薄板坯連鑄生產(chǎn)高附加值鋼種的發(fā)展

1、    薄板坯連鑄生產(chǎn)高附加值鋼種的發(fā)展         第一代薄板坯連鑄工藝主要以生產(chǎn)商品級(jí)應(yīng)用的板帶產(chǎn)品為目標(biāo)，如今安裝的薄板坯連鑄設(shè)備能夠適應(yīng)更加復(fù)雜成熟的市場(chǎng)需求，能夠生產(chǎn)高附加值鋼種以及合金鋼種，包括高強(qiáng)度鋼、管線鋼、X70鋼、包晶鋼、耐候鋼和硅鋼。1 靈活的薄板坯連鑄背景起初，薄板坯連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)的熱軋帶鋼軋機(jī)相比是一種低投資成本的方式，融合了低轉(zhuǎn)換成本的緊湊式設(shè)備布置，意在澆鑄商品級(jí)鋼種?！暗谝淮O(shè)備”的工藝難點(diǎn)在于連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)，其生產(chǎn)的鋼種僅限于普碳鋼，而

2、不能生產(chǎn)其他任何鋼種。達(dá)涅利一開始就致力于研究怎樣克服已有設(shè)計(jì)的局限，發(fā)展新一代薄板坯連鑄機(jī)，對(duì)所有必要的工藝技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，從而能夠澆鑄出高級(jí)別的鋼種。這種戰(zhàn)略性的方案很快就付諸于實(shí)踐并取得成功，1997年在加拿大的Essar Algoma廠安裝了薄板坯連鑄連軋?jiān)O(shè)備，這是全世界第一臺(tái)利用薄板坯連鑄連軋工藝技術(shù)生產(chǎn)真正包晶鋼的設(shè)備。在接下來(lái)的若干年又進(jìn)行了深入的發(fā)展，目的是進(jìn)一步提高板坯鑄機(jī)的質(zhì)量及性能，最近在俄羅斯OMK廠安裝的設(shè)備，其產(chǎn)品大綱100%為管線鋼，包括應(yīng)用于北極的管線鋼。達(dá)涅利成功應(yīng)用了超高速連鑄生產(chǎn)技術(shù)，在韓國(guó)浦項(xiàng)光陽(yáng)廠安裝的設(shè)備生產(chǎn)氏碳鋼其拉速達(dá)到7.0m/min，生產(chǎn)鈮合金

3、鋼達(dá)到6.5m/min。達(dá)涅利推出的工藝技術(shù)包，通過(guò)在fTSC（靈活的薄板坯連鑄機(jī)）設(shè)計(jì)上的應(yīng)用，產(chǎn)生了滿意的成績(jī)。近年來(lái)這些工藝技術(shù)不斷細(xì)化、提高并付諸應(yīng)用，目的是時(shí)刻保持擁有最新的薄板坯連鑄工藝技術(shù)及應(yīng)用，不斷降低其局限性。2 fTSC（靈活的薄板坯連鑄機(jī)）的設(shè)計(jì)理念2.1 輥列圖設(shè)計(jì)與立式鑄機(jī)設(shè)計(jì)相比，達(dá)涅利從最早就推進(jìn)直弧式設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)在于它也體現(xiàn)了立式鑄機(jī)良好的內(nèi)部純凈度特點(diǎn)，但其鑄機(jī)平臺(tái)的標(biāo)高與出坯區(qū)輥面標(biāo)高相比更低。這樣在鑄流里的鋼水靜壓力更低，從而使板坯產(chǎn)生鼓肚的傾向降低。另外，鑄機(jī)的這種設(shè)計(jì)易于將來(lái)增加扇形段，從而增加冶金長(zhǎng)度。2.2 結(jié)晶器內(nèi)流場(chǎng)動(dòng)力達(dá)涅利開發(fā)了長(zhǎng)漏

4、斗結(jié)晶器設(shè)計(jì)理念，出色解決了板坯表面質(zhì)量出現(xiàn)的問(wèn)題，因其鑄流場(chǎng)優(yōu)化布置，早期凝固部分的形狀被扳平。這就是達(dá)涅利獲得專利的H2（高拉速，高質(zhì)量）結(jié)晶器設(shè)計(jì)的特點(diǎn)，這也是生產(chǎn)敏感鋼種包括真正的包晶鋼的關(guān)鍵因素。另外，結(jié)晶器內(nèi)大的鋼水容量以及獲得專利的多端口SEN水口設(shè)計(jì)保證了正確的流場(chǎng)模式，這樣彎月面處更加穩(wěn)定，溫度分布更加均勻，初凝固“沖刷效應(yīng)”得到改進(jìn)。通過(guò)應(yīng)用高效的長(zhǎng)漏斗型結(jié)晶器和有專利的多端口SEN，證明即使目前應(yīng)用中的幾乎所有的達(dá)涅利薄板坯鑄機(jī)都設(shè)計(jì)成可以安裝電磁攪拌，但是沒(méi)有哪家達(dá)涅利鑄機(jī)的用戶感到有必要安裝如此昂貴的設(shè)備來(lái)控制鋼水流場(chǎng)，因?yàn)殍T機(jī)本身的設(shè)計(jì)就能夠滿足要求了。唯一的例外是

5、韓國(guó)浦項(xiàng)鋼廠，因其是超高拉速，達(dá)到7m/min。2.3 二次冷卻達(dá)涅利所有的薄板坯連鑄機(jī)都安裝了氣霧式冷卻，而不是傳統(tǒng)的“水冷卻”設(shè)計(jì)，目的是允許對(duì)溫度進(jìn)行微調(diào)。2.4 軟壓下工藝動(dòng)態(tài)軟壓下工藝也是個(gè)關(guān)鍵的因素。達(dá)涅利對(duì)軟壓下工藝的應(yīng)用考慮了以下幾個(gè)方面：（1）軟壓下的應(yīng)用必須按照動(dòng)態(tài)工藝的原則，應(yīng)用在鑄流不同的位置，此位置為冶金條件最優(yōu)化的位置（固態(tài)與液態(tài)的正確比例）。這些條件隨著特定澆鑄條件（即拉速、過(guò)熱度、二次冷卻等）的不同沿支撐長(zhǎng)度而有所不同。這樣一來(lái)，軟壓下實(shí)施的位置必定不同。只有通過(guò)這種方式才能獲得良好的內(nèi)部質(zhì)量。如果沒(méi)有實(shí)施在正確的位置上，結(jié)果可能沒(méi)有任何改進(jìn)，也可能會(huì)導(dǎo)致板坯內(nèi)

6、部質(zhì)量惡化。（2）軟壓下對(duì)于從結(jié)晶器到鑄機(jī)出口板坯厚度控制的應(yīng)用不局限于軟壓下本身所要求的幾個(gè)毫米，它可以允許大幅度提高鑄流在結(jié)晶器區(qū)的厚度，因此其澆鑄條件與常規(guī)厚板坯的條件類似。基于這種設(shè)計(jì)理念，達(dá)涅利典型的軟壓下量采用20mm左右。其中一個(gè)顯著的成效就是在與常規(guī)鑄機(jī)相同的條件下，即便拉速明顯提高，其漏鋼率也會(huì)大幅度降低。除了上述設(shè)計(jì)，還有與具體維護(hù)相關(guān)的部分，例如鑄機(jī)輥?zhàn)拥膬?nèi)部冷卻，確保在所有負(fù)載條件下輥?zhàn)雍洼S承良好的冷卻。這些設(shè)計(jì)特點(diǎn)綜合起來(lái)，使近年來(lái)達(dá)涅利鑄機(jī)的用戶在鋼種多樣性和產(chǎn)量方面達(dá)到全球最高水平。3 業(yè)績(jī)達(dá)涅利不同薄板坯鑄機(jī)生產(chǎn)的板坯規(guī)格見表1。  3.1

7、特殊鋼種SPA-H鋼種本鋼和通鋼生產(chǎn)Corten牌耐候鋼，主要為低合金高強(qiáng)度級(jí)鋼種SPA-H，見表2。 3.2 非取向硅鋼本鋼和通鋼生產(chǎn)非取向硅鋼，見表3。 3.3 管線鋼目前管線鋼最有銷路的市場(chǎng)集中在油和氣輸送方面的工業(yè)?？紤]到目前全球（阿拉斯加、西伯利亞、中國(guó)北部）對(duì)于管線鋼設(shè)計(jì)和制造的特定要求，需要提高管線鋼的力學(xué)性能，使其能夠在超低溫度下（所謂的北極用管線鋼）工作。達(dá)涅利設(shè)備工廠已成功制造出優(yōu)質(zhì)管線鋼熱軋卷，同時(shí)滿足“軟”應(yīng)用的標(biāo)準(zhǔn)和更苛刻的“北極”用標(biāo)準(zhǔn)。·北極用X70管線鋼試澆鑄-埃及Ezz鋼廠X70管線鋼具有更高的強(qiáng)度和韌性值，見表4。強(qiáng)度和韌性的同

8、時(shí)提升來(lái)自特定的化學(xué)成分和由于加入微合金元素尤其是鈮而產(chǎn)生的晶粒細(xì)化。為使生產(chǎn)的X70管線鋼達(dá)到所要求的力學(xué)性能，設(shè)計(jì)了合理的鋼水化學(xué)成分、澆鑄和熱軋參數(shù)。 然而，薄板坯鑄機(jī)澆鑄含鈮微合金鋼對(duì)于任何一個(gè)鋼鐵制造商來(lái)說(shuō)都是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)榭赡墚a(chǎn)生板坯橫向裂紋，因此所有的澆鑄參數(shù)都經(jīng)過(guò)嚴(yán)格的測(cè)試，從而最大程度的降低影響產(chǎn)品最終質(zhì)量的缺陷的風(fēng)險(xiǎn)。不同X70管線鋼樣本拉伸測(cè)試結(jié)果詳見表5。 ·俄羅斯OMK生產(chǎn)的高附加值管線鋼OMK廠是俄羅斯管線鋼生產(chǎn)的帶頭者，2004年OMK決定新建帶鋼生產(chǎn)線，用于給俄羅斯Vyksa廠的管軋機(jī)提供原料。OMK的聯(lián)合鑄軋CRC專門生產(chǎn)提供給管

9、線鋼設(shè)備用的帶鋼，生產(chǎn)的管線鋼直徑范圍為21-1050mm。生產(chǎn)的高附加值的鋼f中見表6、7、8。  ·浦項(xiàng)CEM薄板坯鑄機(jī)高拉速生產(chǎn)微合金鋼浦項(xiàng)應(yīng)用了達(dá)涅利最新的超高速板坯鑄機(jī)證明，高強(qiáng)度低合金鋼（鈮合金）不僅可以成功采用薄板坯連鑄工藝生產(chǎn)，而且通過(guò)應(yīng)用達(dá)涅利最近的工藝更新，可以超高拉速進(jìn)行生產(chǎn)，其拉速在穩(wěn)定澆鑄條件下成功達(dá)到6.5m/min，鋼種的化學(xué)成分見表9。 4 結(jié)論達(dá)涅利通過(guò)靈活的薄板坯連鑄機(jī)設(shè)計(jì)及工藝的應(yīng)用，加上超高速澆鑄技術(shù)的應(yīng)用，證明了起初常規(guī)連鑄和軋制以及薄板坯連鑄連軋工藝之間產(chǎn)量和質(zhì)量的矛盾在實(shí)際應(yīng)用中得到解決。事實(shí)上，如今已經(jīng)有可能安裝年產(chǎn)量達(dá)到400萬(wàn)t的薄板坯連鑄連軋?jiān)O(shè)備，并且其產(chǎn)品大