薄板坯及细小方坯浇铸技术的发展

D0I:10.13374/i.issn1001-053x.1991.s1.001 第13卷第4(I)期 北京科技大学学报 Vo1.13No.4(I) 1991年7月 Journal of University of Science and Technology Beijing Ju1y1991 薄板坯及细小方坯浇俦技术的发展 徐宝升· 《 摘要：报导了国外连街薄板坯及细小方坯，并在线直接轧成最后成品的技术发展情况， 重点介绍了SMS/Nucor公司和MDH/Arveai公司建设的两套生产设备。同时介绍了中 国发展连铸荐板坯及细小方坯的情况。其中一种新型离心钱机是专为小型钢厂生产(602~ 702)mm2×1500mm细小方坯设计的，可为小型轧机提供坯料。 关键词：薄板坯，细小方坯，离心铸造 Development of Casting Thin Slab and Thin Billet Technology Xu Baosheng' ABSTRACT:An overview is given on world-wide activities in this field,Pro- duction facilities of SMS/Nucor and MDH/Arvedi are described.Development of thin slab and thin billet casting technology in China are reviewed.A new centrifugal caster for producing (602~702)mm2x 1500mm thin billets for mini- mills in China has been designed. KEY WORDS:thin slab,thin billet,centrifugal casting 把钢水浇铸成接近成品断面的薄板坯并直接轧制成材，是10多年来世界各国竞相研究开 发的新技术。其得以成功的基础是钢水治炼技术及自动控制技术的进步。这一新技术的应 用，形成了紧凑的带钢生产线，简称CSP生产线。由此而产生的经济效益是： (1)节省了生产设备的建设投资。因为连铸机及其后步的轧钢设备都与所铸及所轧钢坯 的厚度成一定比例。浇铸薄板坯的铸机，其半径及治金长度都相应减小。用薄板坯轧制带 钢，可以省去前部的粗轧机架，减少后部的精轧机架。 1991-05-06收稿 ,机it程系(Department of Mechanical Engineering) 1

第 卷第 ， 期 北 京 科 技 大 学 学 报 ， 。 。 年 月 。 。 薄板坯及细小方坯浇铸技术的发展 徐 宝 升 ’ 摘 要 报导了国外连铸薄板坯及细小方坯 ，并 在线直接 轧成最后成品 的技术发展情况 ， 重点介绍 了 公司和 成 公司建设的两套生产 设备 。 同时介绍了 中 国 发展 连铸薄板 坯及 细小方坯 的情况 。 其中一种新型离心 铸机是专为小型钢厂生产 。 ， 、 。 。 二 细小方坯设计 的 ， 可为小型轧机提供坯料 。 关扭 词 薄板坯 ， 细小方坯 ， 离心铸造 尤 之 一 。 “ 一 “ ， ， 把钢水浇铸成接近成品 断面的薄板 坯并直 接轧制成材 ， 是 多年来 世界各 国竞相研究开 发 的新技术 。 其得 以成功的 基础是钢 水冶 炼技 术及 自动控制技 术的进步 。 这 一 新 技 术的应 用 ， 形成了紧凑的带钢生产 线 ， 简称 生产 线 。 由此而产生的经 济效益是 节省了生产设备的 建设投资 。 因 为连铸机及 其后步的 轧钢设备都与所铸及所轧钢坯 的厚度成一定 比例 。 浇铸薄板 坯的 铸机 ， 其半径及冶金长度都相应减 小 。 用薄 板 坯 轧 制带 钢 ， 可 以省去前部的粗轧机架 ， 减少后部的精轧机架 。 一 一 收稿 机械工程 系 DOI ：10．13374／j ．issn1001－053x．1991．s1．001

115010. 150780.管 110020二不管种 150180.9 8.1111.0 2145 2091-0255 18811059 万24 800 220 20051000 0081 9810号 29100 021700 2 02-01 g (海)量宽 c1151622t1281061 2

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(2)降低了轧钢的能耗。轧钢时所消耗的能量是与轧制压缩比，即钢坯断面与成品断面 的比值的自然对数成比例的。进行在线轧制或直接轧制，还节省了钢坯加热的能耗。 (3)在CSP生产线上，一·头是治炼的钢水，一头是成品带钢，因而缩短生产流程，也节 省了生产的流动资金。 (4)利用CSP生产流程，可使以废钢为原料的中小型电炉炼钢厂也能以较低的生产成本 生产成卷的带钢。 1薄板还连铸技术在国外的发展 (1)薄板坯的规格：在国外，习惯地把厚度(40~120)mm的钢坯称为薄板坯；(5~ 40)mm称为带钢坯；(1~5)mm称为薄带坯。本文只讨论薄板坯的生产技术。表1列出了 世界各国研究开发的各种薄板坯连铸数据及铸机型式FI。其中，Nucor公司和Arvedi公司 的两套设备都是进行工业生产的。分别介绍如下： (2)德国西马克(SMS)公司于1989年为美国纽克尔(Nucor)公司的Cra wfordsville)厂 设计制造了世界第一台用于工业生产的薄板坯连铸机：2。这种铸机是立弯型的，如图1所 示，是SMS公司1985年初试成功的。其特点是使用了如图2所示的结晶器。它的两个侧面可 4 ⑤ 图1SMS型薄板坯连铸机 ①荐板坯连铸机，②加热均温炉，③带钢连轧机，④辊道，⑤卷取机 Fig.1 SMS thin slab caster 以向内外调整，以浇铸不同宽度的薄板坯。结晶器的上部中央作成漏斗形状，上端的开口度 为170mm,以便插入浸入式水口。试验用的结晶器长1100mm,试浇的坯型为(30~50)mm ×(1200~1600)mm,最高出坯速度为6m/min。所用的浸入式水口如图3所示，其下端的 外形为75mm×100mm,壁厚17.5mm,长950mm,有两个20mm×50mm向上倾斜20°的出 口，出口上面有遮缘，用以防止钢水向上喷。水口下端与结晶器的宽面壁板有12.5mm的 空隙。在美国纽克尔公司建成的那台铸机，使用了762mm长的结晶器，用以浇铸50mm× (900~1350)mm薄板坯，拉坯速度(4~6)m/min,设计年产量75×10t。在铸机后面有 164m长的均热炉。炉前及炉后各有一台摆式剪机，把板坯剪成42~46m长度，每支坯重为 18~22t。均热炉后有四机架热连轧机（还预留了第五机架的余地），层流冷却装置及卷取 机。均热炉内可容纳三条钢坯，在运行均热过程中，使钢坯由4m/min的浇铸速度逐渐加大 到20m/min的轧制速度。轧成的带钢最小厚度为2.5mm。增加了第五个机架后，可生产1,8 3

降低 了轧钢的 能耗 。 轧钢时所消耗的 能量是与轧制压缩比 ， 即钢坯断面与成品 断面 的比值的 自然对数成比例的 。 进行在线轧制 或直接轧制 ， 还节省 了钢坯加 热的 能耗 。 在 生产线上 ， 一 头是冶炼的钢水 ， 一头是成品带钢 ， 因而缩短生产流程 ， 也节 省了 生产的流动资金 。 利用 生产流程 ， 可使 以 废钢 为原料 的 中小型 电炉炼钢厂也 能以较低的生产成 本 生产 成卷的带钢 。 薄板坯连铸技术在国外的发展 薄板坯的规格 在 国外 ， 习惯地把厚度 的钢坯称 为 薄 板 坯 。 称 为带钢坯 称为薄带坯 。 本文 只讨论薄板坯的生产技术 。 表 列出了 世 界各 国研究开发 的各种薄板坯连铸 数据及铸机型式 仁 ” 。 其中 ， 公 司和 公司 的两套设备都是进行工 业生产的 。 分别介绍如下 德 国西马克 公 司于 年为美国纽克尔 公 司 的 厂 设计制造了世 界第一 台用于工业生产 的薄板 坯连铸机 〔 ’ 。 这种铸机是立弯型 的 ， 如图 所 示 ， 是 公司 年初试成功的 。 其特点是使用 了如 图 所示 的 结晶器 。 它 的两 个侧面可 而而而飞 。 一 门 耙积耙 图 型薄板 坯连铸机 ①薄板 坯 连铸 机 ， ②加 热均温 炉 ， ③带钢连 轧机 ， ④辊道 ，⑤卷取机 。 以向内外调整 ， 以浇铸不 同宽度的薄板坯 。 结 晶器的上部 中央作成漏斗形状 ， 上端 的开 口 度 为 ， 以便擂入浸 入式水 口 。 试 验用 的结 晶器长 ， 试浇的坯型 为 一 一 ， 最高出坯速度为 。 所用 的浸 入 式水 口 如图 所示 ， 其下端的 外形 为 ， 壁厚 。 ， 长 ， 有两 个 向上倾斜 的 出 口 ， 出 口上面有遮缘 ， 用 以防止钢水向上喷溅 。 水 口 下 端 与结 晶器 的宽面 壁板有 的 空 隙 。 在美 国纽克尔 公 司建成的那台铸机 ， 使用 了 长 的结 晶器 ， 用 以 浇铸 一 薄板 坯 ， 拉坯速度 ， 设 计 年产 量 ‘ 。 在铸机后面有 长 的均热护 。 炉前及炉后各有一台摆式剪机 ， 把板 坯剪成 长 度 ， 每 支坯重 为 一 。 均 热炉后有四 机架 热连 轧机 还预 留 了第五机架的余地 ， 层流冷却装置及卷取 机 。 均热炉内可容纳 三条钢坯 ， 在运行均 热过程 中 ， 使钢坯 由 。 的浇铸速度逐渐加大 到 的轧制速度 。 轧成 的带钢最小厚度为 “ 。 增加 了第五个机架后 ， 可生产

中140 L100 20 图2漏斗型结晶器 图3浸人式水口 Fig.2 Funnel type mold Fig.3 Submerged nozzle 一2mm的带钢。 在浇钢操作中，钢水的清洁度及温度需要严格控制。浇铸低碳钢时，钢水温度为1546一 1566℃。使用了特制的低熔点、低粘度的保护渣。开浇前先往结晶器内施加发热剂，以(4~ 4.5)m/min的速度浇铸时，要求在开浇后70s内达到正常拉坯速度，结晶器的振动频率达到 图4MDH/Arvedij薄板坯连钱机 Fig,4 Thin slab caster produced by MDH/Arvedi Company 4

几 ， 李日目 并 · ‘ ， ， 飞 乡芥 』 …七 次 画 仁恶轰 图 漏斗型结晶器 图 浸人式水 口 一 ， 的带钢 。 在浇钢操作中 ， 钢水的 清洁度及温度需要严格控制 。 浇铸低碳钢时 ， 钢水温度为 一 ℃ 。 使用 了特制 的低熔点 、 低粘度的保护渣 。 开浇前先往结 晶器 内施加发热剂 ， 以 一 。 幼 的速 度浇铸时 ， 要求在开浇后 内达到 正 常拉坯速度 ， 结 晶器的振动频率达到 ‘ 日 口 口沈 二 一 」 翼具 日 ，嘻中军 图 薄板 坯 连铸机 ‘ 人 了

270/nin。 这套紧凑式连铸连轧机组于1989年6月开始试生产，到1990年二季度，其月产量已达设 计产量的(60~75)%。目前存在的问题是带钢表面质量稍差，约有(15~20)%的成品为二 级品（一般工厂为(8~10）%)，该厂认为此问题是可以解决的。 (3)德国的迪马克(MDH)公司与意大利的阿尔维德(Arvedi)公司联合开发的弧形薄 板坯连铸机，设计的年产量为5.0×1051，可浇优质钢及不锈钢，轧成带钢的宽度为(650~ 1330)mm。铸机是弧形的，如图4所示r33。它的特点是使用了如图5所示的上部是垂直线、 R5m 250 宁10 0 A-A 图5：MDH薄板坯连铸机的结品器 图6MDH薄板坯连铸机的设人式水口 Fig.5 Mold of MDH thin Fig.6 Submerged nozzle of MDH slab caster thin slab caster 下部为弧形的结晶器，及图6所示的浸入式水口。把结晶器上部改为直线的目的是为了便于 插人扁而薄的浸人式水口。出结晶器的铸坯厚度为(60~80)m。在二冷区的上部，把带有 液芯的铸还进行逐渐的轻压下，其压下量可达20%。铸坯完全凝固以后，在二冷区的后部利 用三架四辊轧机作进一步的压轧，其压下量可达60%，使走出连铸机的板坯厚度为(15~ 25)mm。随即用1000t摆动剪机把铸坯按定尺长度剪断，进入约38m长的感应加热均温炉， 使之达到轧制温度。板坯出加热均温炉后，利用如图7所示的炉内卷取机把板坯卷起来。有 上下两个炉内卷取机，其中一个用以卷取出加热均温炉的板坯，另一个则把板坯送入下步 的四辊精轧机。这样可以使前步的铸机与后一步的轧机按各自的适宜速度运转，而不互相牵 制。板坯经四机架（还预留了第五机架的位置）精轧机后轧成(1.7~12)mm厚的带钢或钢 板，其最大出口速度为10m/s。通过层流冷却区，进人地下卷取机，卷成钢卷。这套连铸连 轧机组的总长度约164m,计划于1991年建成投产。 5

。 这套紧凑式连 铸连 轧机组于 年 月开始试生产 ， 到 。 年二季度 ， 其月产 量已 达设 计产量的 。 目前存在的问题是带钢 表面质量稍差 ， 约 有 一 的 成品 为 二 级品 一般工厂 为 ， 该厂 认 为此间题是可以解决的 。 德 国的 迪 马克 公 司与 意大 利的 阿尔维德 公 司联合 开 发的弧形 薄 板 坯连铸机 ， 设 计 的 年产量 为 ， 可浇优质钢及 不锈钢 ， 轧成带钢的 宽度为 。 一 。 。 铸机是弧 形 的 ， 如 图 所示 ‘ “ ’ 。 它 的特点是使用 了如 图 所示的上 部是垂直线 、 七 二 ‘ … 钊么 叫多﹂ 匕 巴二月蕊沃荟 一」 立惑二互聋己里呈军 图 薄板 坯 连 铸机 的结 晶器 。 图 薄板 坯连铸机 的浸 人式水 口 。 么 下部为弧形 的结晶器 ， 及图 所示的浸入式水 口 。 把结晶器上 部改为直 线的 目的是为 了便于 插人扁而 薄的浸入式水 口 。 出结 晶器的铸坯厚度 为 。 。 在二冷区的上 部 ， 把带有 液芯的铸坯进行逐渐的轻压下 ， 其压下量可达 。 铸坯完全 凝 固以后 ， 在二 冷区的后部利 用 三架 四 辊轧机 作进一 步的压轧 ， 其压 下 量 可 达 写 ， 使走 出连铸机 的板坯厚度 为 一 。 随 即用 摆动剪机把铸坯按定尺长度剪断 ， 进人约 长的 感应加 热均温炉 ， 使之达到 轧制温度 。 板坯 出加 热均温炉后 ， 利 用如 图 所示的炉 内卷取机把板坯卷起来 。 有 上下两个炉 内卷取机 ， 其中一个用 以卷取 出加 热 均温炉的 板坯 ， 另 一个则把板坯 送 人 下 步 的四辊 精轧机 。 这 样可以使前步 的铸机与 后一步的轧机按各 自的 适宜速度运转 ， 而 不互相牵 制 。 板坯经 四 机架 还预 留了第五机架 的 位置 精轧机后轧 成 厚的 带钢或钢 板 ， 其最大 出 口速 度 为 。 通过层流冷却 区 ， 进人地下卷取机 ， 卷成钢卷 。 这套连铸连 轧机 组的 总长度约 ， 计划于 年建成 投产