CSP的设备特点和工艺特点

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1、SxV*/-*什么是CSP连铸最佳答案就是薄板坯连铸连轧工艺。优点：生产节奏快，产量高缺点：轧制压缩比小针对铸机自动化程度高、拉速快、漏钢率高等操作难点CSP生产线的特点丁(l) CSP生产线是世界上先进的工艺流程，装备水平高，采用全过程无氧化 浇注，结晶器液面自动控制，液压振动结晶器，二冷自动配水，高压水除磷，辊 缝调节，全活套张力控制，弯辊控制，凸度控制，板形控制二组计算机等先进技 术。(2) CSP生产线实施全过程自动化控制，自动化水平高。(3) 劳动生产率高。CSP生产线国际先进水平人均年产值约600万元人民币、人 均产钢2500t/a,单位产品工资成本不到0.5%,而其它工艺生产线一

2、般为13% 20%。(4) 投资低。与传统的热连轧机相比，CSP生产线投资降低约40%。(5) 能耗低。CSP生产线省掉初轧工序，利用连铸坯的余热，直接热送热装至均 (加)热炉及连轧机组轧制，大幅度降低生产能耗，仅为传统热连轧机的1/2左右，直接节能1931.8MJ/1,间接节能4244.2MJ/1。(6) 生产成本低。CSP的生产成本约为常规轧机的78%。(7) 工序少。省去大量中间环节，从原料到成品所需生产时间短，约为2h,常规 生产工艺流程约为28h；用户从产品订货到交货，最短时间仅用3天，而传统工 艺需时为1015天。(8) 占地面积少。CSP生产工艺线流程短，布局紧凑，比传统生产工艺

3、占地面积 少。(9) 污染少。(10) 成材率比常规轧机高1.8。(11) 维修费用约为常规轧机的39% 。1 结晶器的种类及主要特点 薄板坯和中薄板坯连铸设备的核心是结晶器。设计要求结晶器弯月面区域必须有 足够的空间，以插入浸入式水口，且满足水口壁与结晶器壁之间无凝固桥形成， 钢液温度分布均匀，有利于保护渣熔化；弯月面区钢液流动平稳，防止过大紊流 而卷渣；结晶器几何形状应满足拉坯时坯壳承受的应力最小。CSP工艺设备技术特点及采用的新技术1 CSP连铸工艺设备技术特点及采用的新技术1) 连铸部分工艺介绍连铸部分工艺如图2所示。钢水浸入式永期护禰注适动is1扶虑預处磴7疋拠畴坯超苗温度检稱辖坯呢

4、诙飙厦檢卿需制民确恿画转台期水割黄醴测耐斗型第琵蠶&液圧摄动 -鲂晶辭我丽检测氏水口保护浇连#!包下鳖检餉|両潮K即威舶就L F和律聲木温度糙导逬段？箜卜纺态iff曙压下图2连铸部分工艺图2) 连铸部分采用的新技术马钢CSP薄板坯连铸采用的主要新技术有：(1) 钢包回转台：钢包回转台上增设有钢包加盖装置，减少钢水温降，保证浇铸 过程温度稳定，以稳定拉速，提高铸坯质量。(2) 钢包下渣检测系统：此系统可减少钢渣进入中间罐钢水，提高中间皓钢水洁 净度，改善铸坯质量，特别是连浇过程换大包前，不需取下长水口来观察有无流 渣，保证了浇铸过程的全程保护，减少铸坯夹渣。同时可减少钢包铸余，提高铸 坯收得率，

5、并实现滑动水口自动关闭操作。(3) 中间罐：采用大容量中间罐并设中间隔墙，工作液面深，延长钢水在中间罐 内的滞留时间，有利于夹杂物上浮，减少卷渣，提高铸坯质量。中间罐钢水重量 与钢包滑动水口联锁实现自动控制，以保证中间罐钢液面稳定，为稳定结晶器液 面创造了条件，改善钢水质量。中间罐底部设事故闸板装置。(4) 漏斗形结晶器：采用漏斗形结晶器扩大浸入式水口操作空间，延长水口寿命， 提高薄板坯连铸机连浇炉数，提高生产率，减少耐火材料消耗，降低生产成本。 结晶器总长为1100mm，漏斗部分高度为850mm，比一般的漏斗高出150mm，结晶 器上部中间最大开口尺寸为180mm，结晶器还预留了电磁闸装置。

6、(5) 结晶器自动在线调宽系统：结晶器自动在线调宽与成品带钢宽度检测仪联锁 实现闭环控制，同时可通过工艺先导系统对结晶器热流分布计算结果进行窄边锥 度调节，以实现结晶器优化传热，提高铸坯质量。(6) 采用结晶器监视系统：此系统可进行漏钢预报及绘出结晶器温度场分布和结 晶器热流计算，为优化作业提供依据。(7) 结晶器液面检测：结晶器液面检测系统采用Co60+涡流或NKK系统多种形式 并存方式，充分利用其优势互补，即采用Co60检测系统测量范围大的特点和中 间罐塞棒伺服电机联锁实现自动开浇，在浇注过程中再转到涡流或NKK检测系统 更精确控制钢水液面，减少卷渣，提高铸坯质量。也可全程采用Co60检测

7、系统 控制。(8) 采用保护浇铸技术：钢包到中间罐之间采用长水口及Ar气保护；中间罐至 结晶器之间采用浸入式水口；钢包和中间罐钢水液面上有保温剂和保护渣双渣保 护；结晶器液面有保护渣。减少钢水二次氧化物，提高铸坯质量。(9) 结晶器振动系统：整个系统采用液压装置和伺服控制，可实现小振幅，高频 率非正弦和正弦振动。振动平稳，在浇铸中易于调整振幅、频率、振动曲线，对 高拉速铸机提高铸坯表面质量有显著作用。(10) 采用液芯动态软压下技术：该技术可将90mm厚的铸坯经液芯压下至70mm， 70mm的铸坯可液芯压下至50mm。灵活满足轧钢品种规格需求的同时，扩大了结 晶器浸入式水口的操作空间，提高水口

8、寿命且有利于稳定钢液面，改善铸坯质量。(11) 二冷系统：二冷采用全水冷却，配置有动态凝固计算机，控制铸流在二冷 区内凝固和铸坯表面温度尽量接近目标温度，保证铸坯有较低的变形率和加热炉 合适的入炉温度；避免由于铸流温度过低，增人了摆动剪的剪切负荷。(12) 炉外精炼除配备LF精炼炉外，还增设了 RH真空精炼设备，使得马钢CSP 线具备生产超低碳钢如家电用、汽车用系列深冲钢的条件。2 CSP热轧工艺设备特点及采用的新技术1) 热轧工艺热轧段的工艺如图3所示。图3热轧段工艺图2) 马钢CSP生产线轧制段特点(1) 增设了立辊轧机。立辊可以提高带钢宽度控制精度；其次，立辊可破除板坯 边部氧化铁皮，改

9、善带钢边部质量，减少边裂。另外，立辊可以提高薄板坯轧制 对中精度，保证钢卷的板形。(2) 进一步改善了带钢除鳞质量。加大了除拼机高压水的压力，并在后续机架中 增设立二次除磷设备，更好地保证钢卷的表面质量。(3) 轧机布置采用紧凑式。可以减少轧线的长度，节省投资，缩短工期，生产中 可减少轧制中的热损失，提高钢卷质量。(4) 轧后冷却采用水幕高速冷却(粗调段)加层流冷却(精调段)的布置方式，加大 了轧后冷却的调整和控制能力，提高了钢卷的质量控制水平，有利于新产品开发。(5) 增设了飞剪，主要作用是在半无头轧制时剪切钢卷。3) 马钢CSP线轧制段采用的新技术马钢CSP线轧制段采用的新技术主要有：(1

10、) 立辊轧机宽度自动控制技术。该技术主要用于提高钢卷的宽度控制精度。(2) 半无头轧制技术。半无头轧制技术与诸如动态变更厚度控制技术、CVC和 CVC PLUS技术等一系列新技术相结合，可更好地生产薄规格的钢卷，提高钢卷的精 度，并大大降低能耗和提高成材率。（3）铁素体轧制技术。铁素体轧制技术的应用可保证马钢生产“以热代冷”钢卷 和高质量钢卷，为新产品开发提供了良好的平台。（4）CVCplus技术。该技术与WRB技术相结合，可满足轧制过程中平直度和板凸度 的高精度控制。（5）精轧机辊缝润滑技术。该技术的应用有利于降低轧制压力和能耗，减少轧辊 磨损，从而改善钢卷的表面质量。（6）动态厚度变更技术

11、。该技术主要应用于半无头轧制，尤其是轧制超薄钢卷， 有利于维持最佳的温度，保证板卷的质量。由于马钢CSP生产线中大量新技术的应用，因而在L1和L2级上增加了新的功能， 主要有半无头轧制技术所要求的如加热炉控制系统对A、B线的协调控制、变更 厚度控制、快速响应液压活套、卷取机快速换卷功能等。另外，该线还具备了铁 素体轧制技术所要求的轧制模型及轧制润滑系统等。3马钢CSP生产线自动化控制模型马钢CSP生产线L2/L1系统采用了由SIEMENS公司提供的自动控制模型。与国内 已建CSP线相比，L1增设了飞剪基础自动化控制。L2由连铸计算机控制系统、 加热炉计算机控制系统和热轧计算机控制系统组成。其中

12、，连铸L2/L1系统的主 要功能有：动态凝固控制（DSC）、结晶器监控系统（MMS ）（包括漏钢自动预报（BPS） 和结晶器热相图（MTM）子系统）、结晶器在线调宽（RAM）、结晶器液面控制（MLC）, 液压扇形段调整（HAS）、自动导航（APIL）、二次冷却动态控制和切割长度优化等。 加热炉L2/L1系统的主要功能有：在线热模型计算、加热炉温度控制、物料跟踪 和操作指导。轧制L2/L1系统的主要功能有：轧制设定计算（PSU）、宽度控制WC）、 板形和平直度控制（PCFC），温度控制（FTC）、轧后冷却控制（CTA）、卷取机的设定 （CSU）等。西马克公司 CSP 工艺所用的漏斗形结晶器，上口

13、宽边两侧均有平行段，再与圆 弧段相连接，上口断面较大。这个漏斗形状在结晶器内保持到长700 mm,结晶 器出口处铸坯厚度为5070 mm。结晶器总长为1 120 mm。上口的漏斗形状有利 于浸入式水口的浸入，在结晶器的两宽面板间垂直方向形成了一个带锥度的空间 而漏斗区以外的两侧壁仍然是平行的，两侧壁间的距离相当于板坯厚度。漏斗形 结晶器在形状上满足了长水口插入、保护渣熔化和薄板铸坯厚度的要求，经多条 生产线使用，均收到较好效果。1.1.2 主要特点漏斗形结晶器的创新点在于其打破了传统板坯连铸结晶器在任意横截面均相同 的限制，其结晶器腔内凝固壳的形状及大小按非矩形截面逐步缩小的规律变化。 但是，

14、钢液在这种结晶器内凝固时要产生变形，特别是拉坯过程中机械变形产生 的应力可能导致固液界面裂纹的发生，并最终影响热轧带卷的质量。因此，漏斗 形结晶器的理想形状是尽量减小坯壳间两相区的弯曲变形率，使坯壳在变形过程 中其固液界面的实际变形率小于产生裂纹的临界应变率。基于上述要求，漏斗形 结晶器必须保证厚度过渡区的弯曲弧度设计准确，且拉速尽可能稳定。 我国钢铁研究总院等单位对薄板坯连铸结晶器技术进行了深入研究，认为漏斗形 结晶器技术从根本上解决了浸入式水口的使用寿命问题，使得高效连续生产薄规 格铸坯变为现实。同时由于漏斗形结晶器上口表面积大，为保护渣的熔化创造了 条件。应该指出的是，漏斗形结晶器的缺点

15、是坯壳在结晶器内变形易产生裂纹，限制了 像包晶钢这类难浇品种的薄板坯连铸。必须结合钢液本身收缩的计算来设计结晶 器的过渡段。尽管该类型结晶器由弧线变直线的过渡段仅100 mm,在5 m/min的 拉速下铸坯通过此段仅需几毫秒，但仍要给予高度重视，一般采用有限元法优化 设计变形段。为了减少或减缓漏斗形结晶器内的铸坯变形,可采取以下措施：1) 尽量减小漏斗的开口度。2) 将铸坯由漏斗形过渡到矩形,变形段加长。3) 优化结晶器内腔形状设计,使结晶器内金属变形分布更加均匀、平缓,降低 变形速率,降低铸坯产生裂纹的可能性。漏斗形结晶器在维护上与常规连铸结晶器的维护没有太大区别,主要应注意避免 铜板表面的

16、划伤和残钢粘结。浇铸过程中应确保足够的润滑,预防水口破裂导致 溅钢、溢钢以及漏钢事故。1.1.3 技术进步 考虑到漏斗形结晶器不适合浇铸较窄的中等宽度薄板坯,而平行板形结晶器的薄 片状浸入式水口成本太高,且难以实现浇注薄规格铸坯,因此对漏斗形结晶器做 了两个关键性的改进：1) 漏斗形结晶器的图形方案在弦长的中间区域为圆弧区,圆弧半径由上到下连 续变大,圆弧区的两边为倾斜的三角形平面区,此圆形方案的特点是平行于 X 轴 的任意截面。角度相等,且等于起始角,因而任意截面上的中间圆弧与两边直线 不相切而相交。2) 漏斗形的开口度是设计此种结晶器的一个重要参数。结晶器的开口度较大, 坯壳向下运动时斜率

17、也大,导致拉坯阻力增加。通过适当改变浸入式水口横截面 的形状，把开口度由170 mm减小到120140 mm,浇铸效果较好。漏斗形结晶器在使用中存在寿命短、结晶器的形状不能保证铸坯有最好的表面质 量两大缺点。西马克公司经较长时间的研究和传热计算,对其上部形状进行了优 化保证钢液进入后不致产生漩涡,大大减少了铸坯表面缺陷。自动控制的水冷系 统使铜板上部传热合理,冷却效果变好,铜板外冷却水槽水流速控制在10 m/s 以 上，水压大于0.6 MPa,水的蒸发量减小。结晶器寿命大大提高，一般在200500 炉，修磨后仍可使用。优化设计的漏斗型结晶器长1 100 mm；结晶器铜板上口 单侧最大鼓肚为50

18、60mm；铜板的漏斗区高度为750850 mm，结晶器下部为平 面；采用平行于铜板工作面的水槽式冷却。我国马钢的CSP薄板坯连铸机就采 用了这种优化设计的漏斗型结晶器。实践证明，漏斗形结晶器鼓肚处每增加5 mm,表面质量可成倍地改善，显然这 和上口面积增大有利于保护渣加入、熔化和吸附夹杂密切相关。CSP 漏斗型结晶器内钢液的流动特征除了与结晶器本身形状有关外，主要受浸 入式水口结构的影响。生产中发现，漏斗型结晶器在浇注不同钢种和不同规格的 铸坯时，也存在设计缺陷，主要表现为铸坯的纵裂、连铸过程粘结、漏钢事故较 多等。针对这些问题北京钢铁研究总院与唐钢合作，对漏斗型结晶器宽面和窄面 铜板进行了优化，满足了生产低碳钢的高拉速需要，减少了裂纹缺陷。