薄板坯连铸连轧(thin slab CC-DR and CC-DHCR)

薄板坯连铸后或连续铸轧后的直接轧制(conlinuous casting-direct rolling即CC-DR)和直接热装轧制(continuous casting-direct hot charg rolling即CC-DHCR)，见带钢直接轧制。就大宗板带钢产品而言，薄板坯厚度以10～60mm为佳，这样经连铸连轧既可保证产品质量，又可有一定规模的产量，便于炼钢、连铸和轧钢生产能力的均衡匹配，并且显著简化工艺和设备，大大降低基建投资和生产成本，为中小型企业提供了成卷生产板带钢的有效途径。

薄板坯连铸连轧方式是从进一步节能、提高热轧板卷的成材率和增大热轧板卷重量的出发点产生的。薄板坯由于单位重量的表面积成倍增加，如果是用冷坯再加热轧制，其氧化铁皮损失也将成倍增加，并且还将使带钢卷重成倍减小，经济效益下降。因为实际生产中卷重增大，不仅可以提高产量、质量和成材率，而且也便于在轧制与精整以及深加工使用过程中高速自动化操作。因而，现代化热轧宽带钢厂有意将铸坯厚度由150～200mm增加到250～300mm。这就为薄板坯连铸一连轧发挥优越性提供了应用前景。

薄板坯连铸连轧工艺及轧机选型布置 薄板坯连铸曾采用带有移动式结晶器的铸机，如履带式、双带式、单带式、轮带式及双辊式等连铸机进行试验研究，但仍未见有正式应用于大生产的成就。20世纪80年代以来，德国施罗曼一西马克(SMS)公司、曼内斯曼一德马克公司(MDH)及意大利达涅利(Danieli)公司等相继采用固定振动结晶器，在常规连铸机的基础上设计出新的薄板坯连铸机，进行薄板坯连铸获得成功。SMS公司采用漏斗形结晶器，上部展开呈椭圆形，这样一则可容纳浸入式水口，二则可保证铸坯无应力收缩。结晶器侧壁是平行的，铸坯宽度和断面可以改变，铸速可达5～6m／min，结晶器下支撑辊区长度只有5～6m，弯曲半径只有2m左右，故铸机不高，厂房可以矮。美国纽柯(Nucor)公司克劳福德维尔(Craw-fordsville)钢厂采用SMS公司开发的薄板坯连铸连轧技术(CSP)建立了一条年产80万t的带钢生产线，已于1989年投产。该厂由电炉炼钢，采用钢包冶金和保护浇注，以6．1m／min的速度铸出厚50mm、宽1371mm的薄板坯，经切断后通过一座在主轧制线上的直通式补偿加热炉，直接进入4架(后增至5～6架)四辊式连轧机轧制成厚2．5～9．5mm的钢带，经过层流冷却系统冷却后，进入地下卷取机卷成最大重量达18t的板卷。

在实际生产过程中合理选配轧机对薄板坯连铸连轧工艺极为重要，视情况不同而有如图所示的多种方案。若生产规模不大、年产70万t以下时，可选用图c的单流连铸后接可逆式单机或双机炉卷轧机(见炉卷轧机轧制)。当年产50万t以下时，可采用图d的行星轧机(见行星轧机轧制)。从理论与实际着眼，行星轧机是配薄板坯连铸机最理想的轧机，它与连铸速度正相匹配，变形效率高，基建投资少，并大大简化生产流程及保温输送设备，但必须改进轧机以提高其安全可靠性。若年产70～150万t，则可选用图a、b的双流连铸配4～5架连轧机。若规模再大，铸坯保温转运管理趋于复杂，与常规CC-DR工艺相比优越性可能就不大了。由此可见，薄板坯连铸一连轧工艺主要适用于中小规模企业，此时可发挥其最大优越性。

薄板坯连续铸轧一连轧工艺 SMS公司的薄板坯连铸连轧工艺中，出连铸机的薄板坯厚度一般在50mm以上，这样厚的板坯不仅要增加精轧的压缩率和精轧机设备，而且由于难以热卷取而只能放长条输送保温，大大增加了输送保温的设备和操作困难，并且使板坯氧化皮损失和散热损失成倍增长。因此，从连铸连轧工艺要求出连铸机的薄板坯厚度还应继续减小，最好小到10～20mm，则一出连铸机便可进行热卷取(见带卷箱保温)，然后成卷保温输送至精轧机组轧制成材，这样其经济效益将更为显著。为此，MDH公司开发的薄板坯连续铸轧技术可以铸轧出厚度在15mm以下的适于热卷取的板卷。该项技术的主要特点不仅在于采用直弧式结晶器，还在于连铸的同时可进行连续铸轧减薄。该公司于1987年9月在杜伊斯堡-胡金根的曼内斯曼钢厂经改造后的超低压头板坯连铸机上试验该项技术成功后，连续铸轧出了各类钢种、不同规格的薄板坯。试验生产结果表明，此项薄板坯连铸技术与最佳轧制工艺相配合，不但降低了投资与生产成本，而且使产品质量性能也大为改善，并可由连铸机直接生产合格的成品厚板。

随后MDH公司又与意大利阿尔维迪(Arvedi)公司共同利用此项连续铸轧技术在意大利克雷莫那(Cremona)建立一个年产量50万t的带钢生产厂(图e)，于1992年初投产，1993年达产。该厂设计为单流连铸年产50万t优质碳钢和不锈钢，结晶器规格为(650～1330)mm×(60～80)mm，出连续铸轧机组的产品尺寸为(650～1330)mm×(15～25)mm，最大铸速为6m／min，板卷重量最大26．6t，精轧后带钢厚度为1．7～12mm，炼钢炉容量100t，连铸机半径5．2m，中间罐容量20t。在连铸机下部为了在铸坯全凝固后立即能以大压下量进行压下及控制板坯的板凸度，而将原试验机组的φ310mm拉辊改为3架四辊轻型轧机，工作辊为φ410mm×1500mm，支承辊为φ800mm×1400mm，备有液压AGC系统，允许最大轧制力，13000kN，主传动功率500kw。常规连铸机的拉矫区在此为挤拉辊及轧机所代替，下面诸辊为驱动辊，上面诸辊由液压压在板坯上，借以压缩铸坯的厚度。当结晶器注流厚度为60mm时，连铸机出口最小厚度可达10～15mm。铸坯厚度的减薄可分为两个阶段进行：(1)带液芯压下阶段：在结晶器出口至液芯终端之间，从上一对辊至下一对辊进行减薄的压下量较小，以便进行控制，此阶段的总压下量目前最大为20％；(2)全凝固轧制阶段：当液芯刚刚完全凝固便开始连铸一轧制，此时变形阻力很低，只经几对φ310mm轧辊即可达到60％的变形量；阿尔维迪3个机架轻型四辊轧机的最大压缩率可达70％～80％，板坯入轧机之前须经边部感应补偿加热及除鳞。根据连续铸轧工艺的改变，薄板坯在连铸机出口处的厚度可在10mm到60～70mm之间。

板(带)坯出连铸机后，用摆动剪切成定尺，经绝热辊道再送入感应加热炉进行加热和均温。带坯由感应炉出来即进行热卷取。卷取机芯轴置于特殊炉子中(克雷莫那炉)，带坯卷取后可保持一定的温度。炉内可允许存留两个板卷，当后一个板卷正在芯轴上卷取时，前一个芯轴上已卷完的板卷便可开卷并送入精轧机组轧制。这样可允许铸轧过程和精轧过程各以不同的速度同时进行，在精轧机组上可以最佳的高速度和温度完成轧制，并能获得最小带钢厚度1．7mm。精轧机组为3～4架四辊连轧机，F₁、F₂工作辊为φ700mm×1900mm，F₃、F₄为φ600mm×1900mm，支承辊皆为φ1450mm×1400mm。最大轧制力F₁、F₂为40000kN，F₃、F₄为25000kN，传动功率则分别为6000kw及4000kw。各机架皆有精细的液压定位控制和万能辊型控制(UPC)系统。终轧速度可达10m／s。带钢出精轧机后，经层流冷却达到最佳温度，然后到750kw地下卷取机进行卷取。