连铸连轧
连续铸轧技术
水冷速度 铸轧速度 辊套厚度
辊套材料
例
(3) 连续铸轧的设计参数
① 铸轧角
两辊铸轧中心连线和供料嘴顶 端到铸轧辊中心连线所形成的角 度，即为铸轧角，如右图所示， α一般在 5º~ 10º之间。h为铸轧 区的高度。
O h
R
铸轧角示意图
② 辊径的选择
铸轧辊径一般采取大些尺寸 为好，这样铸轧冷却得好，辊 径越大，在铸轧角一定的情况 下，铸轧区加长，有利于热交 换，辊径一般在 400~550mm 之 间
① 铸轧温度
一般比所铸轧的金属熔点高60~80℃。如果铸轧温度过低，金 属溶液冷凝在浇注系统中，如果过高，则不易成形，或板坯质 量变差。
② 铸轧速度
铸轧速度必须是无级调速。铸轧过程中冷却速度的调整主要是 靠铸轧速度，同时，水冷强度也起着配合作用。
③ 冷却强度
在铸轧过程中，单位时间，单位面积 影响冷却 速度的因 上导出热量的大小即为冷却强度。 素 液体金属 铸轧 向外导热 冷却强度 在铸轧时 速度慢 时间充分 增加 停留时间长
2018
连续铸轧技术
continious cast—rolling
连续铸轧：金属熔体在连续铸造凝固的同时进行轧 制变形的过程。 工艺特点：结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊 ，熔体在其辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且 是在很短时间内(2~3s)完成的。 与连铸连轧的区别：连铸连轧实质上是将薄锭坯铸 造与热轧连续进行，即金属熔体在连铸机结晶器中 凝固成厚度约 50~90mm 的坯后，再在后续的连轧 机上连续轧成板材，其铸造和轧制是两道独立的工 序。
③ 铸轧辊套的选择
a) 有足够的导热性能； b) 有较高的力学性能； c) 耐高温； d) 耐热交变应力的疲劳作用
第四章连续铸轧过程
第四章连续铸轧过程第四章连续铸轧技术4.1 连续铸轧技术概论直接将金属熔体“轧制”成半成品带坯或成品带材的工艺称为连续铸轧。
这种工艺的显著特点是结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊，熔体在辊缝间完成凝固和热轧两个过程，而且在很短的时间内完成。
连续铸轧具有投资省、成本低、流程短等优点，目前，连续铸轧工艺已广泛的应用于铝合金等有色金属的生产中，在钢铁生产中的应用还处于试生产阶段。
连续铸轧技术不同于连铸连轧，后者实际上将薄锭坯铸造与热轧连续进行，即金属熔体在连铸机结晶器中凝固成厚约50-90mm 的坯后，再在后续的双机架(单机架、三机架)温连轧机上连续温轧成带坯或成品板带材，铸造和温轧是两道独立的工序。
而连续铸轧技术使连铸和轧制两个原先独立的工艺工程更加紧密地衔接在一起，已不再是一个纯粹的冶金和凝固过程，而是在连铸、凝固的同时伴随着轧制过程。
原来的全凝固压力加工规律和塑性变形规律也发生了相应的变化。
（一）铝带铸轧1951年，美国亨特一道格拉斯(Hunter—Douglas)公司首次铸轧成了铝带坯，制成了双辊式连续铸轧机。
随后，法国彼西涅(Pechiney)公司研制的3C水平式双辊铸轧机也获得成功，从那以后，铝带坯双辊连续铸轧技术和设备得到了迅速的发展。
截止到2007年底，亨特工程公司及意大利法塔亨特公司(FATA Hunter)的铸轧机已达153台，法国原普基工程公司(Pechiney Engineering)和现在的诺威力昔基工程公司(Novelis PAE)生产的3C式铸轧机，全球保有182台。
国外还有一些由其他公司和企业自制的双辊式铸轧机，主要是亨特式或3C式的变型，但产量不多，这一类铸轧机国外保有的总数也只有50多台。
我国铝带坯连续铸轧技术研究开发工作始于20世纪60年代。
1964年初进行了双辊下注式铝带坯连续铸轧模拟实验，并于同年铸轧出厚8mm，宽250mm 和400mm的铝板，1965年铸轧出宽700mm的铝带坯，1971年由东北轻合金加工厂研制成我国第一台8001Tim水平式下注式双辊铸轧机。
连铸连轧技术
第一章绪论1.1 连铸连轧技术的简介1.1.1 连铸连轧的概念“连铸连轧”这个词包括如下概念：由连铸机生产出的高温无缺陷无须清理和再加热（但需经过短时均热和保温处理）而直接轧制成材，这样把“铸”和“轧”直接连成一条生产线的工艺流程就成为连铸连轧。
1.1.2 连铸连轧的优越性1）生产周期短，从钢水到产品的生产流程从几天或5～6小时缩短到0.5小时；2）占地面积少；3）固定资产投资少，尤其是薄板坯连铸连轧厂固定资产投资优势明显，越为常规流程的五分之一；4）金属的收的率高，尤其是无头轧制技术的长材率超过了99%；5）钢材性能好，由于铸坯过程的快速冷却，钢坯铸态组织致密，钢水的冷却强度很大，改善了钢材质量。
6）能耗少，由于采用热送热装，感应加热等技术，能耗仅为常规生产方式的35%～45%；电耗仅为常规流程的80%～90%；生产成本降低20%～30%。
1.2 连续铸钢设备连续铸钢生产所用的设备，实际上包括在连铸作用线上的一整套机械设备。
连铸设备通常可分为主体设备和辅助设备俩大部分。
主体设备包括浇铸设备—钢包运载设备，中间包及中间包小车或旋转台，结晶器及振动装置，二次冷却支撑导向装置；拉坯矫直设备－拉坯机、矫直机、引锭机、脱锭与引锭存放装置；切割设备—火焰切割机与机械剪切机（摆式剪切机、步进式剪切机等）。
辅助设备主要包括：出坯及精整设备—辊道、拉（推）钢机、翻钢机、火焰清理机等；工艺设备—中间包烘烤装置、吹氖装置、脱气装置、保护渣供给与结晶润滑装置等；自动控制与测量仪表—结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。
在连续铸钢的生产线上，出拉坯矫直机脱锭后的连铸坯需按用户或下部工序的要求，将铸坯切成定尺或倍尺。
因此在所有的连铸设备中，切割设备是非常重要的一种设备。
由于连铸坯必须在连续的运动过程中实现切割，因而连铸工艺对切割设备提出了特殊的要求，既不管采用什么型式的切割设备都必须与连铸坯实行严格的同步运动。
短流程连铸连轧成套装备的工作原理和技术优势
短流程连铸连轧成套装备的工作原理和技术优势短流程连铸连轧（简称：CLC）是一种高效率、高质量的钢铁生产工艺，它通过将连续铸造和连续轧制两个工艺紧密地结合在一起，实现了短流程连续生产、减少能耗和环境污染、提高产品质量和生产效率的目标。
本文将介绍短流程连铸连轧的工作原理和技术优势。
工作原理短流程连铸连轧装备由连铸机、轧机和辅助设备组成。
工作原理如下：1. 连铸阶段：在连铸机中，将液态的钢水倾倒到纵向移动的铸坯机中，通过定向凝固，将钢水凝固成坯，形成连续的铸坯。
2. 铸坯切割和输送：将连续的铸坯切割成所需长度，并通过输送机械将其送入轧机。
3. 连轧阶段：在轧机中，通过不断的轧制和变形，将铸坯进一步加工成所需的形状、尺寸和性能的金属产品。
4. 尾部处理和包装：经过连轧后的产品经过尾部处理，如辊道冷却、切割、定尺、打标、包装等步骤，最终成为可供下游工业使用的成品。
技术优势1. 高效率：短流程连铸连轧装备采用了内外优化的工艺流程和设备结构，大大提高了生产效率。
相比于传统的非连续生产方式，短流程连铸连轧可以将生产周期缩短30%以上，大幅度提高了产能。
2. 高质量：由于整个生产过程是连续进行的，铸坯和产品的温度控制更加稳定，有利于去除气孔、缩松和细化晶粒等冶金处理，从而获得更高的产品质量。
3. 节约能源和环保：短流程连铸连轧装备采用了先进的能量回收和净化设备，有效利用余热和废气等资源，降低了能耗和环境污染。
相较于传统工艺，其能源消耗可以减少20%以上，有利于可持续发展。
4. 灵活性：短流程连铸连轧工艺适应性强，可生产多种材料和规格的产品，包括普通碳素钢、合金钢、不锈钢等。
同时，它也可以灵活应对市场需求的变化，快速调整生产线的生产规模和品种组合。
5. 降低投资和运营成本：短流程连铸连轧装备比传统装备的投资成本更低，且占地面积较小，使得钢铁企业能够降低建设成本和运营成本。
总结短流程连铸连轧成套装备的工作原理和技术优势使其成为现代钢铁生产的重要工艺。
连铸连轧
第一章模铸与连铸的比较⏹模铸：钢水→整模→浇铸→脱模→均热→初轧→成品轧制⏹连铸：钢水→连铸→成品轧制⏹液态铸轧：钢水→铸轧成品模铸铸锭的凝固⏹将炼成的钢水浇注到铸铁或砂型制成的钢锭模内，凝固后形成的锭子称为钢锭。
钢锭经轧制或锻压成为钢材后方能使用，所以钢锭是半成品。
⏹根据浇注方法的分为上注钢锭和下注钢锭。
下注锭的表面质量优于上注锭。
⏹根据脱氧程度的不同又有沸腾钢钢锭、半镇静钢钢锭和镇静钢钢锭三种。
沸腾钢是脱氧不完全的钢，镇静钢是脱氧完全的钢，半镇静钢的脱氧程度介于前两者之间，接近于镇静钢。
钢锭的应用现状⏹模铸锭与连铸坯相比，所占比例逐年减少，最终将减少到约占10％，其中合金钢和不锈钢将减少到20％，工具钢和特殊钢将减少到40％。
这是由于连铸坯可以多炉连浇、收得率高、不需初轧或开坯、能耗低，质量甚至优于模铸锭。
⏹但模铸镇静钢不可能完全被淘汰，因为锻造用钢、一些小批量生产的高级合金钢及VAR(真空电弧重熔)和ESR(电渣精炼)用的坯料仍需用模铸镇静钢来生产。
钢锭的质量⏹钢锭的质量有表面质量和内部质量之分。
⏹表面质量：结疤、裂纹、表皮的纯净度和致密度。
⏹内部质量：钢锭内部的纯净度、致密度、低倍非金属夹杂物数量和宏观偏析的程度。
⏹沸腾钢的表面质量好，但由于锭心偏析大，内部质量不如镇静钢。
连铸：使金属液由中间包经浸入式水口不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的一种铸造工艺。
连铸的设备以弧形连铸机为例，主要有钢包支承装置、盛钢桶(钢包)、中间罐、结晶器(一次冷却装置)、结晶器振动装置、铸坯导向和二次冷却装置、引锭杆、拉坯矫直装置(拉矫机)、切割设备和铸坯运出装置(见辊道和横向移送设备)等连铸的优点变间断生产为连续生产，产量↑（连铸比，连浇炉数）冷却强度大，铸造组织比较细密，偏析小切头切尾率少，成才过程烧损和切损少，成材率提高8～12％工艺过程缩短，生产周期短，能耗、运输成本降低，能耗降低30～60％（视是否热装、热送、直接轧制而定）环保条件好，无整、脱模时的污染便于自动化，提高技术水平连铸的好处在于节能和提高金属收得率。
11连铸工艺与设备连铸连轧的匹配XXXX
11.1 连铸与轧制的衔接工艺
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。
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。
钢铁生产工艺流程发展方向：连续化、紧凑化、自动化。实现钢铁生产连续化的关键之一是实现钢水铸造凝固和变形过程的连续化，亦即实现连铸-连轧过程的连续化。连铸与轧制的连续衔接匹配问题包括产量的匹配、铸坯规格的匹配、生产节奏的匹配、温度与热能的衔接与控制以及钢坯表面质量与组织性能的传递与调控等多方面的技术，其中产量、规格和节奏匹配是基本条件，质量控制是基础，而温度与热能的衔接调控则是技术关键。
11.4 CC-DR工艺
连铸－直接轧制(CC-DR)工艺与采用的关键技术A 保证温度的技术1－钢包输送；2－恒高速浇注；3－板坯测量；4－雾化二次冷却；5－液芯前端位置控制；6－铸机内及辊道周围绝热；7－短运送线及转盘；8－边部温度补偿器(ETC)；9－边部质量补偿器(EQC)；10－中间坯增厚；11－高速穿带B.保证质量的技术1－转炉出渣孔堵塞；2－成分控制；3－真空处理RH；4－钢包－中间包－结晶器保护；5－加大中间包；6－结晶器液面控制；7－适当的渣粉；8－缩短辊子间距；9－四点矫直；10－压缩铸造；11－利用计算机系统判断质量；12－毛刺清理装置C 保证计划安排的技术1－高速改变结晶器宽度；2－VSB宽度大压下；3－生产制度的计算机控制系统；4－减少分级数D 保证机组可靠性的技术1－辊子在线调整检查；2－辊子冷却；3－加强铸机及辊子强度
连铸连轧知识点
连铸连轧知识点一、连铸工艺的发展连铸是钢铁生产中重要的工艺环节，其发展历程与钢铁工业的整体发展密切相关。
自20世纪50年代初连铸技术诞生以来，它一直是提高钢铁生产效率和降低成本的重要手段。
随着科技的进步和环保要求的提高，连铸工艺也在不断发展和改进。
二、连铸工艺的基本原理连铸是一种连续铸造的工艺，其基本原理是将熔融的钢水通过结晶器冷却并形成凝固的铸坯，然后将铸坯连续地从结晶器中拉出，通过轧机进行轧制，最终得到所需的钢材。
三、连铸工艺的特点1、高效性：连铸工艺可以实现连续生产，提高生产效率，降低能耗。
2、节能性：相比传统的模铸工艺，连铸工艺可以节约能源，降低生产成本。
3、灵活性：连铸工艺可以根据市场需求生产不同规格、不同种类的钢材。
4、环保性：连铸工艺可以减少废弃物的产生，降低环境污染。
四、连铸工艺的应用范围连铸工艺广泛应用于各种钢铁产品的生产，包括板材、带材、型材、管材等。
随着技术的发展，连铸工艺也逐渐应用于有色金属、稀有金属等领域。
五、连铸工艺的未来发展方向随着科技的不断发展，连铸工艺的未来发展方向主要集中在以下几个方面：1、智能化：利用先进的自动化技术和智能化设备，提高生产过程的自动化水平和生产效率。
2、绿色化：进一步降低能耗和废弃物排放，实现生产过程的环保和可持续发展。
3、高效化：研发更高效的连铸技术，提高生产速度和产品质量。
薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟薄板坯连铸连轧是一种高效、节能的钢材生产工艺，具有较高的生产效率和产品质量。
在轧制过程中，钢材的组织形态和性能特点对产品的质量和使用性能具有重要影响。
因此，薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟成为了一个备受的研究领域。
通过组织模拟，可以深入了解轧制过程中材料的组织变化和性能特点，为工艺优化和产品性能提升提供理论支持和实践指导。
薄板坯连铸连轧轧制区背景及基础概念薄板坯连铸连轧是指将液态钢水倒入薄板坯连铸机中进行连续铸造，然后将连铸坯送入轧机进行连续轧制。
连续铸轧
横波
在板面出现横向的微波纹，严重的可用手摸出，甚至有轻微的 层状出现。 解决措施： (1) 提高铸轧速度，使铸轧区温度高一些，特别是提高铸轧辊和 供料嘴端接触处的温度，使液穴外围的氧化膜拉断，缩短和铸轧 辊接触时间，相对提高该处温度； (2) 前箱金属液面太高，使液体金属静压力过大，液穴向辊间隙 伸展，造成金属未被轧制时降温很多。流动性不好，故出现横波 或轻微的层状。降低金属液面高度会立刻奏效； (3) 提高金属铸轧温度，提高金属的流动性．也是有效措施。
正常铸轧时金属液面高度示意图
上图表示正常铸轧时金属液面高度示意图，其中h 表示铸轧区高度。液面高度经验公式如下：
H=y+h1+h2
经验得知： h1为铸轧区 高度的1/3， 附加高度h2 为5—10mm
式中 H——正常铸轧时金属液面高度； y——供料嘴到底浇道高度； h1——金属液穴高度； h2——附加高度。
五.铸轧的热平衡条件
• 铸轧温度 • 铸轧速度 • 冷却速度
六.铸轧缺陷及其防止
• • • • • • •
条痕 孔洞 横波 白条 黑皮 板面不平 边部不齐
条痕
在铸轧板面的固定位置出现未被轧辊轧上的条痕，有时呈不连续状态。 这是由于在该位置的供料嘴被氧化膜堵塞，使该处不能流出金属，只靠 接近堵塞处两侧供给液体金属，不等到这部分液体金属补充到板面缺少 金属的地方，就被轧辊轧上，未被充填金属的板面即出现发亮的条痕。 供料嘴被严重堵塞时，由于供液体金属不足，会出现一条较宽的未被轧 着的铸态条带。 解决措施：
四、铸轧的基本条件
1、浇注系统预热温度
铸轧浇注系统包括控制金属液面 高度的前箱、横浇道、供料嘴底座和 供料嘴四部分。此部分必须具备良好 的保温性能，保证铸轧的正常进行。 经整体装配并调试好后，入炉进行预 热。预热温度为300℃左右，保温4h 以上。 如果预热不好，液体金属失热过 多，不能进行铸轧，即使勉强开了头， 也会因为供料嘴内有凝块而中断铸轧。
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薄板坯连铸连轧之产品质量控制王庆（安徽工业大学）摘要介绍了国外关于薄板坯连铸连轧生产中影响产品质量各种因素的研究成果, 对于一些主要的影响原理进行了简单的探讨,并且介绍了薄板坯来连铸连轧工艺产品的质量优势和工艺优势，使人们对采用薄板坯连铸连轧技术生产质量合格产品主要方面有一定基本了解。
关键词薄板坯连铸连轧质量薄板坯连铸连轧在国际上是新出现的技术, 这些技术在正常生产中可满足用户需要, 但为达到现代工业对于板带钢质量的苛刻要求, 在生产控制方面要注意一些问题, 本文介绍了国外的一些经验。
1 薄板坯连铸连轧技术工艺流程与产品质量现在拥有薄板坯连铸连轧技术的外国公司主要有4家, 其典型工艺布置各不相同。
工艺布置的不同对质量性能是有影响的。
1.1 西马克的CSP技术西马克CSP技术设备相对简单, 流程通畅, 易于掌握, 但是由于其采用50mm的板坯, 对薄规格产品道次变形量过大, 轧机负荷大; 对厚规格的产品压缩比过小, 对提高质量不利, 了产品范围的扩大和质量的提高。
1.2 德马克的ISP技术德国德马克ISP技术连铸75mm板坯, 液芯压下至60m , 2架大压下轧机轧制到20mm, 进感应炉和无芯卷取箱炉均热, 4架精轧机轧制为成品。
德马克方案的技术含量较高, 液芯压下大压下轧机、感应加热等都有特色, 但是新技术多带来的问题就是设备复杂,对管理水平和水平要求高。
另外, 板坯出连铸机后进大压下轧机前, 板坯温度一般已不均匀, 工艺设计此有一除鳞设备, 但是板坯此时除鳞, 温度下降不利于轧制, 不除鳞则影响表面质量, 在生产一矛盾始终未得到解决。
大压下轧机与连铸机连接在一起, 中间无缓冲设备, 而轧机换辊需要停机进行, 势必影响铸机的工作。
1.3奥钢联的CONROLL技术奥钢联只在美国MANSFIELD的ARMCO利用原有的旧轧机改造了一条使CONROLL铸机的生产线。
该生产线浇铸75～125mm的板坯, 奥钢联技术的特点是全部使用成熟技术。
近年人们认为,连铸薄板坯从质量与经济性方面考虑, 并非越薄越好, 而是有一个经济厚度, 这一厚度为90～100mm左右。
因为这个厚度离传统的板坯厚度较近, 可以借用长期积累的丰富经验与技术; 板坯较厚压缩比大, 从而可提高产品质量; 板坯断面积大可采用较低的拉速, 降低了结晶器磨损, 减少了拉漏几率; 在卷重相同的情况下板坯定尺短, 输送辊道、加热炉长度较短, 节省了投资, 平板结晶器的加工、修复也相对容易, 有色金属消耗低。
1.4 达涅利的FTSR技术达涅利为加拿大的ALGOMA钢铁公司建设薄板坯连铸连轧线已投产, 该生产线使用达涅利的凸透镜型结晶器, 铸造60～80mm的薄板坯, 出结晶器进行液芯压下到50～70mm然后进入辊底式隧道炉均热, 由一台粗轧机轧制到25～35mm , 再进行均热(辊底式隧道炉) ,最后进入6机架精轧机组。
达涅利技术生产的钢种范围较广, 包括包晶钢在内均可生产。
在提高质量方面考虑也比较全面, 增加了边部感应加热和粗轧后的二次加热。
为得到更好的表面质量, 达涅利的生产线有三次除鳞, 分别在连铸机出口、粗轧机入口和精轧机入口, 这对于提高表面质量无疑是有利的。
达涅利设计的除鳞机为旋转的形式, 这对于提高表面质量和减少除鳞后在铸坯表面的积水有利。
2薄板坯连铸连轧的质量优势2.1 薄板坯连铸连轧技术除其短流程、近终形、节约能源、成本低的优势外, 另一重要的优点是质量好。
由于薄板坯在结晶器内的冷却强度远大于传统的板坯, 其二次和三次枝晶更短, 铸态组织晶粒比传统板坯更细、更均匀。
原始组织精细为最终组织的细化创造了条件。
同时因冷却强度大, 板坯的微观偏析也得到较大的改善, 分布也更均匀, 产品的性能更加稳定。
直轧工艺取消了γ-α相变温度区的中间冷却,热轧变形是在粗大的奥氏体组织上直接进行。
而传统的所谓冷装工艺, 通过中间冷却的γ-α-γ相变过程, 形成大大细化的新的奥氏体组织。
因此为把粗大的奥氏体转变成细小的成品组织, 对于直接轧制工艺也需确定合适的总变形量, 对于采用50mm的板坯而言, 这个总变形量只能比传统的冷装的厚板坯轧制的总变形量小。
从这个角度讲, 薄板坯连铸连轧的性能质量的提高也有困难。
直接轧制工艺在生产低合金钢时也有特点。
通常微合金元素的完全溶解是合金元素在钢中多重作用的前提。
薄板坯高温直接装炉, 许多合金元素不会象在传统的生产工艺中因为板坯冷却而析出, 而是始终处于溶解的状态, 其不仅在初始组织而且在再结晶后均起到晶粒的细化作用。
比如, 为了在成品组织中取得弥散硬化, 一部分合金元素在相变之后仍应处于溶解状态。
常规冷装工艺, 再加热前的冷却过程中合金元素已经以碳、氮化物的形式析出,再加热过程中, 一般不可能以固溶状态保持到相变以后, 就起不到使最终产品晶粒细化的作用。
薄板坯则通过工艺的优化控制避免这一问题, 根据需要在变形前使材料中的合金元素处于固溶状态, 通过变形的诱导析出使析出物有更精细的均匀分布。
而剩余的合金元素保留到相变以后析出, 造成对材料的进一步强化。
这种状态可最大的发挥合金元素的潜力, 减少合金元素的用量。
薄板坯连铸连的均热工艺还保证了板坯在轧制过程中的温度的均匀和稳定, 以CSP技术为例,辊底式隧道炉与轧机同在生产线上, 板坯头部进入轧机时, 其他部分仍然在炉内保温, 出炉后的板坯也与空气接触的时间极短, 马上进行轧制, 所以保证了板坯的横断面与纵向的温度分布非常均匀。
最大的温度差可在±10℃左右。
纵向的温度也与横向相同, 在整个的变形过程中没有因为温度的变化而引起轧制力的波动。
这种原始组织的均匀和轧制过程温度的均匀保证了产品的性能质量的稳定和均匀。
薄板坯连铸连轧产品的尺寸精度也是很高的, 统计表明98.9%带卷长度的纵向厚差不大于±0.025mm; 99.3%带卷长度的宽度差不大于±3.1mm。
2.2 薄板坯连铸连轧提高产品质量的结晶动力学优势薄板坯连铸作为近终形浇铸, 与传统板坯连铸相比, 具有以下特点: 板坯厚度小; 拉坯速度大; 凝固速度快; 出坯温度高; 冶金长度短; 比表面积大。
薄板坯出料架后直接进入长辊底式加热炉均热, 然后进行连轧, 再通过层流冷却最后卷取。
该工艺特点使其产品具备了下列优势。
2.2.1 由于板坯减薄而加快了冷却和凝固的速度, 这不仅使板坯内部宏观偏析大为减轻,而且起到了细化一次奥氏体晶粒的作用。
这是由于铸坯在凝固过程和凝固后的- 变过程中, 存在非常好的高形核率条件, 通过凝固过程的强冷使奥氏体组织明显细化, 并且晶粒的细化作用随铸坯在冷却过程( 1 500～1 350 ℃) 中冷却率的提高而加强。
2.2.2 由于铸态组织细小、均匀, 加工温度均匀, 产品的组织晶粒也均匀, 从而性能均匀一致,薄板坯的产品在带宽的各点性能基本相同,而传统方法生产的产品边部与中部的性能有较大差别, 这显然是由于边部温降快, 晶粒细所致。
薄板坯产品的性能参数分布非常集中, 而传统方法的产品性能参数则比较分散。
2.2.3 直接轧制可以发挥微合金元素的全部潜在作用, 即通过工艺优化控制, 根据需要在薄板坯变形前使材料中的合金元素处于固溶状态, 经变形诱导析出并使析出物有更精细的均匀分布,剩余的合金元素则保留至相变以后析出, 造成对材料的进一步强化。
这种状态可最大程度地发挥合金元素的潜力, 减少合金元素的用量。
实际生产证明普通热轧机生产的品种, 薄板坯连铸连轧工艺大都可以生产( 一般不包括0.08%～0.15%C的普碳钢) , 而且显微结构更加均匀。
3影响产品质量的因素及其控制3.1对原料的要求应该采取提高钢水中的夹杂物在钢包和中间包的上浮能力的措施, 同时, 严格脱氧和脱硫操作, 减小固体夹杂物的形成, 在NUCOR厂, 用硅钙或钙铁改善氧化铝夹杂前, 就已经将硫的含量降到最低。
在添加钙促进夹杂物自钢水中分离后, 对钢水实施气体搅拌。
为防止钢水的再氧化, 还采取了一系列的措施。
诸如石灰萤石铝混合脱氧渣的使用等。
钢水的成分也很重要, 因薄板坯在结晶器中的冷却强度远高于传统的板坯, 这造成很强的表面热应力,它可导致纵向表面裂纹的形成, 特别对于碳含量在0.065%～0.15%的钢尤为显著, 为减少其影响, 西马克和达涅利采用了一种复杂断面的结晶器。
尽管如此, 在生产上应该尽量避免0.065%～0.15%碳含量, 因其容易形成纵向和横向裂纹。
为了避免氮化铝的析出, 铝的含量应小于0.035% , 氮的含量应小于0.009% , NUCOR的研究认为, 当板坯温度低于900 ℃时, 氮化铝的析出会造成奥氏体晶界脆化, 在板坯的振痕处引起横向裂纹。
硫的含量应低于0.01%～0.015% , 可防止薄板坯的表面裂纹, 同时防止形成CaS堵塞水口。
通过钢包内喷吹氩气和钙铝渣脱硫, 可达到这一目的。
残留元素(Cu、Sn、Pb) 一般来自于废钢, 含量过高时在热轧中可引起热脆, 所以将废钢和适当量的直接还原铁配合使用是必要的。
当铜的含量超过0.15%时, 应使镍的含量提高, 达到Cu/Ni=1。
磷的含量应在0.001%～0.005%的范围。
铬、镍、钼一般也来自于废钢, 对于热轧带钢其无有害的影响, 但是会提高钢板的强度, 对于冷轧板, 特别是有成型性要求的汽车板, 是不利的。
为使成分均匀, NUCOR厂在脱氧后马上添加合金元素, 并实施电磁搅拌30～40 min。
3.2薄板坯冷却、均热与质量的关系应当指出的是薄板坯连铸连轧中析出物(如碳化物、硫化物、氮化物等) 生成的规律与常规的板坯是不同的。
如MnS的析出, 常规生产中钢水的凝固是缓慢的, 钢坯的再加热时间也很长, 因此析出的硫化锰的粒子也比较粗大; 但是对薄板坯连铸连轧其析出的粒子则很细小。
这往往造成了同样成分的钢种, 两者生产的板带性能有差异。
所以在薄板坯生产中必须对与析出物生成有直接关系的冷却、均热等工序给予特殊的重视。
研究认为, 薄板坯产生横向裂纹的主要原因是AlN的析出, 当板坯的温度接近A r3 温度时, AlN就会在奥氏体晶界析出, 当温度达到A r3 时铁素体也开始在奥氏体晶界析出, 二者共同影响弱化了奥氏体晶界, 易产生裂纹。
对于薄板坯, 由于冷却较快, 这一问题尤其突出。
在传统的板坯生产中, 由于板坯在加热炉中保温时间很长, AlN可以再次溶解。
但薄板坯的均热一般仅15min左右, 并且均热温度也较低, 一般仅1100℃, 连铸冷却中形成的AlN粒子不能溶解, 在轧制中就会出现困难。
解决这一问题的办法, 一方面如前所述, 控制铝、氮的含量; 另一方面可以提高均热温度到1225℃, 使AlN溶解; 保证在轧制的过程中不析出, 目前达涅利和奥钢联采取的办法是在连铸机后增加一边部感应加热器(因为边部温度降低最快, 最易产生裂纹) , 同时优化结晶器内的钢水流动和连铸机对板坯的冷却, 避开AlN的析出区。