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『簡體書』薄板坯连铸连轧工艺与设备

書城自編碼: 2949154
分類:簡體書→大陸圖書→工業技術機械/儀表工業
作者: 曹建国 等编著
國際書號(ISBN): 9787122285805
出版社: 化学工业出版社
出版日期: 2017-01-01
版次: 1 印次: 1
頁數/字數: 245/335
書度/開本: 小16开 釘裝: 平

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薄板坯连铸连轧技术作为一种先进的钢铁制造流程,被誉为国际钢铁工业发展中的第三次技术革命,具备流程短、投资少、成本低和效益高的突出特点。《薄板坯连铸连轧工艺与设备》反映前沿:介绍薄板连铸连轧国内外研究和应用成果贴近实际:介绍国内各大主要薄板成型生产线的生产使用工艺与装备
內容簡介:
薄板坯连铸连轧技术作为一种先进的钢铁制造流程,被誉为国际钢铁工业发展中的第三次技术革命,具备流程短、投资少、成本低和效益高的突出特点。本书结合作者近十余年承担的国家和薄板坯连铸连轧等国家骨干企业科研项目成果与热轧国际前沿技术进步,主要介绍了薄板坯连铸连轧技术进步、主要特征与发展历程,九种典型薄板坯连铸连轧工艺与设备,薄板坯连铸、均热、自由规程轧制、板形控制、高速钢工作辊、轧制润滑、半头和头轧制、铁素体轧制、轧后控冷、飞剪和卷取技术,重点讨论了薄板坯热连轧国际主流轧机机型与电工钢自由规程轧制板形控制、连轧过程轧制界面氧化与润滑、轧后控制冷却等前沿技术进展,以及我国CSP、UTSP、ASP和ESP等九条代表性的薄板坯连铸连轧生产线,力求反映薄板坯连铸连轧工艺与设备的技术发展趋势。本书适合轧钢工程技术人员、研发人员阅读,也可作为高等工科院校机械工程及自动化、冶金工程、材料成型与控制工程等专业的本科生和研究生教材。
目錄
第1章薄板坯连铸连轧发展概述
1.1连铸和连铸连轧技术001
1.2薄板坯连铸连轧主要技术特点006
1.3薄板坯连铸连轧品种及质量010
第2章薄板坯连铸连轧主要工艺流程
2.1TSCR主要工艺流程类型及特点014
2.2CSP紧凑式带钢生产工艺流程020
2.2.1CSP工艺流程示意图021
2.2.2CSP工艺原理与技术特点021
2.2.3CSP生产工艺类型022
2.2.4CSP生产能力023
2.3ISP在线带钢生产工艺流程025
2.3.1ISP工艺流程示意图025
2.3.2ISP突出技术特点026
2.3.3ISP生产能力028
2.4CONROLL连续薄板坯连铸和轧制生产工艺流程029
2.4.1CONROLL工艺流程示意图029
2.4.2CONROLL工艺与技术特点030
2.5FTSR灵活的薄板坯连铸连轧生产工艺流程031
2.5.1FTSR工艺流程示意图031
2.5.2FTSR主要设备和技术特点032
2.6ASP鞍钢中薄板坯连铸连轧生产工艺流程036
2.6.1ASP工艺流程示意图036
2.6.2ASP主要设备与技术特点037
2.7ESP无头轧制生产工艺流程038
2.7.1ESP工艺流程示意图038
2.7.2ESP主要设备和技术特点039
2.7.3ESP无头轧制生产线的主要优势044
2.8CPR铸压轧生产工艺流程044
2.8.1CPR工艺流程示意图045
2.8.2CPR法的主要优点、局限性与对策045
2.9TSP倾翻带钢生产工艺流程045
2.9.1TSP工艺流程示意图045
2.9.2TSP技术特点046
2.10QSP品质板坯生产工艺流程046
2.10.1QSP工艺流程示意图047
2.10.2QSP主要技术特点047
2.11薄板坯连铸连轧生产线技术进步与主要特征047
第3章薄板坯热连轧轧机机型与电工钢板形控制
3.1薄板坯连铸连轧与常规热轧带钢轧机的比较051
3.2薄板坯连铸连轧轧机机型与板形控制054
3.2.1轧机机型设计配置的决定因素054
3.2.2热轧板形控制选型配置策略055
3.2.3热轧宽带钢产品的板形质量要求059
3.2.4热轧主要机型与控制性能分析062
3.2.5热连轧机机型设计配置063
3.3电工钢高温变形本构关系065
3.3.1电工钢热模拟试验065
3.3.2电工钢高温热力学行为066
3.3.3电工钢完整轧制过程本构关系070
3.4电工钢薄板热轧轧辊磨损特征与预报模型073
3.4.1薄板坯连铸连轧轧辊磨损特征与辊形评价074
3.4.2电工钢热轧工作辊磨损预报模型078
3.5电工钢制造主要工艺流程与自由规程轧制板形控制策略081
3.5.1电工钢制造轧制变形主要工艺流程081
3.5.2电工钢自由规程轧制板形控制策略082
3.6控制不均匀变形的德国CVC轧机084
3.6.1CVC连续变凸度工作原理084
3.6.2CVC热轧工作辊辊形改进与应用086
3.6.3CSP薄板坯连铸连轧CVC轧机板形调控特性096
3.7控制不均匀磨损的日本K-WRS轧机100
3.7.1K-WRS长行程窜辊工作原理100
3.7.2K-WRS轧机不均匀磨损控制效果101
3.8控制不均匀变形和不均匀磨损的中国ASR轧机104
3.8.1ASR非对称自补偿轧制工作原理105
3.8.2电工钢热轧板形控制的ASR技术106
3.8.3宽幅电工钢热轧板形控制114
3.8.4电工钢批量同宽自由规程轧制板形控制118
3.9新一代热连轧机电工钢板形控制融合集成效应124
3.9.1电工钢板形控制的多种方法与装置124
3.9.2电工钢板形控制融合集成效应130
第4章薄板坯热连轧过程轧制界面氧化与润滑
4.1轧制界面氧化与润滑概述132
4.1.1高温氧化133
4.1.2轧制润滑135
4.2轧制界面的氧化135
4.2.1轧辊的氧化136
4.2.2带钢的氧化137
4.2.3氧化铁皮在热轧界面的接触特性139
4.2.4氧化铁皮的控制与利用140
4.3热连轧过程的轧制润滑142
4.3.1热轧润滑剂的分类142
4.3.2润滑剂在热轧应用过程中的评价指标150
4.3.3轧制润滑原理154
4.3.4轧制润滑对轧制过程的影响156
4.3.5轧制润滑工艺在热轧生产中的应用157
4.3.6未来轧制润滑的发展方向162
4.4轧制界面的实验与仿真分析方法162
4.4.1轧制界面的实验研究方法162
4.4.2轧制界面氧化计算模型164
4.4.3轧制润滑计算模型166
第5章薄板坯连铸连轧主要设备与技术
5.1薄板坯连铸主要设备与关键技术169
5.1.1结晶器关键技术169
5.1.2液芯压下技术174
5.2薄板坯连铸连轧均热设备与技术176
5.3薄板坯轧机配置与轧制关键技术177
5.3.1粗轧和精轧机组177
5.3.2自由规程轧制板形控制技术178
5.3.3半无头轧制技术184
5.3.4无头轧制技术187
5.3.5铁素体轧制技术189
5.4薄板坯轧后控冷设备195
5.5高速飞剪和卷取机195
5.5.1高速飞剪196
5.5.2卷取机196
第6章薄板坯连铸连轧轧后控制冷却技术
6.1轧后控制冷却机理198
6.2控制冷却方式198
6.2.1幕状层流冷却199
6.2.2管层流冷却199
6.2.3超快速冷却200
6.2.4冷却装置采用的新技术201
6.3冷却工艺参数对钢材强韧性的影响202
6.3.1轧后冷却速度的影响202
6.3.2轧后开冷温度的影响203
6.3.3轧后冷却终冷温度的影响203
6.4冷却过程温度场计算模型203
6.4.1控制方程204
6.4.2初始条件204
6.4.3边界条件204
6.4.4相变潜热205
6.4.5热物性参数确定205
6.5层流冷却的冷却策略206
6.6层流冷却的控制策略207
第7章薄板坯连铸连轧生产线
7.1国外薄板坯连铸连轧生产线概览209
7.2我国薄板坯连铸连轧生产线概览211
7.3我国代表性TSCR生产线212
7.3.1珠钢CSP生产线212
7.3.2邯钢CSP生产线216
7.3.3包钢CSP生产线219
7.3.4唐钢UTSP超薄热带生产线221
7.3.5马钢CSP生产线224
7.3.6鞍钢ASP生产线226
7.3.7涟钢CSP生产线230
7.3.8武钢CSP生产线232
7.3.9日钢ESP生产线235
7.4薄板坯连铸连轧生产线发展趋势237
结束语239
参考文献240
內容試閱
薄板坯连铸连轧(Thin Slab Casting and Rolling,简称TSCR)是世界钢铁工业于20世纪80年代末开发成功的重大创新技术,是继氧气转炉炼钢、连续铸钢之后钢铁工业重要的革命性技术之一,是钢铁工业典型的高效、节能、环保短流程技术。薄板坯连铸连轧是将现代电炉转炉冶炼、精炼、连铸、连轧等工序的先进技术,以连续性紧凑性为原则,科学地倡响起来的一项集成创新工程,是一种先进的钢铁制造流程。

1985年10月,德国西马克(SMS
SchloemagSiemag)公司率先试验浇铸成功厚度为50mm的薄板坯取得突破,并将这项新技术命名为CSP(Compact Strip Production),1989年7月美国纽柯钢铁(Nucor
Steel)公司克劳福兹维尔厂采用CSP技术投产了世界上第1条薄板坯连铸连轧生产线,标志着薄板坯连铸连轧技术在世界上首次实现了工业化生产,主要生产40~70mm厚的板坯,年产热轧卷80万吨;1994年4月扩建了第2流,年产量提升到170万~180万吨;为了扩大生产规模,又增设了第3台电炉,使其年产量达到200万吨。随后,德国德马克(Mannesmann Demag)公司(现已并入西马克公司)与意大利的阿西埃尔里亚阿莱德(Acciaieria Arvedi)集团合作开发的ISP(Inline Strip Production)技术于1992年在阿莱德集团克雷莫纳厂(Cremona works)投产,年产热轧卷50万吨;在ISP基础上,意大利的阿西埃尔里亚阿莱德发展了一种新的薄板坯连铸头轧制的阿莱德ESP(Endless Strip Production)技术,可生产08mm厚的热轧薄板卷。奥地利的VAI奥钢联(Voest
Alpine),也就是现在的德国西门子奥钢联(Siemens VAI),和意大利达涅利公司合作开发了薄板坯连铸连轧的CONROLL(Continuous Thin Slab Casting and Rolling)技术,主要用于中厚板坯生产。意大利达涅利公司开发了薄板坯连铸连轧的FTSR(Continuous flexible Thin Slab Rolling)技术,主要用来生产70~90mm厚的板坯。目前,已投入商业运行的薄板坯连铸连轧技术主要有上述的CSP技术、FTSR技术、CONROLL技术、ISP技术、ESP技术、日本住友公司开发的QSP(Quality Strip Production)技术和中国鞍钢开发的ASP(Angang Strip
Production)技术等。其中CSP技术应用为普及,约占全球市场份额的一半以上。

连铸和连铸直接轧制的思想几乎是同时出现的。但连铸在20世纪50年代之后发展很快,而连铸直接轧制的真正实现是在进入80年代之后,才正式投入工业生产的。特别是进入80年代之后,连铸本身的发展和完善对连铸坯的直接轧制起了决定性的作用。我国是世界上开发和应用连续铸钢技术较早的国家之一。1960年9月,北京科技大学徐宝陞教授设计的世界上第一台弧形连铸机在北京试验成功,浇铸出了200mm200mm方坯,1964年6月在重钢三厂投产了世界上第一台工业生产型板坯和方坯两用的1700弧形连铸机,可浇铸断面为180mm(1200~1500)mm的板坯或三流180mm250mm的大钢坯;1990年10月,钢铁研究总院主持的我国第一台薄板坯连铸坯试验机在兰钢建成,成功拉出中国第一块50mm900mm铸坯;1999年8月,我国珠钢采用CSP技术投产了第1条薄板坯连铸连轧生产线;2005年马钢成为中国首次采用CSP薄板坯连铸连轧短流程工艺成功轧制出第一批MGW600取向电工钢热轧卷。目前我国已成为世界上薄板坯连铸连轧产量大的国家,中美两国随后相继投产多条连铸连轧生产线,且其薄板坯连铸连轧产量占全世界产量一半以上。

板带材是冶金工业重点优先发展品种,通过近年来大力建设或改造高精度宽带钢热、冷连轧机,以满足日趋严苛的质量要求和不断增加的板带材产品消费需求,近年来我国板带比,即板带材占钢材总量的比例达到50%以上。作为冶金工业具有高技术附加值的板带产品成为国内外冶金工业发展的重点。板带材生产技术水平不仅是冶金工业生产发展的重要标志,也反映了一个国家工业与科学技术发展的水平。板带材发展主要有两种生产路线:一是采用传统连铸板坯、常规热连轧生产线;二是TSCR薄板坯连铸连轧生产线。前者投资大、成本高,起步规模大,但生产规模大、产品品种多和质量好,20世纪70年代末以来武钢、宝钢和鞍钢等特大型钢铁联合企业一开始就选择了这种长流程生产线并形成了主要生产能力。20世纪90年代以来,我国经济进入了快速发展时期,一些新建企业和传统长材企业,如珠钢、邯钢、包钢、马钢、唐钢、涟钢、武钢在调整产品结构过程中,开始采用TSCR生产线并取得了成功。

用钢水直接制取形状、质量接近终成品的材料,是冶金科学工作者们长期以来一直努力追求的目标。1846年,英国亨利贝塞麦(HBessemer)提出设想,100多年来,许多人为之奋斗,但由于关键技术未能突破,直到20世纪80年代,这项技术的研究始终没有多大进展。近20多年来,由于世界能源危机,人们更关注近终形连铸NNSC(Near Net Shape Casting)技术,即是接近终产品形状的连铸技术,特别是近年来攻克了快速凝固技术、自动控制和自动检测技术、新材料控制技术等关键技术,加上近年来世界许多钢铁企业投入大量人力、财力联手开发近终形连铸技术,这项技术的研究终于取得了可喜的成果。

NNSC技术是当代连铸新发展的一个标志。NNSC产品包括薄板坯(厚度<100mm)、带钢(厚度10mm)、薄带(厚度<1mm)、箔材、丝材、棒材、中空管坯、工字梁用异型坯等,这些坯材,只要稍稍加工即可使用,甚至可以直接使用。其中,薄板坯连铸、丝材连铸、棒材连铸、箔材生产等都已作为成熟工艺用于工业生产,其中应用广、影响大的当推薄板坯连铸。TSCR生产线自1989年在美国纽柯公司和1992年在意大利阿莱德公司投产以来,引起全世界冶金界的高度重视,产生了巨大的反响。TSCR薄板坯连铸连轧技术在各国钢铁行业得到了迅速发展和广泛应用。薄板坯连铸连轧生产线已形成了一支可以提供优质热轧宽带钢的新的生力军,对世界钢铁工业的技术结构调整和组织结构调整,已经产生了并在继续产生重要的影响。在世界各国的TSCR生产线中,具有代表性的工艺设备主要有:德国SMS Siemag公司开发的CSP技术、德国SMS Siemag公司与意大利Arvedi公司合作开发的ISP技术、意大利Danieli公司开发的FTSR技术、德国SIEMENS与意大利Arvedi公司合作开发的ESP技术。其他的TSCR生产线还有,奥钢联的CONROLL技术、日本住友的QSP技术和中国鞍钢的ASP技术等。在全球66套TSCR机组中,CSP机组35套,占全球TSCR机组的53%;ISP机组7套,占106%;FTSR机组9套,占136%;ESP机组3套,占45%。采用这4种典型技术的机组共计54套,占全球TSCR机组的80%以上。我国已有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢和武钢等多家钢铁企业的TSCR薄板坯连铸连轧生产线15条30流,年产能力3790万吨,其中CSP机组7条,FTSR机组3条,ASP机组3条,ESP机组2条。

20世纪80年代的世界能源危机催生了TSCR薄板坯连铸连轧技术,TSCR技术被誉为国际钢铁工业发展中的第三次技术革命,这项重大高新技术具备流程短、投资少、成本低和效益高的突出特点。自1989年7月美国纽柯公司克劳福兹维尔厂建成投产世界上第一条薄板坯连铸连轧工业化生产线以来,美国成为TSCR技术积极的推动者,通过十余年的努力,美国薄板坯连铸连轧产品占全美市场份额的50%以上。至2014年,全球已建薄板坯连铸连轧生产线66条101流,总年产能力达到11亿吨,成为热轧板带的重要生产方式之一。我国已成为全球拥有薄板坯连铸连轧生产线多、产能大的国家,并开发了许多具有自主知识产权的创新或原创性技术。本书结合作者近年来主持或完成的国家高等学校博士点基金博导类、国家公派高级研究学者项目、市创新领军人才计划和多条薄板坯连铸连轧和常规热连轧国家大型骨干工业生产线的重点科研合作成果与热轧国际前沿技术进步,主要介绍了薄板坯连铸连轧技术进步、主要特征与发展历程,九种典型薄板坯连铸连轧工艺与设备,薄板坯连铸、均热、自由规程轧制、板形控制、高速钢工作辊、轧制润滑、半头和头轧制、铁素体轧制、轧后控冷、飞剪和卷取技术,重点讨论了薄板坯热连轧国际主流轧机机型与电工钢自由规程轧制板形控制、连轧过程轧制界面氧化与润滑、轧后控制冷却等前沿技术进展,以及我国CSP、UTSP、ASP和ESP等九条代表性的薄板坯连铸连轧生产线,力求反映薄板坯连铸连轧工艺与设备的技术发展趋势。本书适合轧钢工程技术人员、研发人员阅读,也可作为高等工科院校机械工程、冶金工程、材料成型与控制工程等专业的本科生和研究生教材。

本书相关思考题、参考文献、全部图稿的电子文件可以打开以下链接免费下载:http:download.cip.com.cnhtml20161214359115927.html。

本书由北京科技大学曹建国教授等编著,分工如下:第4章由孔宁博士编著,第6章由朱冬梅副教授编著,第731~733节由杨光辉副教授编著,其余内容由曹建国编著,全书由曹建国统稿。在本书编写过程中,北京科技大学汪浩鹏博士、董强博士、居龙博士、博士生李艳琳、刘晓立和硕士生柴雪婷、王礼勇、撒莹莹、江军、邱澜等同志协助整理了部分资料,在此一并表示感谢。本书的编写和出版得到了北京科技大学十二五教材建设经费的资助,同时感谢北京科技大学教育教学改革与研究项目(JC2014YB034)的支持。

由于TSCR工艺与设备关键技术不断优化和发展,书中不足之处难免,恳请读者批评指正。



北京科技大学

曹建国

 

 

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