSP）作业线，在全球率先开展了工业化生产，之后德国、中国、日本、意大利、俄罗斯、加拿大、埃及、印度、奥地利等国的钢铁公司也相继安装，并对其工艺进行进一步设计和开发，获得了一批颇具影响、独具特色的科研成果，使CSP发展成为20年来全球钢铁业一项具有重要意义的创新技术。

西马克的紧凑型带钢生产技术1985年，德国西马克公司在实验工厂成功地铸造出来第一块50毫米的薄板坯后，又创造设计了紧凑型带钢生产技术。

在生产实践中，CSP工艺不仅降低了能量需求，而且，由于其独特的工艺条件，还提高了带钢质量。

与厚板坯相比，薄板坯凝固速度更快，对生产高质量的钢种如微合金钢和硅钢十分有利。

与传统工艺相比，CSP生产的非取向电工钢的变形损失显著减少。

另外，由于温度均匀，薄板坯在宽度、厚度和长度上都达到了严格的标准，“冷边”问题不再出现，粗大晶粒的现象也消失了。

CSP生产线保证了轧制工艺的高效稳定，确保了带钢的宽度、厚度都被控制在理想的公差范围内。

紧凑型带钢生产技术的优势引起了中国珠钢、邯钢、马钢、唐钢、涟钢、酒钢的高度关注。

邯钢、马钢通过从西马克公司引入传统生产线，提高了他们的热轧生产能力，并开发了一批特色产品。

涟钢利用半无头轧制技术，铸造出270米超长扁坯和0.78毫米超薄产品。

武钢于2009年2月建成新的CSP生产线，专门生产非取向电工钢。

达涅利加强表面质量控制意大利达涅利研制开发了独特的薄板坯连铸技术，目的是克服第一代连铸机在产品质量和设备生产能力方面受到的限制。

这项新技术已借助于灵活的薄板坯连铸机概念而变为现实，到目前为止，达涅利薄板坯连铸机已经能够浇铸用于板带生产的所有钢种。

达涅利开发的新一代薄板坯连铸机，充分利用了漏斗形结晶器设计的优点，使最早凝固的初生坯壳沿出坯方向从漏斗形逐渐过渡到较为平坦的形状，从而解决了铸坯表面质量问题。

薄板坯连铸连轧分析摘要：与传统连铸相比，薄板坯连铸在铸坯厚度、浇铸速度、铸态组织、在线连轧等方面都发生了很大变化，既具有冷却强度大、生产线占地少、能耗低等优点，也具有表面质量不高、产品适应范围较小等缺点。

文中就薄板坯连铸连轧的现状，技术特点，局限性，板坯特点等方面的优缺点进行了分析比较，客观实际地薄板坯连铸连轧生产技术进行了评价。

关键词：薄板连铸连轧发展技术铸坯质量前言：进入新世纪后中国处于钢铁生产高速增长的新时期,同时也加快了工艺流程结构优化的步伐,特别是一批中型钢铁企业和大型钢铁企业进行了产品结构转型或流程优化,这使薄板坯连铸连轧这一新工艺在中国得到了快速发展。

1.发展现状：薄板坯连铸连轧生产工艺是20世纪90 年代世界钢铁工业发展的一项重大新技术,以其投资省、成本低、节能降耗、高效的优势,得到迅速的发展。

近年来,随着对薄板坯连铸连轧技术研究的深入,其工艺、设备和自动控制等方面技术不断发展。

薄板坯连铸连轧技术由最初的与电炉匹配发展为与高炉—转炉流程匹配生产,不再受废钢和电力的限制。

过去几年,中国薄板坯连铸连轧生产取得了长足的进展,不但生产效率循序提高,而且产品开发形成了各厂特点,生产细晶与超细晶钢,铌、钒、钛微合金高强度钢板,提高冷轧坯料质量,加大薄规格产品比例,进行铁素体轧制等方面都有进步,还对纳米析出物沉淀强化机理等问题作了深入研究。

中国薄板坯连铸连轧工艺装备和相关技术的国产化水平都有提高。

中国钢厂将继续就流程配置对工艺制度优化、生产效率提高、产品质量改进和产品结构优化的关系等问题进行研究,进一步提高薄板坯连铸连轧生产线的竞争能力。

2.薄板坯连铸连轧在我国的实践应用：2. 1薄板坯连铸连轧技术在我国的发展自从1999 年8 月广州珠江钢厂第1 台CSP生产线建成投产以来,我国的薄板坯连铸连轧技术发展愈来愈快。

到2007 年,我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰12 家钢铁企业13 条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧线相继投产,年产能约3 500 万t。

中国薄板坯连铸连轧技术的现状和发展
薄板坯连铸连轧技术是近年来国内钢铁工业快速发展的一项关键技术，该技术是在连铸技术和轧制技术的基础上发展而来。

目前，国内主要的薄板坯连铸连轧工艺有双流炉连铸双机、连铸机联轧机等几种，各钢厂也积极推广和应用该技术。

该技术的特点是高效、低耗、高质、低成本。

其生产效率比传统热轧技术高出一倍以上，并且产品质量稳定可靠，成品率高。

另外，该技术实现了原始资料的高效利用，降低了资源消耗和耗能量，使钢铁生产更加环保。

目前，国内钢铁行业正在不断探索和推广该技术。

我国大型钢铁企业，在不断优化工艺流程，提高品质的同时，还在推广绿色环保型钢材，以适应市场的不断变化和发展。

随着技术的不断进步和应用，薄板坯连铸连轧技术在国内的应用前景将会更加广阔，并为钢铁行业的可持续发展注入新的动力。

美国薄板坯连铸技术的发展，有哪些经验值得借鉴？薄板坯连铸技术之所以在美国发展起来，20世纪80年代，德国西马克（SMS）集团进行了几年试点规模的薄板坯连铸机试验,美国纽柯钢铁公司在参观之后,于1989年引进了世界第一条商业紧凑式带钢产线（CSP产线）。

当时，这条产线安装在Crawfordsville。

在经历了几年的摸索之后,纽柯的这条产线开始盈利。

纽柯开始在其他地区引进CSP产线，与此同时，其他钢铁企业也纷纷效仿，薄板坯连铸技术就这样在美国逐渐发展起来。

目前，美国有五家钢铁公司、共计16流薄板坯连铸产线，年产能2000万吨左右。

近年来，美国薄板坯连铸技术发展的这些公司有哪些经验值得借鉴？纽柯钢铁公司于1989年引进第一条CSP产线，投产初期，漏钢现象非常严重，大约6%-7%的产品不合格。

经过2-3年的摸索，漏钢率得到控制，产品质量大幅改善，并由此开始盈利。

从产品结构上说，根据2017年相关数据，纽柯年产能在2420万吨，其中包括1100万吨薄板、770万吨棒材、300万吨结构钢和250万吨中厚板。

在能源环保方面，根据世界钢铁协会的算法，纽柯的吨钢二氧化碳排放量为0.86吨，低于世界平均水平1.9吨的1/2，吨钢耗能为5千兆焦耳左右，接近世界平均水平19.1千兆焦耳的1/4,当然这与其短流程炼钢模式有关，但也得益于纽柯人性化的管理理念。

纽柯以“客户优先”为理念，并且强调“通过成为世界上最安全、最高质量、最低成本、最高生产效率、最高利润的钢铁公司，满足客户要求”。

管理层积极地为员工争取资源，给员工自由，让员工发挥最大价值。

钢动态公司的创建者来自纽柯钢铁公司，后来通过收购形成了Butler和Columbus两个分公司。

这两家公司年产能都在290万吨左右，但公司员工非常少。

比较值得关注的是人均钢产量分别达到了3636吨和3973吨，这与其采用相应的生产和质量激励计划等管理措施有直接关系，同时也是其盈利较高的主要因素。

综合论述薄板坯连铸连轧技术的新发展唐荻刘文仲田荣彬(北京科技大学D(包头钢铁(集团D有限责任公司D张晓明(宣化钢铁(集团D有限责任公司D摘要分析了半无头轧制~超薄规格热带生产~铁素体加工~薄板坯连铸连轧品种开发等各种新技术的特点~优势~技术难点,同时对于不同设备的配置优缺点和使用的范围进行了简要的探讨薄板坯连铸连轧技术可以划分为两大类适合超薄规格的生产线和适合多品种生产线通过这些分析力图对国内企业在新生产线建设方面提供一些帮助,关键词薄板坯连铸连轧DDEVE OPMENT OF THIN S AB CONTINUOUS CASTING AND RO INGTANG Di LIU Wenzhong(University of Science and Technology beijing DTIAN Rongbin(baotou Iron and Steel(Group D Co.Ltd.DZHANG Xiaoming(Xuanhua Iron and Steel(Group D Co.Ltd.DABSTRACT The recent development of thin slab continuous casting and rolling is intro-duced.An analysis is given for different relevant technologies for example semi-endless rolling thin gauge strip rolling ferrite rolling and new variety development.It shows the in-fluence of thickness of thin slab on strip properties some advantages and problems of ferrite rolling and thin gauge strip rolling.It is suggested that thin slab continuous and rolling tech-nologies can be divided in two branches one is for thin gauge strip another is for multiple steel grades and gualities.The analysis is useful for steel producers in decision-making. KEY WORDS thin slab continuous casting and rolling前言薄板坯连铸连轧是钢铁生产工业近年来最重要的技术进步之一,在20世纪90年代成为钢铁工业的投资热点,最近一~两年开始人们认识到原来的薄板坯连铸连轧技术仍有许多不足之处开始进行技术的再开发和提高使技术更臻于成熟和完善,代表的生产线是SMS在德国Thyssen-Kruppe钢铁公司建设的采用CSP技术的超薄热轧带钢厂和D联系人;唐荻教授北京(100083D北京科技大学高效轧制国家工程研究中心MD~ 三菱在荷兰~ogooVens 和三菱 Danieli 公司在我国唐钢建设的半无头轧制生产线O 2最新进展2. 生产超薄规格的半无头轧制技术薄板坯连铸连轧生产线生产薄规格热轧带钢较传统热轧带轧机有其特殊优势~如经过辊底式炉均热和升温的薄板坯温度可达1100~1150 ~高于传统轧机中间带坯的温度~且薄板坯沿宽度方向和长度方向温度都很均匀~是轧制薄规格钢带的重要的有利条件O 墨西哥~ylsa 公司生产线投产7个月后即生产出厚0.98mm 带钢~生产最小厚度为0.84mm O 我国的珠江钢铁公司也已试生产出1.0mm 的热轧带钢O 但是~单块轧制由于频繁的咬钢~穿带~甩尾~卡钢的折印事故不可避免~据生产实践统计~0.91mm 的带钢卡钢事故是轧2.0mm 带钢的1.8倍:折印是2.0mm 的2倍[1]O为此~SMS 公司推出了以生产热轧超薄带为主的薄板坯连铸连轧半无头轧制生产线O 该生产线生产的产品以超薄规格热带为主~其中0.8~3mm 的带钢占60%以上~高强钢最小厚度为1.2mm O 低碳钢可达0.8mm O 由于采用了半无头轧制技术~双流连铸的最大产量可达到240万t O 采用半无头轧制技术利用了连铸坯可以较长的特点~减少了穿带过程产生的带钢温度降低~厚度不易控制和生产不稳定的问题~非常有利于薄规格的轧制~其生产线的配置如图1[2]O图1CSP 半无头轧制技术工艺布置图Fig .1CSP semi -endless rolling technology1 中间包;2 结晶器~3 切断剪;4 均热炉;5 事故剪;6 除鳞机;7 精轧机;8 1号层流冷却;9 飞剪;10 生产薄规格的旋转式卷取机;11 2号层流冷却;12生产厚规格的常规卷取机图2~oogoVens 的半无头轧制工艺布置图Fig .2The semi -endless rolling line in hoogoVens1 中间包;2 结晶器;3 液芯压下;4 除鳞机~5 均热炉;6 粗轧机;7 除鳞机;8 精轧机~9 层流冷却;10 飞剪;11~12 卷取机其他厂家的技术也在试验轧制1.0mm 以下的产品~力图和冷轧板抢市场~实现以热代冷~图2为~oogoVens 半无头轧制技术工艺配置O但是也应看到~薄板坯连铸连轧技术虽然有利于生产超薄热带~但这一技术目前尚属发展时期~从介绍的资料分析~带钢厚度小于1.2mm 的产品的比例仍然很少O 图3是SMS 公司给出和生产超薄热带专业厂(墨西哥~ylsa D 某月生产超薄热带的比例~可以看到0.91~2.05mm 的产品约占50%~但是1.53~2.05mm 的约占25%~1.37~1.52mm占16%~小于1.2mm 的产品仅5%左右[3]O ~ylsa 厂是专门为生产超薄带而设计的工厂~生产线上采用了许多保证轧制稳定的措施~但是真正意义上的超薄带生产量仍然不大~由此可见目前大量生产薄规格仍有许多技术问题需解决O 比如轧制过程中的动态变规格问题~高速飞剪和高速卷取机的使用问题~薄带的板形控制问题等O另外~经济方面也有一个最优化的问题O 超薄热带生产需要有更多的过渡材~比如轧制300t 1.0mm 的热带就需要约120t 的其他规格的过渡材O 同26 钢铁第37卷时轧辊的磨损量也急剧地增加9如图4示9并且事故率也增加9据报道9Hylsa 在轧制1.6nn 带钢时事故率在 以下9但是生产1.0nn 的带钢时事故率可达13 [3],当然从理论上分析如果采用半无头轧制9这些问题可以缓解9但是缓解的程度尚需实际给出结论,2.2铸坯向适当的厚度发展9不追求太薄图3墨西哥Hylsa 厂某月生产薄规格带钢的数量统计Fig .3Products of thin hot strip in certain nonth in Hylsa 9Mexico图4生产薄规格热带所需过渡材情况Fig .4The guantity of transitional naterials for producing thin hot stripSMS 在中国邯钢~在南非的SALDANHA ~DANIELI 在加拿大的ALGOMA 9我国鞍钢改造的1700薄板坯连铸连轧生产线~唐钢的半无头轧制生产线均采用大于50nn 厚度的板坯,这种生产线采用1~ 架粗轧机9中间保温辊道或热卷取机95~6机架精轧,采用粗轧和精轧两个阶段配置9有其优越性9首先是可以达到比较大的变形量9有利于生产薄规格产品,通常粗轧可以分配较大的变形量9减少精轧的压力9而精轧因温度~板形和轧机能力的限制往往难于安排过大的变形道次,粗轧和精轧之间带坯有再结晶和各种化合物离子析出时间9有利于产品的性能控制和优化9更容易生产性能要求高的品图5由于压缩比的变化引起的钢材性能的变化Fig .5Relation between properties and slab thickness(a )stahl St 37o b 9o 0. ;(b )NbV ~Stahl o b 9o 0. ;(c )冲击韧性(C K );(d )脆性转变温度*36*第9期唐荻等:薄板坯连铸连轧技术的新发展种O较厚的铸坯有利于实现较大的压缩比,有利于保证质量O图5表示了变形量对产品性能的影响,显然厚的板坯和大的变形量,产品性能更优良O在这方面我国在生产实际中也感到5O mm的铸坯生产6mm 以上的热轧板在性能控制方面就有一定的难度O 研究认为[4]从薄板坯到成品的总的变形量通常分为两部分,e2-e R+e C,其中,e2是总的变形量,eR是使铸坯的铸态组织发生再结晶的临界变形量,eC 是保证直接热轧薄板坯的奥氏体组织发生多形性转变的临界变形量O实验表明,其基本条件是,eR>5O%,e C>6O%~7O%,e2>8O%O由此可以得到不同厚度的薄板坯可生产的最薄热带厚度,表1为研究的结果O从表1中可以看到对5O mm厚的板坯要满足上述的条件,最大的厚度也只有7.5~1O mm左右,和我国的实践经验相近O由此可知铸坯厚一些对扩大品种范围~提高性能是有利的O另外,据国外计算,采用中等厚度板坯在节能~表1不同厚度薄板坯生产成品的厚度值Table1Relation between strip and slab thickness薄板坯厚度/mm中间坯厚度/mm产品最大厚度/mm 4O Z O6~85O Z57.5~1O6O3O9~1Z 经济效益~成本方面比采用5O mm厚的板坯有优势,结晶器的体积大,容纳钢水多,铸坯质量也容易保证,一些备件如结晶器铜板~水口寿命也更长O 2.3铁素体加工技术应用当轧制厚度1.4mm以下的低碳钢时,要想实现在完全奥氏体状态下轧制将变得更加困难,于是提出了铁素体轧制的方法O薄板坯连铸连轧生产线也在这方面进行尝试O图6是采用薄板坯连铸连轧技术进行低温轧制(铁素体区轧制D的工艺流程的设想图O其在粗轧和精轧机组之间设立了冷却段对带钢进行快速冷却,使带钢进入精轧机时已经转变为铁素体,进而达到节能和提高质量的目的O采用铁素体轧制技术目的是要避免在7-O相变时的两相区轧制O7-O相变时会出现流变应力的突变,尤其是当带材薄而轧制速度快时,由于流变应力的变化,引起轧制力的变化,末架精轧机产生的非均匀变形可能会导致带材的跑偏和板形缺陷并使厚度控制难度加大O此外,在奥氏体和铁素体共存的情况下轧制,会引起带钢力学性能不均匀O精轧机和粗轧机之间设超快速冷却系统,可以使带钢温度在进入第一架精轧机前降低到AT3以下,从而避免在两相区的轧制O铁素体轧制技术还有其他一些优点,比如减少图6采用低温轧制的工艺布置Fig.6Sketch of warm rolling process1 中间包;Z结晶器;3 液芯压下;4 分段剪;5 除鳞机;6 均热炉;7 除鳞机;8 粗轧机;9 1号冷却线;1O 事故剪;11 除鳞机;1Z精轧机;13 Z号冷却线;14 薄规格卷取机;15 3号冷却线;16 卷取机了氧化铁皮的产生和工作辊的磨损,提高了带钢表面质量,降低了输出辊道上冷却水的消耗O另外,铁素体轧制技术可以作为新一代钢铁材料生产的手段O比如,通过低温加工可以使钢材的性能得到提高,可以少加或不加合金元素而得到高强钢O据报道,下列两个主要系列的钢种均可实现铁素体轧制,低碳钢,铝镇静钢(ULC D,O.O15%~O.O4%C,小于O.3%Mn;超低碳无间隙原子钢(ULC-IF D,小于O.OO5%C,小于O.3%Mn O目前适合在铁素体状态下轧制的钢种比较有限,一般为超低碳钢和极低碳钢O其他钢种通常在铁素体区轧制时会造成轧制力的增加,对于设备刚度~强度和能力的要求将会提高O2.4更多的品种46钢铁第37卷薄板坯连铸连轧厂可以覆盖大多数热轧带钢的品种范围9但是一些高性能要求和高附加值的品种还不能生产9通常认为目前的薄板坯技术可以生产约70%的传统热带可生产的钢种G国外正在进行扩大品种的研究工作9希望在短的时间内能够使薄板坯连铸连轧的产品覆盖更多的传统轧机生产的热轧带钢G发展工作主要集中在低碳和超低碳深冲钢的生产\高牌号管线钢的生产\高强度钢的生产等几个方面G目前9在传统热轧机上生产这些钢种的工艺是相当成熟的9比如低碳深冲钢板9特别是汽车外表面用的冷轧深冲板是薄板中最难生产的品种G这是由于汽车用深冲钢一方面要求有极其优良的常规力学性能9如低的屈服强度9高的均匀伸长率和总伸长率;还要求有优良的成形性指标9如高的应变硬化指数和厚向异性比;另外要求有优良的表面质量9表面无任何夹杂\结疤\划伤\辊印\油污等9即所谓的05表面;有的钢板还要求强度和成形性指标同时要高;焊接\抗回弹性能好以及抗凹陷能力强等G深冲板很重要的工艺要求是钢质纯净9生产深冲板要求R~真空处理9目前国外薄板坯连铸连轧的生产厂均无R~处理装备G另外这些厂均使用废钢作为原料9废钢中含的夹杂元素很多9如铜\锰\硅\镍\铬等9这些元素对于提高深冲性能有害G再有深冲板往往用于汽车外覆盖件9对于表面要求很高9但是目前的薄板坯连铸连轧生产的薄板表面比传统方法生产的产品有差距G这些是不利的条件G 根据目前的情况分析9如果要使薄板坯连铸连轧生产线可以生产低碳和超低碳的深冲钢板9要采取一些必要的措施9如精炼\保护浇铸\降低钢水的夹杂\铁素体轧制等G表2[4]给出了这些要求G 表2在CSP厂生产低碳\超低碳钢的关键环节Table2Important processing for LC and ULCsteel produced by CSP炼钢工序薄板坯连铸工序薄板坯冷轧工序洁净钢生产技术无碳连铸保护渣奥氏体轧制二次精炼9真空脱气保持高洁净度相关技术铁素体轧制保护浇铸<水口\惰性气体保护\密封D 熔池液面平稳电磁制动控制冷却中间包<流动模型优化\气体保护D管线钢是要求比较高的产品9生产的难度比较大9它在生产中要求高的钢水纯净度9为确保韧性9硫含量要低于0.003%~0.005%9氮含量低于0.005%G晶粒要细9国外一般的晶粒尺寸为6~7 Mm9晶粒度可达13级以上G在得到细小的原始晶粒方面薄板坯连铸连轧有其优势9但是在进行大变形以获得细小的最终组织方面薄板坯连铸连轧并无优势9这是因为薄板坯一般比较薄9造成轧制过程的压缩比比较小9和传统的板坯轧制相比9在细化晶粒方面是不利的G因此生产高牌号的管线钢对于薄板坯连铸连轧技术而言9特别是对于采用比较薄的连铸坯<50mm D是没有什么优势的9当然通过提高炼钢技术水平和优化轧制工艺可以部分解决压缩比小的问题9但是终归有限G如果考虑生产管线钢则应当选择相当厚一些的板坯9所以现在的薄板坯发展也在向增加厚度<中等厚度板坯D的方向发展G奥钢联认为970 ~120mm的板坯9有利于液面稳定\防止卷渣\减少铸坯缺陷9因此宣称:该厚度板坯生产的产品质量和品种优于薄板坯而与传统厚板坯相当G几乎可以覆盖全部热轧带钢产品G现在9主要的薄<中厚D板坯连铸连轧生产流程都无一例外地把提高热轧薄带的质量\提高各类钢种<尤其是包晶和亚包晶钢D的生产能力作为重点目标G综合分析9所采取的主要措施归结起来主要有:改进电炉原料构成\普遍进行铁水预处理\加强钢水精炼9配备真空精炼设备<如ISP技术的南非Sal-danha厂D9以从根本上改善钢水的纯净度;改进结晶器的结构;二冷普遍采用轻压下或软压下技术9并根据钢种\铸速对二冷区域轻<软D压下的起\终点\压下量\压下速率进行智能化控制;加大铸坯厚度以增加压缩比9提高浇铸过程中结晶器液面的稳定性;进行粗轧;多道次高压水除鳞;进行铁素体轧制等七个方面G应当说9这几年的努力已取得了显著的成绩G它不仅全面提高了热轧薄带卷的质量9而且有的生产线<如ISP生产线\FTSR生产线D已经把包括包晶钢在内的十几个钢种纳入了正常生产范围G热轧钢带的制成品包括了一定深冲性能要求的汽车车轮轮幅\轮箍等在内的各种形状的零部件G2.5连铸的速度更快9产量更高薄板坯连铸连轧生产线以平均宽度1300mm的低碳钢品种为例950mm厚度薄板坯的单流铸机生产线能力已由过去的60~70万t/a9向100万t/a过渡;50~70mm厚度已达到100~130万t/a;大于90mm的可达130~150万t/a G但是对使用250mm厚板坯的传统热带连轧机9采用配置2台粗轧和5~6架精轧的生产线通常可以300~350万t/a9与此相比970~90mm厚度薄板坯坯生产线的轧钢生产能力一般为100~150万t/a9即使配备2流铸机9生产能力发挥的~瓶颈仍然是连铸机G但从双流-56-第9期唐荻等:薄板坯连铸连轧技术的新发展90mm 厚度铸坯配备1~2架粗轧机及5~6机架精轧机生产线 生产能力250万t /a 的生产线来看 这种瓶颈作用已大大减小了0十年来薄板坯连铸浇铸速度不断提高 铸机生产能力大幅度提高0一般40~50mm 厚铸坯正常浇铸速度保持在4.5~5.0m /min 的水平上 而现在 甚至70~90mm 厚的铸坯浇铸速度也可达5.5~6.0m /min (如达涅利在加拿大建设的Algoma 生产线和CSP 的North Star B~P Steel 生产线)0据介绍 目前正在计划开发更高铸速的技术 如70mm 厚铸坯 软压下到40~45mm 厚 铸速达到12m /min 0不切断 直接经过边部均热后进热连轧机 实现无头轧制 可以实现高生产效率的新技术 如果这一技术获得突破 薄板坯连铸连轧将可以在产量上和传统热轧机相比美03几点看法和分析(1)薄板坯连铸连轧的发展速度很快 可以预见的不远的将来 它的技术还会有大的突破 届时传统热连轧的地位还会继续动摇 并继续让位于薄板坯连铸连轧 这一点是不容置疑的0所以在我国进行钢铁工业结构调整 提高板带比和高附加值产品比例的技术改造工作中 薄板坯连铸连轧技术应当是首选的技术0(2)薄板坯连铸连轧生产线目前主要是向两个方面发展 多品种生产线和超薄规格生产线0到目前为止 这两种生产线都基本是成功的 但仍然有些技术尚需完善0比如多品种型生产线的品种仍然不能和传统热带轧机相比;超薄规格生产线的板形问题~废品增加的问题以及旋转卷取机的设计和使用问题等0(3)在目前的技术水平下超薄规格生产线应是首选的技术 从表3可以看到 每种类型的轧机都有其最适合生产的厚度规格热带 超过这个范围或者生产非常困难 或者完全不能生产0而薄板坯连铸连轧厚度规格的优势刚好覆盖了冷轧产品的一部分 这一点的经济效益十分明显0而且这部分厚度规格的产品通常无太多特殊性能要求 普通热轧产品可以满足0如果产品定位在生产薄规格热带上 则铸坯应尽量薄一些 生产线应尽量紧凑一些 以节能和降低温度损失0(4)如果生产厂定位在多品种上 则应当选用稍厚些的板坯 比如90~120mm 0轧机的布置则采用两个阶段轧制 有粗轧和精轧 这种布置形式使中间坯在粗轧和精轧之间有停留的间隙 有利于轧件的再结晶细化晶粒;可以安排冷却线 对中间坯进行快速冷却 有利于铁素体轧制;也可以保温 利于下一步的薄规格轧制0这种布置相对比较灵活 但是目前有些技术还处于开发阶段 不能生产所有的热带产品0表3不同板带轧机适合轧制的产品厚度Table 3Suitable products thickness for different millsmm轧机0.50.81.21.51.82.32.56.012.72030中板0热带000薄板坯000冷带0表示适合轧制的产品厚度参考文献1李明志.薄板坯连铸连轧的新进展 半无头轧制技术.2000年钢铁节能降耗技术研讨暨信息发布会论文集 2000.2CSP -Anlage Bei TKS Punktgenau in Betrieb .SMS NeWs letter Nr .1 Juni . 1999.3Kneppe G Rosenthal D .Vom Flueeeugen Stahl Bis zum Band -neueste Technologien aus einer ~ane .SMS NeWs letter Nr .Juni 1999.4~ensger .扩大CSP 产品应用领域挑战CSP 材料性能.2000年CSP 研讨会论文集 2000 北京.-66-钢铁第37卷薄板坯连铸连轧技术的新发展作者：唐荻， 刘文仲， 田荣彬， 张晓明作者单位：唐荻,刘文仲(北京科技大学)， 田荣彬(包头钢铁(集团)有限责任公司)， 张晓明(宣化钢铁(集团)有限责任公司)刊名：钢铁英文刊名：IRON & STEEL年，卷(期)：2002,37(9)被引用次数：26次1.李明志薄板坯连铸连轧的新进展-半无头轧制技术 20002.CSP-Anlage Bei TKS Punktgenau in Betrieb.SMS News LetterNr.1,Juni 19993.Kneppe G.Rosenthal D Vom Flueeeugen Stahl Bis Zum Band-neueste Technologien aus einer Hane 19994.Hensger扩大CSP产品应用领域挑战CSP材料性能 20001.刘光穆.郑柏平.陈建新.吴光亮薄板坯连铸连轧工艺与产品质量[期刊论文]-中南大学学报（自然科学版）2004,35(5)2.殷瑞钰.YIN Rui-yu中国薄板坯连铸连轧的进展与展望[期刊论文]-钢铁2006,41(7)3.田乃媛.唐洪华.宋立东薄板坯连铸连轧技术的最新进展[期刊论文]-钢铁2001,36(5)4.王中丙.李烈军.康永林.柳得橹.傅杰薄板坯连铸连轧CSP线生产低碳钢板的力学性能特征[期刊论文]-钢铁2001,36(10)5.仲增墉中国薄板坯连铸连轧技术的现状和发展[期刊论文]-钢铁2003,38(7)6.毛新平薄板坯连铸连轧技术综述[期刊论文]-冶金丛刊2004(2)7.李长生.于永梅.汪水泽.王廷溥.Li 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