摘要：介绍了涟钢CSP生产线的工艺技术特点及其所采用的先进技术和控制手段，以及该生产线的初步生产实践及出现的事故和解决措施。

关键词：CSP；工艺；技术特点；生产实践

         薄板坯连铸连轧与传统热轧带钢生产工艺相比，具有流程短、投资省、生产成本低和自动化程度高等优势。涟钢引进的CSP生产线，设计年产量200万t，产品厚度0．8～12．7 mm，产品宽度900～1600mm。2003年2月28日动工建设，2003年12月利用外购板坯进行均热炉和轧机热负荷试车成功。2004年2月5日第一流连铸热试车成功，并实现从连铸到轧机的全线生产。2004年6月5日，第二流连铸试车成功。从2月5日至8月31日，共生产合格板卷55．6万t。

1工艺流程及主要设备

  与CSP生产线匹配的转炉公称容量为100 t，钢水100％经过LF处理。工艺流程如下：

    100 t转炉(3座)一105 t LF(3座)一CSP连铸机(2台)一辊底式均热炉(2座)一7机架精轧

机组一层流冷却一地下卷取机(2台)一钢卷下线入库。

  炉后主要设备及其特点如下。

  LF：采用回转臂形式，设有钙处理(软吹氩)和精炼两个工位。变压器额定容量18 MVA，电极直径Φ450 mm，极心圆直径Φ700mm。精炼过程加料、吹氩、加热等采用数模控制。

    连铸机：机型为立弯式，两铸机间距26 m。铸坯厚度55～70 mm，设计拉速2．8～6．0 m／min，铸机冶金长度9．705 m。

    辊底式均热炉：位于摆动剪后，长度为291m，具有加热、均热、储坯(缓冲)、摆动过渡等功能。采用低NOx快速烧嘴，燃烧介质为混合煤气。板坯入炉温度825～1 060℃，出炉温度1 150±10℃。单坯长35．3～44．9 m；采用半无头轧制时，板坯长度可达269 m(A线)。

    精轧机组：由7架4辊不可逆轧机组成，轧制力F₁～F₂为44 000 kN，F3～F4为42 000 kN，F₅～F₇为32 000 kN，主电机功率为10 000 kW。

    层流冷却及卷取：高速飞剪用于半无头轧制，剪切力1 950 kN，带钢温度大于500℃，带钢速度约21 m／s。带钢冷却后经地下卷取机卷取，3个液压助卷辊，有自动踏步控制功能。

2采用的新技术

    涟钢CSP生产线除采用了传统CSP的成熟技术外，采用的新技术有电磁制动(EMBr)、等温结晶器冷却系统(ISO)、液芯压下(LCR)、半无头轧制、动态变规格轧制(FGC)等。

2．1  漏斗式结晶器

    漏斗式结晶器是CSP的关键技术，其作用主要有3个方面：(1)增大结晶器上口表面积，有利于高拉速条件下的保护渣熔化；(2)钢水容量大，结晶器液面易于控制，并减轻了钢流对坯壳的冲刷；(3)结晶器上口尺寸增大，有利于浸入式水口(SEN)的插入，避免钢水在结晶器与SEN间的搭桥，并有利于加大SEN的壁厚，提高使用寿命。

    涟钢CSP漏斗式结晶器分为两种：即大漏斗(漏斗宽190mm)和小漏斗(漏斗宽180mm)。

小漏斗结晶器适用于900～1 600 mm铸坯断面，大漏斗用于1 130～1 600mm铸坯断面。

2．2  电磁制动

    高速连铸时，钢流对坯壳冲刷严重，也易造成卷渣以及液面波动。电磁制动可较好的解决这些问题，它是在结晶器的上部产生一个强度可变的磁场，钢水穿过磁场时产生电位差，在钢水中形成小回路的电流，对钢流运动产生了阻力，降低钢流速度，并使流速均匀、钢液面稳定及保护渣的厚度均匀分布。图1是EMBr使用效果对比图。

2．3  结晶器监视系统

    结晶器监视系统(MMS)由热成像图(TMS)和漏钢预报系统(BPS)组成。热成像图有64只热电偶参与工作，具有观测结晶器热流传输、优化结晶器锥度、评估保护渣使用效果、检测SEN对中、识别SEN结瘤等功能。漏钢预报系统有2排共40只热电偶参与工作，主要预报粘结漏钢。

    在浇铸过程中，当某个热电偶出现黄色报警时，提醒工作人员注意此处铸坯坯壳温度出现异常，适当手动降速浇铸。当某个热电偶出现红色报警时，在自动模式下，计算机自动控制拉速快速降至1 m／min运行10s，再自动恢复至原拉速；在手动模式下，由操作人员手动按下紧急降速按钮，拉速降至1 m／min浇铸10 s，自动恢复到原拉速。漏钢预报系统自投入运行以来，已预报了十余次粘结漏钢，预报准确率达到到80％。

2．4  等温结晶器冷却系统

    等温结晶器冷却方式与传统结晶器冷却方式不同，它采用冷却水上进下出的方式，保持结晶器冷却水出口温度恒定，可根据拉速、铜板厚度自动调节结晶器冷却水出口温度。因而可提高铸坯表面质量和结晶器铜板使用寿命，减少漏钢。图2是等温结晶器冷却原理图。从目前使用效果来看，漏斗式结晶器与等温结晶器冷却系统配合使用，未产生板坯表面纵裂，内部质量能满足轧制工艺要求。

2．5液芯压下技术

      液芯压下技术是在铸坯中心钢液未完全凝固的状态下对铸坯施加挤压，液芯不断收缩直至薄板坯全部凝固。这一技术的应用一可增大结晶器出口铸坯厚度，二可轧制薄规格，减少能耗，三可减轻铸坯中心偏析，尤其减轻了Mn引起的偏析，改善铸坯中心疏松和细化晶粒，提高铸坯质量。图3是液芯压下原理图.

     涟钢CSP生产线采用的是SMS Demag公司第3代液芯压下技术，已成功应用于生产实践中，最大压下量15 mm。实施步骤：第一步，通过液压缸驱动扇形1段活动侧下口压下，扇形2段活动侧上段压下，产生楔形坯；第二步，当楔形坯头部到达扇形2段下段出口，活动侧下段压下，扇形3段活动侧上段压下；第三步，当楔形坯头部到达扇形3段活动侧下段出口，活动侧下段压下，扇形4段活动侧上段压下；第四步，当楔形坯头部到达扇形4段活动侧下段出口，活动侧下段压下，最后压下至目标厚度。整个液芯压下过程和二次冷却模式由计算机自动控制。

     在热调试期间，连铸采用液芯压下技术，将铸坯由70mn，压下至55 mm，最薄带钢已轧制到1．05 mm，并对140m长铸坯(4卷)成功实施变规格(3．3～2．7 mm)轧制。

2．6半无头轧制技术

    半无头轧制工艺是指在薄板坯连铸连轧机组上采用相当于普通板坯最大长度4～6倍的板坯，实现连续轧制，并经飞剪分切的轧制工艺(见图4)。采用此工艺可以达到以下目标：(1)有利于生产超薄带钢和宽而薄的带钢，如带钢厚度0．8 mm时，宽度可达1 200mm；厚度1．2mm时，宽度可达1 600mm，拓宽产品规格；(2)有利于稳定轧制条件，提高产品质量；(3)提高轧机作业率和金属收得率，降低轧辊消耗；(4)采用全长度的工艺润滑轧制提高带钢表面质量。

  2004年8月30日，采用半无头轧制技术成功将1 250mm×55 mm×120m薄板坯一分为四卷，轧制的带钢最厚为3．3 mm(1卷)，最薄2．7mm(1卷)，另3．1 mm和2．9 mm各1卷。9月11日成功将1 250mm×55 mm×196 m的铸坯一分为六卷(轧制厚度3．5 mm)。9月12日，实施最长板坯半无头轧制，成功将1 250mm×55 mm×269 m的铸坯一分为七卷，变规格轧制厚度分别为3．7 mnl，3．5 mm，3．3 mm，3．1 mm，2．9 mm，2．7 mm，2．5 mm。经检测，半无头轧制的板形相对比单坯轧制好且稳定。

2．7动态变规格轧制技术

    用半无头轧制工艺生产薄规格带钢时(小于1．5 mm)，为使轧制过程稳定，采用动态规格轧制技术FGC(Flying Gauge Control)，使较厚规格以较低的速度穿带，卷取张力建立并稳定。轧制1个完整的钢卷后，调整轧制厚度和轧制速度，满足薄规格对压下和温度的要求。在接近带尾或还剩1个完整的钢卷时，再次调整带钢的厚度和轧制速度，使较厚的带钢以较低的速度甩尾。

3试生产实践

3．1  第一次试车

    2004年2月4日，全线联动热负荷试车。钢种为Q235B，钢液化学成分见表10连铸断面1 250 mm×70 mm，拉速为3．2 m／min，浇铸坯长102 m，剪切成6块，浇铸时间40 min。铸坯取样检验结果表明，生产的薄板坯质量良好，轧制后的板卷经检验完全合格。

3．2技术经济指标

    自2004年2月4日全线热试车到2004年8月31日，共生产合格板卷55．6万t，各项技术经济指标见表2。图5为达产曲线图。

3．3连铸试生产情况

    投产以来，累计平均连浇炉数达到9炉，8月份平均连浇炉数达到12炉，最高连浇炉数为28炉，连浇时间最长达到13．5 h。

3．4  品种与规格

    生产主要品种为Q235B、Q345B、Q345D、Q195、SPHC、SS400，并试制了SPA-H和16MnL(见表3)。板卷厚度1．2～12．7 mm，最薄已达1．05 mm(见图6)。

4产品实物质量

4．1  质量

    该生产线自投产以来，优等品率达到96％以上，质量一直比较稳定。质量缺陷主要是边裂，5月份比例较高。图7为5月以来边裂发生的情况。针对这一缺陷，技术人员经过跟踪调查和分析研究，其主要原因为钢中氮含量超标，入炉板坯边部温度过低，板坯均热时间过长或过短。经采取以下措施后，边裂发生率明显减少。

    (1)转炉吹炼后期，进行氮氩切换，防止钢水中N超标；

    (2)强化精炼埋弧操作，防止钢水在精炼过程中吸氮；

    (3)连铸实行保护浇铸，减少浇铸过程吸氮；

    (4)限制连铸最低拉速，选择适合的二冷曲线，防止铸坯边部积水；

    (5)控制铸坯均热时间在一个适宜的范围内；

    (6)低拉速时，适当降低均热炉1区温度。

    另一产品质量缺陷是炉辊划伤。主要原因是炉辊辊环表面粘结氧化铁皮较多，在板坯自重和摩擦力的作用下，将板坯下表面压成深约1～3mm的凹坑。解决的办法是在检修时在均热炉内留一块板坯并让其做往复运动，借助摩擦力及炉辊冷却后氧化铁皮收缩将其去除。

4．2  性能

  薄板坯连铸连轧生产过程中，由于细晶强化、位错强化、析出强化的综合作用，产品的强度较常规热连轧产品高、且屈强比普遍较大，这是国内外CSP产品的普遍质量特性。我厂投产初期，产品强度也存在普遍偏高的现象，特别是抗拉强度超上限的炉数很多。

  以Q235B为例，最小屈服强度295 MPa，最大为425 MPa，90％的产品介于330～390 MPa之间；抗拉强度最小400MPa，最大555 MPa，图8反映了投产初期451炉Q235B的屈服强度分布情况。

     为解决强度超标的现象，首先是严格控制钢水成分，将钢水中的C、Si、Mn均按中下限控制；二是调整轧制工艺参数，优化终轧温度、冷却速度、冷却模式、卷取温度。

     通过以上措施，取得了很好的结果。以Q235B为例，7月份共生产1 243炉Q235B，屈服强度最低285 MPa，最高410 MPa，见图9；抗拉强度最低395 MPa，最高520 MPa，80％的炉次控制在440～480 MPa之间(见图10)，抗拉强度超国标炉次7炉，仅占0．56％，而且主要是由于调试薄规格时产生的；延伸率最低28％，最高41％，未出现延伸不合格的现象(见图11)。而且根据产品用途的不同，调整工艺参数得到较理想的屈强比(见图12)。

5生产事故及解决措施

    自投产以来，生产事故主要是连铸漏钢。3月份漏钢1次，5月最多，达到10次。3～8月共漏钢24次，其中1号机发生20次，2号机发生4次，累计漏钢率为0．47％，各月漏钢率见图13。

    经调查分析，漏钢的原因有以下几方面：(1)中间包钢水过热度过高。漏钢炉次过热度在55～70℃，平均为60℃。而正常浇铸炉次过热度在25～45℃，平均为33℃；(2)结晶器角缝过大和引锭杆未封闭好；(3)结晶器和扇形段冷却水堵塞和二冷水质差。扇形段喷嘴堵塞时易发生裂纹漏钢；(4)保护渣润滑不良。由于进口保护渣设计适用拉速要求大于4 m／min，而双流浇铸时，由于钢水衔接原因，有时连铸拉速低于4 m／min，保护渣熔化效果差，发生粘结漏钢。

    根据漏钢发生的原因，我们采取措施，严格按工艺制度操作，严格控制钢水成分和m([Ca])／m([A1])，中间包钢水过热度控制在25～45℃，规范保护渣使用，定期清洗结晶器冷却系统，及时投入和优化漏钢预报系统，目前漏钢率已降低到0．32％。

6结语

    (1)涟钢薄板坯连铸连轧生产线既采用了传统的CSP技术，又采用了如等温结晶器冷却系统、结晶器电磁制动、液芯压下、半无头轧制、动态变规格技术等目前最先进的CSP技术，具有明显的技术特点。

    (2)自2004年2月底投产以来，6个多月的时间已累计生产合格带钢55．6万t，达产速度创新水平。

    (3)热轧带钢成分、性能均满足标准要求，优等品率达到96％，市场反映良好。

    (4)针对试产期间生产和质量存在的问题，采取了有效的解决措施，效果明显。