CSP的发展趋势及新产品研发

1、1 1 国内外薄板坯连铸连轧产品开发现状及趋势国内外薄板坯连铸连轧产品开发现状及趋势2 2 转炉薄板坯连铸连轧生产转炉薄板坯连铸连轧生产HSLC钢钢 3 3 薄规格及超薄规格热带产品开发薄规格及超薄规格热带产品开发 4 4 铁素体轧制铁素体轧制5 5 薄板坯连铸连轧生产冷轧用钢板的技术分析薄板坯连铸连轧生产冷轧用钢板的技术分析6 薄板坯连铸连轧生产高性能、高附加值产品薄板坯连铸连轧生产高性能、高附加值产品技术探讨技术探讨7 7 薄板坯连铸连轧产品开发的关键工艺技术薄板坯连铸连轧产品开发的关键工艺技术 一、薄板坯连铸连轧产品开发一、薄板坯连铸连轧产品开发 问题的探讨问题的探讨1 1 国内外薄板坯

2、连铸连轧国内外薄板坯连铸连轧 产品开发现状及趋势产品开发现状及趋势世界上已建成薄板坯连铸连轧线世界上已建成薄板坯连铸连轧线3939条，主要产品：条，主要产品：低碳钢，结构钢和低碳钢，结构钢和HSLAHSLA钢钢（改进成形性的改进成形性的HSLAHSLA，适用，适用于焊接的细晶粒结构钢，耐侯钢，特种含磷低合金钢）于焊接的细晶粒结构钢，耐侯钢，特种含磷低合金钢）；管线钢管线钢（StE480.7StE480.7，X70X70）；可热处理钢可热处理钢（碳钢，碳铬钢，（碳钢，碳铬钢，碳锰钢，碳锰硼钢，碳铬钼钢，碳铬钼钒钢）碳锰钢，碳锰硼钢，碳铬钼钢，碳铬钼钒钢）；弹簧钢弹簧钢（非合（非合金弹簧钢，合金弹

3、簧钢）金弹簧钢，合金弹簧钢）；工具钢工具钢（碳素工具钢，合（碳素工具钢，合金工具钢）金工具钢）；耐磨钢耐磨钢（9090Mn4Mn4）；电工钢电工钢（无取向硅（无取向硅钢、取向硅钢）钢、取向硅钢）；不锈钢不锈钢（铁素体类，奥氏体类）（铁素体类，奥氏体类）等。等。 国外薄板坯连铸连轧产品开发国外薄板坯连铸连轧产品开发研究开发趋势研究开发趋势v进一步拓宽产品范围进一步拓宽产品范围 向着微合金高强度钢、低碳超细晶高强度钢、冷成形和冷轧用钢、向着微合金高强度钢、低碳超细晶高强度钢、冷成形和冷轧用钢、不锈钢、硅钢、多相钢、高成形性钢、高碳钢和超薄规格钢带等方向不锈钢、硅钢、多相钢、高成形性钢、高碳钢和超薄

4、规格钢带等方向发展发展 v进一步提高产品产量和质量进一步提高产品产量和质量 1 1）提高铸速：从）提高铸速：从5.5m/min5.5m/min提到提到6.7m/min6.7m/min。双流连铸。双流连铸CSPCSP产能达产能达250250 300300万万t/at/a； 2）半无头轧制和无头轧制半无头轧制和无头轧制 ； 3) 铁素体轧制铁素体轧制 ； 4) 基于液芯压下基于液芯压下LCRLCR技术的可调节板坯厚度技术的可调节板坯厚度 ； 5）紧凑式终轧机组紧凑式终轧机组 ； 6) 板形、板厚的高精度轧制、高表面质量、高组织性能均匀性板形、板厚的高精度轧制、高表面质量、高组织性能均匀性 。v德国

5、蒂森钢铁公司德国蒂森钢铁公司CSPCSP线：线： 低碳钢低碳钢（0.020.075%C，SAE1006），结构钢结构钢（S235、S275、S355），含微量含微量Nb、V细晶结构钢细晶结构钢（S420MC和S340MC），HSLA钢钢，可热处理钢可热处理钢（28Mn6、27MnB5、SAE1050），双双相钢，无取向硅钢，相钢，无取向硅钢，IFIF钢等钢等。v美国纽柯公司的美国纽柯公司的CSPCSP线：线：开发生产含开发生产含NbNb系列系列HSLAHSLA产品产品（HSHA-Nb，HSHA-NbMo，HSHA-NbMoNi），s430530MPa，b510650MPa；卡车车架用钢卡车车架

6、用钢s550MPa，冲击值187J（ 20 ）和66J（20）；v墨西哥的希尔沙墨西哥的希尔沙CSPCSP线：线：热轧产品可满足结构型材、热轧产品可满足结构型材、汽车板材、镀锌板、电工钢和制管等的市场需求汽车板材、镀锌板、电工钢和制管等的市场需求；v意大利意大利ASTAST厂：厂：第一家生产不锈钢的第一家生产不锈钢的CSPCSP厂，其每年大厂，其每年大约生产约生产100100万吨万吨铁素体和奥氏体类不锈钢以及硅钢铁素体和奥氏体类不锈钢以及硅钢。3 3 薄规格及超薄规格热带产品开发薄规格及超薄规格热带产品开发v薄板坯连铸连轧生产线生产薄规格薄板坯连铸连轧生产线生产薄规格（厚度（厚度21.2mm）

7、超薄规格超薄规格（厚度（厚度1.20.8mm）热轧带钢具有独特优势；热轧带钢具有独特优势；v薄板坯温度可达薄板坯温度可达1100110011501150，高于传统轧机中间，高于传统轧机中间带坯的温度；带坯的温度；v沿宽度和长度方向的温度都很均匀；沿宽度和长度方向的温度都很均匀；v可实现半无头轧制工艺生产超薄规格热带；可实现半无头轧制工艺生产超薄规格热带； vSMS公司推出了以生产超薄规格热带产品为主的薄公司推出了以生产超薄规格热带产品为主的薄板坯连铸连轧半无头轧制生产线，其中板坯连铸连轧半无头轧制生产线，其中0.83.0mm的薄带钢占的薄带钢占60%以上；以上；v利用达涅利公司的利用达涅利公司

8、的fTSR技术在埃及安装的生产线技术在埃及安装的生产线可轧制可轧制0.8mm的超薄规格带钢。的超薄规格带钢。v目前墨西哥目前墨西哥HylsaHylsa的的CSPCSP线每月都在供应厚度在线每月都在供应厚度在0.9mm0.9mm的超薄规格热带产品；美国的超薄规格热带产品；美国ACMEACME平均厚度为平均厚度为2mm2mm；西；西班牙班牙ACBACB月产约月产约2 2万吨厚度小于万吨厚度小于1.5mm1.5mm的薄规格带；蒂的薄规格带；蒂森森20022002年产品的平均厚度为年产品的平均厚度为1.8-2.0mm,1.8-2.0mm,泰国泰国2mm2mm以下以下占占70%, 1.5mm70%, 1

9、.5mm占占50%50%。v珠钢珠钢CSPCSP线已成功轧出线已成功轧出1.0mm1.0mm薄带产品，厚度薄带产品，厚度2.0mm2.0mm的热轧薄规格集装箱板带高达的热轧薄规格集装箱板带高达40%40%以上，唐钢已成功以上，唐钢已成功轧制出轧制出0.8mm0.8mm超薄规格带，涟钢已成功轧制出超薄规格带，涟钢已成功轧制出0.78mm0.78mm超薄规格带。超薄规格带。v我国现已投产的七条薄板坯连铸连轧生产线的轧机我国现已投产的七条薄板坯连铸连轧生产线的轧机装备水平和控制技术，都可以轧制装备水平和控制技术，都可以轧制2mm以下的薄规以下的薄规格板带。格板带。v初步估计，以热代冷薄规格可占冷轧品

10、种的初步估计，以热代冷薄规格可占冷轧品种的20203030。 4 4 铁素体轧制铁素体轧制v铁素体轧制具有许多有利点：扩大产品品铁素体轧制具有许多有利点：扩大产品品种规格范围、提高板带的质量性能、提高种规格范围、提高板带的质量性能、提高金属收得率和延长轧辊寿命，等。金属收得率和延长轧辊寿命，等。可进行铁素体轧制的钢种有：可进行铁素体轧制的钢种有：v低碳钢低碳钢LCv微碳钢微碳钢ELC（0.0150.04%C, 0.3%Mn）；）；v超 低 碳 钢超 低 碳 钢 U L C 和 无 间 隙 原 子 钢和 无 间 隙 原 子 钢 I F（0.005%C, 0.3%Mn）。）。 实现铁素体轧制的关键

11、：实现铁素体轧制的关键：v在粗轧与精轧之间要有强力冷却系统，使粗轧后在粗轧与精轧之间要有强力冷却系统，使粗轧后进入精轧机组之前板坯的温度降到进入精轧机组之前板坯的温度降到Ar3以下（通以下（通常约在常约在830860）；）；v精轧终了温度在精轧终了温度在750810，卷取温度在，卷取温度在65O以上；以上；v在轧制过程中要配以润滑轧制等相应的工艺控制在轧制过程中要配以润滑轧制等相应的工艺控制措施，以提高板带的组织均匀性、成形性能、表措施，以提高板带的组织均匀性、成形性能、表面质量和良好的板形。面质量和良好的板形。 采用铁素体轧制的主要特点为： v可避免在可避免在两相区轧制，使轧制变形均匀，板两

12、相区轧制，使轧制变形均匀，板形良好，生产控制比较容易和稳定，此外，还可使形良好，生产控制比较容易和稳定，此外，还可使带钢的力学性能均匀；带钢的力学性能均匀；v减少氧化铁皮的产生和工作辊的磨损，提高了带减少氧化铁皮的产生和工作辊的磨损，提高了带钢的表面质量，降低了输出辊道上冷却水消耗；钢的表面质量，降低了输出辊道上冷却水消耗；v可以作为新一代钢铁材料生产的手段，可以作为新一代钢铁材料生产的手段，通过低温通过低温加工使钢材的性能得到提高，可以少加或不加合金加工使钢材的性能得到提高，可以少加或不加合金元素而得到高强度、高性能钢；元素而得到高强度、高性能钢；v铁素体轧制配合良好的工艺润滑可显著提高板材

13、铁素体轧制配合良好的工艺润滑可显著提高板材的深冲性能（提高的深冲性能（提高r值）。值）。 5 5 薄板坯连铸连轧生产冷轧用钢板的技术分析薄板坯连铸连轧生产冷轧用钢板的技术分析 v我国现有冷连轧及单机我国现有冷连轧及单机架可逆机组共架可逆机组共23套，产套，产能能1424万万t，2005年将年将增至增至37套，产能将达套，产能将达3094万万t。v2005年以后，我国冷轧年以后，我国冷轧/热轧比只能达到热轧比只能达到49。从我国目前热、冷轧板从我国目前热、冷轧板带市场需求情况和热轧、带市场需求情况和热轧、冷轧板的生产能力来看，冷轧板的生产能力来看，热轧板的生产能力大大热轧板的生产能力大大高于冷轧

14、能力。高于冷轧能力。v因此，薄板坯连铸连轧因此，薄板坯连铸连轧生产线的产品去向比例，生产线的产品去向比例，必然要有一定量的热轧必然要有一定量的热轧板作冷轧板原料。板作冷轧板原料。 010002000300040005000600070002003年2005年热轧板冷轧板产量/万吨20032005年我国热轧、冷轧板带产量v从薄板坯连铸连轧生产的低碳钢板性能来看，从薄板坯连铸连轧生产的低碳钢板性能来看，普遍存在屈服强度较高的问题，这对用作冷轧普遍存在屈服强度较高的问题，这对用作冷轧原料带来生产上的困难。原料带来生产上的困难。v解决的方法，一方面可以从冶金成分设计和轧解决的方法，一方面可以从冶金成分

15、设计和轧制、冷却工艺控制上来进行调整，以降低屈服制、冷却工艺控制上来进行调整，以降低屈服强度；强度；v另一方面，可生产低屈服强度的微碳钢另一方面，可生产低屈服强度的微碳钢（ELC）、超低碳（）、超低碳（ULC、IF）冷轧深冲钢板，）冷轧深冲钢板，并发挥其深冲性能好，各向异性小的优势以生并发挥其深冲性能好，各向异性小的优势以生产高强度高性能冷轧深冲板。产高强度高性能冷轧深冲板。v综合考虑，薄板坯连铸连轧生产线生产冷轧用综合考虑，薄板坯连铸连轧生产线生产冷轧用热带钢的比例以热带钢的比例以30305050为宜。为宜。 钢种 C含量 组织和性能 应用范围 ELC 0.04 0.02 ULC 2； n值

16、0.250.30 要求有良好的成型性能。主要用于汽车工业；消费品工业；化学工业等 薄板坯连铸连轧工艺生产软钢的产品要求及应用范围薄板坯连铸连轧工艺生产软钢的产品要求及应用范围 6 6薄板坯连铸连轧生产高性能、高附加值产品的技术探讨薄板坯连铸连轧生产高性能、高附加值产品的技术探讨 v从薄板坯连铸连轧的技术发展来看，研究开发和生从薄板坯连铸连轧的技术发展来看，研究开发和生产产IF钢、高性能无取向及取向硅钢、不锈钢、多相钢、高性能无取向及取向硅钢、不锈钢、多相钢，高强度管线钢（钢，高强度管线钢（X80X80）、热轧酸洗板、热轧）、热轧酸洗板、热轧镀锌板、各向同性冲压板、高强度深冲板、高表面镀锌板、各

17、向同性冲压板、高强度深冲板、高表面质量冲压板、质量冲压板、高成形性钢板、高成形性钢板、高精度（尺寸及形状）高精度（尺寸及形状）钢板等高性能、高附加值产品是有条件和有可能的。钢板等高性能、高附加值产品是有条件和有可能的。 钢种化学成分微观结构DP 钢约 0.07%C;0.5%Si;1.5%Mn;( 微 合 金 元素 V 等)铁素体 8090%；马氏体 2010%TRIP 钢约 0.2%C;1.5%Si;1.5%Mn;( 微 合 金 元素 Nb 等)铁素体 50%；贝氏体 40%；残余奥氏体 10%CSP工艺生产高强度多相钢要求工艺生产高强度多相钢要求钢种化学成分微观结构性能API 5LX80HS

18、LA 洁净钢：C0.04%N30ppmS20ppmP30ppmO9001150均均热热30min热轧热轧1050-820，6道次道次656mm轧后冷却轧后冷却A-F区：空冷到区：空冷到700，A-B区：区：700水冷至水冷至500模 拟 卷 取模 拟 卷 取5 0 0 保 温保 温60min，空冷，空冷试验TRIP钢的化学成分（wt%）：元素元素CSiMn设计成分设计成分0.201.201.40化化验验成成分分C610.201.081.27C620.201.091.26C630.201.031.21C640.201.071.25试验TRIP钢的力学性能：010203040506070802#3

19、#C61C62C63C640100200300400500600700800延伸率/% 强度/MPa试样号 屈服 强度 抗拉强度 延伸率拉伸实验数据试验TRIP钢的力学性能：2#3#C61C62C63C640.00.10.20.30.40.50.60.7 屈强比试样号d屈强比试验TRIP钢的组织：a20m 10mmbFArB 试验钢的显微组织试验钢的显微组织(a)光学显微镜照片光学显微镜照片 (b)扫描电镜照片扫描电镜照片试验TRIP钢的组织：F Ar B ArAr：5.13%5.13%，F F：57.67%57.67%，B B：37.20%37.20%试验TRIP钢的断口：20mv1 1）钢

20、水成分及洁净度控制）钢水成分及洁净度控制 v2 2）连铸坯组织及表面质量控制）连铸坯组织及表面质量控制 v铸态组织和成分偏析；铸态组织和成分偏析；夹杂物数量、尺寸及分布控制；夹杂物数量、尺寸及分布控制；铸坯表面缺陷控制；铸坯表面缺陷控制；表面氧化皮控制表面氧化皮控制 无缺陷表面内部裂纹（*）偏析(*)低碳钢99.0%100%1o100%1o包晶钢98.0%100%1o100%1o中碳钢99.0%100%1o100%1o高碳钢98.5%100%1o100%1o低碳钢HSLA98.5%100%1o100%1o中碳钢HSLA99.0%100%1o100%1o意大利达涅利公司的连铸机所生产的薄板坯质量

21、意大利达涅利公司的连铸机所生产的薄板坯质量(*) 数值按曼内斯曼标准 主要工艺控制技术：主要工艺控制技术：v3）铸坯加热工艺控制）铸坯加热工艺控制vTSCRTSCR工艺中铸坯温度的高均匀性以及板卷基本无头尾温差，半无头工艺中铸坯温度的高均匀性以及板卷基本无头尾温差，半无头轧制带卷全长和批量间性能的高稳定性，对于生产轧制带卷全长和批量间性能的高稳定性，对于生产IF钢等高质量、钢等高质量、高组织均匀性板材来说，具有明显的优势。高组织均匀性板材来说，具有明显的优势。v4) 4) 表面氧化皮控制表面氧化皮控制 v需要通过合理的加热制度、炉内气氛控制及提高除鳞水压力和除鳞需要通过合理的加热制度、炉内气氛

22、控制及提高除鳞水压力和除鳞效率来解决效率来解决 v5 5）热连轧过程控制）热连轧过程控制v精轧机组的板形板厚控制精度和水平等于或高于传统流程的精轧控精轧机组的板形板厚控制精度和水平等于或高于传统流程的精轧控制技术，精轧机带钢开轧温度偏差可在制技术，精轧机带钢开轧温度偏差可在1010，终轧温度的保证偏终轧温度的保证偏差可在差可在1515，可完全确保生产带钢的尺寸和形状的高精度化。，可完全确保生产带钢的尺寸和形状的高精度化。 v6 6）层流冷却及卷取温度控制）层流冷却及卷取温度控制 vTSCRTSCR线的层流冷却系统可实现快速冷却、冷速精确可控，并可保证线的层流冷却系统可实现快速冷却、冷速精确可控

23、，并可保证薄板在长度及宽度方向上温度均一；薄板在长度及宽度方向上温度均一；卷取温度的保证偏差，本体可卷取温度的保证偏差，本体可达达16162020，端部温度偏差在，端部温度偏差在2424，可以满足高质量、高性能可以满足高质量、高性能钢板所要求的冷却能力和冷却方式及性能稳定性要求钢板所要求的冷却能力和冷却方式及性能稳定性要求。8 8 薄板坯连铸连轧产品开发的关键工艺技术薄板坯连铸连轧产品开发的关键工艺技术 v冶炼工艺，冶炼工艺，控制要点为：控制要点为：vHSLCHSLC钢的低氮和低自由氮控制，转炉钢的低氮和低自由氮控制，转炉-CSP-CSP流程更适合生流程更适合生产产HSLCHSLC钢钢vMnS

24、MnS浓度积控制浓度积控制 v终点碳控制终点碳控制 v最佳最佳AlAl及溶解氧含量控制及溶解氧含量控制 v最佳微合金元素的设计与精确控制最佳微合金元素的设计与精确控制 v连铸工艺，控制要点为：连铸工艺，控制要点为： v无缺陷高表面质量铸坯的生产技术无缺陷高表面质量铸坯的生产技术v包晶钢连铸技术包晶钢连铸技术 v凝固冷却过程中的氧化物、硫化物夹杂及析出物的控制凝固冷却过程中的氧化物、硫化物夹杂及析出物的控制 v热连轧工艺过程控制，控制要点为：热连轧工艺过程控制，控制要点为：v热连轧过程动态再结晶及非再结晶区奥氏体组织及形变过程析出控制技术热连轧过程动态再结晶及非再结晶区奥氏体组织及形变过程析出控

25、制技术 v结合机架中间冷却的热连轧过程动态优化技术结合机架中间冷却的热连轧过程动态优化技术 v热连轧过程高效润滑技术热连轧过程高效润滑技术 v半无头轧制技术半无头轧制技术v薄规格及超薄规格稳定轧制控制技术薄规格及超薄规格稳定轧制控制技术 v高精度板形及板厚控制技术高精度板形及板厚控制技术 v热连轧工艺过程的智能控制技术热连轧工艺过程的智能控制技术 v 层流冷却工艺控制，控制要点为：层流冷却工艺控制，控制要点为：v高精度、高均匀性层流冷却工艺控制技术高精度、高均匀性层流冷却工艺控制技术 v可针对不同钢种及成品规格组织性能要求的智能型层流冷可针对不同钢种及成品规格组织性能要求的智能型层流冷却工艺控

26、制技术却工艺控制技术v此外还有双铸机双流的智能型加热炉物流调控技术、连铸此外还有双铸机双流的智能型加热炉物流调控技术、连铸连轧组织性能预报技术以及建立适合于薄板坯连铸连轧钢连轧组织性能预报技术以及建立适合于薄板坯连铸连轧钢种的材料数据库和用于材料组织性能控制的模型库，等种的材料数据库和用于材料组织性能控制的模型库，等 工艺措施v控制电炉下渣量，应小于控制电炉下渣量，应小于4kg/tv稳定的钢铁料收得率，控制留钢量稳定的钢铁料收得率，控制留钢量v定期更换出钢口，出钢时间定期更换出钢口，出钢时间 2.5minv提高终点一次命中率提高终点一次命中率v正确使用钢包底吹正确使用钢包底吹Ar技术，从精炼开始至结束吹技术，从精炼开始至结束吹Ar强度由强至弱，流量从强度由强至弱，流量从150L/min50L/minv白渣精炼，控制炉渣碱度白渣精炼，控制炉渣碱度R3.5，（，（FeO+MnO）1%v钙处理，对夹杂物变性，控制钢中夹杂物成份，保钙处理，对夹杂物变性，控制钢中夹杂物成份，保证单一证单一Al2O310%v软吹氩时间软吹氩时间3 3 低氧钢水的冶炼与控制低氧钢水的冶