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双辊薄带连铸生产不锈钢技术探讨

作者:邹冰梅2009.10.28阅读 20693

        目前一般采用常规板坯连铸机+ 半连续式轧 机、常规板坯连铸机+ 炉卷轧机、薄板坯及中等厚 度薄板坯连铸连轧生产不锈钢热轧板、卷。为寻 求低投资和低生产成本的生产工艺,近20 年美 国、日本、德国、法国、英国和中国等都在开展双辊 连铸特殊钢薄带的研究,如不锈钢、硅钢、高速钢、 耐热钢等,其中不锈钢是双辊薄带连铸工艺重点 开发的钢种之一。双辊薄带连铸技术的特点是钢 液在两反向旋转的水冷辊间快速凝固(冷却速度 在100~1 000 ℃/ s 之间) ,使浇铸的材料在微观 结构上发生显著变化,如晶粒得到细化控制工程网版权所有,抑制第二 相的析出等,从而大大改善材料的性能。
        1  不锈钢的分类及生产工艺特点
        根据钢种的成分、结晶组织、显微结构和性能 特点等因素及分析,不锈钢可以分为四大类:铁素 体类(α2Fe) 不锈钢、马氏体类(α’2Fe) 不锈钢、奥氏 体类(γ2Fe) 不锈钢和奥氏体+ 铁素体双相(α2Fe + γ2Fe) 不锈钢。各种不锈钢的特点如表1 所 示。目前,不锈钢主要生产工艺特点如表2 所示。

各种不锈钢的特点
不锈钢主要生产工艺特点


        2  双辊薄带连铸工艺生产不锈钢的技术 要点和难点
        双辊薄带连铸工艺是一个在高温条件下以较 高的铸速连续铸出薄带的复杂过程,伴随有流动、 传质、凝固传热、应力变形以及相变等,其工艺特 点有:
        (1) 厚度薄,一般产品厚度只有1~6 mm ;
        (2) 拉速高,约30~150 m/ min ,比板坯和薄 板坯连铸高几十倍;
        (3) 冷却凝固速度快,在凝固过程中杂质元 素来不及产生偏析,不会对薄带质量产生严重影 响,所以可用低价废钢作原料;
        (4) 冶金长度短;
        (5) 结晶器与凝固带钢之间无相对运动,无 摩擦力。
        不锈钢为多元素的高合金钢www.cechina.cn,含Cr 量比普碳 钢高很多www.cechina.cn,钢水中含有多种易氧化元素。因不锈钢钢液黏度大,流动性差,在相同的钢水过热度和 冷却条件下控制工程网版权所有,不锈钢比普碳钢的凝固时间要长一 倍左右。因此,不锈钢是双辊薄带连铸的重点开 发钢种之一。部分公司开发的双辊薄带铸轧机生 产不锈钢的技术指标如表3 所示。
        双辊薄带连铸工艺生产不锈钢有其特有的技 术要点和难点。下面就结晶辊辊径和材质、钢液 氧化、布流系统、侧封技术、工艺参数、控制系统等 展开讨论。
        2. 1  结晶辊辊径和材质
        结晶辊辊径大小和材质与薄带的质量和生产 成本密切相关。早期研究者认为辊径大、熔池高 度高,液面宽,有利于降低熔池铸流冲击,平稳钢 液面,提高薄带质量。但IHI 、B HP和纽柯公司的合作研究者认为,小辊径可以减少侧封板磨损 带来的损耗控制工程网版权所有,使设备投资和运行成本降低,并在美 国的克劳福兹维尔厂建设了一台结晶辊直径为 500 mm 的不锈钢双辊薄带连铸机,且取得了成 功,大大降低了生产成本[ 1 ] 。
        结晶辊是双辊薄带连铸的核心设备。浇铸时 若结晶辊发生形变,会影响铸带的最终形状,影响 铸带的表面质量。目前结晶辊大多采用钢制圆柱 体芯部,在其轴向和纵向布置许多冷却介质通道; 辊芯外侧为40~45 mm 厚的铜或铜合金外套,外 套内侧布置许多冷却介质流动沟槽,可对辊套强 制导热;外部镀镍或镍铬合金
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