薄板坯连铸连轧(8)—唐钢FTSR
薄板坯连铸连轧工艺技术发展的概况

薄板坯连铸连轧工艺技术发展的概况摘要:薄板坯连铸连轧工艺问世这么多年来发展迅速,CSP、ISP、FTSR为代表的各种工艺技术的发展各具特色。
总的发展趋势是,提高铸机生产能力充分发挥后部连轧机的生产能力;改进品种质量,提高产品的市场覆盖率;采用无头轧制工艺、生产超薄规格产品,以取代部分冷轧产品的市场;应用范围扩大,越来越多的在以高炉铁水为原料的大型联合企业中得到应用,为该工艺的发展开拓了更广阔的前景。
关键词:薄板坯连铸连轧发展趋势1 前言薄板坯连铸连轧是20 世纪80 年代末开发成功的生产热轧板卷的新技术,该项技术发展很快,世界各钢铁发达国家已相继开发了各具特色的薄板坯连铸连轧技术,主要有SMS 开发的CSP(CompactStrip Production)、DEMAG 的ISP(Inline Strip Production)、日本住友的QSP(Quality Slab Production)、达涅利的FTSR(Flexible Thin Slab Rolling)和VAI 的CONROLL(Continue Rolling)以及美国蒂金斯(Tippins)的TSP(Thin Slab Production)等6 种类型。
图2典型的薄板坯连铸—连轧热带钢生产线薄板连铸连轧工艺与常规的工艺相比,由于它具有节能、投资省、生产周期短、劳动成本低及适应性强等优点,故引起了全世界的重视。
据统计全球各地已建成投产及在建的薄板坯连铸共约50流,总生产能力为5228万t/a。
2 几种主要类型的技术特点及其发展2.1 CSP工艺技术世界第一条CSP生产线薄板坯连铸连轧生产线已于1989年建成投产,因其工艺开发早,技术成熟,工艺及设备相对较简单可靠,故实际应用也最多。
至1997年末,SMS已签定的合同已有27流铸机。
CSP技术的主要特点是采用立弯式铸机漏斗形结晶器,最初的铸坯很薄,一般为40~50mm,未采用液芯压下,后部设辊底式隧道炉作为铸坯的加热均热及缓冲装置,采用5~6架精轧机,成品带钢最薄为1~2mm。
薄板坯连铸连轧技术

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二冷方式
• 气水混合冷却方式。冷却强度沿着浇铸方 气水混合冷却方式。 向及板坯宽度方向分区域进行自动控制, 向及板坯宽度方向分区域进行自动控制, 水流速度根据板坯厚度、宽度、 水流速度根据板坯厚度、宽度、浇铸速度 进行控制。 进行控制。
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平行板式薄板坯结晶器(ISP) 平行板式薄板坯结晶器(ISP)
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振动形式
• 液压驱动形式 • 振动频率:最大400次/min 振动频率:最大 次 • 振动波形:波形可调 振动波形: (正弦,非正弦锯齿) 正弦,非正弦锯齿)
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二冷方式
• 气水混合冷却或者干冷(即空冷,用于一 气水混合冷却或者干冷(即空冷, 种特殊钢种的浇铸),冷却强度大, ),冷却强度大 种特殊钢种的浇铸),冷却强度大,根据 浇铸速度调整水量及水压。
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• 当液态保护渣层高度大于结 晶器振动幅度时, 晶器振动幅度时,保护渣才 能流入铜板与坯壳之间, 能流入铜板与坯壳之间,形 成渣膜并起到良好的润滑和 传热作用。 传热作用。 • 薄板坯表面积大导致保护渣 消耗量大,另外, 消耗量大,另外,消耗量随 着钢水温度的升高和结晶器 振幅的下降而增大。 振幅的下降而增大。
Step 4
相关技术的研发
Step 3
工艺技术的完善
Step 2
铸坯厚度
Step 1பைடு நூலகம்
实现薄板坯连铸连轧的主要条件
• 具备高温无缺陷板坯的生产技术; 具备高温无缺陷板坯的生产技术; • 连铸机具有板坯在线调宽技术; 连铸机具有板坯在线调宽技术; • 炼钢、连铸机、热连轧机操作高度稳定。 炼钢、连铸机、热连轧机操作高度稳定。
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平行板式中厚板坯结晶器 (CONROLL)
FTSR热轧5mmT510L高强度钢板的组织和性能

转炉.F8 m板坯 连铸 . L- m 5 控制连轧工 艺生 产。试验 结果表 明, m T 1L钢 板组 织 细小 、 匀 , 均 晶粒度 7 0 5 m 50 均 平 .
pn 抗 拉强 度 6 5MP , a, 2 a 伸长率 2 % , 8 韧脆转变温度为 一6 0℃ , 应变硬化 指数 n值为 0 2 0 具有 良好 的成形性 。 .1,
s o e a h t c u e o h w d t tt e sr t r f mm 5 0 t p wa n n n o w t v r g r i ie7 0 l :t e tn i  ̄ n t f h u 5 T 1 L sr sf e a d u f 硼 i i i a e a e g an s . , h z a m h s es e gho e l
晶间距 大幅 度 减 小 ;2 薄 板 坯 连 铸 连 轧 工 艺 因取 () 消了 7 _ 和 — 两个相变过程而直接轧制 , 一些
论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 铸坯质量薄板坯连铸连轧具有凝固组织致密、中心疏松小、中心偏析轻微、柱状晶细小及二次枝晶臂间距小、头尾温差晓等特点,所以从理论上分析,薄板坯连铸连轧生产薄规格的热带具有独特的优势。
但薄板坯连铸连轧也存在铸坯表面质量不高、产品覆盖范围较小的特有的一些痼疾。
对薄板坯连铸连轧而言,表面质量是影响其产品质量档次的主要原因之一。
在生产中常见的缺陷有表面夹渣、表面纵向裂纹等。
对于薄板坯而言,由于铸坯厚度薄,宽厚比大,铸坯表面积大,需用的保护渣量大,如果保护渣选用不当,熔点高的保护渣来不及熔化,可能导致夹渣;结晶器开口度小,固态保护渣熔化的空间小,增大了液面紊流,易于把保护渣卷入钢液。
薄板坯的纵裂纹一方面与凝固坯壳表面受到的各种应力有关,如初始坯壳在结晶器内受到温差引起的热应力、钢水的静压力、静压力与凝固坯壳收缩应力产生的动摩擦力及液面波动产生的弯曲应力,以及连铸过程的拉应力。
另一方面,薄板坯纵裂纹的形成与铸坯凝固组织有关。
在薄板坯连铸过程中,通常在铸坯皮下2~3 mm处由于凝固速度快,杂质元素来不及析出便发生凝固,而当凝固前沿推进到柱状晶区域时,出现杂质元素的富集析出,使该区域的熔点降低从而形成低塑性区,在极小的外力作用下也会成为裂纹源进而发展为皮下裂纹,皮下裂纹延伸到铸坯表面形成细小的纵裂纹缺陷。
纵裂纹开始于树枝晶,结束于柱状晶与树枝晶之间,沿树枝晶生长方向扩展。
薄板坯的氧化铁皮在板坯表面很薄并且很粘,氧化铁皮很难去除,因而用薄板坯生产热带动表面质量一直是个比较大的问题。
薄板坯连铸连轧工艺与传统工艺相比,具有不同的热历史及组织转变特征。
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,薄板坯原始的铸态组织晶粒比传统板坯更细、更均匀。
在传统厚板坯的情况下,铸坯的最大晶粒尺寸约2000-3000微米。
为在薄板坯的情况下,铸坯的最大晶粒尺寸约为1000微米。
同时由于冷却强度大,薄板坯的微观偏析也可得到较大的改善,分布也更均匀。
薄板坯连铸连轧无头轧制技术的应用

(TaxgsPax Quaxfeng Sheet Co. , Ltd. , TaxgsPax 063300, Hebei) Abstrcct: Endless rolling technology is avother leap of iron aod steei production technology , renresenting the cotting - enge technology of ho- rollen strin in the worlU, With the rayiO deveNpmen- of the thira generation thin slab continuous costing aod rolling technology characterized by enniess rolling technology , the deveNpment of endless rolling technology for ho- rollen plate chv further improv the yielU of plate aod strin , the acchrach of size aod shape aod the proportion of thin gaoge aod ultra - thin gaoge , reelize partial " heat instead of colU" aod renucc roll consumption. The proccss flow , production line characteristics aod product charac teristics of endless rolling technology are introduccn. Taping Rizhao ESP production line , Shougaog Jingtaog MCCR production line aod Taogshao aonual DSCCR production line as example , the aOvaoWpes aod disabvaoWpes of each production line are comparen. C view of the existing problems of endless rolling , the devetopment aod op/mizz/on direction are put forwara. Key words:thin slab; continuous chsting aod rolling; endless rolling; ESP; MCCR; DSCCR
薄板坯连铸连轧

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。
【国家自然科学基金】_薄板坯连铸_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140801

推荐指数 5 4 3 3 3 3 3 2 2 2 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17
2011年 科研热词 薄板坯连铸连轧 织构 钢的综合 热轧 热变形 析出强化 屈服强度 化学相分析 动态再结晶 加工图 低碳微合金钢 推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51
科研热词 织构 取向硅钢 连铸连轧 薄板坯连铸连轧 薄板坯 硅钢 冷轧 退火 硼 热轧 再结晶 csp工艺 高温力学性能 零强度温度 零塑性温度 钛微合金钢 组织 第二相粒子 第二相 磁场退火 碳氮化物 相间沉淀 热塑性 沉淀析出 析出物 抑制剂 异步轧制 常化 冷轧基板 低碳钢板 低碳钢 tscr mns csp薄板坯
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
科研热词 薄板坯连铸连轧 组织 沉淀析出 力学性能 trip钢 高强度 静态再结晶 铁素体相变实际转变温度 铁素体 退火 连铸连轧 连续冷却转变 薄板坯连铸连轧(tscr) 组织演变 管线钢 电工钢 珠光体 柔性化薄板坯连铸连轧 无取向硅钢 数学模型 微合金化钢 夹杂物 固溶 含nb钢 取向硅钢 冷轧 低碳贝氏体钢 低成本高性能 aln ain
唐钢1700mm中薄板坯连铸机性能参数

水冷+气水雾化冷却
铸坯支撑
分节辊,细辊密排
中间包容量/液面高度
正常液位55t/1245mm,溢流液位60t/1341mm
连浇炉数
10~13炉
去毛刺机
气动刮刀式
2、生产工艺流程
图1:唐钢中薄板坯连铸机的生产工艺流程
TNC编辑部整理
流数
2
主机半径
7000mm
流间距
6000mm
冶金长度
22220.12mm(液面至末辊外弧弧线长度)
铸机高度
10019.3mm(液面至出坯辊面高度)
正常工作拉速
1.1~2.3m/min
引锭杆装入方式
下装
铸坯切割方式
火焰切割机
结晶器长度
0mm
振动方式
液压振动,实现正弦、非正弦曲线,动态调整振动参数
唐钢1700mm中薄板坯连铸机性能参数
2009-02-13 15:08:08作者:TNCSTEEL来源:TNC数据库
唐钢于2006年通过自主集成建成投产了1700mm中薄板坯紧凑式短流程的热轧中宽带钢生产线。
1、中薄板坯连铸机主要技术性能参数
表:中薄板坯连铸机主要技术性能参数
项目
参数
机型
直弧形板坯连铸机
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薄板坯连铸连轧(8)—唐钢FTSR
2006-12-19
唐钢的薄板坯连铸连轧(FTSR)生产线,工程分2期建设,一期工程年产150万t热轧钢卷,带钢厚度0.8~4mm,宽度850~1680mm,最大卷重30t;二期工程完工后,年产250万t热轧钢卷,带钢厚度0.8~12.7mm。
产品钢种为碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金结构钢。
该生产线采用意大利达涅利的FTSR(FlexibleThinSlabRolling)工艺技术,是国内第一条采用此项技术的薄板坯连铸连轧生产线,也是继加拿大的阿尔戈马(Algoma)钢铁公司,美国的北极星厂(NorthStarBHP)之后,购买此项技术的第三条生产线。
该工艺采用凸透镜型结晶器,带辊型的液芯压下,辊底式隧道炉,2架粗轧机,5架PC精轧机,配备了先进的自动化检测仪表,实现计算机系统的顺序控制、逻辑控制、过程优化控制、生产质量控制等多层次全方位高智能化的自动控制。
可实现3点除鳞、
半无头轧制、铁素体轧制。
生产钢种
生产钢种:超低碳和低碳钢占55%(其中含6%包晶钢);中碳钢占25%;低合金钢占20%。
产品尺寸:厚度0 8~4 0mm(一期工程),0 8~12 7mm(二期工程);宽度850~1680mm;钢卷内/外径Φ762/Φ1200~Φ2025mm;最大卷重30t;最大卷单重18kg/mm。
连铸工艺概况
钢水经150t精炼炉、150t脱气炉处理后,运往钢包回转台,注入工作容量38t、溢流容量42t的中间包,进入结晶器,铸成厚度90mm的连铸坯。
经铸坯的弯曲、矫直及薄板坯液芯轻压下系统,使连铸坯厚度减薄到70mm。
再经除鳞,进入辊底式加热炉。
图唐钢薄板坯连铸连轧生产线工艺布置简图
1-钢包;2-中间包;3-直弧形连铸机;4-除鳞箱;5-辊底式加热炉;6-立辊轧机;7-粗轧机;8-中间温度控制系统;9-飞剪;10-精轧机;11-层流冷却装置;12-高速飞剪;13-地下卷取机
1 工艺特点
(1)凸透镜型结晶器
达涅利公司为解决连铸坯易出现表面裂纹和疤痕等缺陷,开发了凸透镜结晶器。
其鼓肚形状贯穿整个铜板,并一直延续到扇形0段中部。
在结晶器出口处,有一套带形状的辊子,对铸坯鼓肚矫平。
这种结晶器的内部容积比较大,有较好的钢水自然减速的效应。
坯壳在结晶器内变形小,所受的应力大大降低,不易产生裂纹和疤痕。
同时结晶器弯月面处钢液面积大,有利于保护渣的熔化,可使坯壳传热的热流密度相对减小,有利于浇注有裂纹敏感性的钢种。
(2)浸入式水口
达涅利公司采用优化的四孔圆柱形水口,使结晶器液面平稳,可实现理想的流场分布。
钢液不冲刷坯壳,可提高连浇炉数和金属收得率。
在水口壁与结晶器铜板间不产生搭桥。
(3)采用液压振动
液压振动频率高,振幅小,可根据铸坯拉速调节。
唐钢采用的频率为0~600次mm,行程0~20mm,波形为正弦波或非正弦波。
(4)漏钢预报和热像图
漏钢预报系统由一套热电偶和耐热电缆组成。
实时检测结晶器铜板的温度,通过一个专门的软件程序可以显示结晶器的热像图,并检测结晶器内的临界热流状况(粘结、漏钢等)。
热像图可以全面地反映结晶器内坯壳的凝固过程,实时检测各种临界状态。
使结晶器透明,实时调整操作,减少事故。
(5)液芯轻压下技术
达涅利液芯轻压下技术特点,主要是减少铸坯的中心偏析和疏松;破碎粗大的柱状晶组织,细化晶粒;具有大的灵活性,自动调整扇形段楔形度,使铸机以最合理的方式进行生产,对生产薄规格的板材有利;提高铸坯质量,降低热轧成本。
(6)旋转式除鳞机该系统主要由两对旋转的臂组成,一对用于薄板坯表面,一对用于薄板坯下表面。
每个臂的端头装有一个扁除鳞喷嘴。
喷淋水的宽度与臂
的旋转速度配合,形成连续不断的环行喷淋路径,使整个板坯表面被盖住,从而彻底清除原始氧化铁皮和残留的保护渣。
(7)在线调宽技术结晶器窄面可在浇注过程中或暂停时调整,同时结晶器的锥度也自动调节,并考虑到钢种、拉速、冷却方式、过热度等因素的影响,使其处于最佳状态。
辊底式加热炉
辊底式加热炉在连铸和加热工序之间起调节、缓冲作用,具有加热、存储、加速等功能。
整个炉子通常为直隧道式,炉子长度230.9m,充分满足了薄板坯连铸连轧的需要。
板坯的加热过程,由过程计算机进行监控。
保证上下道工序正常衔接。
根据入炉板坯的速度、钢种、规格、所需的出炉温度,自动计算所需的加热时间,并对炉内板坯进行速度控制、位置控制及燃烧控制。
整个过程由计算机进行优化计算,从而得到最佳操作和最佳缓冲时间。
烧嘴为低氧化烧嘴,性能良好,且每个烧嘴带有一个空气枪,在烧嘴低负荷操作时保证火焰稳定,从而加大了烧嘴能力的调节范围。
采用双煤气双预热,且炉体保温结构合理,该加热炉的燃耗比其他炉子低30%。
在轧机换辊或出现故障停车时,炉内板坯可以2.0mmin的速度前后摆动,以保证板坯加热均匀。
两流生产时炉子内铸坯缓冲时间大于15min,在不降低拉速的情况下能满足换辊时间的要求。
连轧工艺及技术特点
1 主要设备组成及技术参数
(1)立辊轧机:轧辊 640~580mm×380mm,调宽范围800~1770mm,最大轧制力100t。
(2)高压水除鳞:最大水压38MPa。
(3)2架粗轧机:R1工作辊 1050~980mm×1810mm、R2工作辊 825~735mm×1810mm;支撑辊 1450~1300mm×1790mm;最大轧制力:4000t;机架主柱断面积:6000cm2;液压辊缝调节系统;主传动电机功率6600kW。
(4)中间控制装置:主要安装适应中间冷却喷头、热保温罩和调侧导板。
根据产品的种类,控制轧件进入精轧机的温度,实现中间轧件组织状态的转变,完成铁素体轧制,达到控制轧制的目的。
(5)事故剪:剪切力800t
(6)精轧机:5架四辊PC轧机;工作辊F1~F3 825~735mm×1810mm、F4~F5 680~580mm×1810mm;支撑辊 1450~1300mm×1790mm;最大轧制力4000t架;轧机最大交叉角度1.5°;主电机功率10000kW。
机架柱面积7400cm2。
(7)层流冷支:冷却区分为6段,长度约27m,冷却钢带厚度0.8~12.7mm。
(8)高速飞剪:用于将钢带剪成设定长度,进行分卷,同半无头轧制配套。
(9)卷取机:卷重30t,卷取速度100~1081mmin。
2 主要自动控制系统
轧机全部采用高刚度轧机,同时配备了完善的自动化控制系统。
可实现:液压辊缝控制(HGC);厚度自控制(AGC);轧制过程中动态厚度变更系统(FGC);机架间带钢张力的控制(ALC);工作辊弯辊控制系统(WRB);工作辊动态交叉技术(PC);工作辊在线磨辊装置(ORE);层流冷却控制(LCC);卷取机踏步控制(ASC)。
3 主要技术特点
(1)生产极薄规格产品
薄板坯连铸连轧的特点之一就是生产极薄规格的带钢。
该生产线为保证产品的质量及内部组织的要求,相应提高了薄板坯的厚度。
增加了轧机机架,提高压下率,从而确保了极薄规格产品的质量。
该生产线可生产的厚度规格极限为0.8mm的产品。
(2)三点除鳞技术
薄板坯连铸连轧工艺,氧化铁皮在板坯表面厚度薄且粘牢,很难去除。
为确保产品表面质量,采用达涅利专利技术,旋转式除鳞机,其主要特点是减少了耗水量,降低了泵站的成本;水冲击压力等于或大于传统工艺的除鳞机的冲击压力;减少了水流量,热量损失少。
该除鳞机分别布置在铸机出口、粗轧机入口、精轧机入口,可有效的去除板坯表面的原始氧化铁皮和控制二次氧化铁皮的生成。
(3)铁素体轧制
铁素体轧制是极薄带钢生产中的新技术,主要是轧件在进入精轧机前其内部组织形态就完成了从奥氏体向铁素体的转变,轧机轧制在铁素体组织状态下进行。
该项新技术的运用,将进一步改善钢奢的拉拔性能和深冲性能,在极薄规格产品上实现以热轧薄带钢替代冷轧带钢。
(4)半头无轧制
半无头轧制技术主要应用于极薄带钢的生产。
该技术的特点是保持高速轧制,提高生产率;保持机架间恒定的张力,保证带钢厚度及平直度的最小偏差;解决了薄带钢的穿带困难问题,保证了薄带钢生产的稳定性;减少了带钢头部的废品量,提高了收得率。
半无头轧制的应用,为唐钢生产极薄带钢提供了有利的保证。