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1、浇铸中/厚板用坯的高效连铸机技术概况张吉吉君摘要介绍近年来浇铸中/厚板用坯的常规和中厚度板坯连铸机的发展概况，以及这些连铸机为高效化和提高产品质量所采用的主要装备和技术。关键词高效浇铸中/厚板用坯连铸机Recent Advances of Efficient Slab Caster forProduction of Heavy and Medium PlateZhang Zhejun(Beijing Central Iron & Steel Design Research Institute)AbstractThis paper introduces the recent status of
2、slab caster for conventional and medium plates, as well as the main equipment and technologies used for caster to improve efficiency and slab quality.Keywordsefficient castingslab caster for production of heavy and medium plates1序言中/厚板被广泛地用于建筑、造船(舰艇)、汽车、产业机械、压力容器、桥梁、耐蚀耐候结构、输送管线等领域，随着用途的扩大和应用条件的日趋严酷，
3、对钢材的性能要求也更加多样化并越来越高，图 1 是目前生产不同用途焊接用高强钢达到的强度 1 。厚度大、强度高的中/厚板用钢，一般为中碳钢(0.080.25%C)并有较高锰含量，一些钢种还要加入 Nb、B、V、Mo、Cu 等元素，有的还要调质处理，因此这类钢在连铸和轧制时具有较高的裂纹敏感性，连铸时要特别注意防止表面裂纹(纵裂、横裂、角裂)和内部裂纹的发生。要求低温韧性、焊接热影响区韧性和抗 HIC(氢化裂纹)的厚板钢种，则要防止出现中心缺陷(中心偏析、疏松和中心夹杂)。过去限于连铸机的装备、理论和技术水平，认为浇铸裂纹敏感和易产生中心缺陷的中/厚板用钢时，应采用强冷却、低拉速和全凝矫直的工艺
4、 24 ，因此那时建设的许多浇铸中/厚板用钢的连铸机，拉速大多在 1m/min(坯厚 200250mm)以下。图 1不同用途焊接用高强钢达到的强度随着连铸装备水平、基础研究和生产技术的进步，目前常规连铸机高速浇铸中/厚板用铸坯已成为普通操作，品种不断扩大，质量继续提高并减少了生产费用和建设投资。特别值得注意的是，由生产中厚度板坯(100150mm)的连铸机和炉卷轧机组成的中/厚板在线铸轧生产工艺，最近已成功地投入工业生产，它在投资、成本、技术、市场和满足质量要求方面的优势，已吸引了许多中/厚板生产厂家的兴趣。2近期建成的一些浇铸中/厚板用坯连铸机的概况表 1 所列出的 10 余台板坯连铸机(包
5、括 3 台中厚度板坯连铸机)大部分建设(或改造)于 90 年代，许多连铸机既生产中/厚板用坯也生产热轧用的低碳钢坯，机型较多为立弯型，每流连铸机的生产能力大都在100 万 t/a 左右，最大的达 145 万 t/a。常规连铸机的拉速较过去大大提高，浇铸厚 220mm 左右中厚板用坯的拉速，普遍在 1.21.8m/min，最高达 2.0m/min；浇铸 280mm 铸坯可达 1.4m/min。表 1一些浇铸中/厚板用坯连铸机的主要技术参数和操作概况512参数中国上海宝钢1、2 号连铸机日本钢管-福山厂6 号连铸机神户制钢-加古川No.4-1连铸机神户制钢-加古川No.4-2连铸机川崎制铁-水岛4
6、 号连铸机川崎制铁-千叶4 号连铸机USS Gary works“C”-Line 连铸机直弧型，7 点弯曲，10 点矫直机型直弧型，5点弯曲，4点矫直，直线段2550mm直弧型，10点弯曲，5 点矫直直弧型，直线段2950mm直弧型，直线段2950mm 直线段3000mm 直线段2500mm直结晶器弧形，连续弯曲矫直流数 2(机)2 1 1 1 2 1 1生产能力22.0Mt/a 100,000 t/month100,000 t/month1,450.000 t/a钢包容量/t 300 250 250180；230 215(BOP)中间罐容量/t 60 70 80 7030(离心分离式) 45
7、机长(冶金长度)/m39.39 49 39 40.5 (45) 25.6 (35.7)弧形半径/m 9.55 10 8.8 10.7 9.6 11.6板坯宽度/mm厚度/mm9001930210；230；2506752100220/250/3006501800230230/28085015002206501650200/26011452540231305max 1.61.8 231mm 1.021.78浇铸速度/m.min-1平均1.31.5max.2.0(附表 1)max. 3.0厚板用坯 1.6(附表2)max. 2.5厚板用坯1.61.8max. 1.6 305mm0.89(max)电磁
8、搅拌 二冷段 EMSM-EMS(移动磁场控制钢水流动)M-EMS(Flow Control Mold)二次冷却 气-水冷却 气-水冷却气-水冷却气-水冷却(SWP)气-水冷却(SWP)气-水冷却(分段调节)气-水冷却轻压下区长度 - 17水平段轻压下板坯入加热炉状态部分 HCR 部分 HCR 77%HCRDHCR(中碳钢达90%)带钢：96.5%DHCR厚板：89%DHCR生产钢种普碳钢，深冲钢；造船板，采油平台，锅炉，管线等用钢厚板和薄板用钢含 V,Nb钢；中碳钢中碳钢；9%Ni 钢低碳钢，含 Nb钢；中碳钢低碳钢，不锈钢，高碳钢由深冲到合金装甲板DQ，DDQ，管线，结构，特殊(装甲)板，0
9、.0050.5C%设备投产日期 1989 1993.121989.061992.011993.01 1994.07 1991.06.29供货厂家 日立造船Concast/住友重工 神户制钢Demag/日立造船Concast/住友重工VAI 续表 1一些浇铸中/厚板用坯连铸机的主要技术参数和操作概况1315参数Dofasco No.1连铸机Dillinger Huttenwerke连铸机IPSCO Montpelier连铸机Tuscaloosa Steel Corp.连铸机IPSCO Alabama连铸机机型直板型，7 点弯曲，10 点矫直，直线段2400mm立弯式，直线段约15m低头弧形；多点
10、弯曲矫直 立弯形Controll流数 2 2 1 1 1生产能力/万t.a-1220 140 125 90 136钢包容量/t300(BOP) 185(BOP)150(Twin shell EAF)136(Twin shell EAF)(Fuchs Twin shell EAF)中间罐容量/t 60 32 32机长(冶金长度)/m38.1 (15.6) (16.98) (14.7)弧形半径/m 9.2 6.655 6.5板坯宽度/mm厚度/mm740160025414002200230/250/300/350/4001220306812715291425911303250125150浇铸速度/
11、m.min-1max. 1.60.31.04.15.3 t/h1.272.54m/min145165 t/h 2.5(max.)电磁搅拌二次冷却气-水冷却，长 18.6m气-水；0.61.5 l/kg轻压下区长度/m约 2.0板坯入加热炉状态直接热装、在线铸 轧 直接热装、 在线铸轧 直接热 装生产钢种中碳，高碳钢和 HSLA厚板用钢占55%；低碳和超低碳钢占 45%结构，造船机械和工程用一般和超高强度钢；抗酸气腐蚀管线，海洋平台和锅炉用合金钢结构，压力容器，管线管，造船板钢(代表钢号：10061080,4130,4140,8620 和 6150)HSLA；X65以下管线管用板；产品主要用于制
12、管；结构；铁路；驳船和造船；推、挖土机微合金钢到API-X80成品规格/mm厚宽板卷：192440单张板：513048板卷：(522)(9142591)剪板：钢板和板卷厚550(519)(12192591)单张板：(1964)(12192591)设备投产日期 1987 1998 1997.10 1996.10 2000.10供货厂家Demag/日立造船SMS MDH SMS-Concast VAI附表 1日本钢管-福山厂 6 号连铸机中/厚板用铸坯的浇铸条件铸坯厚度/mm 220 250 300浇铸速度/m .min-1 1.61.8 1.41.6 0.81.0过热度 T/ 3040附表 2神
13、户制钢-加古川 No.4-2 连铸机中/厚板用铸坯的浇铸条件钢种 中碳钢 中碳钢 9%Ni 钢坯厚/mm 280 230 230浇铸速度/m .min-1 2.0 1.4 1.83常规连铸机高效生产中/厚板用坯采用的主要技术措施连铸机的高效化涉及钢水质量的改善(冶金)、机型和装备、操作技术和管理等各个方面，并最终反映在生产率的提高和铸坯的质量上。关于提高生产率的主要措施见表 2；中/厚板用板坯的质量问题和解决这些问题的主要对策见表 3。表 2提高生产率的主要措施目的 措施高速浇铸大容量中间罐高精度结晶器液面控制结晶器润滑：合适的润滑模式；低黏度和低熔点保护渣；非正弦波结晶器振动结晶器的设计参数
14、；材质和冷却结构拉漏预报足够的铸机长度结晶器下支撑段的型式直弧型连铸机：合适的直线段长度；多点弯曲和矫直提高多炉连浇炉数小口径密排分节辊浇铸过程中的调宽技术异钢种多炉连浇技术预防浸入式水口堵塞技术减少浇铸准备时间上装引锭杆固定拉速的浇铸结束法浇铸准备作业的自动化提高铸机作业率缩短铸机检修时间：辊缝和辊子转动情况检测；二冷喷嘴检查减少变更结晶器厚度的时间：快速更换结晶器厚度的设计；自动辊缝调整高温出坯技术：气-水冷却；机内外保温热送热装和铸坯精整与切割去毛刺装置降低表面和皮下裂纹技术厚板用铸坯的最佳二次切割铸坯精整和处理堆场计算机管理小批量生产改善非正常浇铸时铸坯的质量减少中间罐耐火材料的消耗：
15、热循环中间罐中间罐内精炼(调整成份)技术表 3中/厚板用坯的质量问题和主要对策质量问题 引起的原因 影响因素 设备和工艺对策卷入夹杂 机型选择 钢水包下渣检测钢水二次氧化 大容量气密性中间罐中间罐加热(等离子或感应加热)合理的中间罐形状和尺寸设计角裂纹 浸入式水口形状 合适的中间罐和 结晶器保护渣保护渣 合适的浸入式水口形状表面和皮下纵横裂纹结晶器液面波动结晶器传热不均控制钢水流动场的结晶器(电磁制动或搅拌)高频结晶器振动结晶器热流分布监测和漏钢预报表面和皮下缺陷星形裂纹坯壳表面与结晶器壁摩擦结晶器材质高精度结晶器液面控制结晶器窄边锥度控制结晶器镀层内部缺陷 中心疏松 偏析 铁静压等引起 的变
16、形应力 合理机型-直弧形连铸机和热应力 多点弯曲矫直或连续弯曲矫直驱动辊力矩均衡化系统柱状晶间裂纹和显微偏析脆化温度区影响二次冷却小辊径密排辊考虑温度影响的辊缝测量轻压下或收缩辊缝内部夹杂 凝固组织 平稳低温浇铸的相应措施内部裂纹铸坯长度宽度方向的凝固不均匀在线控制最终凝固位置技术最佳二冷制度和二冷水宽度控制气-水冷却，辊子内冷二冷喷嘴堵塞检测4用中厚度板坯连铸机的铸坯生产中/厚板目前，已经建成和在建的这类工厂有下述几家：Tuscaloosa Steel Corp./Al. USA 23251996 年 10 月投产，采用双壳 DC 电炉-中厚度板坯连铸机-步进式均热炉-单机架可逆炉卷(Steckel)轧机生产中厚板卷和单张板。其中电炉、连铸机、均热炉和单张板生产线为新建，
