宽厚板坯连铸技术和宽厚板生产

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宽厚板产线连铸板坯热送热装实践

宽厚板产线连铸板坯热送热装实践

宽厚板产线连铸板坯热送热装实践摘要:介绍某4100mm宽厚板产线连铸板坯热送热装生产工艺的生产计划组织、轧制技术应用、质量过程控制以及炼钢-轧钢生产一体化管理。

关键词:厚板;连铸板坯;热送热装;改进措施1 前言连铸板坯热送热装工艺是20世纪80年代研究推广的一项新技术,该技术优势主要是节碳降耗,绿色环保,减少氧化烧损,提高成材率,缩短生产制造周期和降低板坯资金占用等,因此热送热装工艺被国内外众多钢铁企业所青睐。

某4100mm宽厚板产线于2009年建成投产,在产线建设方面考虑了炼钢与轧钢工序短流程规划设计,连铸板坯二次切割具备在线热坯辊道切割和离线冷坯辊道切割两条生产作业线,在很大程度上为实现热送热装的提供基础条件。

某4100mm宽厚板产线没有保温坑等装置,连铸坯由直接热装轧制(CC-DHCR),热装轧制(CC-HCR),冷装炉加热后轧制(CC-CCR)等3种轧制方式构成。

2 加热炉与轧机情况介绍某4100mm宽厚板产线车间实施连铸坯热送热装生产工艺的装备为:(1)3座步进梁式蓄热加热炉。

加热炉有效尺寸:48.8m(长)╳8.8m(宽)=429.44㎡,双排装料。

采用高焦转混合煤气加热,蜂窝体空气单蓄热,侧供热方式,空气预热温度950~1050℃。

二次切割后坯料尺寸80~300mm╳1350~2500mm╳2200~3800mm。

常温~850℃的坯料装炉温度,其中单位燃耗冷装1.25GJ/t(坯),加热炉生产能力220t(坯料)/座·h。

(2)四辊可逆式粗轧机最大轧制力60000 KN,传递力矩2╳1433 KN·m。

四辊可逆式精轧机最大轧制力86000 KN,传递力矩:2╳1273 KN·m,平均轧制小时生产能力308t/h。

3 影响热送热装的原因及对策措施连铸坯热送热装工艺的核心是“热”,如何最大限度地利用连铸坯的潜热、显热,是评价热送热装工艺实施效果的重要标志。

超大断面宽厚板坯模铸技术

超大断面宽厚板坯模铸技术

2021年第1期(总199期)CFHI**************一重技术大型铸锻件是能源装备的核心部件,由于金属凝固的尺寸效应,铸件的规格越大,则疏松缩孔、元素偏析和开裂等铸造缺陷越严重,进而导致锻件质量难以控制,严重影响零部件的服役性能,迫切需要探索新技术解决大型铸锻件的制备难题。

增材制造技术是一种基于“离散-堆积”原理,由数字模型文件驱动的,复杂形状零件的“快速成形”和“快速制造”新技术[1]。

经过近40余年的快速发展,增材制造技术的内涵不断深化、外延不断扩大,从狭义的以激光、电子束等为热源的分层成形技术,向广义的块体组焊、堆焊成形、化学/物理气相沉积等技术延伸,并广泛应用到航天、航空、核电、石化等高端装备领域[2]。

金属构筑成形技术正是基于上述增材制造思想提出的一种变革性的大型锻件制备方法。

传统上采用“模铸制坯+塑性成形”的技术路线来生产大规格、整体、高性能的金属构件,该技术需要大型铸铁模及重型锻造设备,且铸锭质量控制难度大、制造成本较高。

而金属构筑成形技术与建筑行业的1.一重集团大连工程技术有限公司高级工程师,辽宁大连1166001.一重集团大连工程技术有限公司工程师,辽宁大连116600超大断面宽厚板坯模铸技术邢思深1,屈磊1,张亮2摘要:超大断面宽厚板坯是制备大规格锻造坯料的重要基材,此类厚度超过500mm 、锭身无锥度的宽厚板坯只能采用模铸工艺制备。

但因尺寸效应导致凝固过程和铸锭质量极难控制,易出现致密度低、宏观偏析严重、开裂等缺陷。

在合理化锭型设计的基础上,分析在模铸工艺条件下各类锭型的凝固过程和内部质量。

研究结果表明无锥度的锭型设计导致熔池形状呈U 形,不利于铸锭形成自下而上的凝固过程,恶化芯部钢水的补缩条件。

对疏松的计算结果进一步印证这一结论,且厚度越小,疏松缺陷分布范围越广、致密度越差。

大截面宽厚板坯的厚度对应力影响较小。

宽厚板坯的厚度和锥度对C 元素的宏观偏析和V 形偏析没有显著影响,而加快冷却速度可以显著加大成分均匀层的深度,抑制A 形偏析的形成。

厚板坯连铸工艺及装备技术

厚板坯连铸工艺及装备技术

厚板坯连铸工艺及装备技术厚板坯连铸是指生产厚度大于50mm的钢板的连铸工艺。

由于厚板坯的生产过程存在难度及特殊工艺需要,因此对该工艺的研究具有重要的现实意义。

一、工艺流程厚板坯连铸工艺流程和一般的连铸工艺基本相同,主要分为两个阶段:冶炼与转炉出钢;铸造。

其中铸造分为结晶器、二次结晶器、立方氧气切割机、冷却浸水池等环节。

下面详细介绍:1、冶炼与转炉出钢首先,在钢水的冶炼过程中,应掌握好合理的冶炼技术和铁水化学成分控制技术,以保证钢水质量的稳定和均一。

其次,在转炉出钢过程中,应保证转炉熔炼过程的控制,控制渣厚及第一次喷吹,保证钢水温度适宜,浇注后不易结瘤。

2、铸造铸造分为结晶器、二次结晶器、立方氧气切割机、冷却浸水池等环节。

首先,在结晶器中,应掌握好铸坯结晶控制技术,采取适宜的结晶器几何尺寸和质量参数,以保证连铸坯形成均匀、无缺陷、无带钢。

其次,二次结晶器中应采取适宜的结构,以加强坯壳支撑,防止坯壳变形、坍塌、飞溅等问题发生,同时,应采取减小温度梯度、缩小实心区等一系列措施,以保证坯壳质量。

最后,在连铸坯的水平拉伸过程中,应加强拉伸机构的技术改进,提高坯子合格率和拉伸速度,并且加强冷却、控制坯子的弯曲等措施,以保证整个拉伸过程的安全性和稳定性。

二、装备技术为保证厚板坯连铸的成功率和质量稳定,建立起高效的生产方式和设备体系是必要的。

高质量的连铸坯需要稳定的设备配合。

1、结晶器结晶器是厚板坯连铸的核心设备,其作用是冷却熔态钢水,形成坯壳。

为保证每个厚板坯连铸坯的结晶质量,需要配备结晶器冷却系数可变的结晶器。

为了防止悬挂层破坏和包壳气孔等区域存在结晶不光滑问题,需要采用二次结晶器装置。

3、立方氧气切割机钢板必须要经过成品长度裁切和钢板表面处理。

裁切床采用高性能立方氧气切割机,切割宽度可调,在切割大小及平整度方面都提供了出色的表现。

4、冷却浸水池将连铸坯送入浸水池中,降温、减轻钢体应力,使其正常升温后与工厂设备无缝对接。

宽厚板坯连铸技术和宽厚板生产

宽厚板坯连铸技术和宽厚板生产

宽厚板坯连铸技术和宽厚板生产北京首钢机电有限公司钱振伦摘要:文章叙述了我国近几年宽厚板坯连铸技术和宽厚板轧制生产的最新发展,重点评析了我国新建的宽厚板坯连铸机和宽厚板轧机所具有的当代世界的最新技术,介绍它们的设备特点、工艺过程和控制方案。

提出了关于宽厚板坯连铸装备和工艺技术自主研发和生产高等级宽厚板的几点思考。

关键字:宽厚板;板坯连铸;轧机;一.宽厚板钢材生产技术的新发展在整个“十一.五”期间,我国建设了十四套宽度在4100mm以上的宽厚板机,增加产能2400多万t。

满足大型海洋工程和造船业, 大型桥梁, 大口径石油、天燃气输送管线, 大型压力容器和儲罐,重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途),大型水利电力,核能和机械工程的技术进步和旺盛需求,极大地拉动了高等级宽厚板生产的发展。

高强度宽厚板不仅要求具有高的强度等级,要求高的纯净度, 高的韧性和抗疲劳特性;良好的厚度公差、板形、表面质量和性能的均匀性,还要求具有良好的焊接和加工性能及其它特殊性能. 高强度宽厚板是典型的高技术含量和高附加值产品,它的自主供应和满足极端需求的能力,是国家工业发展战略和安全的综合能力的体现。

宽厚板轧机生产的产品的厚度在5-150(200)mm, 宽度在3800-4800(5300)mm.我国新建的这十余套宽厚板轧机,大多由SMS-Siemag和SIEMENS-VAI承担技术总负责,具有当代最先进的机电液一体化配置,有效的板形和厚度公差控制,最优化的工艺和自动化技术;特别是SIEMENS-VAI的Mulpic多重目标分级冷却技术,SMS-Siemag的加速冷却和直接淬火技术,不仅解决快速冷却,获得精确的微观结构;它们与适当的工艺模型和控制系统配置成为精确的冶金工具,是现今宽厚板轧机升级投资最积极的领域。

高强度宽厚板钢材的屈服强度在345MPa以上, 用于重大钢结构的则有Q390、Q420和Q460,例如2008年奥运会主体工程—国家体育场(鸟巢结构)大量使用了我国舞阳钢厂生产的厚度为110mm的Q460E-Z35钢板; 为了提高安全性和整体性能, 减轻自重,减少焊接量,造船和海洋平台则多用D36和E36以上的宽幅厚板;¢1220mm以上的大口径石油和天燃气输送管线多用X70级或以上,甚至X100和X120等级的抗硫化氢腐蚀的宽厚板; 这些用途的宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能, 抗焊接热影响和裂纹敏感特性, 或者试件断面收缩率达到25%或35%以上的抗层状撕裂的性能. 表1 2010年末前我国新建投产的宽厚板轧机低合金、高强度的宽厚板的生产和技术进步是国际钢铁业发展热点.近几年在我国周边建成或正在建设的5m和5.5m的宽厚板轧机有:俄罗斯的MMK和OMK集团,韩国的浦项、现代制钢、东国制钢集团公司,印度的Essar、Jindal钢铁公司和泰国的Canadoil钢铁公司。

02-宽厚板连铸坯的主要缺陷及防止措施.

02-宽厚板连铸坯的主要缺陷及防止措施.

宽厚板连铸坯的主要缺陷及防止措施程士富孙中强东北大学沈阳110004沈阳东北大学冶金技术研究所有限公司沈阳110004摘要:根据工厂全年生产统计结果,确定宽厚板连铸坯(以船板钢为主)主要缺陷为连铸坯纵横裂纹及轧材的冷弯和拉伸合格率低。

对产生原因结合生产实际进行分析,提出改进措施,使铸坯和轧材质量得到明显改善。

关键词:宽厚板;纵裂纹;横裂纹;冷弯性能;拉伸性能1前言宽厚板中的管线钢、船板钢、低温容器钢等,对钢材性能和质量要求极为严格,既要求高强度又要求高韧性,对焊接性能、疲劳性、耐腐蚀性、抗氢致裂纹、抗层状撕裂性等多方面均有较高或极为严格要求。

为保证钢材性能,要求钢材极低的有害元素、气体和夹杂物含量,其中P≤0.010%,S≤0.0010%,N≤0.0050%,H≤0.00025%,TO≤0.0020%;夹杂物形态应为分散细小,应消除大颗粒夹杂物,变条形MS为细小球状,又要求钢材具有良好表n面质量和内部质量。

宽厚板为保证强度和韧性的匹配,成品设计采用低碳高锰的原则,并加入微量元素Nb、V、Ti等,钢的等效含碳量多为包晶钢,所以铸坯易产生表面缺陷;宽厚板由于轧材厚度大,使轧材压缩比小,不易消除铸坯中心缺陷,轧材难以保证内部质量。

连铸坯质量控制:就是如何同时改善铸坯表面和中心质量,以达到保证轧材的表面质量和内部质量。

2宽厚板主要缺陷根据国内F厂2007年主要缺陷种类如表1表12007年炼钢缺陷统计表缺陷或性能种类块数重量(T)发裂94290.870分层3391.933夹杂67224.658夹渣618.001结疤5792244.545裂纹330313794.8530气泡4272091.963气泡、结疤18.860结疤、裂纹741.853小计451718807.520冷弯32577983.556延伸6032524.251屈服、冷弯1 3.140延伸、冷弯95310.021抗拉、延伸618.991抗拉、冷弯617.405延伸、冲击37.536冲击、延伸、冷弯1128.376冲击、抗拉、冷弯37.580抗拉、延伸、冷弯722.351冷弯、冲击3354.217化学成分不合38.761小计402810986.195合计854529793.7152007年炼钢合格率:97.84%从全年炼钢废品统计看,铸坯缺陷主要是裂纹,性能不合的主要是冷弯和延伸,因此必须查清原因,采取相应措施,提高炼钢合格率。

莱钢4300mm宽厚板生产线工艺技术特点

莱钢4300mm宽厚板生产线工艺技术特点

莱钢4300mm宽厚板生产线工艺技术特点吕游(山东钢铁集团 莱钢宽厚板厂山东莱芜 271104)摘 要:介绍莱钢4300mm宽厚板生产线的产品结构、生产工艺技术特点,并对所采用的一些新技术进行了论述。

关键词:宽厚板;产品结构;生产工艺中图分类号:TG3 文献标识码:A 文章编号:1671-7597(2011)0210057-011 概述板的补偿,为了减少角部的容积,端部的锥度是薄的而不是厚的)具体地说它是由平面形状预测模型求出侧边、端部切头形状变化量,并把这个变化量莱钢4300mm宽厚板生产线始建于2008年,设计生产量180万吨/年,时换算成成形轧制最后一道次或横轧最后一道次时的轧制方向上的厚度变化至2009年8月该项目设备安装、冷调热试工作基本结束,进入试生产阶量,按设定的厚度变化量在轧制方向上相应位置进行轧制。

段;目前,生产趋于稳定,主要生产钢种有碳素结构钢、优质碳素结构3.2.2 高精度厚度控制技术。

莱钢4300mm宽厚板生产线轧机辊缝控制钢、低合金结构钢、造船钢板、管线钢板、锅炉钢板、压力容器钢板、工采用电动和液压压下共同调整,厚度精度取决于道次计划设定模型计算精程机械钢板、汽车大梁钢板桥梁钢板以及高层建筑钢板,产品的规格,产度及AGC控制精度。

前者决定了钢板头部厚度精度,后者决定了钢板全长品规格为:厚度5~100mm,宽度1500~4100mm,长度3000~18000mm。

厚度精度,同时在机架出口侧近距离布置γ射线测厚仪,减小AGC监控盲2 工艺流程简述区,提高钢板头尾部厚度精度。

自动厚度控制系统用来克服钢板工艺参数莱钢4300mm宽厚板生产线主要生产工艺流程:连铸坯→加热→预除磷波动对厚差的影响,并对轧机参数的变动给予补偿,常规的厚度自动控制→粗轧→精轧→快速冷却(ACC)→热矫→冷床→切头剪→UST(探伤)→系统只可以利用压下位置闭环控制和轧制力变化补偿的办法进行位置调双边剪→定尺剪→冷喷号→下线堆垛→入库发货。

厚板坯连铸工艺及装备技术

厚板坯连铸工艺及装备技术简介在钢铁行业中,厚板坯连铸工艺及装备技术起到了重要的作用。

本文将全面、详细、完整地探讨厚板坯连铸工艺及装备技术的相关内容,包括该工艺的定义、工艺流程、主要设备和装备、优势和应用等。

1. 定义厚板坯连铸工艺是指通过连续铸造方法制备较厚的钢板坯,其连铸过程相对于传统的离散铸造方式更为高效、节能和环保。

2. 工艺流程厚板坯连铸工艺的流程包括原料处理、连铸机铸造、结晶器和结晶器冷却、铸坯切割等步骤。

原料处理首先需要对原料进行处理,包括将铁水净化、添加合适的合金元素及调节温度等。

连铸机铸造原料处理后,将铁水连续注入到连铸机中进行铸造。

连铸机是该工艺的核心设备,它能够保持一定的铁水流速,使得铸坯能够连续不断地形成。

结晶器和结晶器冷却在连铸机中,铁水流经结晶器,通过结晶器的作用,铁水逐渐凝固形成铸坯。

结晶器冷却有助于加快铁水凝固速度,并控制晶粒的大小和分布。

铸坯切割最后一步是将连铸而成的长坯切割成所需的厚板坯。

3. 主要设备和装备厚板坯连铸工艺需要一系列设备和装备来完成,包括连铸机、结晶器、冷却装置、切割设备等。

连铸机连铸机是整个连铸工艺的核心设备,它包括铁水槽、结晶器、冷却装置、牵引装置等。

连铸机的设计和性能直接影响到铸坯的质量和生产效率。

结晶器结晶器是连铸机中的重要组成部分,通过结晶器的作用,铁水能够逐渐凝固形成铸坯。

结晶器的结构和冷却方式对铸坯的质量有着重要影响。

冷却装置冷却装置用于控制铁水的凝固速度和晶粒的尺寸。

合理的冷却装置设计可以提高铸坯的均匀度和力学性能。

切割设备切割设备用于将连铸而成的长坯切割成所需的厚板坯,常见的切割设备有火焰切割机、等离子切割机等。

4. 优势和应用厚板坯连铸工艺及装备技术具有以下优势:高效节能相比传统的离散铸造方式,厚板坯连铸工艺能够实现连续生产,减少能耗和生产周期,提高生产效率。

高质量产出采用连铸工艺能够获得均匀细小的晶粒结构,提高钢板的力学性能和表面质量,降低板坯变形和断裂的风险。

重钢新区建成300mm×2500mm宽厚板坯连铸机

Ta g X i g o Pa h s n Li i n 2 Le u n n lng , n S io g , u Cal g i i H a

( .te m kn c r o h n qn o n t l o Ld 2 H ayMahn ee rh n tue f i n 1 s l a i f t y f o g i I na dS e C . t . . e v c ie sac s tt o A ) e— ga o C gr e R I i X
本 连铸机 为 4 0 1 0轧机 供坯 , 浇注 钢水 由 10 所 8t 转 炉冶炼 ,并 经 L + H 精炼设 备 ( FR 目前 在建) 处理 , 是快 节 奏 ,长期 大 负荷运 行 的宽 厚板 连铸 机 。 本连 铸机 采用 上装 引锭 方式 。 钢包 回转 台将 钢 水包 由接 收跨 转 到浇注 跨 ,钢水 通 过长水 口 由钢包 流人 中间包 ,再经 浸入 式水 口流 人结 晶器 ,通 过结 晶器和二 冷 区凝 固成铸 坯 ,二冷 驱 动装 置将 连续凝 固的铸坯 拉 出扇形 段 。铸坯 经过 切 割 区辊 道 、火焰 切割 机切 割成 定尺坯 ,然后 经切 割后 辊道 、第 一组
5 30 0 mm ×2 0 mm 连 铸机 主 要特点 和 技术措 施 50
等待 辊道 ( ) 印辊道 、喷 印机 喷号 、第二 组等 一 、喷
待辊 道 ( ) 称量 辊道 、 一 、 称量 装置 对铸 坯进 行 称量 , 再 由出坯辊 道输 送 到其后 的 4 0 mm 轧机 的热 送辊 10 道上 ,或 由移 载机移 送 到离线 输送 辊道 运 到轧 钢厂 二次 切割辊 道 上 。根 据 生产要 求 ,在 称量 辊道 上可 采 用铸 坯夹 钳 吊运有 缺 陷 的铸 坯 下线 清理 。本 连铸 机 的 出坯辊 道 与轧钢 热送 辊道 直接 对接 。下线 清理

宽板坯连铸机的特点与铸坯质量控制

宽板坯连铸机的特点与铸坯质量控制摘要:本文介绍了八一钢铁集团有限公司投产的宽板坯连铸机主要设备技术参数及工艺特点,并对连铸坯生产过程中的质量控制工艺措施进行探讨,例如结晶器内的钢液面的平稳控制、振动和振痕的控制、钢水的流动的控制等等。

关键词:宽板坯连铸机;特点;铸坯质量控制前言:八一钢铁4#连铸机至2008年7月份开始生产。

中等厚度宽板坯连铸机是承上启下的,生产过程中,设备装备水平的提高是确保本生产线高质量和高产量的一个重要步骤,所以,本连铸机在采用当前普通连铸机成熟技术和可靠工艺的同时,积极应用国际同类连铸机先进技术来达到工艺要求──铸坯零缺陷和热效率高。

一、八钢宽板连铸机工艺特点为确保连铸机产能,节奏和上下道工序相匹配,作业率和线上其他设备相一致以及热送热装等要求,连铸机除使用垂直结晶器、弧形连铸机外,在一般板坯连铸机上多点弯曲多点矫直,液压振动,全程保护浇注技术之外,对浸入式水口进行优化设计、实现了动态轻压下,二冷纵横分区控制和计算机动态配水,实现了铸坯质量的在线判断。

二、浸入式水口的优化设计结晶器中钢水是否畅通,不仅关系到铸坯的质量,而且有时还关系到连铸能否正常运行。

结晶器内部最佳流场应该具备如下特点:1)流股贯穿深度中等,利于夹杂物及气泡上浮;2)流股在局部坯壳上冲刷作用很小,防止了表面纵裂纹和其他缺陷;3)弯月面上的钢液面较为平稳和活跃,不仅避免了保护渣的卷入,减少了角部裂纹的产生;还利于上部钢液更新和避免钢液面结壳对保护渣融化造成影响。

结果表明:弯月面上钢水波纹的最佳高度在5~10 mm之间。

结晶器内流场的变化与结晶器的形状,拉速,通钢量,浸入式水口的形状和浸入深度等因素相关。

八钢4#连铸机不仅结晶器宽度、拉速、通钢量、当地气候环境等变化范围大,而且宽厚比最大超过8,这就对设计提出了更高的要求。

公司根据自己前两台连铸机的设计经验和应用效果,经过优化设计了一台适用于八钢宽板的连铸机,并对其水口浸入深度的最佳范围进行了研究。

板坯连铸生产工艺流程

温馨小提示:本文主要介绍的是关于板坯连铸生产工艺流程的文章,文章是由本店铺通过查阅资料,经过精心整理撰写而成。

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板坯连铸生产工艺流程(大纲)一、板坯连铸生产工艺概述1.1板坯连铸工艺简介1.2板坯连铸工艺的发展历程二、板坯连铸生产原料及设备2.1原料准备2.1.1铁水预处理2.1.2铸造原料的选择2.2板坯连铸设备2.2.1铸机类型及结构2.2.2连铸机的主要部件三、板坯连铸生产工艺流程3.1铸造准备3.1.1铸机调试3.1.2铸造参数设定3.2铸造过程3.2.1铁水浇注3.2.2板坯成型及冷却3.3铸后处理3.3.1切割定尺3.3.2表面检查及修磨3.3.3打印标识四、板坯连铸生产质量控制4.1质量影响因素4.1.1铸造参数控制4.1.2设备状况及维护4.2质量检测及处理4.2.1板坯表面缺陷检测4.2.2内部质量检测4.2.3缺陷处理及质量控制五、板坯连铸生产安全与环保5.1安全措施5.1.1设备安全操作规程5.1.2事故应急预案5.2环保措施5.2.1废气处理5.2.2废水处理5.2.3固废处理六、板坯连铸生产发展趋势6.1技术创新6.2市场前景6.3绿色生产与智能制造一、板坯连铸生产工艺概述板坯连铸生产工艺概述:1.1板坯连铸工艺简介:板坯连铸工艺是一种将熔融金属从炉子中取出并直接浇铸成板坯的工艺。

该工艺在钢铁、有色金属等行业中得到了广泛的应用。

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宽厚板坯连铸技术和宽厚板生产北京首钢机电有限公司钱振伦摘要:文章叙述了我国近几年宽厚板坯连铸技术和宽厚板轧制生产的最新发展,重点评析了我国新建的宽厚板坯连铸机和宽厚板轧机所具有的当代世界的最新技术,介绍它们的设备特点、工艺过程和控制方案。

提出了关于宽厚板坯连铸装备和工艺技术自主研发和生产高等级宽厚板的几点思考。

关键字:宽厚板;板坯连铸;轧机;一.宽厚板钢材生产技术的新发展在整个“十一.五”期间,我国建设了十四套宽度在4100mm以上的宽厚板机,增加产能2400多万t。

满足大型海洋工程和造船业, 大型桥梁, 大口径石油、天燃气输送管线, 大型压力容器和儲罐,重型建筑结构(特别是高层、防火、耐侯、大跨度和非对称的空间结构用途),大型水利电力,核能和机械工程的技术进步和旺盛需求,极大地拉动了高等级宽厚板生产的发展。

高强度宽厚板不仅要求具有高的强度等级,要求高的纯净度, 高的韧性和抗疲劳特性;良好的厚度公差、板形、表面质量和性能的均匀性,还要求具有良好的焊接和加工性能及其它特殊性能. 高强度宽厚板是典型的高技术含量和高附加值产品,它的自主供应和满足极端需求的能力,是国家工业发展战略和安全的综合能力的体现。

宽厚板轧机生产的产品的厚度在5-150(200)mm, 宽度在3800-4800(5300)mm.我国新建的这十余套宽厚板轧机,大多由SMS-Siemag和SIEMENS-VAI承担技术总负责,具有当代最先进的机电液一体化配置,有效的板形和厚度公差控制,最优化的工艺和自动化技术;特别是SIEMENS-VAI的Mulpic多重目标分级冷却技术,SMS-Siemag的加速冷却和直接淬火技术,不仅解决快速冷却,获得精确的微观结构;它们与适当的工艺模型和控制系统配置成为精确的冶金工具,是现今宽厚板轧机升级投资最积极的领域。

高强度宽厚板钢材的屈服强度在345MPa以上, 用于重大钢结构的则有Q390、Q420和Q460,例如2008年奥运会主体工程—国家体育场(鸟巢结构)大量使用了我国舞阳钢厂生产的厚度为110mm的Q460E-Z35钢板; 为了提高安全性和整体性能, 减轻自重,减少焊接量,造船和海洋平台则多用D36和E36以上的宽幅厚板;¢1220mm以上的大口径石油和天燃气输送管线多用X70级或以上,甚至X100和X120等级的抗硫化氢腐蚀的宽厚板; 这些用途的宽厚板往往还单独或综合要求具有良好的低温冲击性能, 抗焊接热影响和裂纹敏感特性, 或者试件断面收缩率达到25%或35%以上的抗层状撕裂的性能.表1 2010年末前我国新建投产的宽厚板轧机低合金、高强度的宽厚板的生产和技术进步是国际钢铁业发展热点.近几年在我国周边建成或正在建设的5m和5.5m的宽厚板轧机有:俄罗斯的MMK和OMK集团,韩国的浦项、现代制钢、东国制钢集团公司,印度的Essar、Jindal钢铁公司和泰国的Canadoil钢铁公司。

另外我国宝钢集团宁波钢厂,河北文丰钢厂正筹建4.3m宽厚板轧机。

二.高纯洁,无缺陷板坯是生产高品质宽厚板的前提高品质宽厚板生产是基于炼钢—连铸—轧机—精整(热处理)全流程的高效,准确的工艺衔接和管理技术。

除了舞阳钢厂全部和宝钢部分采用电炉炼钢,部分采用模铸之外,我国其它宽厚板生产企业均采用长流程的生产工艺。

长流程工艺生产宽厚连铸板坯由铁水预处理—转炉炼钢—炉外精炼—连续铸钢四部分组成。

板坯的质量是指合格钢板所能接受的缺陷程度,是对铸坯的纯净度,表面缺陷和内部缺陷的评价。

铸坯的纯净度,夹杂物颗粒的大小、数量和分布,取决于钢水进入结晶器前的冶炼处理过程和浇铸过程的工艺控制;铸坯的表面缺陷,裂纹、夹渣和气孔,主要取决于钢水在结晶器内凝固和坯壳形成的过程,与结晶器液面控制和流场设计,结晶器振动及保护渣等因素有关;铸坯的内部缺陷,疏松、缩孔和内部裂纹,主要取决于铸坯在导向区内的二次冷却和支撑,防止铸坯鼓肚和实施凝固过程的压下。

宽厚板坯连铸是高品质宽厚板生产流程里至关重要的前提, 新建设的当代最先进的板坯连铸机的技术进步主要体现在工艺装备的日益优化,机电液和工艺介质的一体化装备技术更加成熟,无缺陷铸坯的生产技术先进实用,自动化系统和工艺控制水平不断更新和完善,满足生产实际需要的智能操作软件的开发和应用效果显著。

新设计的板坯连铸结晶器都采用了紧凑式设计,刚性好,可实现快速更换,水系统自动对接;在功能上充分完善均匀的坯壳的形成,保证铸坯良好的内在和表面质量;把结晶器液面动态控制在最佳的状态,自动浇铸,确保连铸机高效运行;有效地防止坯壳粘结或漏钢的发生;液压振动可在浇铸过程中动态控制振幅,振频,波形和它们的偏斜率,有良好的导向精度,调节非正弦因数,可优化负滑脱时间使铸坯振痕变浅,防止表面裂纹产生,保证铸坯的表面质量。

为了有效地消除板坯的中心疏松和凝固过程铸坯中心产生的裂纹,引进技术建设的板坯连铸机都采用了动态收缩辊缝——铸坯凝固末端的软压下技术,在拉坯过程中根据铸坯液相穴的位置的变化,动态地调整辊缝和辊列的锥度,使凝固末端铸坯经过机械压缩获得2%左右的软压下。

铸坯在二次冷却区进行均匀的强制冷却,使之得到最佳的冷却速率,保证铸坯的质量;动态控制的冷却系统,由计算机计算的温度分布的热跟踪模型,确定冷却的强度和分布,配置冷却的策略。

具有动态软压下功能的板坯连铸机都采用液压夹紧扇形段,远程调整辊缝和具有足够精度和刚度的设备条件,成熟和可靠的工艺软件包的支持。

液压远程调整辊缝的铸坯导向系统极大地支持了连铸生产和操作的灵活性。

连铸坯质量在线实时评价系统和自动化集成体系,使得连铸坯的质量管理从传统的废品率控制转变为以控制工艺参数为主的无缺陷铸坯生产;实现优化工艺过程,优化操作,最大限度提高无缺陷铸坯的比率,同时能把不合格和有缺陷的铸坯识别出来,不进入轧制;系统具备浇铸策略和过程计算功能。

近几年来,连铸坯质量在线判定评价系统越来越成熟。

连铸技术的国际主要承包公司都能提供各具特色的包括生产控制级(L3)在内的计算机自动化集成系统。

SMS-Siemag公司的“X-契约”(X-Pact)自动化控制系统涵盖了炼钢―连铸—轧钢生产全过程,实现交钥匙工厂的任务,为用户“量身定做”;同时具备为用户人员操作和维护培训提供条件,符合该公司的“Plug & Work”,即插即用的理念。

SIEMENS-VAI公司开发了适用于新建或改造连铸工厂的,集成了前述相关技术软件包的控制和解决方案,这个模块化设计的系统可使用户实现该公司Connect & Cast,“即连即铸”的设计思想。

表2 我国宽厚板轧机配套的主要连铸机的参数三.宽厚板坯连铸技术的重要发展为了适应150mm以上的特厚板材生产,国际上研发了厚度达400mm的超厚板坯连铸机。

SMS-Siemag公司1998年为德国迪林根钢厂(Dillingen)5.5m轧机设计制造的230/250/300/350/400×1400-2200mm超厚板坯连铸机,是世界上现存的最厚的板坯连铸机。

它是一台一机两流的立式连铸机,冶金长度为15.7m;铸坯完全凝固后,通过R=8m的顶弯辊和拉矫机,进入水平的出坯区;机组从浇铸平台往下垂直高度达28.12m;设计年产量140万t。

去年委托SMS-Siemag公司对该机组进行改造,使之具有结晶器液压振动、凝固末端轻压下的先进功能,增加X-Pact自动化控制系统,以期改进铸坯内部质量和适应更多产品,改造将在2010投产。

SMS-Siemag目前正在为俄罗斯MMK冶金联合企业的5.5m轧机制造另一台同样的超厚板坯连铸机为之配套。

新日铁一台245-400×900-2360mm超厚板坯立式连铸机,冶金长度为9.1m,可小批量生产超厚钢板。

SIEMENS-VAI公司在2008年7月成功的把奥钢联林茨钢厂板坯厚度为285m m的5号连铸机改造为355×1650mm的基础上,为该厂新建一台225/285/355×740-2200mm宽厚板坯连铸机,这是一台直弧型连铸机,弧形半径为10m,冶金长度约为35m,设计产能140万t/年,将于2010年9月投产。

SIEMENS-VAI公司正在为韩国浦项的5.5m轧机配套设计制造一套250/300/350/400×1600-2200mm的超厚板坯直弧型连铸机,弧形半径为16m,冶金长度为23.9m,设计产能136万t/年,计划于2010年2月投产。

首钢在2008年引进SIEMENS-VAI公司技术,正在建设一台当代世界规格最大,技术水平最高,最现代化的超厚板直弧型坯连铸机。

铸坯为250/300/350/400×1500-2400mm,冶金长度约为45m,基本弧半径11m,年产能力110万t,将在2010年6月投产。

该套连铸机集中了SIEMENS-VAI最新的板坯连铸技术的发展成果,采用了宽厚板坯连铸过程优化的综合解决方案。

铸坯导向和二冷区由1个垂直段、1个弯曲段、6个弧形段、2个矫直段和9个水平段组成。

与常规板坯连铸机不同,它增了一个垂直段,使得垂直段的长度达到3571mm。

在这套连铸机上还配置了SIMETAL 3D Sprays 和 Dry-Star Roller两项最新技术成果。

SIMETAL 3D Sprays系统,是SIEMENS-VAI 公司开发的液压驱动的三维二冷水动态配置系统,布置在弧形段和矫直段,可在垂直平面上线性调整二冷喷嘴的位置,使其与铸坯的宽度相适应,防止二冷段内铸坯边部的过冷却和边部裂纹发生;与SIMETAL Dynacs动态二冷模型联接,在线决定铸流的温度分布,使得整个宽度方向铸坯截面达到温度均匀。

Dry-Star Roller,是一种园周内冷却铸坯导向辊,使用于弯曲段以下的所有扇形段,辊面下120°布置的三路互不干涉的冷却水套,最大限度地改善了表面冷却效果,降低了喷淋热效应的疲劳破坏,增强软压下效果,适合于裂纹敏感的钢种。

四.宽厚板坯连铸装备的技术进步与宽厚板生产生产宽厚板的轧制坯料除了要求合格的成分,内在和表面质量;它的厚度、宽度、长度将直接决定轧制产品的规格和力学性能,影响轧机的生产率,坯料的成材率等技术经济指标。

一般认为采用连铸坯轧制,铸坯的厚度与钢板成品厚度应有3倍或以上的压缩比(模铸扁钢锭则要求6倍以上的压缩比);连铸坯的宽度应尽量大,便于横轧工艺的实施。

我国目前建设投产的用于宽厚板生产的宽厚板坯连铸机都不同程度的具有前沿技术特征,很高的装备水平,配置了高水平的工艺模型和控制软件,完全具有生产高品质的无缺陷连铸坯的条件。

但是生产的连铸坯规格厚度大多≤300mm,轧制厚度>80mm的高物理性能和等级的宽厚板材,工艺条件受到限制。

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