钢板用近终形连铸的现状

fangnan

1绪言

　　所谓近终形连铸，是指连续浇铸接近于最终产品形状的铸坯。其最关心的问题在于，省略工序以及使用更为简单的生产设备而降低设备费用和生产成本。另外，要生产接近于产品形状的铸坯，也必须具备克服铸造困难的新技术和更为严格的品质保障技术。
2近终形连铸的评价
　　日本国内的普通钢薄钢板采用工艺生产，以厚200～300mm的连铸板坯为原料。该传统型的工艺具有年产200～500万t的高生产能力，但同时也需要大规模昂贵的热轧设备。
3薄板坯连铸法的开发和普及
3.120世纪8O年代的开发竞争
　　生产数毫米厚的薄钢板，为什么一定要使用厚200mm以上的板坯呢?进入传统型板坯用连铸法在技术上基本确立的2O世纪8O年代以后，人们就开始正式地探讨和研究这一朴素的问题。与传统型连铸法相比，TSC法所面对的主要技术课题有以下二项。
(1)如何将钢水注入薄的结晶器空隙的钢水供给技术。
(2)因板坯薄，通过增大浇铸速度以确保生产率的高速浇铸技术。
将板坯厚度降低至传统法的1/2～1/4，而使浇铸速度提高至2～4倍(3～6m/min)的方法有二种。其一，与传统法完全不同，它采用结晶器和凝固壳没有相对速度的同步结晶器方式的方法。另一种是追求传统法固定结晶器振动方式使用极限的方法。大致上看，日本和美国是在第一种方法上，而欧洲是在第二种方法上进行了开发竞争。
3.2同步结晶器方式连铸法的开发
　　采用结晶器和凝固壳同步移动的同步结晶器方式，并开发进展至工业用规模试验设备的只有使用浇铸带的方法。在钢铁企业的主导下，以碳素钢为对象，在以下三种方式上进行了研究。
(1)倾斜双带方式：1982年，日本以50t钢水的规模着手开发。1986年，美国也以32t钢水的规模进行了该方式的开发。
(2)垂直上宽双带方式：1987年，日本以160t钢水的规模开始试验。
(3)垂直平行双带方式：1989年，日本以70t钢水的规模进行了开发。
3.3固定结晶器方式连铸的极限追求
　　与日本不同，欧洲不是以钢铁企业而是以重工业设备企业为主导进行了开发。
(1)1985年，德国的SMS公司根据浇铸时使凝固壳在结晶器内变形这一划时期的构想，设计了漏斗状的结晶器，以碳素钢为对象开始了18t钢水的浇铸试验。结晶器宽度的中央部向上方展开成漏斗状，结晶器下端为厚4O～50mm的矩形。由于浸入式水口埋入结晶器的展开部分，因而克服了钢水供给困难的问题。
(2)1987年，德国的MDH公司将结晶器形状做成垂直弯曲型式，采用厚度6O～70mm的矩形结晶器，开始了浇铸试验。浸入式水口也相应地超扁平轻薄化。另外，它还具有浇铸途中对铸坯施以压下和轻压下的特点。
(3)1988年，奥地利的VAI公司采用厚80mm的矩形垂直结晶器，着手不锈钢的浇铸试验。
(4)1989年，德国的ThyssenStahl公司与其他二公司一起，着手开发直接用1组或2组的轧辊，对出自漏斗状结晶器的铸坯进行强压下，一举制得薄板坯的工艺。
3.4薄板坯连铸技术的现状
　　TSC法所具有的技术关键与传统型板坯连铸法的场合相比没有什么大的变化。但是，在不考虑铸坯清理的直接工艺的意义上，要求有更为严格的表面品质。在本方法的实用化上，以下的应用技术起着重要的作用。
3.5薄板坯连铸法的课题
　　TSC法一紧凑型轧制工艺的成本优越性获得了证明，也有了能够生产传统法难于制造的极薄热轧钢板之类的实绩，目前已经进人了普及阶段。但是，今后这种趋势能否继续，关系到TSC一紧凑型热轧工艺所制得的薄钢板品质，能否与传统型板坯连铸一传统型大规模热轧工艺的品质相同甚至凌驾于其上。从碳素钢来看，目前尚未实现汽车外装饰材、安全部件用材、苛刻加工部件用材以及家电部件用材等所谓高级钢方面的稳定应用，主要还应用于低、中级钢方面。另外，从不锈钢来看，以前为了获得与传统型连铸板坯相同的品质，板坯厚度选择稍厚的100～150mm，且停留于不满3m/min的低速浇铸状态。但是，最近已经取得了进展，可以在板坯厚度60～70mm，浇铸速度5m/min的条件下，获得相同于以往的品质。TSC法的浇铸速度是传统型板坯连铸法的两倍，由此引起容易产生铸坯裂纹的问题。随着初期凝固控制技术的进展，这一问题正在得到克服。
4带坯连铸法的开发和进展
4.1开发竞争
　　进入2O世纪8O年代以后，SC法以不锈钢为主要对象进行了开发。作为其理由，可以举出与碳素钢等其它的钢种相比，奥氏体系不锈钢容易获得表面性状良好的带坯以及适合于不锈钢中较多的小批量生产等。此外，还可以考虑SC法的浇铸计时生产率和不锈钢的精炼计时生产率基本上相同，以及可以谋求不锈钢板领域较多的板坯物流问题的解决途径等因素。另外，就碳素钢而言，这一工作进行得较晚，进入1990年之后，才以建材用低碳硅脱氧钢和电磁用高硅钢等，在脱氧剂上不使用铝的钢为对象进行了开发。
4.2带坯连铸机的实际生产现状
　　SC机才刚刚开始实用化，作为实际生产工艺的实力尚未确定。转台作为工业用机投产的2台均为以不锈钢为对象的垂直双辊方式。生产线的全长约为5O～80m，与TSC法相比更为紧凑。预定2002年投产的以碳素钢为主要对象的工业用SC机也采用了相同的方式。可以说，作为大规模生产的工业用机都集中于垂直双辊方式。3台工业用SC机的性能数据和下游工序的比较。在与成本和生产能力直接相关的双辊直径方面，有很大的差别。另外，为了将浇铸带坯制成热轧钢板，从尺寸精度和晶粒的观点出发，具有必须在线热轧的共同点。
4.3带坯连铸技术的现状
　　垂直双辊方式的SC法具有与传统型板坯连铸法相当不同的技术要素。由于SC法浇铸时，在相当于结晶器的辊间形成了钢水池，所以必须设置防止辊侧面钢水泄漏的侧堰。同辊接触生成的凝固壳，在与辊相同速度的移动中成长，在辊最接近的位置(“接吻点”)上，与另一方的凝固壳“焊合”，作为1～5mm厚的带坯，与辊脱离。凝固完了的时间为0.2～O.8s左右，与传统型连铸法相比极其短暂。带铸坯的厚度与钢和辊的接触时间成正比，但由于钢液面水平变化等原因，会有微妙的变化，所以保持一定厚度的控制颇为重要。
4.4带坯连铸法的课题
　　SC法在不锈钢上的实用化刚刚开始，作为实际生产工艺是否具有经济性的实力尚未确定。作为热轧钢板以及冷轧钢板的产品特性，除了奥氏体系不锈钢以外，也不能说已经十分清楚。例如，尚未见到本法的高碳素钢(碳含量>/0.40%)应用实例。
5结语
　　(1)TSC一紧凑型轧制工艺以低、中级薄钢板为对象，已经进入普及阶段。今后，本法能否产生出能够稳定制造高级薄钢板的技术是后续推广的关键。
(2)SC法以奥氏体系不锈钢为对象，处于工业用机开始运转的阶段，而对品质的市场评价和作为工艺的经济性尚未确定。虽然从降低能耗和环境负荷的观点出发，本法作为薄钢板生产终极工艺的魅力并无变化，但尚留有较多的技术开发余地。一般认为，本法进人普及阶段尚需时日。