经济和生态效益:
据统计,采用薄板坯连铸连轧工艺生产的钢产量接近于世界热轧带钢总量的15%。最近几年内,新钢厂数量增加主要是因为亚洲的钢材需求量快速增长。采用薄板坯连铸连轧工艺的钢厂迅速增多的原因之一是与传统工艺相比具有经济和生态方面的优势。考虑到可能的经济优势,必须对投资费用、能耗和产量/人力比三个方面进行评估,一些优势简述如下:
(1)降低与传统钢厂相关的大型连铸机、均热炉以及粗轧机的投资费用。
(2)能量输入仅为传统工艺的25%~30%左右。有关研究表明,在所有的钢铁生产工艺中以及用废钢炼钢的电炉法中,所需能耗是最低的,从50mm厚度的薄板坯最终轧制成2mm的厚度,所需的能量为传统工艺(高炉和加热254mm厚的板坯)的六分之一左右。
(3)成本比传统的联合钢厂大大降低:吨钢成本比联合钢厂的1~2工时低0.36工时。这是由于薄板坯连铸连轧工艺自动化程度比传统工艺高的缘故。
(4)薄板坯从连铸机出来到产品卷取成卷不超过30min。相比之下,在传统的联合钢厂板坯的冷却往往需要数天的时间(有时在加热和热轧之前还要储存很长时间;有的钢厂的连铸和轧制还不在同一地点)。
(5)采用薄板坯连铸连轧工艺,连铸和卷取距离小,占用空间小。
在生态优势上还必须考虑以下几个方面:
(1)采用电炉供应钢水,环境优势在于使用废钢炼钢。采用薄板坯连铸连轧工艺,吨钢温室气体排放量比传统联合钢厂降低0.14~0.2t。
(2)降低能耗具有直接的生态效益,例如在热轧时的二氧化碳排放量,采用传统工艺(加热、轧制250mm厚度的板坯)的能耗要比采用50mm厚的薄板坯直接轧制高2倍。
薄板坯连铸连轧工艺与传统轧制工艺的差别
与传统轧制工艺相比,例如与传统的控制轧制(CCR)相比,薄板坯连铸连轧工艺有很多变化,重大的变化如下:
(1)凝固时中心偏析较小,夹杂物尺寸较小(凝固速率和二次凝固冷却速率较高)。
(2)薄板坯在进入精轧机前的温度分布均匀,热轧带钢的力学性能稳定。
(3)热轧前的铸态奥氏体晶粒粗大,与冷轧或热装相比,直接装料轧制没有奥氏体-铁素体(冷轧时)和铁素体-奥氏体(加热时)相变,轧制前的显微组织得以细化。
(4)氮含量和残余元素含量较高(采用电炉废钢炼钢法)。
(5)热轧的总压下量较小。
(6)某些薄板坯连铸连轧工艺无法浇铸碳含量为0.09%~0.17%的包晶钢(主要取决于结晶器的几何形状及板坯厚度)。
在热机械过程中,所有这些特性将对微合金化元素的性能产生重大的影响。图1所示为薄板坯连铸连轧工艺的主要阶段(考虑到相应的CSP工艺的布置)以及微合金化中相应的显微组织的变化。同样,在合金化中也会出现某些问题。其中,轧制前由于过早的析出而造成微合金化效率损失,可能会造成最终产品的表面缺陷和显微组织不均匀。为了将这些问题减小到最低限度,对每种工艺、有别于传统工艺的专项解决方案,必须选择适当的化学成分、工艺参数。此外,采用微合金化的薄板坯连铸连轧工艺还要考虑以下两个方面:
(1)优化微合金化添加剂,降低产品的生产成本。
(2)传统钢厂采用薄板坯连铸连轧工艺生产开发新钢种或者新厚度中应用微合金化技术的作用。
(来源:压力加工)