关于薄板坯连铸冶金设备应用的探讨

384 编辑：中冶有色技术网来源：王小寅

2024-03-12 11:58:28

摘要：本文作者对薄板连铸冶金的生产工艺进行了分析介绍,提出了薄板坯连铸连轧项目应注意的问题。

关键词：薄板坯连铸,冶金设备,应用,探讨

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：

薄板坯连铸连轧技术的成功发展,在于其先进的技术和合理的设计,它将热轧板卷的生产集中在一条短流程的生产线上,具有投资少、能耗低、生产率高、产品质量好等一系列优点。它的引进建设必将促进低成本战略的实施,带来显著的经济效益。

1 薄板连铸主要生产工艺

典型的薄板坯连铸连轧工艺流程由炼钢（电炉或转炉）—炉外精炼—薄板坯连铸—连铸坯加热—热连轧等五个单元工序组成。该工艺将过去的炼钢厂和热轧厂有机地压缩、组合到一起,缩短了生产周期,降低了能量消耗,从而大幅度提高经济效益。

1.1 技术实质

应用先进的近终型连铸技术,将铸出的板坯厚度减薄到一临界区间,省去传统的热轧板带机组中的粗轧机架,在连铸机和连轧机之间给予较小的热量补充,直接通过精轧机组轧成热轧带卷。使从钢液进入结晶器到热轧卷取完毕的时间缩短到15～30min。

1.2 关键技术

薄板坯连铸连轧工艺和传统工艺相比,关键在于突破了传统的工艺概念,采用了许多先进的新技术、新装备。

1.2.1 结晶器及相关技术的设计为提高薄板坯连铸单流产量,提高铸坯质量,扩大品种,结晶器已由传统的平行板型演化成现在的漏斗型乃至全鼓肚型,使上口的面积加大,以利于浸入式水口的插入及保护渣的熔化。

结晶器的形状不同,所采用的浸入式水口也不同。但随着技术的发展,各种类型的浸入式水口也都在不断演变。如CSP工艺所采用的长水口,已由传统的板坯连铸机使用的第一代演变到现在的十字出口状的第四代,这种十字状出口可增加钢水流量,稳定拉速,提高使用寿命。

薄板坯连铸机相比传统的板坯连铸机拉速更高,再加上结晶器上口空间的限制,一般连铸机上常用的混合型和预熔型颗粒渣已不适用。现在采用的是粘度更低、流动性更好的中空颗粒渣,加入后可在结晶器壁与坯壳间迅速形成稳定可控的渣膜,起到良好的润滑和吸附作用。

1.2.2 铸轧技术

铸轧技术是薄板坯连铸连轧工艺的关键技术,包括液芯压下和液-固两相轧制两方面。铸坯从结晶器下口出来,经过铸轧其厚度可减少60%。液芯铸轧对细化晶粒效果明显,可获得良好的韧性,而固相轧制为薄板坯连铸机直接生产中板提供了条件。铸轧技术的成功运用为提高铸坯质量,进一步降低能耗作出了贡献。

1.2.3 拉坯速度

拉坯速度高是薄板坯连铸的特点之一,拉速一般在5～8m/min。为使薄板坯连铸连轧生产线上的连铸机和连轧机更加匹配,提高铸坯的拉速势在必行。要提高拉速,则要求进一步改善结晶器的传热,所以必须加大冷却强度、减小结晶器铜板厚度、控制保护渣为薄膜状。

1.2.4 加热方式

薄板坯连铸连轧工艺中大都采用均热炉的加热方式,炉内布置内芯冷却的耐热辊道,保温效果好。视薄板坯入炉温度的高低而进行保温或加热,大大降低了能耗。对于2流薄板坯连铸机及1套连轧机的流程,均热炉为平移式或摆动式,极大地方便了铸坯的加热和传输。在某些薄板坯连铸连轧工艺中,均热炉还承担了一定的连铸和连轧之间的衔接匹配缓冲作用。

1.2.5 连轧机组

薄板坯连铸机提供的板坯厚度一般为40～70mm,对于某些不带液芯铸轧的工艺,可设粗轧机组,将铸坯减薄后再送精轧机组,这就为采用尽量少的精轧机架生产较薄的热轧带卷创造了条件。连铸轧机组一般都配备了先进的板型控制技术,如：CC技术、RTC技术、PFC/CFC技术等。

另外,在薄板坯连铸连轧工艺中的热除鳞技术、在线磨辊技术、宽度自动控制技术、控制冷却技术等相对传统的厚板坯生产工艺都做了大量的技术改进。总之,正是这些新技术的研究应用,使得薄板坯连铸连轧工艺得以成功应用。

2 产品种类和质量

薄板坯连铸连轧技术应用于工业生产已有十多年时间,生产的钢种也不断扩大,目前能覆盖传统板带产品的75%,其中以低碳钢为主,也可生产低合金钢、硅钢、铁素体不锈钢、奥氏体不锈钢等。薄板坯连铸连轧还是一项正在发展的技术,随着技术的不断完善,产品的范围还会进一步扩大。

薄板坯连铸连轧省去了传统的冷装炉工序,属于直接轧制,可以完全发挥微合金化元素的潜在作用,对提高产品的性能有很大影响。另外,因坯料的减薄而产生的快速冷却和凝固的过程,可以减少坯料内部宏观偏析的均匀分布,而且起到细化一次晶粒的作用,但由于坯料的减薄导致了压下率的减小,因此在性能的进一步提高上也存在着一定的困难。

由于薄板坯连铸一般都采用复杂横截面的结晶器,都是在狭窄的空间下浇钢,给浇铸带来一定的困难,坯料容易产生横向角裂和表面纵裂,这是需要进一步解决的问题。总的来说,薄板坯连铸连轧来料的尺寸精度高,温度控制均匀,所以产品质量好,性能更加均匀、稳定。

3 薄板坯连铸连轧项目应注意的问题

薄板坯连铸连轧属于新工艺。如何进行规划建设,如何引进国外的先进技术装备等问题,都要进行认真的研究,谨就其中的几个应予重视的关键问题进行分析和探讨。

3.1 工艺流程的选择

目前已有的各种薄板坯连铸连轧工艺在技术、设备上都已趋于成熟,但究竟采用何种工艺还是值得研究的。从目前世界各国的薄板坯连铸连轧生产线建设情况来看,笔者认为还是采用CSP工艺为好。CSP工艺从诞生到现在,在工艺技术、装备及控制系统等方面均做了很多改进。现在新建的CSP生产线普遍采用了带电磁闸的漏斗型结晶器、液压振动装置、新型高压水除鳞装置、液芯压下、立辊轧机及板型和平整度控制等多项新技术、新装备,使CSP工艺不断完善发展,现已进入成熟的应用阶段。

考虑到目前的技术装备和发展方向,将来薄板坯连铸连轧的规划建设,应该利用原有的高炉—转炉资源和技术,即用高炉—转炉来嫁接薄板坯连铸连轧技术,形成高炉—转炉—炉外精炼—连铸机—均热炉—连轧机的长流程薄板坯连铸连轧生产线。

3.2 连铸机的设置

薄板坯连铸连轧生产线的生产能力主要取决于连铸机,从已有的生产实践来看,一流连铸机配一套轧机是不足取的。因为从投资上看,轧机的投资远远高于连铸机的投资,要想取得良好的经济效益,必须充分发挥轧机的生产能力。而一套轧机的产能又远远大于单流铸机的产能,所以理想的设计应该是二流铸机。当然考虑到投资承受能力,可以分两步走,先建一流,最终建成二流连铸机配一套轧机。

3.3 粗轧机的保留

薄板坯连铸连轧工艺最初的设计是铸出50mm左右的坯料,直接进精轧机,省去粗轧,从而紧凑结构,缩短生产周期。但其铸坯的减薄却极大地限制了产量,从规模效益上讲是得不偿失的,所以现在某些薄板坯连铸连轧生产线又重新加上了粗轧机。就目前的情况看,还是保留粗轧机为好,这样能更好地发挥后部轧机的能力,提高整条生产线的生产能力,最大限度地降低生产成本,在规模效益上受益。

3.4 工序間的衔接

在工艺流程的规划上必须考虑到整个生产线的连续性,特别是炼铁—炼钢—连铸—连轧各工序间的均衡生产问题。任一工序的生产出现波动,无论是在产量或者质量上,都将影响整个工艺流程的顺利进行。因此必须要有相应的技术和装备在各工序间建立衔接缓冲区,以进一步协调各工序的连接和匹配问题。

3.5 技术装备的引进

目前,薄板坯连铸连轧技术还在不断地发展,其工艺流程的设计路线也在不断改进和完善。在引进国外的技术和装备时,应该用发展的眼光,借鉴国内兄弟厂家的经验,既要技术先进,又要适合自己的实际情况,不能盲目地生搬硬套。在引进之后,要积极地消化吸收,不只是学习先进的技术,更要学习科学的设计思路。

3.6 工程的后续发展

在薄板坯连铸连轧生产线的规划中,要充分考虑到建成投产后的工程延伸发展,比如现在某些厂家在生产线后续建了平整分卷、酸洗、镀锌或冷轧生产线,以期提高产品的附加值。可以肯定,随着众多新技术、新装备的应用,薄板坯连铸连轧技术还会有长足的进步,所以在薄板坯连铸连轧工程的规划建设中,要给以足够的重视。

4 结束语

薄板坯连铸连轧是生产热轧板卷的新一代工艺流程,与传统工艺流程相比,在节约投资、缩短生产周期、提高成材率、降低生产成本等方面有明显优势。薄板坯连铸连轧技术最初是为电炉短流程小钢厂生产板带而开发的。鉴于它在技术和经济效益方面显示出的巨大优势,逐渐受到了许多大型钢铁联合企业的重视,目前已成功地嫁接到传统的高炉—转炉长流程钢铁生产工艺中。

参考文献：

[1] 万建良.对连铸工艺和设备的要求研讨[J].江苏冶金.2011,（06）.

[2] 王守君.连铸设备及连铸连轧组结合的连续化生产方法[J].重型机械科技.2010,（01）.

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