CSP连铸-冷轧中板工艺培训课件.ppt

1、CSP连铸工艺-冷轧-中板工艺 马钢第一钢轧总厂 人力资源部 陈德武 第1页，共47页。1、CSP连铸工艺简介连铸工艺简介2、冷轧工艺简介、冷轧工艺简介3、中板工艺简介、中板工艺简介4、实习安全注意事项、实习安全注意事项第2页，共47页。1、CSP连铸工艺简介连铸工艺简介 compact strip plant 连铸主要功能：连铸主要功能：将液态的钢水，在本工序通过一次二次冷却成固态钢坯。连铸主要原理：连铸主要原理：将钢水流入到通水冷却的结晶器铜管里冷却形成具有一定坯壳厚度的铸坯，出结晶器后，再通过直接喷水到铸坯表面、辐射、设备冷却等方式进一步冷却，将带走未凝固钢水及凝固后铸坯的热量，使未凝固

2、的钢水继续凝固，已凝固的钢水降低温度。第3页，共47页。连铸主要任务连铸主要任务 通过合理的冷却制度及相关工艺制度，把钢水凝固成组织致密、低倍组织中无裂纹，无严重中心疏松、中心缩孔和中心偏析钢坯。CSP连铸主要生产钢种 冷轧基料SPHC、SPHD；普通碳素结构钢SS400；花纹板HQ235；集装箱板SPA-H；高强火车车箱板09CuPNiCr、Q450NQR1；汽车大梁钢M510L；管线钢X52、X60；无取向电工钢MGW1300、MGW800、MGW600、MGW350等。第4页，共47页。CSPCSP连铸机主要装备示意图连铸机主要装备示意图第5页，共47页。l铸机简介：铸机简介：l机型：立

3、弯式连铸机l顶弯半径：3.25ml铸机冶金长度：9705mml中间包设计容量：36tl结晶器断面：900160090mm/72mml结晶器型式：漏斗型直结晶器l结晶器长度：1100mml振动台：液压振动l扇形段：4个，二冷为全水冷却l拉速（铸坯厚度70mm）：35m/min连铸机工艺流程连铸机工艺流程第6页，共47页。铸坯裂纹是影响连铸机产量和铸坯质量的主要缺陷。据统计铸坯各类缺陷中的50为裂纹。铸坯出现裂纹，重者会导致漏钢和废品，轻者需进行精整。带液芯的铸坯在连铸机内运行和凝固过程中为什么会产生裂纹，这是一个复杂的问题。当外力作用于带液芯的坯壳上，究竟是否产生裂纹决定于钢的高温力学行为、凝固

4、的冶金行为和铸机设备运行状态。就裂纹而言，可分为铸坯表面裂纹和铸坯内部裂纹两类。如图1表示连铸坯常见的表面裂纹类型。表面裂纹表面裂纹第7页，共47页。表面裂纹表面裂纹 图1 铸坯表面裂纹类型 1横向角部裂纹 2纵向角部裂纹 3横裂纹 4宽面纵向裂纹 5网状裂纹 6深振痕下面就连铸坯表面纵裂纹和横裂纹产生的原因及其防止措施做一简要评述。第8页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹表面纵裂纹表面纵裂纹 铸坯纵向裂纹照片铸坯纵向裂纹照片铸坯纵向裂纹横断面放大照片铸坯纵向裂纹横断面放大照片 第9页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹表面纵裂纹一般有以下特征：表面纵裂纹一般有以下特征：（1）产生纵

5、裂纹的表面常伴有凹陷，纵裂纹的严重性与表面凹陷相对应。（2）裂纹沿树枝晶干方向扩展。（3）裂纹内发现有硅、钙、铝等元素的夹杂物。（4）在裂纹边缘出现有一定的脱碳层，说明裂纹是在高温下形成扩展的。第10页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹表面纵裂纹产生的原因表面纵裂纹产生的原因 板坯横断面低倍检验指出，纵裂纹起源于激冷层薄弱处。结晶器的模拟试验指出，纵裂纹起源于结晶器的弯月面区（几十mm到150mm）周边坯壳厚度薄弱处。这说明纵裂纹起源于结晶器的弯月面区初生凝固壳厚度的不均匀性。由于受力的作用：（1）板坯凝固壳四周温度不均匀而产生的收缩力。（2）板坯收缩由钢水静压力产生的鼓胀力。（3）宽度

6、收缩受侧面约束产生的弯曲应力。这些力的的综合作用在坯壳上，当张应力超过钢的高温允许的强度，则就在坯壳薄弱处萌生裂纹，出结晶器后在二冷区继续扩展。第11页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹结晶器铜板质量结晶器铜板质量l宽面铜板表面龟裂（图2-13）影响铸坯和结晶器之间的间隙不均匀性会导致摩擦力的变化使各处受力不同而易产生铸坯纵裂，导致铸坯和结晶器之间流入液渣不均匀造成的传热不均也易产生铸坯纵裂l结晶器下口窄面铜板磨损，窄面铜板不能够对坯壳提供有效的支撑，铸坯就容易发生纵裂。图2-13 结晶器宽面铜板龟裂第12页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹结晶器振动结晶器振动l 适当加大负滑脱量

7、，保证坯壳愈合，降低纵裂l 振动偏差大，板坯表面纵裂升高结晶器钢液流动结晶器钢液流动l 水口对中，防止产生偏流；水口材质浸蚀，出口流股不对称，造成偏流。l水口插入深度合适l水口结构第13页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹防止薄板坯表面纵裂纹措施防止薄板坯表面纵裂纹措施 防止纵裂纹产生的根本措施，就是使结晶器弯月面区域坯壳生长厚度均匀。（1）结晶器初始坯壳均匀生长l热顶结晶器l结晶器弱冷l合适结晶器锥度l良好的结晶器铜板表面第14页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹（2）结晶器钢水流动的合理性l 液面波动3mml 浸入式水口对中，防止偏流l 合理的浸入式水口设计（合适的出口直径，倾

8、角）l 合适的水口插入深度（3）结晶器振动l 合适的负滑脱时间tNl 合适的频率和振幅l 防止振动偏差(纵向，横向0.2mm)第15页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹（4）合适的保护渣选用保护渣的原则是：*摩擦力控制小 *低熔点 *低粘度 *低碱度（玻璃性）除设计合适的保护渣组成和熔化性能外，在生产上，薄板坯根据浇注钢种和拉速，控制好：l v（粘度拉速）35 Pm/minl 结晶器钢液面上液渣层厚度69mml 合适渣子消耗（0.30.5kg/t）第16页，共47页。铸坯表面纵裂纹铸坯表面纵裂纹（5）出结晶器铸坯运行l 结晶器与扇形段的对弧准确l 二次冷却均匀（6）钢水质量l钢中S30l

9、 残余元素Cu、Sn控制0.1%lC控制避开0.070.16%l控制好钢水中夹杂物第17页，共47页。铸坯表面横裂纹铸坯表面横裂纹表面横裂纹特征表面横裂纹特征l 横裂纹可位于铸坯面部或棱边l 横裂纹与振痕共生，深度24mm，可达7mm，裂纹深处生成FeO，不易剥落。振痕深，柱状晶异常，形成元素的偏析层，轧制板上留下花纹状缺陷。第18页，共47页。铸坯表面横裂纹铸坯表面横裂纹l控制板坯加热温度 如果在加热炉中板坯停留时间短或是加热温度低，浇注过程析出的第二相质点不可能溶解，在轧制过程中就会出现质量问题。第19页，共47页。铸坯表面横裂纹铸坯表面横裂纹防止薄板坯横裂纹措施防止薄板坯横裂纹措施（1）

10、控制钢水中N含量（2）合适的二次冷却水量 根据钢种不同,二冷配水量分布应使铸坯表面温度分布均匀,应尽量减少铸坯表面和边部温度差。采用动态二冷配水模型。（3）合适保护渣 保护渣用量和粘度,既要满足减浅振痕,又要防止坯壳粘结.最少0.3kg/t。（4）合适的结晶器锥度，减小铸坯与结晶器铜板间的摩擦力（5）合适铸坯轿直温度，以避开脆性区。（6）矫直辊水平度管理（7）合理的加热制度第20页，共47页。2、冷轧工艺简介、冷轧工艺简介l冷轧分厂是在原初轧基础上改造而来，于2004年2月投产。主生产线线冷轧机组设计生产能力为152.8万吨/年，是国内第一条原料全部由CSP热轧提供的生产线，也是第一条批量生产

11、低牌号电工钢的连轧生产线。产品主要应用于建筑、轻工、机械制造行业以及部分家电、汽车用板。截止目前已经生产各类冷轧板860万吨第21页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介l冷轧分厂由酸洗连轧机组、磨辊间、酸再生脱盐水三大部分组成。酸洗冷连轧机组为罩退、镀锌提供原料以及部分硅钢原料、磨辊间为酸洗冷连轧机组、镀锌机组、平整机组提供轧辊、酸再生脱盐水为酸洗连轧机组提供再生酸以及平整、镀锌、酸洗冷连轧的脱盐水。第22页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介第23页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介第24页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介l引进的是日本三菱日立公司的技术，在当时是国内最先进入口两台开卷

12、机交替开卷，一台开卷，一台做好准备，之后是双切剪，对带钢的头尾进行剪切，保证带钢头尾平整。开卷结束后，上一卷带钢尾部停在焊机出口，下一卷带钢头部进入焊机入口，采用闪光对焊，使带钢连接为一个整体，整个焊接过程用时64秒。之后带钢进入入口活套，出活套之后进行破鳞拉矫，使带钢表面氧化铁皮破碎。破鳞后的带钢进入酸槽酸洗。酸槽采用的是四段式逆流盐酸酸洗，酸液从四号酸槽注入，向一号槽通过溢流流动，带钢从一号槽进入。酸槽总长度120米，酸洗能力比较高，带钢表面氧化铁皮可在30秒内清洗干净。由于酸洗段要求带钢不能停止，所以入口活套用来缓冲焊接停机的带钢供给。带钢酸后进行漂洗烘干，使用脱盐水将表面残存酸液清洗干

13、净，再烘干使表面干燥。之后带钢进入中间活套。出了中间活套进入切边剪，对带钢宽度进行控制。切边剪采用的是无动力塔式旋转切边剪，切边精度可以达到0.5mm。切边后带钢进入出口活套，然后再通过张紧辊，最后进入轧机。中间活套和出口活套同样是为了缓冲切边剪和轧机停机时的带钢运行。轧机采用的是四机架六辊连轧机，带钢从轧机入口进入连续通过四个机架，一次轧制到目标厚度。轧机出口最高速度可以达到1250mpm。带钢轧制到目标厚度之后，通过飞剪进行分卷，分卷后的带钢在卡罗塞卷取机进行连续卷取。之后钢卷经过卸卷、称重、打包，最后入库。在卸卷位置的旁边配套有钢卷检查台，可以对钢卷进行开卷检查，一般检查长度在1020米

14、。酸洗连轧生产线的冷连轧生产线之一第25页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介l焊机采用了三菱电机的NMW-C1250FS全自动顶锻闪光焊机，具有焊后热处理功能，通过无级高度调整的焊缝清理装置、高效的闪光收集系统、自动化远程控制系统等，确保焊接质量并提高了焊接品种适应性，减少了人工停机时间；l冷连轧机采用了日立公司开发的四机架UCM轧机，可轧制薄规格、大压下率的产品，比四辊五机架轧机具有更大的轧制能力；l四机架UCM轧机可采用无凸度工作辊生产各种产品，不需要根据轧制程序表选择不同的工作辊凸度，可减少轧辊储备，便于生产管理；lUCM轧机通过工作辊正负弯辊、中间辊正弯及轴向窜动、轧辊调平等技术实现

15、凸度自由控制，获得最佳的工作辊缝。l4轧机出口配有ABB公司的板形仪及在4轧机设有多段冷却控制装置，对带钢板形进行闭环控制，可获得极佳的带钢板形；l冷连轧机组液压压上系统采用日立公司开发的力马达伺服阀和SONY磁尺，系统响应快，辊缝控制精度高，结合日立公司的AGC技术及测厚仪，测速仪、张力计等电控仪表，可实现高精度的自动厚度控制和动态变规格控制，提高产品质量。第26页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介l在驾驭这套高精度生产线时，我们并非一帆风顺，我们遇到了各种各样的问题，以下是对生产影响比较重大的一些事情：l连续生产中的断带问题l带钢跑偏问题l钢卷松卷、塌卷问题l带钢酸洗控制的问题l带钢尺寸

16、精度控制问题l带钢板形控制问题l带钢表面质量问题第27页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 断带断带l分类及危害：l措施：l提高焊缝质量l加强原料缺陷检查（边部质量）l加强轧辊质量控制（轧辊内部缺陷）分类发生频次危害低高小大轧机区域高速断带低速断带酸洗区域高速断带低速断带第28页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 断带断带第29页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 跑偏跑偏l冷轧生产线共有组纠偏装置，另外还有组侧导装置，都是为了防止带钢跑偏。一般情况下，带钢少量跑偏可通过手动点动控制将带钢位置恢复，跑偏严重时将发生拉边或断带事故，轧机内跑偏必然造成断带。跑偏的原因主要是原料存在镰刀弯或设

17、备异常。第30页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 带钢尺寸精度带钢尺寸精度l宽度：宽度控制必须综合考虑轧机颈缩量以及连续退火颈缩量l厚度：厚度控制依靠系统自动控制，精度可以达到3%厚度偏差内，98%长度的要求第31页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 板形控制板形控制l原料板形控制l原料断面控制l弯辊调平、点冷控制l夹送辊磨损l张力辊磨辊l空气吹扫异常l轧辊粗糙度不均第32页，共47页。冷轧工艺简介冷轧工艺简介 表面质量表面质量l表面质量检查一般是在轧制完后，带刚在检查台进行检查，要求能够快速定位缺陷，尽量减少带缺陷的钢卷产出。l带钢自身的表面缺陷：夹杂、压氧、来料划伤l轧辊造成的表面缺

18、陷：辊印、刀花印、色差、斑迹、机械划伤l乳化液相关的表面缺陷：热划伤、斑迹、表面清洁度第33页，共47页。冷轧生产控制冷轧生产控制l7年来我们不断对各类事故的经验和教训进行总结，逐步形成了一整套的技术和生产管理规定，对分厂的经济责任制进行了7次修订，先后制定了17个事预案，13个标准化作业文件，编制了冷轧常见缺陷手册，让每一个员工对各类遇到过的生产事故能够及时的预防和处理。l我们的酸洗连轧生产线不论是在产量还是质量均已在同类生产线中处于先进水平，涟钢、唐钢、本钢、广钢、铜陵铜板、济钢、京唐钢铁公司以及新区冷轧曾先后在我厂进行现场培训。第34页，共47页。3 3、中板工艺简介、中板工艺简介 马钢

19、中板工艺流程图马钢中板工艺流程图第35页，共47页。中板产品类别中板产品类别l中板产品大纲产品名称代表牌号比例（%）产量（万吨）碳素结构钢Q235、S4005060低合金高强度结构钢Q345、Q390、Q420、Q4602024船体用结构钢A、B、AH32、DH32、AH36、DH36、C-B/NS1518锅炉和压力容器用钢Q245R、Q345R89.6桥梁用结构钢Q235q-Q420q56其他HP245、HP345等22.4第36页，共47页。控制轧制定义及其分类控制轧制定义及其分类 概念l控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度和控制轧制是在热轧过程中通过对金属加热制度、变形制度

20、和温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获温度制度的合理控制，使热塑性变形与固态相变结合，以获得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新得细小晶粒组织，使钢材具有优异的综合力学性能的轧制新工艺工艺第37页，共47页。中板所采用的轧制方式分析中板所采用的轧制方式分析中板目前轧制工艺 规程钢种钢种Q235Q235Q345Q345坯料厚度坯料厚度/mm/mm220220220220坯料加热温度坯料加热温度/126012602020124012402020采用的控轧工艺采用的控轧工艺过渡型轧制过渡型轧制过渡型轧制过渡型轧制粗轧开轧温度粗轧开轧温度/1130113030301130

21、11303030粗轧终轧温度粗轧终轧温度/1000（1050）1000（1050）粗轧道次变形量粗轧道次变形量/%/%5%5%15%15%5%5%15%15%精轧道次间冷却精轧道次间冷却喷淋水冷喷淋水冷喷淋水冷喷淋水冷精轧开轧温度精轧开轧温度/900（950）900（950）精轧终轧温度精轧终轧温度/85085050508408404040精轧道次变形量精轧道次变形量/%/%10%10%20%20%10%10%20%20%终轧前控制特点终轧前控制特点成品后四道累积变形率成品后四道累积变形率40%40%成品后四道累积变形率成品后四道累积变形率40%40%终轧温度控制方式终轧温度控制方式精轧空过道

22、次或中间坯待温精轧空过道次或中间坯待温1 12 2块块精轧空过道次或中间坯待温精轧空过道次或中间坯待温1 12 2块块开矫温度开矫温度71071010106606602020采用的控轧工艺采用的控轧工艺过渡型轧制过渡型轧制过渡型轧制过渡型轧制第38页，共47页。粗轧道次分配表粗轧道次分配表钢种钢种Q235BQ235B成品厚度成品厚度2020*20002000坯料坯料220220*14001400*20002000道次道次轧制方式轧制方式入口厚度入口厚度出口厚度出口厚度压下率压下率%1 1横扎横扎22022019519511.42 2横扎横扎19519517517510.33 3横扎横扎1751

23、7515715710.34 4横扎横扎15715714614675 5纵轧纵轧146146130130116 6纵轧纵轧13013011511511.57 7纵轧纵轧11511510210211.38 8纵轧纵轧102102909011.89 9纵轧纵轧9090808011.11010纵轧纵轧8080707012.5第39页，共47页。粗轧影响性能的因素粗轧影响性能的因素l粗轧性能控制l高温再结晶区进行轧制l合适的变形率，反复再结晶，细化晶粒二辊道次分配现状 少数情况下11道次，普遍为13-15道次，个别情况下17-19道次。二辊道次压下率普遍在11%左右，宽展道次更是仅有7%，与理想的15%

24、20%理论压下率相比，存在较大的差距。二辊粗轧不能采用大压下轧制是影响性能提升的一个重要因素；特别是前2道次不能采用大压下（18%-20%）对性能的影响尤为明显。第40页，共47页。精轧性能控制分析精轧性能控制分析l精轧性能控制l具备较宽的未再结晶温度加工窗口l未再结晶区轧制累计变形量不小于40%现状lC-Mn钢再结晶温度较低，一般在900以下，未再结晶温度区域加工窗口较窄，未再结晶区轧制困难。l未再结晶区精轧道次变形量不足20%第41页，共47页。微合金元素在控轧轧制中的作用微合金元素在控轧轧制中的作用l微合金元素在控轧控冷中的作用：加热时阻止奥氏体晶粒长大加热时阻止奥氏体晶粒长大抑制奥氏体

25、再结晶（扩大奥氏体未再结晶区）抑制奥氏体再结晶（扩大奥氏体未再结晶区）改变临界变形量和再结晶温度（扩大未再结晶区）改变临界变形量和再结晶温度（扩大未再结晶区）细化铁素体晶粒细化铁素体晶粒固溶部分的相变强化作用固溶部分的相变强化作用第42页，共47页。中板控轧方式中板控轧方式 综上，我们所采用的控轧方式既不属于型控轧，也不属于型控轧，应该是一种过渡型控轧 但从目前的实际情况看，我们若采用两阶段控轧时，精轧区域存在以下问题：l粗轧终轧温度在1000以上，二、四辊之间待温辊道距离短，每组中间坯最多在23块，在生产节奏快的情况下，中间坯温降不够。l精轧处于部分再结晶区域轧制。l我们一般采用6道次精轧，

26、从目前掌握的数据看，精轧第四道次时钢温一般都不低于950，普碳低碳钢因其未再结晶上限温度更低，要实现这一类型的轧制是比较困难的。对于碳素钢及普通低合金钢而言，未再结晶区轧制道次或许仅有1道，或许根本没有。因此其位错增值机会更小，不能达到未再结晶区细化晶粒的效果。第43页，共47页。中板产品未来方向中板产品未来方向中板线未来加热炉及轧后冷却设备的改造l强度更高，规格更厚，高附加值l合金减量化生产，低成本路线第44页，共47页。4、实习安全注意事项l1、穿戴好劳保用品l2、上下台阶注意安全l3、走路不看“景”，看“景”不走路l3、只能看，不能动，l4、走安全过道、不要挤在一起l5、在路上行走要排队l6、厂房内禁止摄像第45页，共47页。谢谢大家！谢谢大家！第46页，共47页。演讲完毕，谢谢观看！第47页，共47页。