生产超薄带钢的新技术_CASTRIP工艺

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1、世界金属导报/2010年/3月/16日/第013版轧钢技术生产超薄带钢的新技术——CASTRIP工艺张化义美国纽柯钢铁公司开发的第一条CASTRIP连铸带钢生产线2002年投产后已生产厚0.85～1.85mm超薄带钢45万t，产品性能可与传统热轧低碳钢媲美。当前，该公司正集中精力提升产品稳定性以扩大应用范围。CASTRIP利用自身优势生产传统工艺无法生产的高附加值产品和新的连铸超薄带钢产品。1.基本工艺CASTRIP工艺是两个反向旋转的铸辊，浇铸的液态钢水在两个铸辊表面凝固，形成两个单独的坯壳，经铸辊压轧后粘结在一起形成连续凝固钢带，从而生产出连

2、续不断的超薄带钢。尽管用此法生产薄板已于150年前由SirHengBessemer研制成功，但在最近10年前才开始将高速计算、优质材料、基本凝固理论和工业铸造技术结合起来用于连铸实用技术开发。双辊连铸工艺凝固基本情况与传统的厚板或薄板连铸完全不同。特别是凝固壳与结晶器表面之间的关系与传统连铸完全不一样。所以，CASTRIP结晶器使用的保护渣和润滑也有质的差别。此外，CASTRIP工艺运行时其凝固壳是紧密地附着在作旋转运动的铸辊经熔池下行，而不像传统连铸机浇铸时结晶器上下振动促使板坯与结晶器壁快速分离。表1列出了CASTRIP某些关键工艺参数与传统

3、厚板坯薄板坯浇铸参数的对比。从表中看出，CASTRIP工艺生产时的热量交换比传统连铸高出许多，三种工艺凝固期间的平均冷却速率差别也相当大，特别是总凝固时间的巨大差别更令人惊讶。正是这些与传统连铸的巨大不同使得一台较小的CASTRIP连铸机有很高的生产率和产品具有良好的金相组织。纽柯钢铁公司克劳福兹维尔厂CASTRIP工艺的主要组成见下图，中间包之上是110t的钢包(钢包和中间包容量均与Blyfheyille钢厂的钢包和中间包容量相关)。EAF车间与CASTRIP相距500m，通过鱼雷罐车将钢水送至CASTRIP。除了主要的连铸设备之外，还包括一台

4、钢水真空脱气装置(VTD)和一座建在CASTRIP车间内用以调整钢水化学成分和温度，便于最后浇铸的钢包精炼炉(LMF)。从图可见，中间包直接设置在小中间包或转换件之上以减小钢水静压头和分布钢水流量使其超过浇铸辊长度。分配水口接受来自转换件的钢水同时座落在两个浇铸辊之间的钢水中。当浇铸继续进行，钢水转变成固体带钢下行至铸辊出口时，便悬挂在铸辊以下的自由活套内。铸速可达70～100m/min，铸造的带钢厚度在1.1～2.0mm之间。为了限制带钢表面生成鳞片，用“热箱”罩住带钢以减少空气量、直到带钢完全进入热轧辊。夹紧辊位于热轧辊之前可进一步降低输出辊

5、道位置便于带钢夹紧。串列式热轧机压下量可达50%，但典型压下量却小于30%。两台卷取机位于生产线末端，允许浇铸工艺连续进行。浇铸后，带钢卷可冷却24～48h后精整、出厂。2.克劳福兹维尔厂性能卓越2.1产能克劳福兹维尔厂自2002年5月3日第一炉钢水成功浇铸后，工艺正常、产品产量和质量不断提高。至2007年1月累计生产超薄带钢约45万t。产量增加的同时，连铸炉数最高达9炉，其总的连续浇铸时间达到12h。2.2产品性能及用途研究发现，CASTRIP工艺生产的超薄带钢性能不同于典型的低碳热轧钢板。常规轧制的标准低碳薄板的金相组织由原始等轴铁素体组成，

6、而UCS产品的金相组织则是多边铁素体和针状铁素体组成的混合物结构；UCS产品的物理性能与传统冷、热轧薄板也有较大差别。如UCS产品第1页共3页的屈服强度较高、总延伸率较低，其各向异性值(R)和扩孔成形性能(λ%)却较传统工艺生产的低碳薄板稍高或相等；各向同性值(Rm)比常规热轧和冷轧退火高。此外，从杯突试验可知，UCS产品凸耳总量最少。表明它的变形能力和相对流动性最好，意味着用UCS产品加工产品或制成零件时钢板的收得率最高。尽管证明UCS可成形性不太高，但可拉伸性仍属中等。总之，实验测试和应用均证明，UCS产品综合性能完全能代替传统热轧和冷轧带钢

7、使用。2.3工艺开发成果CASTRIP工艺开发始终围绕着强化工艺能力与适应性，即提高CASTRIP工艺生产率和产品质量这一核心进行。尽管开发过程中遇到钢水中H、N含量太高影响带钢质量；结晶热流不高影响连续浇铸长度；强烈的热流和热循环导致铸辊产生裂纹降低寿命；关系到带钢表面质量的结晶器相关活度(包括铸辊清洁装置改进和熔池以上结晶器内钢水大气控制)；铸辊压力和位置准确控制以及热轧机组上游带钢因处于特别高温区使得它的张紧和位置控制出现困难等等技术难题。但都被具有工作表现出色和技术本领过硬的工程技术人员一一攻破。并获得以下专利:·钢水温度及N、H含量控制

8、方法改进。·钢水化学成分(含新的带钢产品)改进技术。·铸辊热流区管理系统改进。·带钢尺寸精度及铸辊压力控制技术改进。·改进钢水转换装置以