下载文档原格式
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。
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。
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。
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。
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
经过四天的新技术专题的学习，我对薄带连铸产生了浓厚的兴趣，李娜老师的讲解让我发现了新的天地，在课下我通过多种方式了解了薄带连铸技术，下面就是我对薄带连铸技术的认识。
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、已接近工业规模生工艺。
一、生产工艺流程大致如下：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产的水平。
2）反向旋转 铸辊液态金属
图2 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2 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3 C 工程工艺流程图
二、产品质量
1） 表面质量
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） 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 4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。
通过对铸带的扫描电镜分析，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。
3）组织与性能
图5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。
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。
三、薄带连铸技术的现状和发展前景
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。
而我国的研究和开发与他们相比，还存在较大差距， 因此我们应该借鉴国外成功的先进经验和他们的研究成果，加大投入，采取联合攻关的形式，加快研究步伐，争取早日赶上世界先进水平。
