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我国薄板坯连铸连轧技术三十年2014年7月28日毛新平武汉钢铁（集团）公司研究院2002年3月由中国工程院产业科技委员会发起成立了“薄板坯连铸连轧技术交流与开发协会”，领导和推动了薄板坯连铸连轧技术在我国的发展。1、概述2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程3、我国在薄板坯连铸连轧技术领域的主要成就3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究3.2薄规格产品生产技术3.3薄板坯连铸连轧微合金化技术3.4特殊钢生产技术3.5硅钢生产技术4、薄板坯连铸连轧技术未来发展展望目录目录1、概述2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程3、我国在薄板坯连铸连轧技术领域的主要成就3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究3.2薄规格产品生产技术3.3薄板坯连铸连轧微合金化技术3.4特殊钢生产技术3.5硅钢生产技术4、薄板坯连铸连轧技术未来发展展望1、概述20世纪80年代，能源危机催生了薄板坯连铸连轧技术。Source:“Stahlundeisen”129No.11(2009),p73-89.（3）提高板坯的温度均匀性；薄板坯连铸连轧技术提出的初衷1、概述（1）提高工序的连续性，把工艺步骤尽量减到最少，实现连铸坯完全直接轧制(HDR)；（2）最大限度地降低能源消耗;通过采用近终形连铸，降低轧制工序所消耗的能源;通过提高工序的连续性，减少补充能源；1、概述德国SMS的CSP德国MDH的ISP感应加热炉隧道式加热炉奥地利VAI的CONROLL中国鞍钢ASP意大利达涅利FTSR隧道式加热炉感应加热炉日本住友QSP隧道式加热炉里程碑：1989年世界第一条薄板坯连铸连轧线在美国NUCOR建成投产。截止至2014年，全球已建成薄板坯连铸连轧生产线66条101流，年生产能力超过11000万吨；世界各种薄板坯连铸连轧生产线统计(截止到2014年)1、概述国家生产线条数年生产能力百万吨铸机流数CSPISPFTSRQSPCONROLLTSPESPASP合计中国730231537.2030美国92121420.9819印度558.007意大利21144.304韩国12148.508其他1145132433.0033总计35793423366111.98101序号企业名称生产线形式连铸流数铸坯厚度/mm产品厚度/mm产能估计（万t/年）投产期1珠钢CSP250-601.2-12.71801999.82邯钢CSP260-901.2-12.72501999.123包钢CSP250-701.2-12.02002001.84鞍钢ASP（1700）2100-1351.5-25.02402000.75鞍钢ASP（2150）4135-1701.5-25.050020056马钢CSP250-900.8-12.72002003.97唐钢FTSR270-900.8-12.02502002.18涟钢CSP255-700.8-12.72402004.29本钢FTSR270-850.8-12.72802004.1110通钢FTSR270-901.0-12.02502005.1211济钢ASP（1700）2135-1501.5-25.02502006.1112酒钢CSP252-701.2-12.72002005.513武钢CSP250-901.0-12.72532009.214日钢ESP170-1100.8-6.02222014.1115日钢ESP170-1100.8-6.02222015.51、概述中国薄板坯连铸连轧生产线统计(截止到2014年)第一阶段探索阶段，波动发展第二阶段（年均6.6%）起步阶段，稳定发展第三阶段（年均16.6%）加速阶段，跨越发展第四阶段：转型阶段，创新发展(处于第三阶段向第四阶段的过渡进程中)1、概述中国钢产量目前，我国钢铁工业处于转型、调整阶段，或许是薄板坯连铸连轧技术发展的新机遇。Source:李新创,关于中国钢铁工业以及武钢转型发展的几点探讨,2014.72、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程探索引入期（1984-1999）“七五”、“八五”期间，科技部将“薄板坯连铸”列为重点攻关课题，开展基础研究；1990年10月，由钢铁研究总院牵头建成国内第一条薄板坯连铸试验机组。1996年，原冶金工业部决策捆绑引进珠钢、邯钢、包钢三条CSP生产线，拉开了我国大规模建设薄板坯连铸连轧产线的序幕。标志性的事件：1999年8月26日珠钢电炉-薄板坯连铸连轧产线建成投产。消化吸收期（1999-2002）珠钢、邯钢和包钢三条CSP产线相继建成投产；薄板坯连铸连轧基础研究的开展：快速凝固特征、物理冶金规律、纳米级粒子析出、强化机理等；关键设备和材料的国产化：薄板坯连铸结晶器、保护渣、扇形段等；珠钢根据电炉－薄板坯连铸连轧流程的特点开发集装箱板并大批量生产。2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程推广应用期（2002-2008）在此期间，我国共建设了9条20流薄板坯连铸连轧特征的产线;主要成就：（4）马钢CSP实现冷轧基料的大批量生产；（3）涟钢CSP实现半无头7切分生产0.78mm产品的历史突破；（1）珠钢开发薄规格成套生产技术并批量生产，实现“以热代冷”；（5）唐钢FTSCR世界上首家突破年产300万吨。（2)珠钢首先采用单一Ti微合金化技术开发出700MPa级钢；稳定发展期（2008年至今）工艺技术、设备配置的基本框架已经形成；珠钢、涟钢开发出高品质特殊钢生产技术并批量生产；ESP产线的建设：日照计划于2014年和2015年投产2条ESP产线。2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程马钢、武钢开发出中低牌号无取向硅钢生产技术并批量生产；第一代（单坯轧制）第二代（半无头轧制）第三代（无头轧制）根据薄板坯连铸连轧产线的技术特征：2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程单坯轧制、精轧6个机架、恒速轧制、均热炉长度约200m、产品最小厚度1.2mm、最高轧制速度12.6m/s，电机容量4.0-5.5万kw。半无头轧制、精轧7机架、升速轧制、均热炉长度约250-315m、产品最小厚度0.8mm、最大轧制速度22m/s，电机容量6.7-7.0万kw。无头轧制、3+5机架、恒速轧制、在线感应加热、产品最小厚度0.8mm；第一代（单坯轧制）第二代（半无头轧制）第三代（无头轧制）主要技术特征：1、概述2、我国薄板坯连铸连轧技术的发展历程3、我国在薄板坯连铸连轧技术领域的主要成就3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究3.2薄规格产品生产技术3.3薄板坯连铸连轧微合金化技术3.4特殊钢生产技术3.5硅钢生产技术4、薄板坯连铸连轧技术未来发展展望目录具有不同于传统工艺的热历史，呈现出很多新的物理冶金现象。3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究不同流程的工艺热历史比较3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究凝固速度快，铸态组织均匀不同流程二次枝晶间距的比较薄板坯连铸铸态组织工艺传统板坯薄板坯铸坯厚度（mm）25050完全凝固时间（min）10～151冷却速度（1560～1400℃）0.15℃/s2℃/s资料来源：FTSC连铸薄板坯的质量.连铸，2006;5:19～20采用直接轧制工艺，精轧前原始奥氏体晶粒粗大3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究常规热轧工艺薄板坯连铸连轧工艺薄板坯轧前原始奥氏体晶粒尺寸约700～1000um，而传统热轧工艺板坯轧前的奥氏体晶粒尺寸仅为150～300um。高速、大应变量轧制，最终产品本质细晶粒3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究20μm20μm传统热连轧工艺低碳钢显微组织及晶粒尺寸分布薄板坯连铸连轧工艺低碳钢显微组织及晶粒尺寸分布钢中纳米级第二相粒子析出首次发现钢中存在大量纳米尺寸的氧化物和硫化物，其尺寸一般为几十纳米至几百纳米，并发现钢中存在大量尺寸20nm的沉淀粒子。167nm167nm167nm薄板坯连铸连轧C-Mn钢中纳米尺寸析出颗粒的TEM形貌像（a）板材（b）轧卡件（c）铸坯3.1薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究3.2薄规格产品生产技术薄规格热轧板是资源节约、环境友好的新材料，是热轧钢板发展的重要方向。传统热轧流程生产薄规格热轧板难度大，事故率高。常见事故:堆钢常见事故:甩尾板形恶化:双边浪板形恶化:中间浪轧辊事故:剥落轧辊事故:磨损薄规格热轧钢板生产技术路线图薄规格热轧钢板生产技术板形控制技术轧制工艺技术轧制过程稳定控制技术轧辊热凸度变化大轧辊磨损加剧轧辊剥落严重提高产品板形质量轧制负荷显著增加轧机振动严重轧辊磨损严重轧制周期短薄规格比例低生产效率低轧机振动严重轧制过程不稳定研制轧辊热凸度模型研制轧辊磨损模型开发新的轧辊辊形开发新的平整技术和设备研究新的轧制温度制度研究新的轧制负荷分配制度开发工艺润滑技术研究工作辊辊径配置方案研究新的轧辊材质配置方案研究轧制节奏控制技术开发轧机振动控制技术开发张力控制技术开发轧件稳定运行控制技术（1）单坯轧制3.2薄规格产品生产技术技术成就：（1）高比例薄规格产品生产，代表产线珠钢CSP：普通碳素钢2.0mm以下比例达85%，1.5mm以下比例达53%。（2）高强钢、复杂成分钢的极限规格不断突破，代表产线武钢CSP：屈服强度700MPa级超高强钢的最小厚度达到1.2mm，碳含量0.3-1.0%的复杂成分钢，最小厚度达1.4mm。3.2薄规格产品生产技术（2）半无头轧制3.2薄规格产品生产技术超长铸坯的温度均匀性控制半无头轧制与辊缝润滑的联合应用飞剪及卷取的精确控制飞剪剪刃的国产化轧制过程中的动态变规格及张力恒定控制关键技术及装备的开发：涟钢应用半无头技术成功将长269m、厚70mm的超长连铸坯稳定地轧制成7个切分卷。半无头轧制最薄成品厚度为0.77mm。薄规格（h≤2.0mm）占半无头轧制总产量比例达96%以上，超薄规格（h≤1.5mm）占40%以上；010203040506070809010010.5118.8126.5234.2138.2540.6041.0063.7881.1184.7285.0496.3895.2096.40h≤1.5mmh≤2.0mm20132008占半无头轧制产量的比例/%时间/年200720092010201120123.2薄规格产品生产技术050010001500200025003000350040004500500055006000650004080120160200半无头轧制一切四h=1.4mm带钢长度/m04080120160200单坯轧制h=1.4mm中心厚度偏差/μm单坯轧制同半无头（4切分轧制）带钢的比较0500100015002000250030003500400045005000550060006500-300306090半无头轧制一切四h=1.4mm带钢长度/m楔形/μm-300306090单坯轧制h=1.4mm0500100015002000250030003500400045005000550060006500020406080100板凸度/μm带钢长度/m半无头轧制一切四h=1.4mm020406080100单坯轧制h=1.4mm05001000150020002500300035004000450050005500600065008408608809009201号测温点1号测温点2号测温点半无头轧制一切四h=1.4mm终轧温度FDT/℃带钢长度/m8408608809009202号测温点单坯轧制h=1.4mm3.2薄规格产品生产技术3.2薄规格产品生产技术应用实例一：用于福特汽车，以1.5～2.0mm的热轧钢板替代同等厚度的冷轧钢板，实现“以热代冷”。构件名称钢板厚度/mm冷轧钢板牌号热轧钢板牌号纵梁1.8DC01SPHC暖风怠速真空管支架1.8DC01SPHC壁板加强板1.5DC01SPHC后端纵梁1.5DC01SPHC后端纵梁调整板1.5DC01SPHC横梁上板1.5DC04QStE460TM后轴止冲隔板1.5D