連鑄工藝與設(shè)備連鑄連軋的匹配課件

1、連鑄工藝與設(shè)備11. 連鑄連軋的匹配課程編號：01014901課程類型：選修課學(xué) 時(shí)： 32 學(xué) 分：2開課對象：材料成型及控制工程專業(yè)本科生先修課程：認(rèn)識實(shí)習(xí)、機(jī)械設(shè)計(jì)、金屬學(xué)、生產(chǎn)實(shí)習(xí) 2011.5.31第1頁，共68頁。1鋼鐵生產(chǎn)工藝流程發(fā)展方向：連續(xù)化、緊湊化、自動化。實(shí)現(xiàn)鋼鐵生產(chǎn)連續(xù)化的關(guān)鍵之一是實(shí)現(xiàn)鋼水鑄造凝固和變形過程的連續(xù)化，亦即實(shí)現(xiàn)連鑄-連軋過程的連續(xù)化。連鑄與軋制的連續(xù)銜接匹配問題包括產(chǎn)量的匹配、鑄坯規(guī)格的匹配、生產(chǎn)節(jié)奏的匹配、溫度與熱能的銜接與控制以及鋼坯表面質(zhì)量與組織性能的傳遞與調(diào)控等多方面的技術(shù)，其中產(chǎn)量、規(guī)格和節(jié)奏匹配是基本條件，質(zhì)量控制是基礎(chǔ)，而溫度與熱能的銜接調(diào)

2、控則是技術(shù)關(guān)鍵。 11.1 連鑄與軋制的銜接工藝第2頁，共68頁。211.1 連鑄與軋制的銜接工藝第3頁，共68頁。3連鑄坯的斷面形狀和規(guī)格受煉鋼爐容量及軋材品種規(guī)格和質(zhì)量要求等因素的制約。鑄機(jī)的生產(chǎn)能力應(yīng)與煉鋼及軋鋼的能力相匹配，鑄坯的斷面和規(guī)格應(yīng)與軋機(jī)所需原料及產(chǎn)品規(guī)格相匹配(見表2-1及表2-2)，并保證一定的壓縮比(見表2-3)。為實(shí)現(xiàn)連鑄與軋制過程的連續(xù)化生產(chǎn)，應(yīng)使連鑄機(jī)生產(chǎn)能力略大于煉鋼能力，而軋鋼能力又要略大于連鑄能力(例如約大10%)，才能保證產(chǎn)量的匹配關(guān)系。 11.1 鋼坯斷面規(guī)格及產(chǎn)量匹配銜接第4頁，共68頁。4表2-1 鑄坯的斷面和軋機(jī)的配合第5頁，共68頁。5表2-1

3、鑄坯的斷面和軋機(jī)的配合第6頁，共68頁。6表2-2 鑄坯的斷面和產(chǎn)品規(guī)格的配合第7頁，共68頁。7軋制壓縮比：是指鑄坯橫截面積與所軋鋼材橫斷面積之比，壓縮比是為了保證最終產(chǎn)品的組織結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能所需要的最小變形量，是保證內(nèi)在質(zhì)量所需的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。高的壓縮比可以使變形深透更完全，再結(jié)晶晶粒細(xì)化，性能較好。對一般普碳鋼連鑄坯，如生產(chǎn)只要求強(qiáng)度性能達(dá)標(biāo)的鋼材產(chǎn)品，壓縮比為45時(shí)就可滿足要求。而對于優(yōu)質(zhì)鋼、合金鋼連鑄坯，最小壓縮比值不得低于10。第8頁，共68頁。8煉鋼技術(shù)的進(jìn)步提高了鋼的純凈度，近終形連鑄對凝固過程和凝固組織的優(yōu)化控制，使得保證鋼材性能所需的最小壓縮比發(fā)生了變化。除雜質(zhì)總量外，雜質(zhì)

4、的種類、粒度和分布也影響壓縮比的選擇。當(dāng)鋼中S、P、N、H、O等雜質(zhì)總量繼續(xù)下降時(shí)，加上連鑄質(zhì)量的提高，達(dá)到鋼材基本性能要求的最小壓縮比會繼續(xù)下降。煉鋼-連鑄-軋鋼三者技術(shù)進(jìn)步的相互影響，將最終實(shí)現(xiàn)鑄-軋一體化，即實(shí)現(xiàn)所謂的“極限近終形連鑄”加“最小壓縮比軋制”的低能耗、低成本的鑄-軋一體化。這不僅對板材生產(chǎn)，而且也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的要求。第9頁，共68頁。9鐵碳平衡圖第10頁，共68頁。1011.2 連鑄與連軋銜接工藝類型連鑄與軋鋼的銜接模式第11頁，共68頁。11類型1CR(Cast-Rolling)類型1CC-DR類型2-HCR或DHCR類型3( )HCR類型4CC-HCR類型5C

5、C-CCR冷裝爐軋制鋼材生產(chǎn)工藝趨向：連續(xù)化，鑄軋一體化。連鑄連軋的定義：1及2能實(shí)現(xiàn)均衡連續(xù)化生產(chǎn)，無相變工藝。11.2 連鑄與連軋銜接工藝類型第12頁，共68頁。12類型1為連鑄坯直接軋制工藝，簡稱CC-DR(Continuous Casting-Direct Rolling)或稱HDR(Hot Direct Rolling)特點(diǎn)：鑄坯溫度在1100以上，鑄坯不需進(jìn)加熱爐加熱，只需在輸送過程中進(jìn)行補(bǔ)熱和均熱，即直接送入軋機(jī)進(jìn)行軋制。在連鑄機(jī)與軋機(jī)間只有在線補(bǔ)償加熱而無正式加熱爐緩沖工序。11.2 連鑄與連軋銜接工藝類型第13頁，共68頁。13類型2為連鑄坯直接熱裝軋制工藝，簡稱DHCR(D

6、irect Hot Charge Rolling)或稱為高溫?zé)嵫b爐軋制工藝，簡稱-HCR(-Hot Charge Rolling)特點(diǎn)：裝爐溫度在7001000左右，即在A3線以上奧氏體狀態(tài)直接裝爐，加熱到軋制溫度后進(jìn)行軋制。只有加熱爐緩沖工序且能保持連續(xù)高溫裝爐生產(chǎn)節(jié)奏的稱為直接(高溫)熱裝軋制工藝。第14頁，共68頁。14特點(diǎn)：裝爐溫度一般在400700之間。而低溫?zé)嵫b工藝，則常在加熱爐之前還有保溫坑或保溫箱等，即采用雙重緩沖工序，以解決鑄、軋節(jié)奏匹配與計(jì)劃管理問題。類型3、4為鑄坯冷至A3甚至A1線以下溫度裝爐，稱為低溫?zé)嵫b軋制工藝，簡稱HCR(Hot Charge Rolling)第1

7、5頁，共68頁。15類型5為傳統(tǒng)的連鑄坯冷裝爐軋制工藝，簡稱CCR(Cold Charge Rolling)特點(diǎn)：連鑄坯冷至常溫后，再裝爐加熱后軋制，一般連鑄坯裝爐的溫度在400以下。第16頁，共68頁。16CC-DR和HCR工藝的主要優(yōu)點(diǎn)：節(jié)約能源消耗節(jié)能量與熱裝或補(bǔ)償加熱入爐溫度有關(guān)，入爐溫度越高，則節(jié)能越多；直接軋制比常規(guī)冷裝爐軋制工藝節(jié)能80%85%。提高成材率，節(jié)約金屬消耗 加熱時(shí)間縮短，燒損減少，DHCR或CC-DR工藝，可使成材率提高0.5%1.5%。簡化生產(chǎn)工藝流程 減少廠房面積和運(yùn)輸設(shè)備，節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用。11.2 連鑄與連軋銜接工藝類型第17頁，共68頁。17生產(chǎn)周期

8、縮短從投料煉鋼到軋制出成品僅需幾個(gè)小時(shí)；直接軋制時(shí)從鋼水澆注到軋出成品只需十幾分鐘。產(chǎn)品的質(zhì)量提高加熱時(shí)間短，氧化鐵皮少，鋼材表面質(zhì)量好；無加熱爐滑道痕跡，使產(chǎn)品厚度精度也得到提高；有利于微合金化及控軋控冷技術(shù)的發(fā)揮，使鋼材組織性能有更大的提高。11.2 連鑄與連軋銜接工藝類型第18頁，共68頁。1811.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況連鑄連軋技術(shù)的起源傳統(tǒng)軋鋼工序能源消耗情況加熱爐57.5%電能38.6%其他3.9%。節(jié)能的潛力20世紀(jì)50年代初期，開始實(shí)驗(yàn)研究工作，先后建立了一些連鑄連軋?jiān)囼?yàn)性機(jī)組進(jìn)行探討。第19頁，共68頁。19在線同步軋制帶液芯軋制熱裝爐軋制直接軋制20世紀(jì)70年代

9、中期以前，工業(yè)性試驗(yàn)研究和初步應(yīng)用階段。所采用的主要實(shí)驗(yàn)研究方案主要方式20世紀(jì)60年代后期，出現(xiàn)了工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的連鑄連軋?jiān)囼?yàn)機(jī)組。11.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況第20頁，共68頁。20連鑄在線同步軋制連鑄與軋制在同一作業(yè)線上，鑄坯出連鑄機(jī)后，不經(jīng)切斷即直接進(jìn)行與鑄速同步的軋制。含義先軋制后切斷，鑄與軋同步，鑄坯一般要進(jìn)行在線加熱均溫或絕熱保溫，每流連鑄需配置專用軋機(jī)(行星軋機(jī)或擺鍛機(jī)和連鍛機(jī))，軋機(jī)數(shù)目113架。特點(diǎn)11.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況第21頁，共68頁。21操作復(fù)雜，對工藝裝備和自動控制要求高，增大了技術(shù)實(shí)現(xiàn)的難度；連鑄速度太慢，一般只為軋制速度的10%左右，

10、鑄軋速度不匹配，嚴(yán)重影響軋機(jī)能力的發(fā)揮，在經(jīng)濟(jì)上并不合算；軋制速度太低使軋輥熱負(fù)荷加大，使輥面灼傷和龜裂，影響了軋輥的使用壽命，增加了換輥的次數(shù)。優(yōu)點(diǎn)生產(chǎn)過程連續(xù)化程度高，可實(shí)現(xiàn)無頭軋制，增大軋材卷重，提高成材率及大幅度節(jié)能等。缺點(diǎn) 20世紀(jì)70年代中期后，在線同步軋制停止發(fā)展。11.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況第22頁，共68頁。22帶液芯鑄坯的直接軋制指鑄坯未經(jīng)切斷的在線軋制，它除了具有上述在線同步軋制的主要優(yōu)缺點(diǎn)外，還有其自己特點(diǎn)。含義優(yōu)點(diǎn)可減少鑄坯中心部位的偏析，消除內(nèi)部縮裂、中心疏松及縮孔等缺陷； 顯著降低單位軋制力，有利于節(jié)能；鑄坯潛熱得到充分利用，通過液芯復(fù)熱更容易保證連鑄

11、連軋過程中所需要的較高鑄坯溫度。 11.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況第23頁，共68頁。23 20世紀(jì)70年代末期以來，液芯軋制試驗(yàn)研究報(bào)道很少。1972年11月在日本鋼管公司京濱廠首次實(shí)現(xiàn)CC-HCR工藝，到1979年日本已有11個(gè)鋼廠實(shí)現(xiàn)了HCR工藝。11.3連鑄坯熱裝及直接軋制技術(shù)發(fā)展概況第24頁，共68頁。2411.4 CC-HCR工藝的優(yōu)點(diǎn)在連鑄機(jī)和軋機(jī)之間不存在同步要求，并且可利用加熱爐進(jìn)行中間緩沖，大大減少了兩個(gè)工序之間互相牽連制約的程度，增大了靈活性，提高了作業(yè)率； 可實(shí)現(xiàn)多流連鑄共軋機(jī)，使軋機(jī)能力得到充分發(fā)揮；縮短生產(chǎn)周期，顯著節(jié)能，可通過加熱均溫使鑄坯塑性改善和變形均

12、勻，有利于鋼材質(zhì)量提高。第25頁，共68頁。25 CC-HCR工藝適合于以下情況：連鑄機(jī)與軋機(jī)相距較遠(yuǎn)，無法直接快速傳送；連鑄機(jī)流數(shù)較多，管理較復(fù)雜，需要用加熱爐作緩沖；軋制產(chǎn)品規(guī)格多，需經(jīng)常換輥和交換及變換規(guī)程或軋制寬度大于1500mm寬帶鋼產(chǎn)品；鋼種特性本身要求進(jìn)行均熱以提高鑄坯塑性及物理機(jī)械性能。11.4 CC-HCR工藝第26頁，共68頁。26小型材的CC-DR美國紐克公司達(dá)林頓廠和諾?？藦S于20世紀(jì)70年代末，采用2流小方坯連鑄機(jī)配置感應(yīng)補(bǔ)償加熱爐和13架連軋機(jī)，實(shí)現(xiàn)了小型材的CC-DR工藝。寬帶鋼的CC-DR新日鐵于1981年6月在世界上首次實(shí)現(xiàn)了寬帶鋼CC-DR工藝，同年底日本的

13、室蘭廠、新日鐵大分廠、君津廠和八幡廠，日本鋼管公司福山廠等都相繼實(shí)現(xiàn)了連鑄坯熱裝和直接軋制工藝。 11.4 CC-DR工藝第27頁，共68頁。2720世紀(jì)80年代中后期，最值得注意的重大新進(jìn)展主要有遠(yuǎn)距離連鑄-直接軋制工藝。1987年6月新日鐵八幡廠實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離CC-DR工藝，隨后川崎制鐵水島廠也開發(fā)成功了遠(yuǎn)距離CC-DR工藝。在歐洲，發(fā)展比日本晚一些，80年代中期開始。德國不萊梅鋼廠裝爐溫度500，熱裝率30%；德國蒂森鋼鐵公司的布魯克豪森廠平均裝爐溫度為400。 11.4 CC-DR工藝第28頁，共68頁。28寶鋼2050mm熱帶軋機(jī)于1995達(dá)到熱裝率為60%，平均熱裝溫度為500550

14、。本鋼1700mm熱連軋廠鑄坯平均裝爐溫度為500，熱裝率80%左右。我國CC-DR和 HCR工藝的研究和應(yīng)用情況20世紀(jì)80年代中期開始武鋼1985年4月實(shí)現(xiàn)了HCR工藝，熱裝溫度在400左右，熱裝率可達(dá)60%以上，平均熱裝溫度達(dá)550以上。上鋼五廠及濟(jì)南鋼鐵總廠的遠(yuǎn)距離HCR工藝。在20世紀(jì)80年代末 11.4 CC-DR工藝第29頁，共68頁。291)連鑄坯及軋材質(zhì)量的保證技術(shù)(高溫?zé)o缺陷鑄坯生產(chǎn)技術(shù))；2)連鑄坯及軋材溫度保證和輸送技術(shù)；3)板坯寬度的調(diào)節(jié)技術(shù)和自由程序(靈活)軋制技術(shù)；4)煉鋼-連鑄-軋鋼一體化生產(chǎn)計(jì)劃管理技術(shù)；5)保證工藝與設(shè)備的穩(wěn)定性和可靠性的技術(shù)等多項(xiàng)綜合技術(shù)。

15、實(shí)現(xiàn)連鑄-連軋，即CC-DR和DHCR工藝的主要技術(shù)關(guān)鍵： 11.4 CC-DR工藝第30頁，共68頁。30下圖為連鑄一連軋工藝與主要技術(shù)示意圖，由圖可見，要實(shí)現(xiàn)連鑄與軋制有節(jié)奏地穩(wěn)定均衡連續(xù)化生產(chǎn)，這5個(gè)方面的技術(shù)都必須充分發(fā)揮作用。因此也可以廣義地說，這些技術(shù)都是連鑄與軋制連續(xù)生產(chǎn)的銜接技術(shù)。但其中在連鑄與軋制兩工序之間最明顯、最直觀的銜接技術(shù)還是鑄坯溫度保證與輸送技術(shù)。 11.4 CC-DR工藝第31頁，共68頁。31 連鑄直接軋制(CC-DR)工藝與采用的關(guān)鍵技術(shù)A 保證溫度的技術(shù)1鋼包輸送；2恒高速澆注；3板坯測量；4霧化二次冷卻；5液芯前端位置控制；6鑄機(jī)內(nèi)及輥道周圍絕熱；7短運(yùn)送

16、線及轉(zhuǎn)盤；8邊部溫度補(bǔ)償器(ETC)；9邊部質(zhì)量補(bǔ)償器(EQC)；10中間坯增厚；11高速穿帶B.保證質(zhì)量的技術(shù)1轉(zhuǎn)爐出渣孔堵塞；2成分控制；3真空處理RH；4鋼包中間包結(jié)晶器保護(hù)；5加大中間包；6結(jié)晶器液面控制；7適當(dāng)?shù)脑郏?縮短輥?zhàn)娱g距；9四點(diǎn)矯直；10壓縮鑄造；11利用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)判斷質(zhì)量；12毛刺清理裝置C 保證計(jì)劃安排的技術(shù)1高速改變結(jié)晶器寬度；2VSB寬度大壓下；3生產(chǎn)制度的計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)；4減少分級數(shù)D 保證機(jī)組可靠性的技術(shù)1輥?zhàn)釉诰€調(diào)整檢查；2輥?zhàn)永鋮s；3加強(qiáng)鑄機(jī)及輥?zhàn)訌?qiáng)度第32頁，共68頁。32連鑄坯熱送熱裝和直接軋制工藝的主要優(yōu)點(diǎn)是：(1)利用連鑄坯冶金熱能，節(jié)約能源消耗。

17、節(jié)能效果顯著，直接軋制可比常規(guī)冷裝爐加熱軋制工藝節(jié)能80%85%；(2)提高成材率，節(jié)約金屬消耗。由于加熱時(shí)間縮短使鑄坯燒損減少，例如高溫直接熱裝(DHCR)或直接軋制，可使成材率提高0.5%1.5%；(3)簡化生產(chǎn)工藝流程，減少廠房面積和運(yùn)輸各項(xiàng)設(shè)備，節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用。11.5 連鑄與軋制銜接模式與工藝第33頁，共68頁。33(4)大大縮短生產(chǎn)周期，從投料煉鋼到軋出成品僅需幾個(gè)小時(shí)；直接軋制時(shí)從鋼水澆鑄到軋出成品只需十幾分鐘，增強(qiáng)生產(chǎn)調(diào)度及流動資金周轉(zhuǎn)的靈活性；(5)提高產(chǎn)品的質(zhì)量。大量生產(chǎn)實(shí)踐表明，由于加熱時(shí)間短，氧化鐵皮少，CC-DHCR工藝生產(chǎn)的鋼材表面質(zhì)量要比常規(guī)工藝的產(chǎn)品好得

18、多。CC-DR工藝由于鑄坯無加熱爐滑道冷卻痕跡，使產(chǎn)品厚度精度也得到提高。同時(shí)能利用連鑄連軋工藝保持鑄坯在碳氮化物等完全固溶狀態(tài)下開軋，將會更有利于微合金化及控制軋制控制冷卻技術(shù)作用的發(fā)揮，使鋼材組織性能有更大的提高。11.5 連鑄與軋制銜接模式與工藝第34頁，共68頁。34連鑄坯直接熱裝軋制(CC-DHCR)，這種模式的熱裝溫度一般在6001150，比較適合連鑄車間與軋鋼車間距離很近，且連鑄機(jī)與軋機(jī)小時(shí)能力基本匹配的情況。(棒、線、型鋼生產(chǎn)基本屬于該模式)連鑄坯直接軋制(CC-DR)，鋼坯溫度一般在1150以上，連鑄機(jī)生產(chǎn)的高溫連鑄坯切割后直接輸送到軋機(jī)中進(jìn)行直接軋制，一般情況下，在連鑄和軋

19、機(jī)間設(shè)有均熱爐，一方面對輸送過程中的連鑄坯進(jìn)行邊角補(bǔ)熱或均熱，另一方面作為緩沖以便軋機(jī)出現(xiàn)事故時(shí)儲存熱鋼坯。這種模式要求連鑄與軋機(jī)的小時(shí)能力高度匹配，軋機(jī)能力應(yīng)大于連鑄機(jī)的能力。(板帶生產(chǎn)、CSP、ISP等連鑄-連軋短流程工藝基本屬于該模式)。11.5 連鑄與軋制銜接模式與工藝第35頁，共68頁。35(1)連鑄車間具有高溫?zé)o缺陷連鑄坯生產(chǎn)技術(shù)；無缺陷坯率90%。(2)連鑄機(jī)與軋機(jī)很好的銜接技術(shù)；盡量減少軋機(jī)正常停機(jī)時(shí)間。(3)煉鋼連鑄、軋制操作高度穩(wěn)定，有效作業(yè)率85%，且各工序生產(chǎn)能力應(yīng)匹配得法。(4)建立貫穿上下各工序一體化的生產(chǎn)計(jì)劃管理和質(zhì)量保證體系。(5)在連鑄與軋制之間應(yīng)有緩沖區(qū)。(

20、6)加熱爐應(yīng)能靈活調(diào)節(jié)燃燒系統(tǒng)，以適應(yīng)經(jīng)常波動軋機(jī)小時(shí)產(chǎn)量以及熱坯與坯料之間經(jīng)常轉(zhuǎn)換。(7)應(yīng)設(shè)置完善的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)，在煉鋼、連鑄及軋機(jī)之間進(jìn)行控制和協(xié)調(diào)。11.6 實(shí)現(xiàn)熱裝熱送、直接軋制和連續(xù)鑄軋條件第36頁，共68頁。36提高鑄坯溫度主要靠充分利用其內(nèi)部冶金熱能，其次靠外部加熱。后者雖屬常用手段，但因時(shí)間短，其效果不太大，故一般只用做鑄坯邊角部補(bǔ)償加熱的措施。為確保CC-DR工藝要求，其板坯所采用的一系列溫度保證技術(shù)。保證板坯溫度的技術(shù)主要是在連鑄機(jī)上爭取鑄坯有更高更均勻的溫度(保留更多的冶金熱源和凝固潛熱)、在輸送途中絕熱保溫及補(bǔ)償加熱等，即(1)爭取鑄坯保持更高更均勻的溫度，用液芯凝固潛

21、熱加熱表面的技術(shù)，或稱為未凝固再加熱技術(shù)。11.7 鑄坯溫度保證技術(shù)第37頁，共68頁。37以前多考慮鋼坯的連鑄的過程，為了可靠地進(jìn)行高效率生產(chǎn)，自然要充分冷卻鑄坯以防止拉漏；現(xiàn)在則又要考慮在連鑄之后直接進(jìn)行軋制，因此為了保證足夠的軋制溫度，就不能冷卻過度。溫度控制中這兩個(gè)矛盾的方面給連鑄連軋?jiān)黾恿瞬僮骱图夹g(shù)上的難度。在保證充分冷卻以使鋼坯不致拉漏的前提下，應(yīng)合理控制鋼流速度和冷卻制度，以盡量保證足夠的軋制溫度。 11.7 鑄坯溫度保證技術(shù)第38頁，共68頁。38在連鑄機(jī)上盡量利用來自鑄坯內(nèi)部的熱能主要靠改變鋼流速度和冷卻制度來加以控制。由于改變鋼流速度要受到煉鋼能力配合和順利拉引的限制，故變

22、化冷卻制度(冷卻方法、流量及分布等)便成為控制鋼坯溫度的主要手段。日本的一些鋼廠在二冷段上部采取強(qiáng)冷以防鼓肚和拉漏，在中部和下部利用緩冷或噴霧冷卻對凝固長度進(jìn)行調(diào)整，在水平部分利用液芯部分對凝固的外殼進(jìn)行復(fù)熱，并利用連鑄機(jī)內(nèi)部的絕熱進(jìn)行保溫。這就是“上部強(qiáng)冷，下部緩冷，利用水平部液芯進(jìn)行凝固潛熱復(fù)熱”的冷卻制度。通過采用這種制度及保溫措施，可使板坯出連鑄機(jī)時(shí)的溫度比一般連鑄大約高180。 第39頁，共68頁。397鑄坯溫度保證技術(shù)第40頁，共68頁。40連鑄連軋的速度匹配 速度匹配問題是為了最大限度地發(fā)揮設(shè)備能力，在力求均衡設(shè)備負(fù)荷的前提下達(dá)到產(chǎn)量最大的目標(biāo)。提高澆鑄速度的限制因素，一是澆鑄過

23、程的穩(wěn)定性，二是克服高速拉坯帶來的質(zhì)量問題。11.8 連鑄連軋的匹配第41頁，共68頁。4111.9 連鑄過程的瞬時(shí)速度變化 (1)鋼水流速對拉坯速度的影響 高拉速操作正面臨一系列問題。結(jié)晶器內(nèi)鋼液流速和彎月面的湍動加劇，造成凝固殼不穩(wěn)定，流股沖擊深度加大，夾雜物難以上浮，更為嚴(yán)重的是，易將液面上的熔融保護(hù)渣卷入到鋼水中，形成鑄坯中的大顆粒夾雜物，甚至引起漏鋼和質(zhì)量事故。第42頁，共68頁。42(2)鋼溫變化對拉速的影響 連澆時(shí)，因?yàn)闋t與爐間的溫度總不會相同，鑄機(jī)的拉速要根據(jù)鋼液溫度來適當(dāng)調(diào)整。例如，R=5.7m的超低頭板坯鑄機(jī)鋼溫與拉速關(guān)系見表。 11.9 連鑄過程的瞬時(shí)速度變化 第43頁，

24、共68頁。43(3)過渡過程坯料的處理 連鑄開始時(shí)候的起鑄和連鑄過程中換中間包的時(shí)候拉速較低，這一階段的坯料不能滿足連鑄連軋的需要。在目前的連鑄坯直接軋制工藝中，頭兩塊坯料一般都甩掉。 11.9 連鑄過程的瞬時(shí)速度變化 第44頁，共68頁。4411.10 連鑄連軋的速度匹配 (1)由于成品規(guī)格的多樣化，鑄軋之間的速度不可能一一對應(yīng)。(2)由于連鑄過程和連軋過程工藝的巨大差異，使得鑄軋的瞬時(shí)速度也不能一一對應(yīng)。(3)根據(jù)鑄軋工藝的連續(xù)性條件，連鑄連軋問的速度匹配使得傳統(tǒng)連鑄機(jī)的拉速不可能采用無頭連鑄連軋工藝，最合理的是多流匹配和設(shè)置緩沖環(huán)節(jié)來適應(yīng)兩種工藝過程的短時(shí)不協(xié)同問題。(4)無頭連鑄連軋E

25、CR技術(shù)的問世，打破了連鑄機(jī)的因拉坯速度不高而不能實(shí)現(xiàn)無頭連鑄連軋的工藝過程。(5)鑄軋間的速度匹配要求較高的控制技術(shù)。 第45頁，共68頁。4511.11 連鑄連軋的溫度匹配(1)軋制對溫度的要求與鑄坯溫度特點(diǎn) 連鑄過程中，由于鋼的冷卻強(qiáng)度極大，導(dǎo)致了板坯的溫度梯度很大，鑄坯斷面的溫度分布十分不均勻，在不到10m的冶金長度內(nèi)，最大溫差達(dá)到了200左右。 而軋鋼要求有較高和穩(wěn)定的開軋溫度，且溫度分布要求十分均勻，最大溫差應(yīng)該小于10。要將這兩個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)形成統(tǒng)一穩(wěn)定的生產(chǎn)過程確實(shí)有許多困難。 第46頁，共68頁。46(1)軋制對溫度的要求與鑄坯溫度特點(diǎn)連鑄坯的溫度分布對于決定軋制工藝制定有著極其

26、重要的意義，在連鑄坯橫截面上，溫度分布如圖所示。11.11 連鑄連軋系統(tǒng)的溫度匹配第47頁，共68頁。47實(shí)測表明：在自然冷卻條件下，斷面上最小溫差為：可見，軋制之前若不加均熱措施，其斷面的溫差是無法進(jìn)行直接軋制的。將方坯與板坯斷面平均溫度的計(jì)算結(jié)果進(jìn)行比較，可以看出：在相同條件下，連鑄板坯比連鑄方坯溫度散失的少了近100，故更有利于實(shí)現(xiàn)在線直接軋制；連鑄方坯實(shí)現(xiàn)連鑄連軋，應(yīng)考慮設(shè)置加(補(bǔ))熱設(shè)備，否則軋制會有困難。 第48頁，共68頁。48(2)連鑄坯的在線保溫技術(shù)液芯的凝固和提高鋼坯的平均溫度是相互矛盾的，為了實(shí)現(xiàn)二者統(tǒng)一，需要注意下列相關(guān)的溫度問題。1)為了保證鑄坯到達(dá)剪切機(jī)前，液芯完全

27、凝固，應(yīng)知道冶金長度，然而這并不容易。為保證提高拉速，適應(yīng)直接軋制的需要，其結(jié)晶器的長度有增加的必要，從而保證結(jié)晶器出口安全殼厚。因而長型結(jié)晶器成為了一種發(fā)展趨勢；2)軟二冷，使進(jìn)入矯直機(jī)的溫度保證在1000以上；3)鑄坯被切斷后，利用高速輥道運(yùn)輸，或者采用保溫輥道輸送，以降低溫度損失；4)鑄坯邊角部位散熱較快，有必要對這些部位采取(補(bǔ))加熱措施。感應(yīng)加熱技術(shù)由于具有集膚效應(yīng)面應(yīng)成為首選技術(shù)。11.11 連鑄連軋系統(tǒng)的溫度匹配第49頁，共68頁。4911.12 鑄坯熱裝的結(jié)果如果冷熱坯混裝入爐，將造成板坯出爐溫度的差別。這樣將惡化軋件軋制性能，并使軋制條件惡化。實(shí)踐表明，相鄰溫差500，出爐可

28、產(chǎn)生50的溫差波動；裝爐溫差300，特產(chǎn)生2530的出爐溫差。因此要將溫度不同的鑄坯根據(jù)溫差合理編組，使相鄰鑄坯的溫差不大于250，并適當(dāng)增加保溫時(shí)間和調(diào)整爐溫曲線。 第50頁，共68頁。5011.13 無相變加熱對產(chǎn)品性能影響 對于碳素鋼坯，在采用連鑄連軋、感應(yīng)加熱或者無頭連鑄連軋ECR等工藝的時(shí)候，盡管在結(jié)晶器中，鋼水的冷卻強(qiáng)度很大，其二次、三次樹枝晶很短，可是由于沒有了 和 的相變過程，從細(xì)化晶粒角度分析，必然對軋件最終性能產(chǎn)生不利的影響。 第51頁，共68頁。51對含Nb、V等的低合金高強(qiáng)度鋼的無相變加熱是有利的。對于無相變加熱坯料，完全溶解的合金元素因在 線以上不會以碳氮化物形式析出

29、，且變形過程中始終處于溶解狀態(tài)，不僅提高了奧氏體再結(jié)晶溫度，而且細(xì)化了奧氏體，由于變形誘導(dǎo)而使彌散析出的碳氮化物更加細(xì)化。此時(shí)，因奧氏體晶界面積很大，則鐵素體形核位置必然增多。所以低合金鋼無相變加熱技術(shù)對改善軋件組織是有利的。 11.13 無相變加熱對產(chǎn)品性能影響 第52頁，共68頁。5211.13 加熱溫度的選擇 對于一些合金鋼，合金碳化物如WC、VC等的存在提高了鋼的熔點(diǎn)，有的擴(kuò)大了奧氏體區(qū)，提高了固相線。提高開軋溫度有利于碳化物充分溶解于奧氏體中，充分發(fā)揮了彌散強(qiáng)化的效果，使鋼材強(qiáng)度得到提高。第53頁，共68頁。53巴西AFP廠低溫精軋工藝的溫度范圍常化軋制工藝：精軋變形溫度是在正火熱處

30、理的溫度區(qū)間，根據(jù)不同鋼種，在950以下，Ar3之上完成終軋。它是在奧氏體未再結(jié)晶區(qū)變形，可以得到具有大量變形帶的奧氏體未再結(jié)晶晶粒，冷卻相變后還可以獲得晶粒細(xì)小的鐵素體和珠光體，達(dá)到正火熱處理的組織性能水平。第54頁，共68頁。54低溫軋制時(shí)不同鋼種適宜的軋制溫度 第55頁，共68頁。5511.14 連鑄連軋工藝優(yōu)勢主要優(yōu)點(diǎn)：(1)節(jié)能：裝爐溫越高節(jié)能越多，DR可節(jié)加熱能耗80-85%，黑匣子工藝可節(jié)70-80%甚至可90-100%，即可達(dá)到0燃耗； (2)節(jié)鋼耗：提高成材率0.51.5%；事故少，中廢少；(3)短流程：節(jié)廠房與設(shè)備基建投資與生產(chǎn)費(fèi)用及人工等；縮短生產(chǎn)周期及資金周轉(zhuǎn)期。(4)

31、提高產(chǎn)品質(zhì)量：連鑄坯提高質(zhì)量；表面質(zhì)量提高，鑄坯表面裂紋少，氧化麻點(diǎn)少；坯溫均勻，提高厚度精度及板形質(zhì)量；提高性能，均 勻質(zhì)量，各向異性?。徊捎肨MCP等技術(shù)，控制好晶粒及析出物更有利于微合金化及TMCP作用的發(fā)揮，提高綜合機(jī)械性能。 第56頁，共68頁。56(1)煉-鑄-軋產(chǎn)量節(jié)奏匹配及生產(chǎn)管理技術(shù)(計(jì)劃，物流，技術(shù)管理，節(jié)奏匹配，尤其在多品種少批量時(shí))(2)鑄坯軋制溫度保證技術(shù)：i高溫均溫出坯，ii保溫輸送，iii加熱補(bǔ)熱技術(shù)，遠(yuǎn)距離連鑄連軋；(3)柔性生產(chǎn)技術(shù)：包括鑄坯品種變換(在線調(diào)寬)，自由規(guī)程軋制，快速變規(guī)格規(guī)程，快速換輥換孔換機(jī)架及平輥軋制等；(4)鑄坯及產(chǎn)品質(zhì)量保證技術(shù)：包括高

32、溫?zé)o缺陷鑄坯，產(chǎn)品質(zhì)量保證，控軋控冷技術(shù)等。11.14 連鑄連軋關(guān)鍵技術(shù)第57頁，共68頁。57(1)棒線材連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展我國小型棒線材生產(chǎn)過去受到坯料和軋機(jī)裝備水平限制，多采用多火成材工藝，隨著煉鋼、連鑄水平的提高，目前我國棒線材生產(chǎn)大都直接使用連鑄坯成材。新建的軋機(jī)很多采用CC-DHCR工藝，如石家莊、安陽、濟(jì)南、漣源、韶關(guān)唐山和上海等地鋼廠都采用CC-DHCR工藝，僅意大利達(dá)涅利即有7條特鋼棒材連鑄連軋生產(chǎn)線，在我國江陰興澄鋼廠等處投產(chǎn)。11.15 連鑄連軋技術(shù)發(fā)展第58頁，共68頁。58(2)中薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展國際上自1992年，德國CSP、ISP在Nucor及Avedi投

33、產(chǎn)以后，1995年意大利達(dá)涅利的FTSCR、奧鋼聯(lián)(中板坯)CONROLL、日本佳友的QSP工藝相繼推出投產(chǎn)，至今已有50余條生產(chǎn)線投產(chǎn)。另外，國際上，自1997年美國IPSCO公司蒙特利埃廠的3450mm爐卷軋機(jī)連鑄連軋中板卷投產(chǎn)以來(美國的TSP工藝)世界已有8套爐卷軋機(jī)，我國也有23條生產(chǎn)線投產(chǎn)。11.15 連鑄連軋技術(shù)發(fā)展第59頁，共68頁。5911.15 連鑄連軋技術(shù)發(fā)展我國的中、薄板坯連鑄連軋工藝主要分為四類情況即CSP工藝(5家)、FTSR工藝(4家)、CONROLL工藝(5家)。除CSP工藝以外，其余都是分為粗軋和精軋兩段軋機(jī)，而且CONROLL工藝粗軋是可逆的，其板坯厚度屬中

34、等在100150mm之間，因而可采用容量大，占廠房面積小的國產(chǎn)的步進(jìn)式爐。邯鋼、鞍鋼(ASP)都申報(bào)了發(fā)明專利。第60頁，共68頁。60現(xiàn)在各家開發(fā)的工藝都已是互相嫁接混同了，為提高產(chǎn)品質(zhì)量品種共同的發(fā)展趨向及工藝技術(shù)要點(diǎn)為：(1)提高鋼水質(zhì)量與純凈度、生產(chǎn)潔凈鋼是重要基礎(chǔ)。當(dāng)今所謂超細(xì)晶粒鋼主要就是超潔凈鋼加低溫大壓下控軋控冷生產(chǎn)的。故最好是高爐、轉(zhuǎn)爐加精煉爐工藝保證鋼水質(zhì)量。(2)為提高鑄坯質(zhì)量與產(chǎn)量及提高壓縮比和立輥軋邊效率以提高產(chǎn)品品種質(zhì)量，增大鑄坯厚度成為技術(shù)發(fā)展趨勢：尤其為了滿足結(jié)晶器內(nèi)流場及保護(hù)渣的熔化條件改善鑄坯表面質(zhì)量(減少卷渣)，應(yīng)增大厚度，現(xiàn)CSP已由40-50mm增至60-70mm，ISP增至70-90mm，F(xiàn)TSC采用70-90mm，QSP用70-100mm，CONROLL及TSP用120-150mm厚的板坯。11.15 連鑄連軋技術(shù)發(fā)展第61頁，共68頁。61(3)中、薄連鑄坯-必須連鑄連軋-必須控軋控冷-軋機(jī)應(yīng)分粗、精軋二組。必須是強(qiáng)力型軋機(jī)，每道次壓下50-40%，便于控軋控冷，高度自動控制，就(2)與(3)而言，F(xiàn)TSCR與CONROLL工藝都比CSP工藝優(yōu)越