连铸工艺与设备连铸连轧的匹配课件.ppt

1、连铸工艺与设备连铸工艺与设备11.连铸连轧的匹配连铸连轧的匹配课程编号：课程编号：01014901课程类型：课程类型：选修课选修课学学 时：时：32 学学 分：分：2开课对象：开课对象：材料成型及控制工程专业本科生材料成型及控制工程专业本科生先修课程：先修课程：认识实习、机械设计、金属学、生产实习认识实习、机械设计、金属学、生产实习 2011.5.31第1页，共68页。n钢铁生产工艺流程发展方向：连续化钢铁生产工艺流程发展方向：连续化、紧凑化、自动化。、紧凑化、自动化。实现钢铁生产连续化的关键之一是实现实现钢铁生产连续化的关键之一是实现钢水铸造凝固和钢水铸造凝固和变形过程的连续化变形过程的连续

2、化，亦即，亦即实现连铸实现连铸-连轧过程的连续化连轧过程的连续化。n连铸与轧制的连续衔接匹配问题包括产量的匹配、铸坯连铸与轧制的连续衔接匹配问题包括产量的匹配、铸坯规格的匹配、生产节奏的匹配、温度与热能的衔接与控规格的匹配、生产节奏的匹配、温度与热能的衔接与控制以及钢坯表面质量与组织性能的传递与调控等多方面制以及钢坯表面质量与组织性能的传递与调控等多方面的技术，的技术，其中产量、规格和节奏匹配是基本条件，质量其中产量、规格和节奏匹配是基本条件，质量控制是基础，而温度与热能的衔接调控则是技术关键控制是基础，而温度与热能的衔接调控则是技术关键。11.1 连铸与轧制的衔接工艺连铸与轧制的衔接工艺第2

3、页，共68页。11.1 连铸与轧制的衔接工艺连铸与轧制的衔接工艺第3页，共68页。n连铸坯的断面形状和规格受炼钢炉容量及轧材品种规格和质连铸坯的断面形状和规格受炼钢炉容量及轧材品种规格和质量要求等因素的制约。铸机的生产能力应与炼钢及轧钢的能力量要求等因素的制约。铸机的生产能力应与炼钢及轧钢的能力相匹配，铸坯的断面和规格应与轧机所需原料及产品规格相匹相匹配，铸坯的断面和规格应与轧机所需原料及产品规格相匹配配(见表见表2-1及表及表2-2)，并保证一定的压缩比，并保证一定的压缩比(见表见表2-3)。n为实现连铸与轧制过程的连续化生产，应使连铸机生为实现连铸与轧制过程的连续化生产，应使连铸机生产能力

4、略大于炼钢能力，而轧钢能力又要略大于连铸能产能力略大于炼钢能力，而轧钢能力又要略大于连铸能力力(例如约大例如约大10%)，才能保证产量的匹配关系。，才能保证产量的匹配关系。11.1 钢坯断面规格及产量匹配衔接钢坯断面规格及产量匹配衔接第4页，共68页。表表2-1 铸坯的断面和轧机的配合铸坯的断面和轧机的配合第5页，共68页。表表2-1 铸坯的断面和轧机的配合铸坯的断面和轧机的配合第6页，共68页。表表2-2 铸坯的断面和产品规格的配合铸坯的断面和产品规格的配合第7页，共68页。n轧制压缩比：轧制压缩比：是指是指铸坯横截面积铸坯横截面积与所轧与所轧钢材横断面积钢材横断面积之比，之比，压缩比是为了

5、保证最终产品的组织结构和机械性能所需要的最压缩比是为了保证最终产品的组织结构和机械性能所需要的最小变形量，是保证内在质量所需的一个经验数据。高的压缩比小变形量，是保证内在质量所需的一个经验数据。高的压缩比可以使变形深透更完全，再结晶晶粒细化，性能较好。可以使变形深透更完全，再结晶晶粒细化，性能较好。n对一般普碳钢连铸坯，如生产只要求强度性能达标的对一般普碳钢连铸坯，如生产只要求强度性能达标的钢材产品，压缩比为钢材产品，压缩比为45时就可满足要求。而对于优质时就可满足要求。而对于优质钢、合金钢连铸坯，最小压缩比值不得低于钢、合金钢连铸坯，最小压缩比值不得低于10。第8页，共68页。n炼钢技术的进

6、步提高了钢的纯净度，近终形连铸对凝固过程和炼钢技术的进步提高了钢的纯净度，近终形连铸对凝固过程和凝固组织的优化控制，使得保证钢材性能所需的最小压缩比发凝固组织的优化控制，使得保证钢材性能所需的最小压缩比发生了变化。生了变化。n除杂质总量外，杂质的种类、粒度和分布也影响压缩除杂质总量外，杂质的种类、粒度和分布也影响压缩比的选择。当钢中比的选择。当钢中S、P、N、H、O等杂质总量继续下降等杂质总量继续下降时，加上连铸质量的提高，达到钢材基本性能要求的最时，加上连铸质量的提高，达到钢材基本性能要求的最小压缩比会继续下降。炼钢小压缩比会继续下降。炼钢-连铸连铸-轧钢三者技术进步的相轧钢三者技术进步的相

7、互影响，将最终实现铸互影响，将最终实现铸-轧一体化，即轧一体化，即实现所谓的实现所谓的“极限近极限近终形连铸终形连铸”加加“最小压缩比轧制最小压缩比轧制”的低能耗、低成本的铸的低能耗、低成本的铸-轧轧一体化一体化。这不仅对板材生产，而且也是棒、线、型材生。这不仅对板材生产，而且也是棒、线、型材生产发展的要求。产发展的要求。第9页，共68页。铁碳平衡图铁碳平衡图第10页，共68页。11.2 连铸与连轧衔接工艺类型连铸与连轧衔接工艺类型连铸与轧钢的衔接模式连铸与轧钢的衔接模式第11页，共68页。类型类型1CR(Cast-Rolling)类型类型1CC-DR类型类型2-HCR或或DHCR类型类型3(

8、)HCR类型类型4CC-HCR类型类型5CC-CCR冷装炉轧制冷装炉轧制u钢材生产工艺趋向：连续化，铸轧一体化。钢材生产工艺趋向：连续化，铸轧一体化。u连铸连轧的定义：连铸连轧的定义：1及及2能实现均衡连续化生产，无相变工能实现均衡连续化生产，无相变工艺。艺。11.2 连铸与连轧衔接工艺类型连铸与连轧衔接工艺类型第12页，共68页。类型类型1为连铸坯直接轧制工艺，简称为连铸坯直接轧制工艺，简称CC-DR(Continuous Casting-Direct Rolling)或称或称HDR(Hot Direct Rolling)特点：铸坯温度在特点：铸坯温度在1100以上，铸坯不以上，铸坯不需进加

9、热炉加热，只需进加热炉加热，只需在输送过程中进行需在输送过程中进行补热和均热，即直接补热和均热，即直接送入轧机进行轧制。送入轧机进行轧制。在连铸机与轧机间只在连铸机与轧机间只有在线补偿加热而无有在线补偿加热而无正式加热炉缓冲工序。正式加热炉缓冲工序。11.2 连铸与连轧衔接工艺类型连铸与连轧衔接工艺类型第13页，共68页。类型类型2为连铸坯直接热装轧制工艺，简称为连铸坯直接热装轧制工艺，简称DHCR(Direct Hot Charge Rolling)或称为高温热装炉轧制工艺，简称或称为高温热装炉轧制工艺，简称-HCR(-Hot Charge Rolling)特点：装炉温度在特点：装炉温度在7

10、001000左右，左右，即在即在A3线以上奥氏线以上奥氏体状态直接装炉，体状态直接装炉，加热到轧制温度后加热到轧制温度后进行轧制。只有加进行轧制。只有加热炉缓冲工序且能热炉缓冲工序且能保持连续高温装炉保持连续高温装炉生产节奏的称为直生产节奏的称为直接接(高温高温)热装轧制热装轧制工艺。工艺。第14页，共68页。特点：装炉温度一特点：装炉温度一般在般在400700之之间。而低温热装工间。而低温热装工艺，则常在加热炉艺，则常在加热炉之前还有保温坑或之前还有保温坑或保温箱等，即采用保温箱等，即采用双重缓冲工序，以双重缓冲工序，以解决铸、轧节奏匹解决铸、轧节奏匹配与计划管理问题。配与计划管理问题。类型

11、类型3、4为铸坯冷至为铸坯冷至A3甚至甚至A1线以下温度装炉，称为低线以下温度装炉，称为低温热装轧制工艺，简称温热装轧制工艺，简称HCR(Hot Charge Rolling)第15页，共68页。类型类型5为传统的连铸坯冷装炉轧制工艺，简称为传统的连铸坯冷装炉轧制工艺，简称CCR(Cold Charge Rolling)特点：连铸坯冷特点：连铸坯冷至常温后，再装至常温后，再装炉加热后轧制，炉加热后轧制，一般连铸坯装炉一般连铸坯装炉的温度在的温度在400以下。以下。第16页，共68页。CC-DR和和HCR工艺的主要优点：工艺的主要优点：节约能源消耗节约能源消耗 节能量与热装或补偿加热入炉温度有关

12、，入炉温度越高，节能量与热装或补偿加热入炉温度有关，入炉温度越高，则节能越多；则节能越多；直接轧制比常规冷装炉轧制工艺节能直接轧制比常规冷装炉轧制工艺节能80%85%。提高成材率，节约金属消耗提高成材率，节约金属消耗 加热时间缩短，烧损减少，加热时间缩短，烧损减少，DHCR或或CC-DR工艺，可使成材率工艺，可使成材率提高提高0.5%1.5%。简化生产工艺流程简化生产工艺流程 减少厂房面积和运输设备，节约基建投资和生产费用。减少厂房面积和运输设备，节约基建投资和生产费用。11.2 连铸与连轧衔接工艺类型连铸与连轧衔接工艺类型第17页，共68页。生产周期缩短生产周期缩短 从投料炼钢到轧制出成品仅

13、需几个小时；从投料炼钢到轧制出成品仅需几个小时；直接轧制时从钢水浇注到轧出成品只需十几分钟。直接轧制时从钢水浇注到轧出成品只需十几分钟。产品的质量提高产品的质量提高 加热时间短，氧化铁皮少，钢材表面质量好；加热时间短，氧化铁皮少，钢材表面质量好；无加热炉滑道痕迹，使产品厚度精度也得到提高；无加热炉滑道痕迹，使产品厚度精度也得到提高；有利于微合金化及控轧控冷技术的发挥，使钢材组织性有利于微合金化及控轧控冷技术的发挥，使钢材组织性能有更大的提高。能有更大的提高。11.2 连铸与连轧衔接工艺类型连铸与连轧衔接工艺类型第18页，共68页。11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术

14、发展概况n连铸连轧技术的起源连铸连轧技术的起源传统轧传统轧钢工序钢工序能源消能源消耗情况耗情况加热炉加热炉57.5%电能电能38.6%其他其他3.9%。节能的潜力节能的潜力u20世纪世纪50年代初期，开始实验研究工作，先后建年代初期，开始实验研究工作，先后建立了一些连铸连轧试验性机组进行探讨。立了一些连铸连轧试验性机组进行探讨。第19页，共68页。在线同步轧制在线同步轧制带液芯轧制带液芯轧制热装炉轧制热装炉轧制直接轧制直接轧制u20世纪世纪70年代中期以前，工业性试验研究和初步应用阶段。年代中期以前，工业性试验研究和初步应用阶段。所采用的所采用的主要实验主要实验研究方案研究方案主要方式主要方式

15、u20世纪世纪60年代后期，出现了工业生产规模的连铸连轧年代后期，出现了工业生产规模的连铸连轧试验机组。试验机组。11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术发展概况第20页，共68页。n连铸在线同步轧制连铸在线同步轧制u连铸与轧制在同一作业线上，铸坯出连铸机后，不经切断连铸与轧制在同一作业线上，铸坯出连铸机后，不经切断即直接进行与铸速同步的轧制。即直接进行与铸速同步的轧制。含义含义u先轧制后切断，铸与轧同步，铸坯一般要进行在线加热均先轧制后切断，铸与轧同步，铸坯一般要进行在线加热均温或绝热保温，每流连铸需配置专用轧机温或绝热保温，每流连铸需配置专用轧机(行星轧机或摆锻行星

16、轧机或摆锻机和连锻机机和连锻机)，轧机数目，轧机数目113架。架。特点特点11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术发展概况第21页，共68页。n操作复杂，对工艺装备和自动控制要求高，增大了技术实操作复杂，对工艺装备和自动控制要求高，增大了技术实现的难度；现的难度；n连铸速度太慢，一般只为轧制速度的连铸速度太慢，一般只为轧制速度的10%左右，铸轧速左右，铸轧速度不匹配，严重影响轧机能力的发挥，在经济上并不合算；度不匹配，严重影响轧机能力的发挥，在经济上并不合算；n轧制速度太低使轧辊热负荷加大，使辊面灼伤和龟裂，影轧制速度太低使轧辊热负荷加大，使辊面灼伤和龟裂，影响了轧辊的

17、使用寿命，增加了换辊的次数。响了轧辊的使用寿命，增加了换辊的次数。优点优点n生产过程连续化程度高，可实现无头轧制，增大轧材卷重，生产过程连续化程度高，可实现无头轧制，增大轧材卷重，提高成材率及大幅度节能等。提高成材率及大幅度节能等。缺点缺点u 20世纪世纪70年代中期后，在线同步轧制停止发展。年代中期后，在线同步轧制停止发展。11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术发展概况第22页，共68页。n带液芯铸坯的直接轧制带液芯铸坯的直接轧制u指铸坯未经切断的在线轧制，它除了具有上述在线指铸坯未经切断的在线轧制，它除了具有上述在线同步轧制的主要优缺点外，还有其自己特点。同步轧制

18、的主要优缺点外，还有其自己特点。含义含义优点优点u可减少铸坯中心部位的偏析，消除内部缩裂、中心疏可减少铸坯中心部位的偏析，消除内部缩裂、中心疏松及缩孔等缺陷；松及缩孔等缺陷；u显著降低单位轧制力，有利于节能；显著降低单位轧制力，有利于节能；u铸坯潜热得到充分利用，通过液芯复热更容易保证连铸坯潜热得到充分利用，通过液芯复热更容易保证连铸连轧过程中所需要的较高铸坯温度。铸连轧过程中所需要的较高铸坯温度。11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术发展概况第23页，共68页。u 20世纪世纪70年代末期以来，液芯轧制试验研究报道很少。年代末期以来，液芯轧制试验研究报道很少。u19

19、72年年11月在日本钢管公司京滨厂首次实现月在日本钢管公司京滨厂首次实现CC-HCR工工艺，到艺，到1979年日本已有年日本已有11个钢厂实现了个钢厂实现了HCR工艺。工艺。11.3连铸坯热装及直接轧制技术发展概况连铸坯热装及直接轧制技术发展概况第24页，共68页。11.4 CC-HCR工艺的优点工艺的优点n在连铸机和轧机之间不存在同步要求，并且可利用加热炉进在连铸机和轧机之间不存在同步要求，并且可利用加热炉进行中间缓冲，大大减少了两个工序之间互相牵连制约的程度，行中间缓冲，大大减少了两个工序之间互相牵连制约的程度，增大了灵活性，提高了作业率；增大了灵活性，提高了作业率；n 可实现多流连铸共轧

20、机，使轧机能力得到充分发挥；可实现多流连铸共轧机，使轧机能力得到充分发挥；n缩短生产周期，显著节能，可通过加热均温使铸坯塑性改缩短生产周期，显著节能，可通过加热均温使铸坯塑性改善和变形均匀，有利于钢材质量提高。善和变形均匀，有利于钢材质量提高。第25页，共68页。n CC-HCR工艺适合于以下情况：工艺适合于以下情况：u连铸机与轧机相距较远，无法直接快速传送；连铸机与轧机相距较远，无法直接快速传送；u连铸机流数较多，管理较复杂，需要用加热炉作缓冲；连铸机流数较多，管理较复杂，需要用加热炉作缓冲；u轧制产品规格多，需经常换辊和交换及变换规程或轧制产品规格多，需经常换辊和交换及变换规程或轧制宽度大

21、于轧制宽度大于1500mm宽带钢产品；宽带钢产品；u钢种特性本身要求进行均热以提高铸坯塑性及物理机钢种特性本身要求进行均热以提高铸坯塑性及物理机械性能。械性能。11.4 CC-HCR工艺工艺第26页，共68页。n小型材的小型材的CC-DR美国纽克公司达林顿厂和诺福克厂于美国纽克公司达林顿厂和诺福克厂于20世纪世纪70年代末，采年代末，采用用2流小方坯连铸机配置感应补偿加热炉和流小方坯连铸机配置感应补偿加热炉和13架连轧机，架连轧机，实现了小型材的实现了小型材的CC-DR工艺。工艺。n宽带钢的宽带钢的CC-DR新日铁于新日铁于1981年年6月在世界上首次实现了宽带钢月在世界上首次实现了宽带钢CC

22、-DR工艺，同年底日本的室兰厂、新日铁大分厂、君津厂和工艺，同年底日本的室兰厂、新日铁大分厂、君津厂和八幡厂，日本钢管公司福山厂等都相继实现了连铸坯热八幡厂，日本钢管公司福山厂等都相继实现了连铸坯热装和直接轧制工艺。装和直接轧制工艺。11.4 CC-DR工艺工艺第27页，共68页。n 20世纪世纪80年代中后期，最值得注意的重大新进展主年代中后期，最值得注意的重大新进展主要有远距离连铸要有远距离连铸-直接轧制工艺。直接轧制工艺。u 1987年年6月新日铁八幡厂实现了远距离月新日铁八幡厂实现了远距离CC-DR工艺，工艺，随后川崎制铁水岛厂也开发成功了远距离随后川崎制铁水岛厂也开发成功了远距离CC

23、-DR工工艺。艺。u 在在欧洲欧洲，发展比日本晚一些，发展比日本晚一些，80年代中期开始。年代中期开始。德国不莱梅钢厂装炉温度德国不莱梅钢厂装炉温度500，热装率，热装率30%；德国蒂森钢铁公司的布鲁克豪森厂平均装炉温度为德国蒂森钢铁公司的布鲁克豪森厂平均装炉温度为400。11.4 CC-DR工艺工艺第28页，共68页。u宝钢宝钢2050mm热带轧机于热带轧机于1995达到热装率为达到热装率为60%，平均热，平均热装温度为装温度为500550。u本钢本钢1700mm热连轧厂铸坯平均装炉温度为热连轧厂铸坯平均装炉温度为500，热装率，热装率80%左右。左右。n我国我国CC-DR和和 HCR工艺的

24、研究和应用情况工艺的研究和应用情况20世纪世纪80年代中期开始年代中期开始u武钢武钢1985年年4月实现了月实现了HCR工艺，热装温度在工艺，热装温度在400左左右，热装率可达右，热装率可达60%以上，平均热装温度达以上，平均热装温度达550以上。以上。u上钢五厂及济南钢铁总厂的远距离上钢五厂及济南钢铁总厂的远距离HCR工艺。工艺。在在20世纪世纪80年代末年代末 11.4 CC-DR工艺工艺第29页，共68页。1)连铸坯及轧材质量的保证技术连铸坯及轧材质量的保证技术(高温无缺陷铸坯生产技术高温无缺陷铸坯生产技术)；2)连铸坯及轧材温度保证和输送技术；连铸坯及轧材温度保证和输送技术；3)板坯宽

25、度的调节技术和自由程序板坯宽度的调节技术和自由程序(灵活灵活)轧制技术；轧制技术；4)炼钢炼钢-连铸连铸-轧钢一体化生产计划管理技术；轧钢一体化生产计划管理技术；5)保证工艺与设备的稳定性和可靠性的技术等多项综合技术。保证工艺与设备的稳定性和可靠性的技术等多项综合技术。n实现连铸实现连铸-连轧，即连轧，即CC-DR和和DHCR工艺的主要技术关键：工艺的主要技术关键：11.4 CC-DR工艺工艺第30页，共68页。n下图为连铸一连轧工艺与主要技术示意图，由图可见，要下图为连铸一连轧工艺与主要技术示意图，由图可见，要实现连铸与轧制有节奏地稳定均衡连续化生产，这实现连铸与轧制有节奏地稳定均衡连续化生

26、产，这5个方面个方面的技术都必须充分发挥作用。因此也可以广义地说，这些的技术都必须充分发挥作用。因此也可以广义地说，这些技术都是连铸与轧制连续生产的衔接技术。但其中在连铸技术都是连铸与轧制连续生产的衔接技术。但其中在连铸与轧制两工序之间最明显、最直观的衔接技术还是铸坯温与轧制两工序之间最明显、最直观的衔接技术还是铸坯温度保证与输送技术。度保证与输送技术。11.4 CC-DR工艺工艺第31页，共68页。连铸直接轧制连铸直接轧制(CC-DR)工艺与采用的关键技术工艺与采用的关键技术A 保证温度的技术保证温度的技术1钢包输送；钢包输送；2恒高速浇注；恒高速浇注；3板坯测量；板坯测量；4雾化二次冷却；

27、雾化二次冷却；5液芯前端位置控制；液芯前端位置控制；6铸机内及辊道周围绝热；铸机内及辊道周围绝热；7短运送线及转盘；短运送线及转盘；8边部温度补偿器边部温度补偿器(ETC)；9边部质量补偿器边部质量补偿器(EQC)；10中间坯增厚；中间坯增厚；11高速穿带高速穿带B.保证质量的技术保证质量的技术1转炉出渣孔堵塞；转炉出渣孔堵塞；2成分控制；成分控制；3真空处理真空处理RH；4钢包中间包结晶器保护；钢包中间包结晶器保护；5加大中间包；加大中间包；6结晶器液面控制；结晶器液面控制；7适当的渣粉；适当的渣粉；8缩短辊子间距；缩短辊子间距；9四点矫直；四点矫直；10压缩铸造；压缩铸造；11利用计算机系

28、统判断质量；利用计算机系统判断质量；12毛刺清理装置毛刺清理装置C 保证计划安排的技术保证计划安排的技术1高速改变结晶器宽度；高速改变结晶器宽度；2VSB宽度大压下；宽度大压下；3生产制度的计算机控制系统；生产制度的计算机控制系统；4减少分级数减少分级数D 保证机组可靠性的技术保证机组可靠性的技术1辊子在线调整检查；辊子在线调整检查；2辊子冷却；辊子冷却；3加强铸机及辊子强度加强铸机及辊子强度第32页，共68页。n连铸坯热送热装和直接轧制工艺的主要优点是：连铸坯热送热装和直接轧制工艺的主要优点是：(1)利用连铸坯冶金热能，节约能源消耗。节能效果显著，直利用连铸坯冶金热能，节约能源消耗。节能效果

29、显著，直接轧制可比常规冷装炉加热轧制工艺节能接轧制可比常规冷装炉加热轧制工艺节能80%85%；(2)提高成材率，节约金属消耗。由于加热时间缩短使铸提高成材率，节约金属消耗。由于加热时间缩短使铸坯烧损减少，例如高温直接热装坯烧损减少，例如高温直接热装(DHCR)或直接轧制，可或直接轧制，可使成材率提高使成材率提高0.5%1.5%；(3)简化生产工艺流程，减少厂房面积和运输各项设备，节简化生产工艺流程，减少厂房面积和运输各项设备，节约基建投资和生产费用。约基建投资和生产费用。11.5 连铸与轧制衔接模式与工艺连铸与轧制衔接模式与工艺第33页，共68页。(4)大大缩短生产周期，从投料炼钢到轧出成品仅

30、需几个大大缩短生产周期，从投料炼钢到轧出成品仅需几个小时；直接轧制时从钢水浇铸到轧出成品只需十几分钟，小时；直接轧制时从钢水浇铸到轧出成品只需十几分钟，增强生产调度及流动资金周转的灵活性；增强生产调度及流动资金周转的灵活性；(5)提高产品的质量。大量生产实践表明，由于加热时提高产品的质量。大量生产实践表明，由于加热时间短，氧化铁皮少，间短，氧化铁皮少，CC-DHCR工艺生产的钢材表面质工艺生产的钢材表面质量要比常规工艺的产品好得多。量要比常规工艺的产品好得多。CC-DR工艺由于铸坯工艺由于铸坯无加热炉滑道冷却痕迹，使产品厚度精度也得到提高。无加热炉滑道冷却痕迹，使产品厚度精度也得到提高。同时能

31、利用连铸连轧工艺保持铸坯在碳氮化物等完全同时能利用连铸连轧工艺保持铸坯在碳氮化物等完全固溶状态下开轧，将会更有利于微合金化及控制轧制固溶状态下开轧，将会更有利于微合金化及控制轧制控制冷却技术作用的发挥，使钢材组织性能有更大的控制冷却技术作用的发挥，使钢材组织性能有更大的提高。提高。11.5 连铸与轧制衔接模式与工艺连铸与轧制衔接模式与工艺第34页，共68页。n连铸坯直接热装轧制连铸坯直接热装轧制(CC-DHCR)，这种模式的热装温度一般，这种模式的热装温度一般在在6001150，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，比较适合连铸车间与轧钢车间距离很近，且连铸机与轧机小时能力基本匹配的情况。且连铸

32、机与轧机小时能力基本匹配的情况。(棒、线、型钢生产棒、线、型钢生产基本属于该模式基本属于该模式)n连铸坯直接轧制连铸坯直接轧制(CC-DR)，钢坯温度一般在，钢坯温度一般在1150以上，以上，连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接连铸机生产的高温连铸坯切割后直接输送到轧机中进行直接轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对轧制，一般情况下，在连铸和轧机间设有均热炉，一方面对输送过程中的连铸坯进行边角补热或均热，另一方面作为缓输送过程中的连铸坯进行边角补热或均热，另一方面作为缓冲以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种模式要求连铸与轧冲以便轧机出现事故时储存热钢坯。这种模式要求

33、连铸与轧机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力。机的小时能力高度匹配，轧机能力应大于连铸机的能力。(板带生产、板带生产、CSP、ISP等连铸等连铸-连轧短流程工艺基本属于该连轧短流程工艺基本属于该模式模式)。11.5 连铸与轧制衔接模式与工艺连铸与轧制衔接模式与工艺第35页，共68页。(1)连铸车间具有高温无缺陷连铸坯生产技术；无缺陷坯率连铸车间具有高温无缺陷连铸坯生产技术；无缺陷坯率90%。(2)连铸机与轧机很好的衔接技术；尽量减少轧机正常停连铸机与轧机很好的衔接技术；尽量减少轧机正常停机时间。机时间。(3)炼钢连铸、轧制操作高度稳定，有效作业率炼钢连铸、轧制操作高度稳定，有效作业

34、率85%，且各工序生产能力应匹配得法。且各工序生产能力应匹配得法。(4)建立贯穿上下各工序一体化的生产计划管理和质量保证体系。建立贯穿上下各工序一体化的生产计划管理和质量保证体系。(5)在连铸与轧制之间应有缓冲区。在连铸与轧制之间应有缓冲区。(6)加热炉应能灵活调节燃烧系统，以适应经常波动轧机小时产加热炉应能灵活调节燃烧系统，以适应经常波动轧机小时产量以及热坯与坯料之间经常转换。量以及热坯与坯料之间经常转换。(7)应设置完善的计算机系统，在炼钢、连铸及轧机之间应设置完善的计算机系统，在炼钢、连铸及轧机之间进行控制和协调。进行控制和协调。11.6 实现热装热送、直接轧制和连续铸轧条件实现热装热送

35、、直接轧制和连续铸轧条件第36页，共68页。n提高铸坯温度主要靠充分利用其内部冶金热能，其次靠外部提高铸坯温度主要靠充分利用其内部冶金热能，其次靠外部加热。后者虽属常用手段，但因时间短，其效果不太大，故一加热。后者虽属常用手段，但因时间短，其效果不太大，故一般只用做铸坯边角部补偿加热的措施。般只用做铸坯边角部补偿加热的措施。n为确保为确保CC-DR工艺要求，其板坯所采用的一系列温度保工艺要求，其板坯所采用的一系列温度保证技术。保证板坯温度的技术主要是在连铸机上争取铸坯证技术。保证板坯温度的技术主要是在连铸机上争取铸坯有更高更均匀的温度有更高更均匀的温度(保留更多的冶金热源和凝固潜热保留更多的冶

36、金热源和凝固潜热)、在输送途中绝热保温及补偿加热等，即在输送途中绝热保温及补偿加热等，即(1)争取铸坯保持更争取铸坯保持更高更均匀的温度，用液芯凝固潜热加热表面的技术，或称高更均匀的温度，用液芯凝固潜热加热表面的技术，或称为未凝固再加热技术。为未凝固再加热技术。11.7 铸坯温度保证技术铸坯温度保证技术第37页，共68页。n以前多考虑钢坯的连铸的过程，为了可靠地进行高效率以前多考虑钢坯的连铸的过程，为了可靠地进行高效率生产，自然要充分冷却铸坯以防止拉漏；现在则又要考生产，自然要充分冷却铸坯以防止拉漏；现在则又要考虑在连铸之后直接进行轧制，因此为了保证足够的轧制虑在连铸之后直接进行轧制，因此为了

37、保证足够的轧制温度，就不能冷却过度。温度，就不能冷却过度。n温度控制中这两个矛盾的方面给连铸连轧增加了操作和技术温度控制中这两个矛盾的方面给连铸连轧增加了操作和技术上的难度。在保证充分冷却以使钢坯不致拉漏的前提下，应上的难度。在保证充分冷却以使钢坯不致拉漏的前提下，应合理控制钢流速度和冷却制度，以尽量保证足够的轧制温度。合理控制钢流速度和冷却制度，以尽量保证足够的轧制温度。11.7 铸坯温度保证技术铸坯温度保证技术第38页，共68页。n在连铸机上尽量利用来自铸坯内部的热能主要靠改变在连铸机上尽量利用来自铸坯内部的热能主要靠改变钢流速度和冷却制度来加以控制。由于改变钢流速度钢流速度和冷却制度来加

38、以控制。由于改变钢流速度要受到炼钢能力配合和顺利拉引的限制，故变化冷却要受到炼钢能力配合和顺利拉引的限制，故变化冷却制度制度(冷却方法、流量及分布等冷却方法、流量及分布等)便成为控制钢坯温度的便成为控制钢坯温度的主要手段。主要手段。n日本的一些钢厂在二冷段上部采取强冷以防鼓肚和拉日本的一些钢厂在二冷段上部采取强冷以防鼓肚和拉漏，在中部和下部利用缓冷或喷雾冷却对凝固长度进漏，在中部和下部利用缓冷或喷雾冷却对凝固长度进行调整，在水平部分利用液芯部分对凝固的外壳进行行调整，在水平部分利用液芯部分对凝固的外壳进行复热，并利用连铸机内部的绝热进行保温。这就是复热，并利用连铸机内部的绝热进行保温。这就是“

39、上上部强冷，下部缓冷，利用水平部液芯进行凝固潜热复部强冷，下部缓冷，利用水平部液芯进行凝固潜热复热热”的冷却制度。通过采用这种制度及保温措施，可使的冷却制度。通过采用这种制度及保温措施，可使板坯出连铸机时的温度比一般连铸大约高板坯出连铸机时的温度比一般连铸大约高180。第39页，共68页。7 7铸坯温度保证技术铸坯温度保证技术第40页，共68页。n连铸连轧的速度匹配连铸连轧的速度匹配 u速度匹配问题是为了最大限度地发挥设备能力，在力求速度匹配问题是为了最大限度地发挥设备能力，在力求均衡设备负荷的前提下达到产量最大的目标。均衡设备负荷的前提下达到产量最大的目标。u提高浇铸速度的限制因素，一是浇铸

40、过程的稳定性，提高浇铸速度的限制因素，一是浇铸过程的稳定性，二是克服高速拉坯带来的质量问题。二是克服高速拉坯带来的质量问题。11.8 连铸连轧的匹配连铸连轧的匹配第41页，共68页。11.9 连铸过程的瞬时速度变化连铸过程的瞬时速度变化(1)钢水流速对拉坯速度的影响钢水流速对拉坯速度的影响 n高拉速操作正面临一系列高拉速操作正面临一系列问题。结晶器内钢液流速和问题。结晶器内钢液流速和弯月面的湍动加剧，造成凝弯月面的湍动加剧，造成凝固壳不稳定，流股冲击深度固壳不稳定，流股冲击深度加大，夹杂物难以上浮，更加大，夹杂物难以上浮，更为严重的是，易将液面上的为严重的是，易将液面上的熔融保护渣卷入到钢水中

41、，熔融保护渣卷入到钢水中，形成铸坯中的大颗粒夹杂物，形成铸坯中的大颗粒夹杂物，甚至引起漏钢和质量事故。甚至引起漏钢和质量事故。第42页，共68页。(2)钢温变化对拉速的影响钢温变化对拉速的影响 连浇时，因为炉与炉间的温度总不会相同，铸机的拉连浇时，因为炉与炉间的温度总不会相同，铸机的拉速要根据钢液温度来适当调整。例如，速要根据钢液温度来适当调整。例如，R=5.7m的超低的超低头板坯铸机钢温与拉速关系见表。头板坯铸机钢温与拉速关系见表。11.9 连铸过程的瞬时速度变化连铸过程的瞬时速度变化 第43页，共68页。(3)过渡过程坯料的处理过渡过程坯料的处理 连铸开始时候的起铸和连铸过程中换中间包的时

42、候拉速连铸开始时候的起铸和连铸过程中换中间包的时候拉速较低，这一阶段的坯料不能满足连铸连轧的需要。在目前的较低，这一阶段的坯料不能满足连铸连轧的需要。在目前的连铸坯直接轧制工艺中，头两块坯料一般都甩掉。连铸坯直接轧制工艺中，头两块坯料一般都甩掉。11.9 连铸过程的瞬时速度变化连铸过程的瞬时速度变化 第44页，共68页。11.10 连铸连轧的速度匹配连铸连轧的速度匹配(1)由于成品规格的多样化，铸轧之间的速度不可能一一对应。由于成品规格的多样化，铸轧之间的速度不可能一一对应。(2)由于连铸过程和连轧过程工艺的巨大差异，使得铸轧的由于连铸过程和连轧过程工艺的巨大差异，使得铸轧的瞬时速度也不能一一

43、对应。瞬时速度也不能一一对应。(3)根据铸轧工艺的连续性条件，连铸连轧问的速度匹配使得传根据铸轧工艺的连续性条件，连铸连轧问的速度匹配使得传统连铸机的拉速不可能采用无头连铸连轧工艺，最合理的是多统连铸机的拉速不可能采用无头连铸连轧工艺，最合理的是多流匹配和设置缓冲环节来适应两种工艺过程的短时不协同问题。流匹配和设置缓冲环节来适应两种工艺过程的短时不协同问题。(4)无头连铸连轧无头连铸连轧ECR技术的问世，打破了连铸机的因拉坯技术的问世，打破了连铸机的因拉坯速度不高而不能实现无头连铸连轧的工艺过程。速度不高而不能实现无头连铸连轧的工艺过程。(5)铸轧间的速度匹配要求较高的控制技术。铸轧间的速度匹

44、配要求较高的控制技术。第45页，共68页。11.11 连铸连轧的温度匹配连铸连轧的温度匹配(1)轧制对温度的要求与铸坯温度特点轧制对温度的要求与铸坯温度特点 连铸过程中，由于钢的冷却强度极大，导致了板坯连铸过程中，由于钢的冷却强度极大，导致了板坯的温度梯度很大，铸坯断面的温度分布十分不均匀，的温度梯度很大，铸坯断面的温度分布十分不均匀，在不到在不到10m的冶金长度内，最大温差达到了的冶金长度内，最大温差达到了200左右。左右。而轧钢要求有较高和稳定的开轧温度，且温度分布而轧钢要求有较高和稳定的开轧温度，且温度分布要求十分均匀，最大温差应该小于要求十分均匀，最大温差应该小于10。要将这两个。要将

45、这两个生产环节形成统一稳定的生产过程确实有许多困难。生产环节形成统一稳定的生产过程确实有许多困难。第46页，共68页。(1)轧制对温度的要求与铸坯温度特点轧制对温度的要求与铸坯温度特点u连铸坯的温度分布对于决定轧制工艺制定有着极其重要连铸坯的温度分布对于决定轧制工艺制定有着极其重要的意义，在连铸坯横截面上，温度分布如图所示。的意义，在连铸坯横截面上，温度分布如图所示。11.11 连铸连轧系统的温度匹配连铸连轧系统的温度匹配第47页，共68页。n实测表明：在自然冷却条件下，断面上最小温差为：实测表明：在自然冷却条件下，断面上最小温差为：65080014500mintttsu可见，轧制之前若不加均

46、热措施，其断面的温差是无法进可见，轧制之前若不加均热措施，其断面的温差是无法进行直接轧制的。行直接轧制的。u将方坯与板坯断面平均温度的计算结果进行比较，可以看将方坯与板坯断面平均温度的计算结果进行比较，可以看出：在相同条件下，连铸板坯比连铸方坯温度散失的少了近出：在相同条件下，连铸板坯比连铸方坯温度散失的少了近100，故更有利于实现在线直接轧制；连铸方坯实现连铸，故更有利于实现在线直接轧制；连铸方坯实现连铸连轧，应考虑设置加连轧，应考虑设置加(补补)热设备，否则轧制会有困难。热设备，否则轧制会有困难。第48页，共68页。(2)连铸坯的在线保温技术连铸坯的在线保温技术n液芯的凝固和提高钢坯的平均

47、温度是相互矛盾的，为了实现二者液芯的凝固和提高钢坯的平均温度是相互矛盾的，为了实现二者统一，需要注意下列相关的温度问题。统一，需要注意下列相关的温度问题。1)为了保证铸坯到达剪切机前，液芯完全凝固，应知道冶金为了保证铸坯到达剪切机前，液芯完全凝固，应知道冶金长度，然而这并不容易。为保证提高拉速，适应直接轧制的长度，然而这并不容易。为保证提高拉速，适应直接轧制的需要，其结晶器的长度有增加的必要，从而保证结晶器出口需要，其结晶器的长度有增加的必要，从而保证结晶器出口安全壳厚。因而安全壳厚。因而长型结晶器成为了一种发展趋势长型结晶器成为了一种发展趋势；2)软二冷软二冷，使进入矫直机的温度保证在，使进

48、入矫直机的温度保证在1000以上；以上；3)铸坯被切断后，利用铸坯被切断后，利用高速辊道高速辊道运输，或者采用运输，或者采用保温辊道保温辊道输送，输送，以降低温度损失；以降低温度损失；4)铸坯边角部位散热较快，有必要对这些部位采取铸坯边角部位散热较快，有必要对这些部位采取(补补)加热加热措施。措施。感应加热技术感应加热技术由于具有集肤效应面应成为首选技术。由于具有集肤效应面应成为首选技术。11.11 连铸连轧系统的温度匹配连铸连轧系统的温度匹配第49页，共68页。11.12 铸坯热装的结果铸坯热装的结果n如果冷热坯混装入炉，将造成板坯出炉温度的差别。这样如果冷热坯混装入炉，将造成板坯出炉温度的

49、差别。这样将恶化轧件轧制性能，并使轧制条件恶化。将恶化轧件轧制性能，并使轧制条件恶化。n实践表明，相邻温差实践表明，相邻温差500，出炉可产生，出炉可产生50的温差的温差波动；装炉温差波动；装炉温差300，特产生，特产生2530的出炉温差。的出炉温差。n因此要将温度不同的铸坯根据温差合理编组，使相邻因此要将温度不同的铸坯根据温差合理编组，使相邻铸坯的温差不大于铸坯的温差不大于250，并适当增加保温时间和调整炉，并适当增加保温时间和调整炉温曲线。温曲线。第50页，共68页。11.13 无相变加热对产品性能影响无相变加热对产品性能影响 n对于碳素钢坯，在采用连铸连轧、感应加热或者对于碳素钢坯，在采

50、用连铸连轧、感应加热或者无头连铸连轧无头连铸连轧ECR等工艺的时候，尽管在结晶器中，等工艺的时候，尽管在结晶器中，钢水的冷却强度很大，其二次、三次树枝晶很短，钢水的冷却强度很大，其二次、三次树枝晶很短，可是由于没有了可是由于没有了 和和 的相变过程，从的相变过程，从细化晶粒角度分析，必然对轧件最终性能产生不利细化晶粒角度分析，必然对轧件最终性能产生不利的影响。的影响。第51页，共68页。n对含对含Nb、V等的低合金高强度钢的无相变加热是有利的。等的低合金高强度钢的无相变加热是有利的。n对于无相变加热坯料，完全溶解的合金元素因在对于无相变加热坯料，完全溶解的合金元素因在 线线以上不会以碳氮化物形