钢铁冶炼论文

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1、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。主要对连铸生产的工艺流程、车间组成和工艺布置进行设计，并 对连铸机的几个主要工艺设备：钢包及其运载设备、中间包及其 运载设备、结晶器及振动装置、拉矫和引锭装置、切割装置进行 了设计计算。除此之外对连铸车间的一些主要附属设施进行了选 择并给出了其技术性能参数。另外对薄板坯连铸连轧技术工艺特点和非正弦振动在板坯连铸 机上的应用进行专题论述。非正弦振动方面介绍了安钢引进的 VAI板坯连铸机液压振动的振动特点，讨论了非正弦反向振动的 各项振动参数，降低

2、结晶器摩擦阻力、提高保护渣耗量，而且可 以在低拉速下保证较低的振痕深度，又能在高拉速下保证操作 的安全性。并结合生产实践，指出该振动形式对防止粘结漏钢和 改善铸坯表面质量有明显作用。关键字：连铸；薄板坯；连铸车间摘要2目录3前言41我国连铸技术发展51.1连铸比速增长51.2连铸机数量增长较快 51.3高效连铸技术普遍应 514薄板坯连铸一连轧流程应用（TSCR） 62传统连铸技术的发展72.1提高连铸机生产率的途径72.2提高连铸坯质量技术 103薄板坯连铸技术的发展 123.1板坯连铸工艺的发展 123.2薄板坯连铸的发展与应用 133.3薄板坯连铸凝固特点 153.4薄板坯连铸工艺设备特

3、点 163.5薄板坯连铸生产中的几个问题 164中等厚度板坯连铸技术发展195薄带连铸技术发展215.1薄带连铸技术开发 215.2薄带连铸技术工艺特点 225.3薄带连铸技术发展 226结语247参考文献268感谢27近年来，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。我国已成为世界上钢铁消费和钢铁生产大国，粗钢产量和 消费量占世界总量的比例分别由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t。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

4、上大多数产钢国家的连铸比超过90%。连铸技术对钢铁工业 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 年连铸比已经达到了 94.65%。连铸即为连续铸钢（英文，Con ti nuous St eel Cas ting ）的简称。 在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方 法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国 家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统 方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能 源等显著优势。从上世纪八十年代，连铸技

5、术作为主导技术逐步完 善，并在世界各地主要产钢国得到大幅应用，到了上世纪九十年代 初，世界各主要产钢国已经实现了 90 %以上的连铸比。中国则在 改革开放后才真正开始了对国外连铸技术的消化和移植；到九十年 代初中国的连铸比仅为30 %。连续铸钢的具体流程为：钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。1我国连铸技术发展1.1连铸比迅速增长统计数字显示，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 达到发达国家的水平，连铸比将要达到饱和状态。

6、1.2连铸机数量增长较快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，我国连铸机的台数最多；现有连 铸机年生产能力可达29亿t,实际连铸机产能还大有潜力。表1国内连铸机统计机型台数/台流数/流年产能/ 万t说明小方坯2117838983.50W150mmX150mm方、矩 坯2187819902150mmX 150mm板坯911208383板方兼用者按板坯计薄板坯10101262薄板坯连铸连轧圆坯2052511.25以生产圆坯为主者按圆坯异型坯1363合计551174929204.75有几家方案未确定者（如广东、福建等）尚 未计入1.3高效连铸技术普遍应

7、用采用了高拉速、高作业率、高连铸炉数、高质量的连铸技术，40%50% 小方坯连铸机进行了高效化改造，流产量达到1520万t/a，710天连浇生产，铸坯无清理率达95%以上，做到了产量与质量的统一和炉机匹配统1.4薄板坯连铸一连轧流程应用（TSCR ）全球已建成54流连铸一连轧生产线，年生产能力为5500万t；我国已建和在建13流生产线，年生产能力达到1400万t （见表2）,占全球总产量的1/4；中国CSP钢产量（1050万t）与美国CSP产量（1000万t）相当。表2我国薄板坯连铸连轧生产装备一览企业炼 钢 炉连铸机板坯尺寸/mm年设计能 力/万t轧 机最终产 品尺寸/mm均热炉投产日期珠钢

8、150 t电 炉1流立弯型CSP50X9501350806机 架CSP1.27辊底炉191.8m1998.11邯 钢100 t转 炉1流立弯型CSP5070X98015601231 + 6机 架CSP1.2辊底炉191.8m1999.12包钢210 t转 炉2流立弯型CSP70 X90016802006机 架CSP1.2辊底炉200.8m X2,摆 动联接2001.4唐钢150 t转 炉1流直弧型TSR9070、65 X 85016801202 + 5机 架 达 涅 利/菱0.86辊底炉187.8m2002.12马钢100 t转 炉2流立弯型CSP9070、65 X 90016002207机

9、架CSP0.88辊底炉270m X2,摆动联接2003.12涟源90t转 炉1流立弯型CSP70、65X90016001307机 架CSP0.812.7辊底炉291.8m2004.4本钢1流直弧型FTSR9085X85017501502005.52传统连铸技术的发展2.1提高连铸机生产率的途径提咼连铸机产量，主要是从提咼连铸机拉速和提咼连铸机作业率两方 面着手。2.1.1提咼连铸机拉速 连铸机拉速的提咼受出结晶器坯壳厚度、液相穴 长度（冶金长度）、二次冷却强度等因素的限制。要针对连铸机的不同情 况，对连铸机进行高效化改造。小方坯连铸机咼效化改造的核心就是提咼拉速。拉速提咼后，为了保 证出结晶器

10、坯壳不漏钢，其核心技术就是优化结晶器锥度，开发新型结晶 器，包括：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，不致于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见图1和表3。rueE、K规库嗨13001600薛更:尺寸/皿图1方坯尺寸与拉速关系表3小方坯铸机拉速名称断面/mmXmm拉速/m.min-1结晶器型式德马克130X1304.0-4.3抛物线康卡斯特150

11、X1503.5凸型丹尼立130X1304.3自适应VAI115X1155.1钻石155 X1552.9钻石小方坯铸机拉速的提咼，表现为单流产量的提咼。从世界连铸发展的 历程来看，20世纪70、80、90年代连铸机的单流年产量分别为56、8 10、15 16 万 to我国钢材生产结构是长型材较多，板材比较低（约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，年产量近6000万t,平均单流年产量约为6万t。 与国外比较，连铸机生产率还较低。为提高连铸机生产率，从20世纪90 年代以来，我国对旧有小方坯连铸机进行了高效化改造，如120m

12、mX120mm 方坯拉速由2.0m/min提高到3.04.0m/min,150mmX150mm方坯拉速由 1.5m/min提高到2.53.0m/min。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的拉 速在1.62.0m/min左右，单流年产量达到200万t。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就是提高连铸机 作业率。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

13、响远远高于小方坯连铸机。从原则上讲，连铸机提高拉速措 施有：结晶器优化技术；结晶器液面波动检测控制技术；结晶器振动技术; 结晶器保护渣技术；铸坯出结晶器后的支掌技术；二冷强化冷却技术；铸 坯矫直技术；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。2.1.2提高连铸机作业率 表5为20世纪连铸机世界平均水平指标。由 表5可知，连铸机的作业率和浇注率逐年提高。但是我国连铸机作业率行 业内差距较大。据统计，我国连铸机平均作业率2000年为63%,

14、 2001年为 64.8%, 2002年为63.8%，与世界平均水平差距较大。国外有不少钢厂板坯连铸机拉速不高，而单流产量却很高，如美国 A.K.Ashland钢厂的板坯铸机，浇240mmX11601750mm板坯，工作拉速为 1.78m/min,单流年产量达到220万t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 以提咼连铸机的生产率。表4高效板坯连铸技术经济指标厂家板坯尺寸/mmXmm拉速/m.min-1作业率 /%漏钢率 /%年产量 /万t日本住友公司鹿岛厂3 号板坯连铸机270X 14502.090300日本钢管公司福山厂5220X700 2.593300号连铸机1650美国阿姆科公司阿什兰 厂连铸机240 X 96517272.0900.05200美国国家钢铁公司格拉 尼特厂连铸机220X900 20401.65900.05160德国克虏伯公司莱茵豪 森厂