阿塞罗米塔尔拉丁美洲高产高质板坯连铸
TSAI Thomas1 NIETO Jorge2 DORNELAS Francisco3
〔1 阿赛洛米塔尔全球研究设计中心东芝加哥美国2 阿赛洛米塔尔Lazaro Cardenas工厂 墨西哥3 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂 巴西〕
摘：AMLC and AMT世界轧制板带钢材板坯原料供商生产工艺持续改良预防性维修理念先进技术两工厂产水已超连铸机常规设计产两厂客户群质量问题热轧冷轧镀锌钢板外表结疤裂纹板坯断裂API铸坯钢板角裂中心疏松等相似文介绍提高钢铁厂产量炼钢连铸两工序采取措施时断改善铸坯质量满足客户严格求
关键词：提高产量 改善质量 板坯连铸技术
1 前言
2007年世界粗钢产量超133亿吨五年里粗钢产量迅猛增长尤中国粗钢产量达世界钢产量三分拉丁美洲钢产量增长速度超世界均水未超中国十年拉丁美洲年产钢量1999年5100万吨增加年约7000万吨巴西墨西哥年产钢〔图1〕总量超拉丁美洲总产钢量75
图1 拉丁美洲粗钢产量
阿赛洛米塔尔世界钢铁公司全球钢铁市场具导作业务包括动化建筑电器具包装材料超前研究设计技术时庞原材料供力出色销售网络2007年阿赛洛米塔尔生产11亿吨销售收入105亿美元钢产量超世界钢产量总量8墨西哥阿赛洛米塔尔巴西阿赛洛米塔尔该区板带材业务长型材业务分墨西哥巴西企业2006年产量占米塔尔总产量92007年拉丁美洲阿赛洛米塔尔企业产量约增长米塔尔总产量15该公司两重板带材生产厂分阿赛洛米塔尔墨西哥Cardenas〔AMLC〕工厂阿赛洛米塔尔巴西Tubarao (AMT)工厂
2 阿赛洛米塔尔 Lazaro Cardenas工厂
AMLC直接复原铁〔DRI〕作电炉炼钢原材料实现全连铸生产生产装备包括1〕：
l 年产350万吨球团厂
l 年产270万吨HyL III型直接复原铁厂
l 年产150万吨Midrex型直接复原铁厂
l 4×220t电炉累计年产量520万吨
l 3×220t钢包炉
l VD真空脱气炉
l 带顶枪RH真空循环脱气炉
l 两台机两流板坯连铸机累计年产量400万吨
原材料钢板发货工艺流程图2 2007年产品包括作拉拔深镀锡线建筑造船压力容器热处理装甲钢板等超低碳极低碳低碳铝镇静钢高强低合金钢包晶钢中碳钢1992年私化 AMLC板坯产量飞速增长2007年板坯产量约达364万吨中363墨西哥国销售约357出口美国179出口欧洲101出口亚洲
图2 原材料电炉炼钢连铸板坯发货工艺流程
21 连铸机参数改造
AMLC两台机两流连铸机分德马克日立公司提供1988年建成投产浇注厚度规格200mm225mm250mm浇注宽度965～1930mm板坯连铸机技术参数表1
表1 AMLC板坯连铸机技术参数
铸机台数
2
供货商
德马克日立公司
铸机流数
机两流
厚度
200 225 250 mm
宽度
965 ～1930 mm
长度
54～ 12 m
结晶器
抛物线型镀镍板 900 mm
结晶器液面控制
电磁涡流型
钢流控制
滑板式
半径
105 m
矫直
4 点
冶金长度
257 m
引锭杆
装
钢包容量
220t
中间包容量
40t
拉速
200mm – 130 mmin〔〕
225mm – 110 mmin〔〕
250mm – 100 mmin〔〕
提高连铸机产板坯质量年里断连铸机进行改造工程包括：
· 采振动式渣检测系统减少钢包渣
· 采铃型钢包长水口密封防止钢水二次氧化
· 中间包容量30t增加40t
· 碱性中间包覆盖剂吸附钢中夹杂物
· 优化中间包设计促进夹杂物浮减少中包剩余钢水
· 水口滑板安装氩气流量动控制装置
· 结晶器液面控制装置放射型改造电磁涡流型
· 结晶器振幅10mm减少6mm时增振频
· 浸入式水口出钢口倾角0°改造15°
· 二冷区域延伸连铸机末端
· 调整二冷喷嘴安装位置提高板坯中心温度
· 安装漏钢预报系统
· 结晶器底部安装压缩氮气漏钢预报系统
· 根浇注钢种开发相应结晶器保护渣
· 采结晶器保护渣动参加技术
· 撒哈拉德辊缝仪系统进行辊缝测量连铸机中检查
· 开发专门连铸机锥度模式减少中心线裂纹偏析
· 两台扇形段进行分节辊试验改善铸坯中心偏析
22 线钢生产
线钢AMLC核心产品该厂初想法墨西哥石油企业生产钢板AMLC没中厚板轧机年里AMLC美国欧洲钢板制造商提供优质板坯AMLC直接复原铁作炼钢原料提供板坯具剩余元素低纯洁度高等优点2006年AMLC生产148万吨线钢占总产量402007年线钢工程已完成该厂生产120万吨线钢然占该厂总产量局部直径30 36 and 42X80高强低合金线钢美国欧洲高压天然气输送道线钢求异常严格准确化学成分控制超低硫含量〔<0003〕高洁净度夹杂物形态中心偏析控制等方面异常关键尤作耐氢致裂纹酸性气体途
23 质量问题策
线钢挤压破坏测试
挤压破坏测试检验线钢耐电焊性项标准测试检验线钢合格局部焊缝呈90°垂直正焊接操作者方取取100～150mm长子作实验样试样压扁子外径半然检查焊缝否存裂纹分层开口然压扁检查子体试样挤压破坏测试合格典型表现带少量镁长条状钙铝酸盐夹杂物〔图3〕确定造成该缺陷原详细分析炼钢连铸工艺参数发现：该缺陷发生连铸换钢包通钢量时浇注板坯克服该缺陷措施钢包炉净化钢水钢水钙处理改善长水口密封效果实施中包吹氩清扫执行长水口浸入开浇换钢包时缓慢增加中间包钢水适减低通钢量等结果显示线钢挤压破坏测试合格例逐渐降低
图3 引起线钢挤压破坏测试合格长条型钙铝酸盐
角部裂纹
角部裂纹发生添加微合金元素铌钒钛等中低碳钢中改变钢中夹杂物形貌钢种钢包炉中进行钙处理通常情况肉眼难发现类型裂纹板坯需进行修磨甚需修磨深度达2～3mm时发现类型裂纹裂纹深度般3mm绝局部角部横裂纹位振痕裂纹晶间裂纹位原始奥氏体晶界研究中明显发现晶粒长AMLC采弧形连铸机角部裂纹发生板坯弧侧〔部〕原矫直程中弧侧受拉应力立弯式连铸机顶弯程中角部裂纹发生外弧侧〔部〕矫直程中出现弧侧角部裂纹源结晶器矫直程扩展导致裂纹扩展原：角部温度降低750 – 900 oC时铌钒定析出冷程中2〕奥氏体晶界形成网状铁素体致板坯延展性降低采导热性低结晶器保护渣加强结晶器液面控制保护渣动参加技术增窄面锥度减振痕深度等措施减少角部裂纹改善二冷喷嘴布置方式降低二冷水流量铸坯矫直区角部温度提高900 oC〔图4〕减少角部裂纹关键外加强铸机精度维护包括铸机中辊缝辊子磨损轴承二冷水质量流量控制喷嘴状况喷嘴中等幅度减少角部裂纹发生通措施AMLC生产板坯角部裂纹2004年半年高例根底降75
图4 调整二冷水流量提高铸坯角部温度2〕
板坯断裂
热处理钢种言板坯发生断裂已成户问题板坯横板坯尾部侧两侧开裂〔图5〕种板坯根加铬镍钼钛硼等微合金元素中碳钢碳量071热裂纹十分敏感板坯阶段发生断裂连铸机板坯库港口〔29〕运输船户工厂〔7〕户工厂处理板坯预热箱〔9〕出预热箱二次切割出预热炉准备热轧〔55〕引起板坯断裂原〔图6〕包括钢种化学成分浇注参数铸机状况钢水洁净度外表部质量热应力板坯处理等
图5 断裂钢板a〕横 b〕钢板末端角部边缘
板坯
Surface
浇注
Parameters
拉速
矫直辊
辊子中
辊缝
裂纹
钢种
Cleanliness
铸机状况
Rinsing time
中间包 steel level
钢包动开浇
部
Quality
中间裂纹
偏析
板坯损失量
双面坯壳
热裂纹
热度
二冷水
cooling
结晶器
powders
界值
quality events
热
Stress
火焰清理
Conditioning
板坯
cooling
火焰切割
弧形
corrections
尾坯凹坑
拉速变化
横裂纹
振痕深
结晶器液面波动
振幅频率
浸入式水口中
钢种
Grade
铌
硼
氢
硫
硅
碳量Ceq
钼
包晶钢
氮
锡
铜
结晶器
design
铸机锥度
窄面锥度
矫直温度
辊子设计
结晶器磨损
钙处理
二次氧化
板坯预热
运输
钛
处理
板坯振动
板坯坠落
储存处理 surfaces
装坯
中心疏松
图6 钢板断裂原影响示意图
众周板坯冷时氢引起高压板坯部产生应力部应力单独作热应力起作引起板坯裂纹现板坯线立送绝热墙进行堆垛缓冷作种保护根钢种新线热板坯放堆垛顶部底部火焰清理缺陷扩展已存裂纹导致板坯断裂户工厂发生断裂板坯拟改善种状况已考虑板坯装卸堆垛矫板坯间加垫块预热时间温度防止烧受热均匀等方面AMLC采取措施：
l 改变生产工艺路线：现电炉→VD真空脱气→钢包炉→连铸工艺路线改电炉→钢包炉→VD真空脱气→连铸确保中间包钢水中氢含量3ppm
钢包炉首先参加铝然参加钛硼参加合金间时间间隔3～5分钟进行钙处理保证钢水进行钙处理5分钟软吹时间提高钢水纯洁度
l 板坯越长应力越果处理更容易断裂该钢种板坯长度超7m
l 采火焰清理方法清理板坯外表缺陷措施装甲途热处理钢种板坯应采机械修磨
通采取述措施严格板坯处理规程密切接触户月里热处理钢种发生板坯断裂例逐渐减少
3 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂
AMT CST 〔Companhia Siderurgica de Tubarao (CST)〕综合钢铁企业著名该公司1983年开始运作1995年首台连铸机投入生产1998年第二台连铸机建成建成投产
着先进热轧带钢生产线2002年调试成功板坯生产成AMT重局部热轧板卷机械部件线初轧原料公设施交通运输农业包装汽车等工业阿赛洛米塔尔Tubarao工厂成立开展状况图7
图7 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂开展
2007年完成扩建工程：新烧结厂第三座高炉两座KR铁水预处理脱硫站第三座转炉带顶枪RH真空循环脱气装置第三台先进机两流板坯连铸机工程年产500万吨提高750万吨〔470万吨板坯280万吨热轧卷〕新装备条件先进生产工艺流程图8AMT工厂港口非常利世界国进口煤板坯出口该工厂特点：局部设备产年产钢水量源充足布置合理符合环保求场面接充足投资
图8 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂工艺布置图
31 连铸机工艺参数改造
AMT工厂板坯连铸机技术参数表2两台板坯连铸机建20世纪末期设计年生产力420万吨系列改造AMT工厂具年产530万吨板坯生产力原产提高25超设计产2#连铸机采双流浇注〔独立结晶器〕工艺中间包结晶器二次冷系统进行屡次调整双流连铸机显著优点利提高浇注窄断面板坯时产例低碳钢言3〕315吨钢包两台机流连铸机〔1#铸机〕均浇钢时间64分钟2#连铸机采双流〔4流板坯〕浇注均浇钢时间减少33分钟铸机运行稳定漏钢次数少提高高级钢种拉速等AMT厂产增加原
表2 AMT厂板坯连铸机技术参数
技术参数
1#铸机
2#铸机
3#铸机
投产时间
1995
1998
2007
设计产
1800000 tyr
2400000 tyr
3000000 tyr
机型
弧形结晶器
立弯式(双流)
立弯式
供货商
德马克
德马克
SteelPlantech (SPCO)
流数
2
24 (双流)
2
厚度
200 225 250 mm
200 225 250 mm
200 225 250 mm
宽度
800 – 1650 mm
750 – 1050 mm (双流)
1050 – 2100 mm (单流)
1050 – 2325 mm
长度
5000 – 12500 mm
5000 – 12500 mm
5000 – 12500 mm
结晶器
CuCrZr Ni镀层 (12 长度)
CuCrZr Ni镀层 (13长度)
CuCrZr CoNi镀层(500mm)
结晶器液面控制
电磁涡流 PID逻辑
电磁涡流 PID逻辑
电磁涡流 Fuzzy 逻辑
控流
滑板
滑板
滑板塞棒
R半径
105 m
V 2600 mm R 901 m
V 2665 mm R 100 m
顶弯矫直
3点矫直
6点顶弯 7 点矫直
8点顶弯 8矫直
冶金长度
302 m
352 m
330 m
引锭杆
装手动插入
装手动插入
装动插入
钢包容量
315 吨
315 吨
315 吨
中包容量
45 吨
60 吨
60 吨
拉速
200mm – 200 mmin
225mm – 160 mmin
250mm – 140 mmin
200mm – 200 mmin
225mm – 175 mmin
250mm – 145 mmin
200mm – 200 mmin
225mm – 180 mmin
250mm – 145 mmin
2007年建成投产设计产年产300万吨先进3#连铸机扩建工程局部特点4〕：
l 钢包回转台钢包倾动3度金属收率增加015
l 远程动更换清扫钢包长水口
l AMEPA渣检测系统包渣量
l 动更换浸入式水口渣线确保侵蚀均匀
l 结晶器线调宽液压系统调宽速度达侧3～30mmmin
l 三排热相图热电偶窄面列宽面8列粘结性漏钢神网络预报系统
l 液压振动动选择频率行程非称性
l 结晶器保护渣动参加系统保护渣均匀分配结晶器四周
l 引锭杆动装约需15～25分钟更换时间
l 开浇塞棒控制快换中间包拉坯稳定浇注滑板控制
l 浸入式水口动更换提高连铸机连浇炉数
l 中间包安装两套坝开浇前采氩气清扫中间包
l NKK涡流型结晶器液面控制采模糊逻辑适动开浇
l 气雾冷采19控制回路喷淋水密度达15lkg
l 边部喷嘴采独立控制关闭
l 采直径〔230mm〕三节辊
l 静态软压系统减铸坯偏析
l 辊缝仪检测辊缝连铸机中辊子转动喷淋水等
新板坯连铸机采先进技术实现高附加值钢种生产生产工艺现代化包括：200mm踪次铸坯位置热踪系统质量信息系统拉速优化中间包温度模型结晶器动调宽糊状区动态计算模型切割长度优化辊缝仪检测数等高度动化减少工艺波动工艺参数进行分析实现持续改良3#连铸机投产三月达设计产4〕
32 超低低碳钢深钢生产
超低碳钢深钢占AMT厂产品绝局部供世界板坯市场外局部超低碳钢深钢Tubarao热轧板带钢厂轧制运Vega do Sul厂进行冷轧镀锌汽车钢板采KR进行铁水预处理脱硫铁水中参加CaOCaF2脱硫剂然旋转搅拌器搅拌铁水脱硫进行扒渣操作然装入315吨转炉进行冶炼转炉底部布置12吹风口吹入氩气氮气搅拌转炉副枪控制参加挡渣棒减少转炉出钢渣时出钢程中参加石灰铝三氧化二铝进行渣洗减少渣中氧化亚铁含量进RH钢水中氧含量控制300～500ppm通分析废气确定终点脱碳量保证铝镇静真空处理结束间时间短利促进夹杂物充分浮分析终点顶渣中氧化亚铁含量连铸机钢水净化操作包括：中间包预热氩气清扫中间包改善长水口密封AMEPA渣检测系统减少钢包渣水口浸入开浇CaOAl2O3型中间包覆盖剂减少水口吹氩流量等净化钢水操作减少浇注超低碳钢深钢时水口堵塞时改善板坯外表质量
33 板坯质量问题策
裂纹结疤缺陷
Vega do Sul厂生产汽车镀锌产品言裂纹质量问题采热轧板带厂量检测数分析裂纹拉速板坯宽度板坯厚度通钢量氩气流量中包热度结晶器液面波动RH吹氧RH中间包间铝损失钢包顶渣中全铁含量转炉参数间关系结果发现通钢量热度越结晶器液面波动越钢包顶渣中全铁含量越低RH中间包间铝损失越少裂纹发生率越低种趋势说明钢水纯洁度差结晶器钢水流动规造成裂纹原3#连铸机投产2007年生产初期热轧板带厂Vega镀锌生产线铝镇静低碳合金钢超低碳钢裂纹较热轧板带厂取样分析发现数裂纹保护渣密切相关Vega裂纹氧化铝铝酸盐复合物夹杂物引起期间天举行裂纹分析专题会讨减少类缺陷具体措施采取措施包括：
l 检查改善中间包氩气清扫系统
l 氩气清扫时中间包密封〔陶瓷覆盖板〕
l 钢包长水口水口间重新氩气辅助密封
l 浸入式水口中间包水口间重新设计陶瓷环
l 中间包预热—低碳钢超低碳钢采热中间包
l 修正结晶器液面控制校正程序
l 检查中间包组装〔滑板系统〕
l 浸入式水口试验〔图9〕已3#连铸机获较初步试验结果
长期富成效工作热轧板带厂Vega do Sul镀锌线裂纹明显改善2021年第二季度达预期目标〔图10〕
图9 直通型Mogul型浸入式水口4〕
绝局部结疤缺陷带卷边缘种缺陷起似源精轧末期机械阻力擦伤中缺陷非常接钢板外表图11低碳钢中碳钢中发现形成脱碳层弥散分布氧化物结疤缺陷源角部裂纹氩气泡毛刺氧化铁皮铸坯边缘热轧〔原轧边机磨损5〕〕证实结疤缺陷源板坯角部裂纹进行两项试验研究：中项项20块低碳铝镇静合金钢板坯边部扒皮200mm宽存角部裂纹板坯热轧板带厂进行轧制续工序保持变结果结疤缺陷然存带卷边缘第二项试验外20块高强低合金钢板坯进行火清检查边部显微裂纹铸坯全部进行边部火清裂纹热轧板带厂进行轧制续工序样保持变结果未带卷边缘发现结疤缺陷生产钢种时1#连铸机二冷水减少量20增加40
图11 脱碳层部氧化物显微组织
角部裂纹
AMLC类似普通钢微合金中碳钢角部裂纹AMT质量问题详细分析钢种化学成分〔碳锰硫铝钛氮〕浇注参数〔拉速二次冷制度结晶器振动结晶器保护渣窄面锥度连铸机维护状况〕制定改善角部裂纹具体方案正前提样角部裂纹源结晶器铸坯进入矫直顶弯时假设角部温度低热脆性温度时角部裂纹扩展2#连铸机3#连铸机立弯式连铸机外弧侧角部裂纹分形成矫直顶弯程中2#连铸机二冷水流密度原10lkg减少058lkg铸坯角部裂纹减少60然坯壳偏薄导致铸坯形成鼓肚引起部裂纹增加克服问题二冷水流密度增加068lkg3#连铸机边部喷嘴采取独立控制方式浇注宽板坯时边部喷嘴喷淋水关闭提高铸坯角部温度AMLCAMT两厂钢种化学成分裂纹敏感性根致改善角部裂纹研究测试基准方面两工厂进行浇注参数生产验方面交流效改善两工厂生产板坯存缺陷
中心偏析
中心偏析已成线钢尤耐氢致裂纹线钢〔HIC〕质量问题锰碳富集偏析带发现氢致裂纹偏析带显微组织中发现脆性马氏体贝氏体组织耐氢致裂纹测试程中发现中心偏析扩散马氏体贝氏体组织中偏析带扩展影响中心偏析素钢种化学成分拉速拉速波动二冷制度热度连铸机状况辊子设计〔整体辊分节辊〕补偿热收缩铸流锥度等改善铸坯中心偏析效手段铸坯凝固末端液芯位置实施轻压AMT3#连铸机装备静态轻压连铸机投产进行压量调整试验连铸机锥度01～016mmm补偿铸坯收缩扇形段第8段第10段间实施轻压压量08～11mmm轻压板坯低倍片图12出轻压铸坯偏析程度稍微确定钢种正确参数进步试验
图12 轻压〔左〕轻压〔右〕低倍拟
4 结
拉丁美洲钢铁生产增长速度世界国家〔中国外〕中快巴西钢铁联盟已规划工程会巴西年产增加2500万吨2021巴西钢铁产量达6000万吨墨西哥拉丁美洲国家希快速提高钢产量阿赛洛米塔尔拉丁美洲钢铁生产企业成功板坯年产量500万吨增加750万吨实现热轧板带产品升级AMT够持续巴西蓬勃开展汽车工业提供钢板优质板带镀锌板墨西哥AMLC高强度线钢供商板坯连铸正进行升级改造包括分节辊动态二冷制度轻压减少铸坯中心偏析角部裂纹外台先进全新两流立弯式连铸机正建设中板坯年产量增长量超500万吨阿赛洛米塔尔拉丁美洲实施增产方案已年4月份墨西哥举行拉丁美洲济坛〞期间获高层理意阿赛洛米塔尔该区域战略目标包括：
1） 捕捉开展时机
2） 增值市场产品方面进行扩张
3） 效调整板坯销售
4） 维持强力资位
着扩张升级方案实施实现拉丁美洲战略目标阿赛洛米塔尔研究设计部面持续改良维护技术支持方面挑战
参考文献
1 H T Tsai and R Torres Process Improvements at Ispat Mexicana to Supply Quality Slabs for the World Market〞 The third International Conference on Continuous Casting of Steel in Developing Countries Beijing 2004 Iron and Steel Vol 39 pp 5460
2 H T Tsai H Yin M Lowry and S Morales Analysis of Transverse Corner Cracks on Slabs and Countermeasures〞 Iron & Steel Technology July 2006 pp 2331
3 C Perim D Moreira J Duarte M Ferraz and L R do Valle Productivity Increasing in the Continuous Casting Machines at Companhia Siderurgica de Tubarao – CST〞 5th European Continuous Casting Conference Nice France 2005 Vol 1 pp 232238
4 A Nascimento K Andrade I SantAnna A Reis and S Mendes New Slab Casting Technologies at ArcelorMittal Tubarao – Brazil〞 6th European Conference on Continuous Casting Riccione Italy June 36 2021 Session 9 paper 3 pp 114
H T Tsai W J Sammon and D E Hazelton Characterization and Countermeasures for Sliver Defects in Cold Rolled Products ISS Steelmaking Conference Proceedings Vol 73 Detroit Michigan 1990 pp 4959
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TSAI Thomas1 NIETO Jorge2 DORNELAS Francisco3
〔1 阿赛洛米塔尔全球研究设计中心东芝加哥美国2 阿赛洛米塔尔Lazaro Cardenas工厂 墨西哥3 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂 巴西〕
摘：AMLC and AMT世界轧制板带钢材板坯原料供商生产工艺持续改良预防性维修理念先进技术两工厂产水已超连铸机常规设计产两厂客户群质量问题热轧冷轧镀锌钢板外表结疤裂纹板坯断裂API铸坯钢板角裂中心疏松等相似文介绍提高钢铁厂产量炼钢连铸两工序采取措施时断改善铸坯质量满足客户严格求
关键词：提高产量 改善质量 板坯连铸技术
1 前言
2007年世界粗钢产量超133亿吨五年里粗钢产量迅猛增长尤中国粗钢产量达世界钢产量三分拉丁美洲钢产量增长速度超世界均水未超中国十年拉丁美洲年产钢量1999年5100万吨增加年约7000万吨巴西墨西哥年产钢〔图1〕总量超拉丁美洲总产钢量75
图1 拉丁美洲粗钢产量
阿赛洛米塔尔世界钢铁公司全球钢铁市场具导作业务包括动化建筑电器具包装材料超前研究设计技术时庞原材料供力出色销售网络2007年阿赛洛米塔尔生产11亿吨销售收入105亿美元钢产量超世界钢产量总量8墨西哥阿赛洛米塔尔巴西阿赛洛米塔尔该区板带材业务长型材业务分墨西哥巴西企业2006年产量占米塔尔总产量92007年拉丁美洲阿赛洛米塔尔企业产量约增长米塔尔总产量15该公司两重板带材生产厂分阿赛洛米塔尔墨西哥Cardenas〔AMLC〕工厂阿赛洛米塔尔巴西Tubarao (AMT)工厂
2 阿赛洛米塔尔 Lazaro Cardenas工厂
AMLC直接复原铁〔DRI〕作电炉炼钢原材料实现全连铸生产生产装备包括1〕：
l 年产350万吨球团厂
l 年产270万吨HyL III型直接复原铁厂
l 年产150万吨Midrex型直接复原铁厂
l 4×220t电炉累计年产量520万吨
l 3×220t钢包炉
l VD真空脱气炉
l 带顶枪RH真空循环脱气炉
l 两台机两流板坯连铸机累计年产量400万吨
原材料钢板发货工艺流程图2 2007年产品包括作拉拔深镀锡线建筑造船压力容器热处理装甲钢板等超低碳极低碳低碳铝镇静钢高强低合金钢包晶钢中碳钢1992年私化 AMLC板坯产量飞速增长2007年板坯产量约达364万吨中363墨西哥国销售约357出口美国179出口欧洲101出口亚洲
图2 原材料电炉炼钢连铸板坯发货工艺流程
21 连铸机参数改造
AMLC两台机两流连铸机分德马克日立公司提供1988年建成投产浇注厚度规格200mm225mm250mm浇注宽度965～1930mm板坯连铸机技术参数表1
表1 AMLC板坯连铸机技术参数
铸机台数
2
供货商
德马克日立公司
铸机流数
机两流
厚度
200 225 250 mm
宽度
965 ～1930 mm
长度
54～ 12 m
结晶器
抛物线型镀镍板 900 mm
结晶器液面控制
电磁涡流型
钢流控制
滑板式
半径
105 m
矫直
4 点
冶金长度
257 m
引锭杆
装
钢包容量
220t
中间包容量
40t
拉速
200mm – 130 mmin〔〕
225mm – 110 mmin〔〕
250mm – 100 mmin〔〕
提高连铸机产板坯质量年里断连铸机进行改造工程包括：
· 采振动式渣检测系统减少钢包渣
· 采铃型钢包长水口密封防止钢水二次氧化
· 中间包容量30t增加40t
· 碱性中间包覆盖剂吸附钢中夹杂物
· 优化中间包设计促进夹杂物浮减少中包剩余钢水
· 水口滑板安装氩气流量动控制装置
· 结晶器液面控制装置放射型改造电磁涡流型
· 结晶器振幅10mm减少6mm时增振频
· 浸入式水口出钢口倾角0°改造15°
· 二冷区域延伸连铸机末端
· 调整二冷喷嘴安装位置提高板坯中心温度
· 安装漏钢预报系统
· 结晶器底部安装压缩氮气漏钢预报系统
· 根浇注钢种开发相应结晶器保护渣
· 采结晶器保护渣动参加技术
· 撒哈拉德辊缝仪系统进行辊缝测量连铸机中检查
· 开发专门连铸机锥度模式减少中心线裂纹偏析
· 两台扇形段进行分节辊试验改善铸坯中心偏析
22 线钢生产
线钢AMLC核心产品该厂初想法墨西哥石油企业生产钢板AMLC没中厚板轧机年里AMLC美国欧洲钢板制造商提供优质板坯AMLC直接复原铁作炼钢原料提供板坯具剩余元素低纯洁度高等优点2006年AMLC生产148万吨线钢占总产量402007年线钢工程已完成该厂生产120万吨线钢然占该厂总产量局部直径30 36 and 42X80高强低合金线钢美国欧洲高压天然气输送道线钢求异常严格准确化学成分控制超低硫含量〔<0003〕高洁净度夹杂物形态中心偏析控制等方面异常关键尤作耐氢致裂纹酸性气体途
23 质量问题策
线钢挤压破坏测试
挤压破坏测试检验线钢耐电焊性项标准测试检验线钢合格局部焊缝呈90°垂直正焊接操作者方取取100～150mm长子作实验样试样压扁子外径半然检查焊缝否存裂纹分层开口然压扁检查子体试样挤压破坏测试合格典型表现带少量镁长条状钙铝酸盐夹杂物〔图3〕确定造成该缺陷原详细分析炼钢连铸工艺参数发现：该缺陷发生连铸换钢包通钢量时浇注板坯克服该缺陷措施钢包炉净化钢水钢水钙处理改善长水口密封效果实施中包吹氩清扫执行长水口浸入开浇换钢包时缓慢增加中间包钢水适减低通钢量等结果显示线钢挤压破坏测试合格例逐渐降低
图3 引起线钢挤压破坏测试合格长条型钙铝酸盐
角部裂纹
角部裂纹发生添加微合金元素铌钒钛等中低碳钢中改变钢中夹杂物形貌钢种钢包炉中进行钙处理通常情况肉眼难发现类型裂纹板坯需进行修磨甚需修磨深度达2～3mm时发现类型裂纹裂纹深度般3mm绝局部角部横裂纹位振痕裂纹晶间裂纹位原始奥氏体晶界研究中明显发现晶粒长AMLC采弧形连铸机角部裂纹发生板坯弧侧〔部〕原矫直程中弧侧受拉应力立弯式连铸机顶弯程中角部裂纹发生外弧侧〔部〕矫直程中出现弧侧角部裂纹源结晶器矫直程扩展导致裂纹扩展原：角部温度降低750 – 900 oC时铌钒定析出冷程中2〕奥氏体晶界形成网状铁素体致板坯延展性降低采导热性低结晶器保护渣加强结晶器液面控制保护渣动参加技术增窄面锥度减振痕深度等措施减少角部裂纹改善二冷喷嘴布置方式降低二冷水流量铸坯矫直区角部温度提高900 oC〔图4〕减少角部裂纹关键外加强铸机精度维护包括铸机中辊缝辊子磨损轴承二冷水质量流量控制喷嘴状况喷嘴中等幅度减少角部裂纹发生通措施AMLC生产板坯角部裂纹2004年半年高例根底降75
图4 调整二冷水流量提高铸坯角部温度2〕
板坯断裂
热处理钢种言板坯发生断裂已成户问题板坯横板坯尾部侧两侧开裂〔图5〕种板坯根加铬镍钼钛硼等微合金元素中碳钢碳量071热裂纹十分敏感板坯阶段发生断裂连铸机板坯库港口〔29〕运输船户工厂〔7〕户工厂处理板坯预热箱〔9〕出预热箱二次切割出预热炉准备热轧〔55〕引起板坯断裂原〔图6〕包括钢种化学成分浇注参数铸机状况钢水洁净度外表部质量热应力板坯处理等
图5 断裂钢板a〕横 b〕钢板末端角部边缘
板坯
Surface
浇注
Parameters
拉速
矫直辊
辊子中
辊缝
裂纹
钢种
Cleanliness
铸机状况
Rinsing time
中间包 steel level
钢包动开浇
部
Quality
中间裂纹
偏析
板坯损失量
双面坯壳
热裂纹
热度
二冷水
cooling
结晶器
powders
界值
quality events
热
Stress
火焰清理
Conditioning
板坯
cooling
火焰切割
弧形
corrections
尾坯凹坑
拉速变化
横裂纹
振痕深
结晶器液面波动
振幅频率
浸入式水口中
钢种
Grade
铌
硼
氢
硫
硅
碳量Ceq
钼
包晶钢
氮
锡
铜
结晶器
design
铸机锥度
窄面锥度
矫直温度
辊子设计
结晶器磨损
钙处理
二次氧化
板坯预热
运输
钛
处理
板坯振动
板坯坠落
储存处理 surfaces
装坯
中心疏松
图6 钢板断裂原影响示意图
众周板坯冷时氢引起高压板坯部产生应力部应力单独作热应力起作引起板坯裂纹现板坯线立送绝热墙进行堆垛缓冷作种保护根钢种新线热板坯放堆垛顶部底部火焰清理缺陷扩展已存裂纹导致板坯断裂户工厂发生断裂板坯拟改善种状况已考虑板坯装卸堆垛矫板坯间加垫块预热时间温度防止烧受热均匀等方面AMLC采取措施：
l 改变生产工艺路线：现电炉→VD真空脱气→钢包炉→连铸工艺路线改电炉→钢包炉→VD真空脱气→连铸确保中间包钢水中氢含量3ppm
钢包炉首先参加铝然参加钛硼参加合金间时间间隔3～5分钟进行钙处理保证钢水进行钙处理5分钟软吹时间提高钢水纯洁度
l 板坯越长应力越果处理更容易断裂该钢种板坯长度超7m
l 采火焰清理方法清理板坯外表缺陷措施装甲途热处理钢种板坯应采机械修磨
通采取述措施严格板坯处理规程密切接触户月里热处理钢种发生板坯断裂例逐渐减少
3 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂
AMT CST 〔Companhia Siderurgica de Tubarao (CST)〕综合钢铁企业著名该公司1983年开始运作1995年首台连铸机投入生产1998年第二台连铸机建成建成投产
着先进热轧带钢生产线2002年调试成功板坯生产成AMT重局部热轧板卷机械部件线初轧原料公设施交通运输农业包装汽车等工业阿赛洛米塔尔Tubarao工厂成立开展状况图7
图7 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂开展
2007年完成扩建工程：新烧结厂第三座高炉两座KR铁水预处理脱硫站第三座转炉带顶枪RH真空循环脱气装置第三台先进机两流板坯连铸机工程年产500万吨提高750万吨〔470万吨板坯280万吨热轧卷〕新装备条件先进生产工艺流程图8AMT工厂港口非常利世界国进口煤板坯出口该工厂特点：局部设备产年产钢水量源充足布置合理符合环保求场面接充足投资
图8 阿赛洛米塔尔Tubarao工厂工艺布置图
31 连铸机工艺参数改造
AMT工厂板坯连铸机技术参数表2两台板坯连铸机建20世纪末期设计年生产力420万吨系列改造AMT工厂具年产530万吨板坯生产力原产提高25超设计产2#连铸机采双流浇注〔独立结晶器〕工艺中间包结晶器二次冷系统进行屡次调整双流连铸机显著优点利提高浇注窄断面板坯时产例低碳钢言3〕315吨钢包两台机流连铸机〔1#铸机〕均浇钢时间64分钟2#连铸机采双流〔4流板坯〕浇注均浇钢时间减少33分钟铸机运行稳定漏钢次数少提高高级钢种拉速等AMT厂产增加原
表2 AMT厂板坯连铸机技术参数
技术参数
1#铸机
2#铸机
3#铸机
投产时间
1995
1998
2007
设计产
1800000 tyr
2400000 tyr
3000000 tyr
机型
弧形结晶器
立弯式(双流)
立弯式
供货商
德马克
德马克
SteelPlantech (SPCO)
流数
2
24 (双流)
2
厚度
200 225 250 mm
200 225 250 mm
200 225 250 mm
宽度
800 – 1650 mm
750 – 1050 mm (双流)
1050 – 2100 mm (单流)
1050 – 2325 mm
长度
5000 – 12500 mm
5000 – 12500 mm
5000 – 12500 mm
结晶器
CuCrZr Ni镀层 (12 长度)
CuCrZr Ni镀层 (13长度)
CuCrZr CoNi镀层(500mm)
结晶器液面控制
电磁涡流 PID逻辑
电磁涡流 PID逻辑
电磁涡流 Fuzzy 逻辑
控流
滑板
滑板
滑板塞棒
R半径
105 m
V 2600 mm R 901 m
V 2665 mm R 100 m
顶弯矫直
3点矫直
6点顶弯 7 点矫直
8点顶弯 8矫直
冶金长度
302 m
352 m
330 m
引锭杆
装手动插入
装手动插入
装动插入
钢包容量
315 吨
315 吨
315 吨
中包容量
45 吨
60 吨
60 吨
拉速
200mm – 200 mmin
225mm – 160 mmin
250mm – 140 mmin
200mm – 200 mmin
225mm – 175 mmin
250mm – 145 mmin
200mm – 200 mmin
225mm – 180 mmin
250mm – 145 mmin
2007年建成投产设计产年产300万吨先进3#连铸机扩建工程局部特点4〕：
l 钢包回转台钢包倾动3度金属收率增加015
l 远程动更换清扫钢包长水口
l AMEPA渣检测系统包渣量
l 动更换浸入式水口渣线确保侵蚀均匀
l 结晶器线调宽液压系统调宽速度达侧3～30mmmin
l 三排热相图热电偶窄面列宽面8列粘结性漏钢神网络预报系统
l 液压振动动选择频率行程非称性
l 结晶器保护渣动参加系统保护渣均匀分配结晶器四周
l 引锭杆动装约需15～25分钟更换时间
l 开浇塞棒控制快换中间包拉坯稳定浇注滑板控制
l 浸入式水口动更换提高连铸机连浇炉数
l 中间包安装两套坝开浇前采氩气清扫中间包
l NKK涡流型结晶器液面控制采模糊逻辑适动开浇
l 气雾冷采19控制回路喷淋水密度达15lkg
l 边部喷嘴采独立控制关闭
l 采直径〔230mm〕三节辊
l 静态软压系统减铸坯偏析
l 辊缝仪检测辊缝连铸机中辊子转动喷淋水等
新板坯连铸机采先进技术实现高附加值钢种生产生产工艺现代化包括：200mm踪次铸坯位置热踪系统质量信息系统拉速优化中间包温度模型结晶器动调宽糊状区动态计算模型切割长度优化辊缝仪检测数等高度动化减少工艺波动工艺参数进行分析实现持续改良3#连铸机投产三月达设计产4〕
32 超低低碳钢深钢生产
超低碳钢深钢占AMT厂产品绝局部供世界板坯市场外局部超低碳钢深钢Tubarao热轧板带钢厂轧制运Vega do Sul厂进行冷轧镀锌汽车钢板采KR进行铁水预处理脱硫铁水中参加CaOCaF2脱硫剂然旋转搅拌器搅拌铁水脱硫进行扒渣操作然装入315吨转炉进行冶炼转炉底部布置12吹风口吹入氩气氮气搅拌转炉副枪控制参加挡渣棒减少转炉出钢渣时出钢程中参加石灰铝三氧化二铝进行渣洗减少渣中氧化亚铁含量进RH钢水中氧含量控制300～500ppm通分析废气确定终点脱碳量保证铝镇静真空处理结束间时间短利促进夹杂物充分浮分析终点顶渣中氧化亚铁含量连铸机钢水净化操作包括：中间包预热氩气清扫中间包改善长水口密封AMEPA渣检测系统减少钢包渣水口浸入开浇CaOAl2O3型中间包覆盖剂减少水口吹氩流量等净化钢水操作减少浇注超低碳钢深钢时水口堵塞时改善板坯外表质量
33 板坯质量问题策
裂纹结疤缺陷
Vega do Sul厂生产汽车镀锌产品言裂纹质量问题采热轧板带厂量检测数分析裂纹拉速板坯宽度板坯厚度通钢量氩气流量中包热度结晶器液面波动RH吹氧RH中间包间铝损失钢包顶渣中全铁含量转炉参数间关系结果发现通钢量热度越结晶器液面波动越钢包顶渣中全铁含量越低RH中间包间铝损失越少裂纹发生率越低种趋势说明钢水纯洁度差结晶器钢水流动规造成裂纹原3#连铸机投产2007年生产初期热轧板带厂Vega镀锌生产线铝镇静低碳合金钢超低碳钢裂纹较热轧板带厂取样分析发现数裂纹保护渣密切相关Vega裂纹氧化铝铝酸盐复合物夹杂物引起期间天举行裂纹分析专题会讨减少类缺陷具体措施采取措施包括：
l 检查改善中间包氩气清扫系统
l 氩气清扫时中间包密封〔陶瓷覆盖板〕
l 钢包长水口水口间重新氩气辅助密封
l 浸入式水口中间包水口间重新设计陶瓷环
l 中间包预热—低碳钢超低碳钢采热中间包
l 修正结晶器液面控制校正程序
l 检查中间包组装〔滑板系统〕
l 浸入式水口试验〔图9〕已3#连铸机获较初步试验结果
长期富成效工作热轧板带厂Vega do Sul镀锌线裂纹明显改善2021年第二季度达预期目标〔图10〕
图9 直通型Mogul型浸入式水口4〕
绝局部结疤缺陷带卷边缘种缺陷起似源精轧末期机械阻力擦伤中缺陷非常接钢板外表图11低碳钢中碳钢中发现形成脱碳层弥散分布氧化物结疤缺陷源角部裂纹氩气泡毛刺氧化铁皮铸坯边缘热轧〔原轧边机磨损5〕〕证实结疤缺陷源板坯角部裂纹进行两项试验研究：中项项20块低碳铝镇静合金钢板坯边部扒皮200mm宽存角部裂纹板坯热轧板带厂进行轧制续工序保持变结果结疤缺陷然存带卷边缘第二项试验外20块高强低合金钢板坯进行火清检查边部显微裂纹铸坯全部进行边部火清裂纹热轧板带厂进行轧制续工序样保持变结果未带卷边缘发现结疤缺陷生产钢种时1#连铸机二冷水减少量20增加40
图11 脱碳层部氧化物显微组织
角部裂纹
AMLC类似普通钢微合金中碳钢角部裂纹AMT质量问题详细分析钢种化学成分〔碳锰硫铝钛氮〕浇注参数〔拉速二次冷制度结晶器振动结晶器保护渣窄面锥度连铸机维护状况〕制定改善角部裂纹具体方案正前提样角部裂纹源结晶器铸坯进入矫直顶弯时假设角部温度低热脆性温度时角部裂纹扩展2#连铸机3#连铸机立弯式连铸机外弧侧角部裂纹分形成矫直顶弯程中2#连铸机二冷水流密度原10lkg减少058lkg铸坯角部裂纹减少60然坯壳偏薄导致铸坯形成鼓肚引起部裂纹增加克服问题二冷水流密度增加068lkg3#连铸机边部喷嘴采取独立控制方式浇注宽板坯时边部喷嘴喷淋水关闭提高铸坯角部温度AMLCAMT两厂钢种化学成分裂纹敏感性根致改善角部裂纹研究测试基准方面两工厂进行浇注参数生产验方面交流效改善两工厂生产板坯存缺陷
中心偏析
中心偏析已成线钢尤耐氢致裂纹线钢〔HIC〕质量问题锰碳富集偏析带发现氢致裂纹偏析带显微组织中发现脆性马氏体贝氏体组织耐氢致裂纹测试程中发现中心偏析扩散马氏体贝氏体组织中偏析带扩展影响中心偏析素钢种化学成分拉速拉速波动二冷制度热度连铸机状况辊子设计〔整体辊分节辊〕补偿热收缩铸流锥度等改善铸坯中心偏析效手段铸坯凝固末端液芯位置实施轻压AMT3#连铸机装备静态轻压连铸机投产进行压量调整试验连铸机锥度01～016mmm补偿铸坯收缩扇形段第8段第10段间实施轻压压量08～11mmm轻压板坯低倍片图12出轻压铸坯偏析程度稍微确定钢种正确参数进步试验
图12 轻压〔左〕轻压〔右〕低倍拟
4 结
拉丁美洲钢铁生产增长速度世界国家〔中国外〕中快巴西钢铁联盟已规划工程会巴西年产增加2500万吨2021巴西钢铁产量达6000万吨墨西哥拉丁美洲国家希快速提高钢产量阿赛洛米塔尔拉丁美洲钢铁生产企业成功板坯年产量500万吨增加750万吨实现热轧板带产品升级AMT够持续巴西蓬勃开展汽车工业提供钢板优质板带镀锌板墨西哥AMLC高强度线钢供商板坯连铸正进行升级改造包括分节辊动态二冷制度轻压减少铸坯中心偏析角部裂纹外台先进全新两流立弯式连铸机正建设中板坯年产量增长量超500万吨阿赛洛米塔尔拉丁美洲实施增产方案已年4月份墨西哥举行拉丁美洲济坛〞期间获高层理意阿赛洛米塔尔该区域战略目标包括：
1） 捕捉开展时机
2） 增值市场产品方面进行扩张
3） 效调整板坯销售
4） 维持强力资位
着扩张升级方案实施实现拉丁美洲战略目标阿赛洛米塔尔研究设计部面持续改良维护技术支持方面挑战
参考文献
1 H T Tsai and R Torres Process Improvements at Ispat Mexicana to Supply Quality Slabs for the World Market〞 The third International Conference on Continuous Casting of Steel in Developing Countries Beijing 2004 Iron and Steel Vol 39 pp 5460
2 H T Tsai H Yin M Lowry and S Morales Analysis of Transverse Corner Cracks on Slabs and Countermeasures〞 Iron & Steel Technology July 2006 pp 2331
3 C Perim D Moreira J Duarte M Ferraz and L R do Valle Productivity Increasing in the Continuous Casting Machines at Companhia Siderurgica de Tubarao – CST〞 5th European Continuous Casting Conference Nice France 2005 Vol 1 pp 232238
4 A Nascimento K Andrade I SantAnna A Reis and S Mendes New Slab Casting Technologies at ArcelorMittal Tubarao – Brazil〞 6th European Conference on Continuous Casting Riccione Italy June 36 2021 Session 9 paper 3 pp 114
H T Tsai W J Sammon and D E Hazelton Characterization and Countermeasures for Sliver Defects in Cold Rolled Products ISS Steelmaking Conference Proceedings Vol 73 Detroit Michigan 1990 pp 4959
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