武钢薄板坯连铸连轧工艺特点和品种开发

武钢薄板坯连铸连轧工艺特点和品种开发

吴健鹏 王金平 沈继胜 王春锋

1 武钢薄板坯连铸连轧工艺装备

1．1工艺装备

1．2转炉炼钢系统特点

1) 脱硫区域设2条入厂铁水线，3个拆罐位，3个处理工位和2套脱硫剂喷吹系统；

2) 转炉冶炼采用副枪动态控制，溅渣护炉和声纳监控化渣技术；

3) 转炉倾动机构采用四点啮合变频调速，炉体与托圈前采用三点球铰支承方式；

4) 2座LF钢包炉，采用三臂三相双工位旋转电极设计方案，升温速度达到5．5℃／min；

5) 150t RH真空装置配有MFB顶枪，采用卷扬提升方式(另外预留1套)。

1．3 CSP连铸系统特点

1) 单流立弯式连铸机，半径3．25m，冶金长度10．305m，拉速3~8m／min；

2)钢包渣检测系统，减少带入中包的渣量；

3)结晶器长1100mm，漏斗部分850mm，可在线同步进行窄面锥度和变宽情况下的高速调节；采用电磁制动技术确保结晶器液面波动控制在±2mm范围内；

4) 采用动态液芯压下技术，使浇铸厚度灵活，易于满足轧机要求；

5) 刚性引锭杆为简单的钢板，维护少，准备时间短，切头处理简单，连铸机到炉子的距离最短；

6) 二次冷却采用高压喷冷，冷却更均匀有效，而且使铸坯表面更洁净，自动控制台管理连铸工艺，使浇铸在最佳条件下。

1．4 CSP连轧系统特点

1) 辊底式均热炉不仅起到对铸坯进行加热和均热的作用，同时用以协调铸机拉速和F1轧机入口速度，其最小缓冲时间为12min，其中A线长度263m，B线长度为245m；

2) 立辊轧机能自动调节板宽，提高了板宽精度，减少板边裂纹，提高板边质量。另外对破除板边氧化铁皮也有一定作用；

3) 液压剪的上下刀架各采用一个液压缸推动四连杆机构使上下刀架平稳剪切，不需另设同步机构。另外上剪刃呈V形，下剪刃平直形，减少了横向推动；

4) 除鳞系统采用2次除鳞，效果好；

5) 本机组属紧凑式热连轧机组，即OR 7F机组。各机架设置液压HGC系统、工作辊弯辊和CVC Puls 系统，增加板形控制能力，提高板带凸度控制和平直度控制的能力，从而提高板形质量；

6) 在F1和F2、F2和F3轧机间设置快速冷却系统，可实现铁素体轧制，使带钢内在质量稳定，降低轧制力，可节省轧制能耗。

7) 七架轧机均设有辊缝润滑系统，降低轧制力，减少轧制能耗；减少轧辊磨损，改善轧辊表面，从而有利于提高带钢表面质量；

8) 采用液压活套，液压活套具有高响应速度，实现机架间的轧制状态的稳定；

9) 在F7机架后采用压带风机，使薄带钢紧贴辊道平稳运行；

10) 在输出辊道的高精度层流冷却采用8组微调，2组精调，以达到卷取温度的要求，从而保证带钢的机械性能；

11) 设置2台三助卷辊地下卷取机，具有踏步控制功能。

1．5自动化系统特点

转炉-薄板坯连铸连轧自动化系统分别由炼钢精炼(国内配套)以及连铸连轧(西马克)完成，该系统从功能上分四级，1级为基础自动化系统、2级为过程控制计算机系统、3级生产协调系统、4级产销资讯ERP。其中基础自动化系统对生产过程进行数据采集、顺序控制、连续过程控制、监控操作、人机对话和数据通信；过程控制计算机系统对各生产过程进行模型计算和设定控制、提供物料跟踪和操作指导、报表打印和数据通信等；生产协调系统对整条生产线的生产计划动态调整；4级产销资讯实现以销定产。各自动化系统间采用以太网联接，各种信息可动态交换。

2 武钢CSP采用的先进技术

CSP连铸机所采用的先进技术如下：SMSD获得专利的“漏斗型结晶器”和“浸入式水口”；远距可调结晶器；可同步进行窄面锥度和变宽情况下的高速调节；液芯压下技术，使浇铸厚度灵活，易于满足轧机要求；高效率的二次冷却，采用高压喷冷，使冷却更均匀有效，而且使铸坯表面更洁净；动态凝固控制，来控制铸坯凝固长度和表面温度。

CSP热连轧机所采用的先进技术有：自动宽度控制技术(AWCA)、自动厚度控制技术(AGC)和断面、外形和平直度控制技术(PCFC)、液压辊缝控制(HGC)、动态扰动补偿器(DDC)、轧辊对中控制(RAC)、工作辊窜辊控制(CVC)、工作辊弯辊控制(WRB)等十多项技术。

3 设计产能和品种大纲

武钢薄板坯连铸连轧设计年产合格钢水260．3万t、薄板坯253．8万t、热轧卷约250万t，其中硅钢原料卷97．8万t、热轧直供卷98万t。

4 工艺路线

正常工艺路线：铁水脱硫→转炉→吹氩→LF→连铸→均热炉→精轧→层流冷却→卷取→(精整) →包装→入库。

异常情况工艺路线：CSP铁水脱硫→CSP转炉→CSP吹氩→炼钢LF→炼钢连铸(武钢第一炼钢200×200mm小方坯连铸机)。

5 品种开发方案探讨

武钢薄板坯连铸连轧CSP生产线的产品定位于汽车结构钢、集装箱钢、无取向硅钢、取向硅钢等高附加值产品。综合考虑武钢一热轧、二热轧、薄板坯连铸连轧三种机型的特点，三条生产线产品合理分布。薄板坯连铸连轧尽可能多生产有发展前景的热轧薄板和超薄板代替部分冷轧板，进一步优化产品结构，以低成本、高质量的优势占领市场。同时兼顾生产集装箱板、汽车结构钢等，全面满足市场需求。

5．1高强耐候板

耐大气腐蚀钢又称耐候钢是含有Cu、P、Cr等元素的钢材，这些元素会使钢的锈层中形成富含Cu、P、Cr的非晶态组织，由于它非常致密，阻止了空气和水与钢材的接触，阻断了腐蚀的发生。其优点是：露天条件下，耐蚀性为普碳钢的5～8倍，3～5年后形成外观美丽的棕褐色保护锈层；和油漆结合力特别强，在耐候钢上油漆的寿命可提高一倍以上，油漆被破坏时，耐腐蚀钢可自行修复，并形成保护锈层。在油漆条件下，其耐蚀性为普碳钢的100倍；机械性、可焊性和耐磨性能优良；铜磷系钢特别适合目前(铜高、磷高的原料条件，市场前景广阔主要集中在铁路车辆用钢和集装箱板。

CSP集装箱板开发难点如下：

集装箱板是Cu、P系列耐候钢，由于钢中P、Cu含量高，极易造成漏钢事故；由于钢中的Cu易在板坯表面和品界富聚，产生热加工敏感性，易形成表面裂纹、边裂等缺陷；由于钢中含有Ni、Cr等元素，铸坯上的氧化铁皮粘度大，不易清除，易造成产品表面氧化铁皮或麻点、麻面；CSP生产集装箱板，要避开C在包晶钢的范围，即把C控制在0．07％以下，C高于0．07％很容易在连铸拉漏，而C过低会造成强度的偏低，这样就要求进行C的窄成分控制，增加了生产的难度。

5．2管线钢

常见的管线钢牌号有：X42、X46、X52、X56、X60、X65、X70、X75、X80、甚至更高，其中X46以下为普通碳锰钢，当前的冶金工艺已很容易做到。试制管线钢从X60开始，亦可用C-Mn钢，由于用户要求不断提高，钢中碳不断降低，现已普遍采用微合金化 控轧控冷工艺。

武钢薄板坯连铸连轧生产线将试制的X60、X65、X70、X75、X80甚至更高的管线钢，为铌、钒、钛复合微合金化的低碳锰钢，其化学成分适合薄板坯连铸工艺，而且符合现代管线钢发展趋势。采用合适的控轧控冷和卷取工艺，可以保证钢的力学性能和显微组织符合X60管线钢的技术要求。

5．3硅钢

CSP生产无取向硅钢的技术优势：

1)采用转炉加RH精炼流程，提高钢水纯净度，这对减少夹杂物的绝对量、改变夹杂物的形态是很有利的；

2)减少甚至是取消了粗轧工序，有利于实现低温加热和高温卷取，终轧温度可控制在850～950℃，控制精度也较高，一般为±7℃。可提高热轧板再结晶组织的晶粒度；

3) 加热炉和轧机大都布置在同一条生产线上，板坯头部进入轧机时，后部分还处于保温状态，再加上板坯出加热炉至进入轧机间隔时间很短，因此能确保板坯横断面和长度方向上温度均匀，轧制稳定性得以改善，热轧板磁性能均匀性也得以提高；

4) 板坯厚度一般为70～90mm，拉速为3～8m／min，冷却强度大以及带液芯压下，减少了一次枝晶，并使二次枝晶破碎，从而极大地减小了宏观偏析，提高中高牌号无取向硅钢中等轴晶的比例，这有利于避免热轧表面皱纹缺陷；

5) 各机架采用大压下制度，板坯经每座机架变形量比较大，尤其是F2、F3机架，压下率高达60％以上。这种大的压下制度对破碎硅钢中的柱状晶是有利的；

6) 不存在铸坯的中间冷却和再加热过程，可以避免连铸坯冷却和加热中可能发生的内部裂纹和断坯所产生的质量问题。

与传统板坯流程(高温、低温)相比较，CSP工艺生产取向硅钢的优势表现如下：

1) 第二相析出物细小，平均尺寸不大于60nm。由于细晶强化作用，使钢材的强度几乎提高1倍。由于凝固过程第二相粒子的析出特点不同，大量细小、弥散的粒子析出，抑制品粒长大，提高钢材强度。

2）在薄板坯连铸连轧流程中，由于薄板坯(约70 mm厚)在结晶器内的凝固速度与高温时(1400℃以上)的冷却速率分布比传统厚板坯(约210mm厚)约高1个数量级，其原始的铸态组织与厚板坯相比更加细小均匀，等轴晶尺寸一般小于1．5mm；

3) 薄板坯质地均匀，宏观偏析和中心疏松较小，各向异性不明显。由于铸坯快速凝固，同时经过电磁搅拌，使得薄板坯的元素偏析较厚坯的偏析要轻微许多。

4) 铸坯加热温度低、时间短。70～90mm铸坯的加热温度为1230～1250℃，加热时间为10～20min。由于不需要抑制剂的重新固溶，可以在很大程度上减少工艺过程，大大降低生产成本；

5) 切边量方面的比较。薄板坯工艺边裂小，取向硅钢的硅含量约3％．需切边，单边切10mm，共切20mm。这是由于薄板坯连铸连轧工艺温度的均匀性给电工钢生产带来了极大的好处，显著改善了热轧板的组织，降低了切边量；

6) 在裂纹方面，传统工艺中为使电工钢铸坯中析出物溶解，必须加热到1350℃以上，这样导致铸坯显微组织晶粒粗大，热轧板边裂非常明显。薄板坯连铸连轧工艺是一火轧制，边部裂纹和横向裂纹都不存在，而且热轧板在纵向和横向上力学性能都很均匀，为冷轧取向硅钢创造良好的基础条件；

7) 热轧带卷厚度可小于1．2mm，采用一次冷轧法，即可生产厚度≤0．23mm的取向硅钢产品。采用薄板坯连铸连轧生产取向硅钢，热连轧阶段可以省略大板坯的初轧开坯工艺，热轧带卷厚度可直接控制在2．0～2．5mm，甚至控制在0．8～1．2mm，有利于采用一次冷轧法生产0．30mm下规格的高磁感取向硅钢；

8) 与传统厚板坯流程相比，在薄板坯连铸连轧流程生产的取向硅钢中，抑制剂的作用效果更强，更易得到有利的初次晶粒。

6 结论

1) 武钢薄板坯连铸连轧将充分发挥其生产热轧薄板、超薄板的优势，以生产薄板为主。

2) 武钢薄板坯连铸连轧尽可能多生产有发展前景的热轧薄板和超薄板代替部分冷轧板，进一步优化产品结构，以低成本、高质量的优势占领市场。

3) 今后几年内品种开发将成为武钢薄板坯连铸连轧发展的主导方向。

4) 武钢薄板坯连铸连轧结合其自身装备和技术优势开发高附加值产品(高强耐候板、无取向和取向硅钢等)有很强的可行性，并在1～2年内实现规模化生产。

5) 在工艺过程控制方法和技术上要根据武钢薄板坯连铸连轧的流程特点，充分挖掘和发挥该生产线的潜力，系统的、创新性的研究和开发，才能更好地提高武钢技术水平和经济效益。