连铸及连轧工艺过程中的传热分析

连铸连轧全称连续铸造连续轧制（英文：Continue Casting Direct Rolling，简称CCDR），是把液态钢倒入连铸机中铸造出钢坯（称为连铸坯），然后不经冷却，在均热炉中保温一定时间后直接进入热连轧机组中轧制成型的钢铁轧制工艺。这种工艺巧妙地把铸造和轧制两种工艺结合起来，相比于传统的先铸造出钢坯后经加热炉加热再进行轧制的工艺具有简化工艺、改善劳动条件、增加金属收得率、节约能源、提高连铸坯质量、便于实现机械化和自动化的优点。

连铸连轧工艺现今只在轧制板材、带材中得到应用。

世界上的主流的连铸连轧生产线有德国西马克公司CSP(Compact Strip Production)，意大利达涅利公司FTSC(Flexible Thin Slab Casting)，奥钢联公司CONROLL。

概述图为德国西马克公司的薄板厂连铸连轧CSP生产线，从远处到近处分别为连铸机、均热炉、热连轧机组、层流冷却。

第1章　绪论

1.1　连续铸钢技术的概况

1.1.1　传统连铸技术

1.1.2　薄板坯连铸技术

1.1.3　带钢直接连铸技术

1.2　连铸连轧技术的概况

1.2.1　厚板坯连铸连轧技术的概况

1.2.2　薄板坯连铸连轧技术的概况

参考文献

第2章　连铸工艺基础

2.1　连铸生产工艺

2.1.1　连铸机类型

2.1.2　连铸机的组成

2.1.3　连铸生产工艺

2.2　连铸过程的凝固与传热

221结晶器内的凝固与传热56

222二冷区的凝固与传热73

23连铸过程中铸坯的受力与变形90

231钢水静压力90

232铸坯矫直（弯曲）93

233连铸过程中的拉坯阻力及驱动力的确定101

234凝固坯壳的变形112

24钢在高温变形时的金属学现象114

241动态再结晶114

242碳氮化物动态析出与应变诱导析出116

243动态铁素体相变与应变诱导相变117

244动态应变时效117

25钢在高温下的脆化特性及力学行为117

251钢在高温下的脆化特性117

252高温变形抗力121

26连铸连轧工艺中的高温冶金学问题123

261连铸坯热履历对原始奥氏体晶粒度的影响124

262连铸连轧过程中钢的热脆现象124

263连铸坯的热履历对微合金元素碳、氮化物析出的

影响125

264析出物的析出行为及其对奥氏体再结晶的影响126

参考文献128

第3章厚板坯连铸连轧工艺基础与关键技术129

31连铸坯质量的保证技术129

311钢水成分的控制132

312钢水处理技术132

313钢水浇注技术133

314改善结晶器的振动条件135

315改善连铸二冷制度135

316根据钢种特性避开脆性温度区进行拉矫加工136

317采用压缩浇注技术138

318铸坯缺陷的热检测与清理技术138

32连铸坯温度的保证技术140

321高速浇注技术142

322利用液芯凝固潜热进行复热均热的技术143

323液芯形状及位置控制技术143

324连铸坯的输送保温技术146

325铸坯边部补偿加热技术148

33轧制过程中的保温补热技术152

331增加精轧前中间坯的厚度152

332精轧机前中间坯的边角部补偿加热技术153

333采用带坯热卷取箱技术154

334辊道保温隔热技术的开发应用155

34板坯宽度的调节技术及自由程序轧制156

341板坯宽度的调节技术157

342自由程序轧制技术175

35炼钢连铸轧钢一体化生产管理技术204

36提高设备和工艺的稳定性和可靠性的技术207

361连铸连轧设备诊断207

362连铸连轧工艺诊断208

参考文献210

第4章薄板坯连铸连轧工艺基础与关键技术212

41薄板坯连铸采用的新技术212

411新型结晶器及其相关技术212

412结晶器和浸入式水口的一体化设计227

413液芯压下技术230

414新型连铸结晶器保护渣244

415二次冷却制度252

416结晶器内钢液面的控制253

42薄板坯连铸与轧制间的衔接与匹配技术254

421影响薄板坯连铸与轧制之间的匹配因素分析254

422薄板坯连铸连轧工艺中衔接区的主要型式256

43薄板坯热轧采用的新技术267

431大压下轧制技术267

432高效除鳞技术269

433半无头轧制技术273

434铁素体轧制技术290

参考文献303

第5章典型的连铸连轧生产工艺308

51厚板坯连铸连轧生产工艺308

511连铸热装轧制工艺308

512连铸直接轧制（CCDR）工艺309

513连铸直接开坯及热装轧制工艺317

514远距离连铸直接轧制工艺320

52型线材连铸连轧生产工艺325

521连铸机与棒线材轧机之间的衔接匹配326

522连铸机与棒线材轧机之间可能的衔接方式333

523型线材热装轧制工艺341

524型线材直接轧制（CCDR）工艺347

525棒线材的无头连铸连轧生产技术351

53钢梁的连铸连轧生产技术360

531异形坯连铸360

532CBP紧凑钢梁生产工艺367

54薄板坯连铸连轧生产工艺371

541德国西马克(SMS)公司开发的CSP工艺371

542德马克(MDH)公司开发的ISP工艺373

543奥地利奥钢联(VAI)开发的CONROLL工艺378

544意大利达涅利(Danieli)公司的FTSC工艺381

545日本住友金属(Sumitomo)工业公司开发的QSP

工艺387

546TSP工艺388

547CPR工艺390

55我国已建成的典型薄板坯连铸连轧生产线392

551珠钢的薄板坯连铸连轧生产线392

552邯钢的薄板坯连铸连轧生产线394

553包钢的薄板坯连铸连轧生产线396

554唐钢的薄板坯连铸连轧生产线397

555鞍钢的薄板坯连铸连轧生产线400

参考文献404

第6章连铸连轧过程产品的开发及其质量控制407

61钢的强韧化机制407

611固溶强化407

612细晶强化409

613位错亚结构强化410

614析出强化412

615相变强化417

616钢的强度分析417

617薄板坯连铸连轧钢的强韧化特点420

62钢中微合金元素碳、氮化物的析出规律422

621钢中的微合金元素碳、氮化物422

622钢中微合金元素碳、氮化物析出的动力学424

623钢中微合金碳、氮化物的应变诱导析出427

624钢中的成分偏聚对碳、氮化物析出的影响430

625薄板坯连铸连轧过程钢中的微合金元素碳、氮

化物432

63薄板坯连铸连轧产品的开发442

631高强度低碳碳素钢生产技术442

632硼微合金化钢的开发444

633钛微合金化高强钢的开发452

634铌微合金化管线钢的开发459

635钒微合金化产品的开发465

636电工钢产品的开发470

64薄板坯连铸连轧产品的质量控制485

641薄板坯的主要质量问题485

642薄板坯连铸连轧工艺因素对产品组织性能的影响494

65厚板坯连铸连轧产品的质量控制501

651厚板坯连铸连轧过程中析出物的析出行为及其对

奥氏体再结晶的影响501

652厚板坯连铸连轧生产中工艺因素对产品组织性能的影响503

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》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、半无头和无头轧制、铁索体轧制、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。

《薄板坯连铸连轧工艺与设备》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。