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1、短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL短流程近终成形技术主讲人：张晓明轧制技术及连轧自动化国家重点实验室短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL4 薄板坯连铸连轧的关键技术问题在卷重相同情况下，厚板坯定尺长度812m，薄板坯就需4060m，比表面积达5以上。这种既薄且长的铸坯就不能采取CCR或低温热装工艺，必须实行连铸连轧工艺。薄板坯连铸连轧应具备的基本条件及采用的新技术n厚板坯连铸连轧的基本条件；n薄板坯连铸过程采用的新技术；n薄板坯连铸与轧制之间的衔接匹配技术；n薄板坯热轧新技术等。薄板坯必须采用连铸连轧工艺短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL4.1薄板坯连铸采用的新技术4.1
2、.1 4.1.1 新型结晶器及其相关技术新型结晶器及其相关技术薄板坯连铸薄板坯连铸连轧的突破口结晶器设计薄板坯连铸技术的核心结晶器形状及分类形状：早期差别较大，现在越来越接近，突出表现在上口面积逐步增大。分类：依结晶器形状不同大体可分为平行板型、漏斗型、全鼓肚型三种。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL特点：上部是垂直段，下部是弧形段，侧板可调，上口断面是矩形，由于结晶器上口的厚度为6080mm，所以只能采用薄片型浸入式长水口，水口与结晶器内壁间只有1015mm的间隙。 问题：n水口插入处宽面保护渣熔化不好，很难获得恒定可控的保护渣层，影响了薄板坯的表面质量；n水口的壁厚仅有10mm，水
3、口寿命很低，最大钢水通过量仅为2t/min，产量受到限制。ISP工艺采用的平行板结晶器短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn水口仍采用薄片型，由于鼓肚的存在，使结晶器上口空间加大，水口壁厚也增加到20mm，这样使结晶器的寿命大大延长。平板型结晶器进行的改进n由平板型结晶器改为小漏斗型（小橄榄球型），即将结晶器上口宽面厚度逐步加大到60（252）mm的鼓肚型，一直延伸到结晶器出口（1.52）mm的小鼓肚。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn结晶器长度为1120mm，其中漏斗区长度为700mm。上口中间部位的最大厚度达150mm，下口处厚度为4070mm，可以满足精轧机组对铸坯厚度的
4、要求。CSP工艺采用的漏斗型结晶器n上口宽面两侧为平行段，与宽面中部的铜壁按椭圆弧线连接，沿垂直方向在两宽面间形成带锥度的漏斗状内腔，在结晶器出口部分又收缩为平行段，其间距相当于薄板坯厚度；特点短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn结晶器的漏斗形状和由漏斗向平行段过渡区形状的设计非常关键，要考虑凝固壳承受的复杂应力、截面周长变化、凝固收缩等多种因素的影响。n钢水凝固过程中发生弯曲变形，而理想的形状是尽可能减少或消除坯壳内两相区的弯曲变形率；问 题短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn奥钢联认为，铸坯厚度为7090mm时能耗最低，加工成本也较低。CONROLL工艺中采用的平行板型结晶
5、器特点n凝固过程中不发生变形，钢水液面稳定，有利于消除铸坯表面裂纹，有助于钢水中夹杂 物的上浮和防止卷渣出现；n采用扁平状的浸入式水口，钢水从两侧壁孔 流出，结晶器断面尺寸为70125mm；短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn n分散坯壳所受的应力，分散坯壳所受的应力，坯壳应力低，坯壳应力低，气隙小，铸坯气隙小，铸坯表面不易产生裂纹，可浇铸易裂钢种；表面不易产生裂纹，可浇铸易裂钢种；n n结晶器内部空间更大，结晶器内部空间更大，动态流场好，动态流场好，坯厚相同情况坯厚相同情况下，钢水容量增加下，钢水容量增加60%60%，钢水的自然减速效应加强；，钢水的自然减速效应加强；n n液面更加稳
6、定，有利于控制铸坯初期坯壳的形成。液面更加稳定，有利于控制铸坯初期坯壳的形成。优点短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL 同步振动（矩形波）； 负滑振动（梯形波）； 正弦波振动； 非正弦波振动。薄板坯连铸结晶器的振动型式液压振动、高频率、小振幅的非正弦波振动方式。结晶器的四种振动方式薄板坯连铸结晶器振动趋势：短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL保证坯壳愈合，振动模式选择的标准是负滑动时间愈长愈好。消除振痕深度及因摩擦对初生坯壳产生的拉应力，振动模式选择标准是负滑动时间尽可能缩小。传统连铸结晶器高速连铸结晶器选择振动模式的标准短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL结晶器保护渣消耗量
7、下降，使坯壳与结晶器壁间的润滑性能变坏，摩擦力增大，容易发生粘结漏钢。采用这种振动模式存在的问题n开发出含有Li2O的低粘度、低熔点、流动性好的保护渣；n采用特殊振动波形非正弦振动，即：在正滑区振动和拉坯速度差较小，降低作用在坯壳上的拉应力，在负滑区振动和拉坯的速度差较大，对坯壳施加足够大的压缩力，降低负滑动时间比NSR（负滑动时间与振动周期的比）或增大正滑动时间（振动周期与负滑动时间的差）。解决办法短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL正弦振动结晶器上升时间比下降时间长，除可改变振幅、频率外，还可自由地调节波形偏斜率，改变振动波形。而这里讲的非正弦振动是指与正弦振动相对应，具有波形偏斜率
8、（ ）的波形，通过液压伺服系统对液压振动装置进行控制。完全取决于振幅和频率这两个振动参数，其波形的调节能力很小，难以完全满足上述要求。非正弦振动短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL4.1.2 4.1.2 结晶器和浸入式水口一体化设计结晶器和浸入式水口一体化设计3）水口应具有足够的壁厚，一般最小为10mm，使其有较长的寿命。水口形状；出口角度；水口材质。水口设计主要内容薄板坯连铸水口设计考虑的问题1）结晶器的几何形状，特别是厚度方向上要求水口与铜板间保持一定间隔，以保证不凝钢；2）应提供足够的钢水量，如果要与传统板坯连铸的 产量接近，水口流出的钢水量应达到23t/min；短流程近终成形技术
9、短流程近终成形技术RALCSP工艺所采用的浸入式水口n注意：水口的外部形状决定了钢水在结晶器内上部流动通道，而内部形状，特别是出口形状决定了钢水在结晶器内流动状态和注入时的动能分布。n采用漏斗形结晶器，保证了水口有足够的伸入空间，为厚壁长水口的使用及水口使用寿命的提高创造了条件。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALISP和CONROLL采用的薄壁扁平式水口薄壁扁平式水口，由两侧壁开孔出钢。为延长连浇时间，采用在线快速更换水口的技术，更换时间只需1min，弥补薄壁扁平式水口寿命短的不足。水口下口总厚度为3035mm，其中水口通道厚度是1015mm、水口壁厚为10mm。ISP工艺CONROL
10、L工艺短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL水口材质n趋于采用经等静压成型的Al2O3-C或Al2O3-ZrO2-C的耐火材料。n材质改进，水口向薄壁化方向发展，在寿命提高的同时，还扩大了水口与结晶器器壁的间隙，有利于保护渣的熔化。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL4.1.3 4.1.3 液芯压下技术液芯压下技术（Liquid Core ReductionLiquid Core Reduction） 轻压下技术（Soft Reduction）； 铸轧技术（Casting pressing Rolling）； 液芯压下技术（Liquid Core Reduction）等。液芯压下的形
11、式n严格意义上讲，轻压下技术、铸轧技术是液芯压下技术的特殊表现形式。指在传统连铸工艺形式的二冷区对铸坯实施在线带液芯压下的工艺技术，它是容凝固与塑性变形、连铸与轧制一体的新工艺技术。含义短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALn辊式压下；n锻压式压下。轻压下技术（轻压下技术（Soft ReductionSoft Reduction）补偿最终凝固阶段的收缩，消除中心疏松和宏观偏析，提高铸坯内部质量。轻压下目的及作用轻压下的形式短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL液芯压下的主要作用（1）在连铸坯的凝固末端进行适量压下，以减小铸坯中心宏观偏析及疏松，改善铸坯内部质量；（2）在结晶器下方进行压
12、下，容许结晶器具有较大的容积，有利于稳定连铸结晶器内钢液面，提高连铸保护渣的润滑效果，促进钢中夹杂的上浮，改善铸坯表面质量；（3）可灵活地改变铸坯厚度，扩大产品规格范围，使生产组织具有更大的灵活性；（4）细化晶粒，改善铸坯的凝固组织。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL薄板坯连铸采用液芯压下目的、特点及效果薄板坯连铸采用液芯压下目的、特点及效果轧制：希望铸坯尽可能地薄，减少机组的机架数量及生产出超薄带卷，扩大板带钢规格。目的n解决连铸与轧制对铸坯厚度要求不同的矛盾连铸：希望结晶器内腔尺寸尽可能大些，以利于浸入式水口的插入，促进保护渣液渣层的形成和稳定，降低浇注操作的难度等。短流程近终成形
13、技术短流程近终成形技术RAL动态压下：在整个二冷区完成液芯压下，并在铸坯凝固末端前的合理位置最终完成液芯压下。薄板坯液芯压下形式静态压下：在局部扇形段完成铸坯厚度的减小。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RAL液芯压下在薄板坯连铸连轧中的应用液芯压下在薄板坯连铸连轧中的应用（1）德国MDH公司ISP工艺；（2）德国SMS公司CSP工艺；（3）意大利Danieli公司FTSC工艺；（4）德国SMS与Thyssen合作开发的CPR 工艺；铸轧技术（Casting pressing Rolling）（5）日本住友金属开发的QSP工艺。薄板坯连铸过程采用的液芯压下技术短流程近终成形技术短流程近终成形
14、技术RALISPISP工艺采用的液芯压下技术工艺采用的液芯压下技术结晶器为平行板式结构，内腔厚度为60mm。结晶器下方的0号段由12对辊子组成，整段设计成钳式结构，在液压缸的作用下可将辊缝调整成锥形，对铸坯实施在线液芯压下。0段后面的多辊扇形段由16对辊子组成，对铸坯进一步实施压下，内弧辊子可由其各自的液压缸单独压下，所以可根据不同的钢种实施灵活的压下方案。铸坯经液芯压下后可达到43mm。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALISP工艺采用的液芯压下技术改进： 铸机改为立弯型; 结晶器内腔厚度由初期 的60mm加大到80 100mm; 多辊扇形段由初期的16 对辊子改为68对辊一组的常规扇
15、形段，由前后各 一对液压缸来调整每个扇 形段的辊缝及锥度，使扇 形段结构简化。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALCSPCSP工艺采用的液芯压下技术工艺采用的液芯压下技术液芯压下过程：3个扇形段为钳式结构，当铸坯头部通过扇形段I后，该扇形段的活动侧调整到楔形压下位置，凝固坯壳在此被压向一起，该处铸坯的厚度要薄于所要求的铸坯厚度，当经压下 的铸坯到达扇形段II的尾部时，扇形段II开始压下，当扇形段II调整结束后，扇形段I便打开到所生产铸坯厚度的位置，当厚度减少的铸坯到达 扇形段III的尾部时，扇形段III开始压下。CSP工艺的液芯压下过程短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALFTSCF
16、TSC采用的动态软压下技术采用的动态软压下技术（DSR-Dynamic soft reductionDSR-Dynamic soft reduction）n结晶器出口扇形段的足辊采用异径辊，承担将铸坯宽面凸度压平的任务；n采用动态液芯长度控制系统（LPCSLiquid Pool Control System），可根据最终带钢厚度的要求对薄板坯的厚度进行连续调整；n压下量较大，可达2025mm。短流程近终成形技术短流程近终成形技术RALCPRCPR工艺采用的液芯压下技术工艺采用的液芯压下技术 凝固坯壳厚度1015mm，结 晶器出口厚度50mm，为使坯壳受挤压时芯部能够完全焊合 ，表面温度达到1300，其二冷方式不同于普通连铸工艺 。挤压辊对铸坯进行挤压，使其 芯部焊合。铸坯厚度为20 30mm，两辊或四辊轧机将铸 坯进一步压缩到1325mm，挤压辊和轧辊均为主动辊。 CPR工艺采用的液芯压下技术短流程近终成形技术短流程近终成
