连铸连轧课程论文6.doc
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1、连铸连轧技术题目:薄板坯连铸连轧技术及高强度微合金钢产品开发学 院:专 业:学 号:学生姓名:指导教师:日 期:摘 要 薄板坯连铸连轧工艺的生产流程有别于传统工艺流程。由于连铸薄板坯没有经过-与- 与这两个相变过程,因而导致轧前奥氏体晶粒粗大,不利于产品的组织细化与性能提高。另外,因轧前奥氏体中微合金元素的溶解量相对较高,故而轧后的沉淀强化效果较强。 通过优化道次变形量、轧制速度、轧制温度、冷却速率与卷取温度等工艺参数可得到综合性能优良的微合金高强度的带钢产品。关键词:薄板坯;连铸连轧;微合金化;高强度钢;工艺参数1引言薄板坯连铸连轧生产宽带钢是80年代末开发成功的一项短流程工艺。该工艺能缩短
2、生产周期、节约能源、提高钢材收得率与生产率、降低基建与生产费用、减少占地面积与操作人员;因而受到冶金界的青睐。但近年来的实践与研究结果表明,用薄板坯连铸连轧技术产的微合金高强度钢仍存在一些影响产品质量的问题,如:原始组织细化不足,晶粒尺寸分布不均匀以及存在中心偏析与带状组织等。本文归纳了薄板坯连铸连轧的典型工艺(CSP)(Compact Strip Production)工艺的特点,分析了存在的问题,探讨了对其进行技术改进与提高微合金高强度钢产品质量的途径。2薄板坯连铸连轧工艺技术世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线即采用了CSP技术,它于1989 年由美国纽柯公司的克拉福兹维尔厂建成并投入使用。
3、该工艺设备包括漏斗型结晶器、立弯式连铸机、辊底式隧道均热炉及5-6机架连轧机。钢水经连铸机铸成50-70mm厚的薄板坯,进入均热炉匀热,再经高压水除鳞后进入热连轧机组轧制,然后冷却后成卷,从钢水浇铸到成品离线仅需1.5小时。如图1。 图1 薄板坯连铸连轧设备图薄板坯连铸连轧工艺以生产低碳钢为主,其工艺过程与传统连铸-热轧工艺相比,冶金差异显著,因而得到的组织有所不同。因薄板坯厚度减薄,它在结晶器内的冷却速率远远大于传统的板坯,其二次、三次枝晶更短,某些试验已经证明,枝晶间距已由230mm厚板坯的90-230m 减小到50mm厚板坯的50-120m。2.1 CSP工艺技术(Compact Str
4、ip Production)CSP工艺也称紧凑式热带生产工艺。CSP生产工艺流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯连铸机剪切机辊底式隧道加热炉粗轧机(或没有)均热炉(或没有)事故剪高压水除鳞机小立辊轧机(或没有)精轧机输出辊道与层流冷却卷取机。22 ISP工艺技术(Inline Strip Production)ISP工艺也称在线热带钢生产工艺。ISP生产线的工艺流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼连铸机大压下量初轧机剪切机感应加热炉克日莫那炉热卷箱高压水除鳞机精轧机输出辊道与层流冷却卷取机。2.3 FTSR工艺技术(Flexible Thin Slab Rolling)FTSR工艺(Fle
5、xible Thin Slab Rolling)被称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。FTSR工艺流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼薄板坯连铸机旋转式除鳞机剪切机辊底式隧道式加热炉二次除鳞机立辊轧机粗轧机保温辊道三次除鳞装置精轧机输出辊道与带钢冷却段卷取机。2.4 CONROLL工艺技术 CONROLL工艺是奥钢联工程技术公司开发的用于生产不同钢种的连铸连轧生产工艺。CONROLL工艺流程为:常规连铸机板坯热装(或直接)进步进梁式加热炉带立辊可逆粗轧机精轧机架输出辊道与层流冷卷取机。2.5 QSP工艺技术QSP技术是日本住友金属开发出的生产中厚板坯的技术,开发的目的在于提高铸机生产能力
6、的同时生产高质量的冷轧薄板。QSP工艺生产流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯连铸机剪切机辊底式隧道加热炉立辊轧边机粗轧机高压水除鳞机精轧机卷取机。2.6 TSP工艺技术(Tippins-Samsung Process)倾翻带钢新技术,简称TSP。TSP工艺流程一般为:电弧炉(AC或DC)或转炉炼钢钢包精炼薄板坯连铸机步进式加热炉高压水除鳞机立辊轧边机单机架斯特克尔轧机层流冷却卷取机。2.7 CPR工艺技术(Casting Pressing Rolling)CPR工艺即铸压轧工艺,用于生产厚度小于25mm的合金钢与普碳钢热轧带材。它利用浇铸后的大压下(60%的极限压下量),仅使用一组轧机
7、,最终可生产厚度为6.0mm的薄带卷,也可生产低碳钢、管线钢、铁素体与奥氏体不锈钢及高硅电工钢等。该生产线包括一台连铸机、一台感应炉、除鳞机、一台四辊轧机。工艺流程示意为:电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯铸压轧感应加热炉旋转式高压水除鳞机精轧机层流冷却卷取机。3Ti微合金化高强耐候钢系列产品开发与应用高强耐候钢的开发,主要技术路线是晶粒细化与沉淀强化。微合金化在细化晶粒的同时,还能提供可观的沉淀强化效果,钢中常用的微合金元素有Nb、V与Ti。珠钢根据集装箱与汽车行业对高强耐候钢的需求,结合珠钢电炉薄板坯连铸连轧流程产品组织与性能的特点,通过Ti微合金化技术,合理调整化学成分、优化热连轧工艺及冷却
8、工艺,开发出综合性能优良、屈服强度450700 MPa级的高强钢系列产品。其主要生产工艺流程为:原料一电炉冶炼一钢包精炼一薄板坯连铸一均热一热连轧一层流冷却一卷取。珠钢高强耐候钢主要在集装箱、载重汽车等物流运输、工程机械制造行业应用。应用结果表明,高强耐候钢在零部件冲压、焊接与组装成形等工序都表现出性能稳定、强度较高,具有良好的加工成形性能,满足工业制造工艺的要求;同时实现了减轻重量、提高运输效率、降低运输成本的目的4 -7。3.1 CSP厂生产铌微合金化低合金高强度钢的工艺Nb微合金化对热机械工艺是必不可少的。它能起强烈的奥氏体加工硬化作用,并像Mn那样可以降低奥氏体向铁素体转变的温度,因此
9、具有强烈的晶粒细化作用。晶粒细化为其它强化机制的应用打下了基础与提供了关键的前提条件。Nb微合金化还有促进贝氏体组织的形成与析出强化作用。CSP厂生产的Nb微合金HSLA钢范围很广,覆盖了屈服强度至700MPa的可成形热轧薄板钢。强度高至X70的API钢种可以大规模生产。更高强度的微合金热轧钢与耐酸性气体的管线钢正在开发当中。薄板坯连铸与直轧工艺生产的Nb微合金钢具有均匀的细晶粒微观组织,有很高水平的强度、塑性与韧性,满足标准的要求。CSP厂生产的热轧带钢在不同工业领域都有广泛的应用8。3.2 钒微合金化技术坯连铸连轧高强度钢20世纪60年代发展起来的V、Ti、Nb微合金化技术,以其显著的技术
10、经济优势,在世界范围内获得了广泛的应用。微合金化技术的发展对钢铁工业的进步起到了巨大的推动作用,有入把它称为20世纪钢铁工业领域最突出的物理冶金成就之一。在V、Ti、Nb三种微合金化元素中,般认为V主要是通过沉淀强化来提高钢的强度。研究结果表明,为充分发挥V的沉淀强化作用,含钒钢中增氮是十分必要的。含钒钢中增氮。通过利用廉价的氮元素,优化了钒的析出,显著提离沉淀强化效累,达到节约钒熙用量,降低成本的目的。钒氮钢中V(CN)在奥氏体中析出,起到晶内铁素体核心作用,明显细化铁素体晶粒。钒在贝氏体中的析出起到明显强化作用,提高了贝氏体的强度。钒氮徽合金化技术在高强度钢筋、非调质钢、薄板坯连铸连轧高强
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