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1、连 铸 技 术 发 展,前言 1.我国连铸技术发展 2.传统连铸技术发展 3.薄板坯连铸技术发展 4.中等厚度板坯连铸技术发展 5.薄带坯连铸技术发展 结语,The Development of Continuous Casting Technology,University of Science and Technology Beijing 摘 要:：本文简要评述了我国连铸技术的发展概况，传统连铸技术的发展，薄板坯连铸技术发展以及薄带坯连铸技术发展。对提高连铸机生产率和连铸坯质量的技术措施进行了讨论。 Abstract:The development of continuous castin
2、g technology in China.Conventional continuous casting technology and thin-slab continuous cashing as well as strip continuous casting have been reviewed briefly in this paper. The technological measure increasing the productivity of continuous casting machine and improving the qualily of casting pro
3、ducts is discussed.,前 言,我国经济的快速增长，特别是工业和基本建设的加速，促进了钢铁工业的发展。中国已成为世界上钢铁消费和钢铁生产大国。中国粗钢产量和消费量占世界总量的比例由1992年的11.2%和11.9%跃升到2002年的20.1%和25.8%。2002年钢产量达到1.82亿吨。由于连铸技术具有显著的高生产效率、高成材率、高质量和低成本的优点，近二三十年已得到了迅速发展，目前世界上大多数产钢国家的连铸比超过90%。连铸技术对钢铁工业的生产流程的变革、产品质量的提高和结构优化等方面起了革命性的作用。我国自1996年成为世界第一产钢大国以来，连铸比逐年增加，2003年上半
4、年连铸比已经达到了94.65%。,1我国连铸技术发展 1.1连铸比迅速增长,世界各国产量和平均连铸比与中国连铸比于图1所示。 由图可知： 2002年我国连铸比为93.7%，2003年上半年全国连铸比达到94.65%，已超过了世界89.70%平均连铸比的水平； 我国连铸比已达到发达国家连铸比的水平，连铸比将要达到饱和状态。,1.2我国连铸机数量增长,我国连铸机的数量如表1所示（统计到2002年12月） 由表1可知： 与工业发达国家相比，我国连铸机的台数可能是最多的； 现有连铸机生产能力估计可达2.9亿t/年，实际连铸机产能还大有潜力 表1 国内连铸机统计,1.3高效连铸技术普遍应用,四高技术的应
5、用（高拉速、高作业率、高连铸炉数、高质量）； 两个统一：产量与质量的统一，炉机匹配统一； 4050%小方坯连铸机进行了高效化改造，流产量达到1520万吨/年，710天连浇生产，铸坯无清理率达95%以上。,1.4薄板坯连铸连轧流程应用（TSCR）,全球已建成54流连铸连轧生产线，生产能力为5500万吨/年； 我国已建和在建13流生产线，生产能力达到1400万吨/年（表2），占全球总产量的1/4。 中国csp钢产量（1050万吨）与美国csp产量（1000万吨）相当。,表2 我国薄板坯连铸连轧生产装备一览表,注：珠钢、邯钢csp已建成第2流投产,2传统连铸技术发展,从20世纪50年代开始，连铸开始
6、应用于钢铁工业。20世纪70年代连铸技术在工业发达国家的应用得到快速发展。目前可以说连铸机装备、工艺和自动控制已达到了很高的水平。形成了系统的成熟技术。下面仅就提高连铸机生产率和铸坯质量的技术作一简要介绍。 一台连铸机在生产上追求的目标是： 产量要高，即连铸机生产率要高； 质量要好，而生产无缺陷洁净的连铸坯。 产量高、质量好这两者往往是互相矛盾的，企业应根据产品的定位，把连铸机产量和产品质量使其互相协调发展统一起来。,2.1提高连铸机生产率的途径,要提高连铸机产量，主要是从两方面着手： 提高连铸机拉速； 提高连铸机作业率。 （1）提高连铸机拉速 连铸机的拉速高，则连铸机产量高。而拉速的提高受以
7、下因素限制： 出结晶器坯壳厚度； 液相穴长度（冶金长度）； 二次冷却强度。 要针对连铸机的不同情况，对连铸机进行高效化改造。 小方坯连铸机高效化改造的核心就是提高拉速，拉速提高了，如何保证出结晶器坯壳不漏钢呢？其核心技术就是优化结晶器锥度，开发新型结晶器： Concast的凸模结晶器（CONVEX MOLD） Danieli自适应结晶器（DANAM） VAI的钻石结晶器（DIAMOLD） Paul Wurth的多锥度结晶器 虽然，结晶器名称不相同，但其实质就是使结晶器锥度与坯壳收缩相一致，不致产生气隙，而减慢传热，影响坯壳均匀性生长。 目前，国际上小方坯铸机拉速达到的水平如图2和表3。,图2
8、方坯尺寸与拉速关系,表3 小方坯铸机拉速,小方坯铸机拉速的提高，表现为单流产量的提高。从世界连铸发展历程来看： 70年代，单流产量为56万t/年 80年代，单流产量为810万t/年 90年代，单流产量为1516万t/年,我国钢材生产结构是长型材较多，板材比较低（40%），反映在连铸机建设上是中小型钢厂建设小方坯连铸机较多。据统计我国共建小方坯连铸机280台978流，产量近6000万吨/年，平均产量约为6万吨/年.流。与国外比较，连铸机生产率还是较低的。为提高连铸机生产率从20世纪90年代以来，对旧有小方坯连铸机进行了高效化改造，取得了显著成绩。如120 x120mm方坯拉速由2m/min提高3
9、.04.0m/min,150 x150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5-3m/min.拉速提高了，连铸机单流产量显著提高。 目前，我国不少钢厂的小方坯连铸机经过高效化改造后，单流年产量已达到1520万t的国际水平。 板坯连铸机拉速的水平如表4所示，目前板坯厚度为200250mm拉速为1.62m/min左右，单流产量达到200万t/年。如果说提高拉速是小方坯连铸机高效化的核心，那么板坯连铸机高效化的核心不是在提高拉速，而是应放在如何提高连铸机作业率上，这是因为板坯连铸机的拉速受炉机匹配条件及铸机本身冶金长度的限制不可能有较大的变化，以及由于过高拉速所造成的漏钢危害，对板坯连铸机的影响远
10、远高于小方坯连铸机。,表4 高效板坯连铸技术经济指标,从原则上讲，不管是方坯还是板坯连铸机提高拉速措施： 1）结晶器优化技术 2）结晶器液面波动检测控制技术 3）结晶器振动技术 4）结晶器保护渣技术 5）铸坯出结晶器后的支撑技术 6）二冷强化冷却技术 7） 铸坯矫直技术 8）过程自动化控制技术 拉速提高了，铸坯内部疏松、偏析缺陷加重，夹杂物增加。高拉速与高质量是相互矛盾的，因此应根据钢种和产品用途，采取相应的技术措施，把高拉速和高质量的矛盾统一起来，以获得最佳经济效益。,（2）提高连铸机作业率 所谓连铸机作业率是指结晶器有钢水的时间与日历时间之比。 连铸机的作业率和浇注速率是逐年提高的（表5）
11、，由表可知，上世纪80年代世界平均连铸机作业率由40%提高到90年代大于90%的水平。这说明连铸机装备、工艺控制和管理水平获得了巨大进步。 我国连铸机作业率行业内差距较大，有的企业铸机作业率85%，甚至超过了90%，有的企业仅为3050%。据统计，全国连铸机平均作业率2000年为63%，2001年为64.8%，2002年为63.8%，与世界平均水平差距较大，如何提高连铸机作业率，以提高连铸机生产率仍然是大有潜力可挖的。,表5 连铸机指标（世界平均水平）,国外有不少钢厂板坯连铸机拉速不高，而单流产量确很高，如美国A.K. Ashland钢厂的板坯铸机，浇2401160-1750mm板坯，工作拉速
12、为1.78m/min，单流产量达到220万t/年，连铸机有钢作业率为98%。这说明对板坯连铸机高效化改造核心不是提高拉速，而是要设法提高铸机作业率来提高连铸机的生产率。,提高连铸机作业率技术有,1）长时间浇注多炉连浇技术 异钢种多炉连浇：不中断浇注变换钢种； 快速更换长水口：不中断浇注更换长水口； 在线调宽：不中断浇注变换浇注断面； 结晶器在线快速调厚度（只需25-30min） 在热更换结晶器（小方坯） 中间包热循环使用技术； 防止浸入式水口堵塞技术,2）长时间浇注连铸机设备长寿命技术 长寿命结晶器：每次镀层的浇钢量：2030万吨； 长寿命的扇形段 上部扇形段：每次维修的浇钢量100万吨； 下
13、部扇形段：每次维修的浇钢量300400万吨,提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障的在线作业，是提高板坯连铸机作业率水平的关键。,3）防漏钢的稳定化操作技术 结晶器防漏钢预报系统； 结晶器漏钢报警系统； 结晶器热状态运行检测。,4）缩短非浇注时间维护操作技术 上装引锭杆； 扇形段自动调宽和调厚技术； 铸机设备的快速更换； 采用各种自动检测装置； 连铸机设备自动控制水平。,2.2提高连铸坯质量技术,连铸坯质量概念是： 铸坯洁净度（钢中非金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态） 铸坯表面缺陷（纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣） 铸坯内部缺陷（中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，
14、疏松，缩孔，偏析）,如图3所示, 连铸坯质量控制战略是： 铸坯洁净度决定于钢水进入结晶器之前的各工序 铸坯表面质量决定于钢水在结晶器的凝固过程 铸坯内部质量决定于钢水在二冷区的凝固过程,图3连铸坯质量控制因素 下面就分别予以简要介绍：,2.2.1提高连铸坯洁净度技术,连铸坯洁净度评价： 钢总氧量TO： 钢中TO含量越高，说明钢中夹杂物多，钢就越脏 钢中微观夹杂物（50m） 高附加值的产品，对钢的洁净度要求是很严格的，如： 极薄的板材如DI钢（0.18mm厚）； 极细的钢丝如轮胎钢丝0.2-0.25mm； 中厚板材和管线； 高速钢轨。 不同产品对钢中洁净度要求如表6。,表6 高级钢材对洁净度要求
15、,2）连铸坯洁净度是一个系统工程，它决定于炼钢、精炼和连铸等工序。要把钢水搞“干净”些，必须是钢水进入结晶器之前各工序下功夫。 就连铸过程而言，要得到洁净的连铸坯，其任务是： (1) 炉外精炼获得的“干净”钢水，在连铸过程中不再污染； (2) 连铸过程中应创造条件在中间包和结晶器中使夹杂物进一步上浮去除 连铸过程钢水再污染，主要决定： 钢水二次氧化； 钢水与环境（空气、渣、包衬）相互作用； 钢水流动的稳定性； 钢渣乳化卷渣。,3）连铸过程的控制钢洁净度对策： 保护浇注 中间包冶金技术，钢水流动控制 中间包材质碱性化（碱性复盖剂，碱性包衬） 中间包电磁离心分离技术 中间包热循环操作技术 中间包的
16、稳定浇注技术 防止下渣和卷渣技术 结晶器流动控制技术 结晶器EMBr技术,2.2.2提高铸坯表面质量的控制技术,铸坯表面质量好坏是热送热装和直接轧制的前提条件。 铸坯表面缺陷有纵裂纹、横裂纹、星状裂纹、表面夹渣等；铸坯表面缺陷会影响加工产品的表面质量。 铸坯表面缺陷的产生主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。要清除铸坯表面缺陷，应采用以下技术： 结晶器钢液面稳定性控制； 结晶器振动技术； 结晶器内凝固坯壳生长均匀性控制技术； 结晶器钢液流动状况合理控制技术； 结晶器保护渣技术。,2.2.3提高连铸坯内部质量控制,连铸坯内部缺陷主要有： 内部裂纹 中心疏松和缩孔 中心偏析 一般的内部缺陷在轧制时能焊合消除，但严重时使中厚板力学性能恶化，管线钢氢脆和高碳硬线脆断的原因。 铸坯内部缺陷的产生主要决定带液芯的铸坯在二冷区的凝固过程。要消除铸坯内部缺陷，采用以下技术措施： 低温浇注技术 铸坯均匀冷却技术 防止铸坯鼓肚变形技术 轻压下技术 电磁搅拌技术 凝固末端强冷技术 多点或连续矫直技术 压缩铸造技术,3薄板坯连铸技术的发展 3.1板坯
