我国连铸技术的发展

维普资讯 http://www.cqvip.com 鍪２　ＳＨＡＮＸ山西Ｉ　ＭＥ　岔ＴＡＬ　ＬＵＲＧＹ　ＮＴｏ．ｔ２ａｌ，　２１００６７　　文章编号：１６７２—１　１５２（２００７）０２－－００１４－－０４　我国连铸技术的发展　张成元　郑林　（西安建筑科技大学冶金工程学院，　陕西西安７１００５５）　摘要：阐述了我国连铸技术的发展状况及其与工业发达国家之间的差距，系统地归纳和总结了连铸设备及其　关键技术，并就今后我国连铸技术的发展方向进行了探讨。　关键词：连铸技术　连铸设备　发展方向　中图分类号：ＴＧ２４９．７　文献标识码：Ａ　收稿日期：２００７—０２—０２　连铸是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢厂　炉的燃动力消耗，可减少能耗１／４—１／２。　（或车间）的重要组成部分。连铸生产的工艺流程　（４）提高了生产过程的机械化、自动化水平，为　为：钢包　中间包　结晶器　二次冷却　拉坯矫　劳动生产率的提高及企业的现代化管理升级创造了　直＿＋切割　辊道输送　推钢机—嚼坯。连铸技术的　有利条件。　应用彻底改变了炼钢车间的生产流程和物流控制，　１．２我国连铸技术的发展状况　为车间生产的连续化、自动化和信息技术的应用以　中国是世界上研究和应用连铸技术较早的国　及大幅度改善环境和提高产品质量提供了条件。此　家。从２０世纪５０年代起，就开始了连铸技术的研　外，连铸技术的发展，还会带动冶金系统其他行业的　究，６ｏ年代初，进入到连铸技术工业应用阶段。但　发展，对企业组织结构和产品结构的简化与优化有　是，从６０年代末到７０年代末，连铸技术几乎停滞不　着重要的促进作用。　前。１９８２年统计数字表明，世界平均连铸比为３０％　１连铸技术　左右，而我国的连铸比仅为６．２％。８０年代后，我国连　１．１连铸工艺的优点　铸技术进入新的发展时期，从国外引进了一批先进　连铸过程是在连续状态下，钢液释放显热和潜　水平的小方坯、板坯和水平连铸机。８０年代中期，我　热，并逐渐凝固成一定形状铸坯的工艺过程。钢在这　国拥有了第一个全连铸钢厂——武钢第二炼钢厂。　种由液态向固态的转变过程中，体系内存在动量、热　近年来，我国连铸技术飞速发展，到２００５年，全国除　量和质量的传输，相变、外力和应力引起的变形，这　海南、宁夏、西藏外，其他各省（市、自治区）都有了　些过程均十分复杂，往往耦合进行或相互影响…。与　连铸生产，连铸比已经达到了９７．５％。目前，我国的　模铸—初车ｌ开坯工艺相比，连铸工艺具有如下优　卜　：　钢铁冶金工艺水平达到了世界中上等水平…。　（１）简化了铸坯生产的工艺流程，省去了模铸　１．３我国连铸技术水平与工业发达国家的差距　工艺的脱模、整模、钢锭均热和开坯工序，基建投资　最近十几年，我国的连铸技术的飞速发展，使连　可节省４０％，占地面积可减少３０％，操作费用可节　铸技术达到了很高的水平，而且已经在国外（越南、　省４０％，耐火材料的消耗可减少ｌ５％。　伊拉克等）得到了应用。但还存在很多不足，和发达　（２）提高了金属收得率，一方面大幅度减少了　的工业国家相比有很大的差距，具体体现在［５　：　钢坯的切头切尾损失；另一方面生产出的铸坯更接　（１）目前，国外的常规连铸生产已趋成熟，连铸　近最终产品形状，省去了模铸工艺的加热开坯工序，　机的作业率普遍大于８０％，大型板坯连铸机连铸约　减少了金属损失，可提高金属收得率约９％。　１００　２００万ｔ钢才漏钢一次，已基本可生产无缺陷　（３）降低了生产过程能耗，可省去钢锭开坯均热　铸坯（包括合金钢）。而我国连铸机生产稳定性较　第一作者简介：张成元。男，１９８１年生，西安建筑科技大　差，事故相对较多，作业率还偏低，铸坯质量还有一　学钢铁冶金硕士研究生，从事连铸技术、冶金过程控制与数　定的差距。　值模拟研究。Ｔｅｌ：０２９—８１　１５３５９９．Ｅ—ｍａｉｈｚｈｅｎｇｌｉｎ６１　１＠１６３．ｃｏｒｎ　（２）近终形连铸连轧技术在国外已实现产业化　黧舞　维普资讯 http://www.cqvip.com ２００７年第２期　张成元，等：我国连铸技术的发展　或正加快实现产业化步伐。目前，国外已投产和在建　中的薄板坯连铸连轧生产线约有５０多套，薄带连铸　已建多台工业试验机组，预计不久将实现产业化。而　我国已建和在建的ｌ３流生产线均由国外引进，自主　研发总体上还处于实验室阶段［６］。　（３）国外高效连铸技术发展很快，低碳板坯拉　速普遍大于２．０ｎ￣ｍｉｎ，最高可达３．０ｍ／ｍｉｎ；１３０ｍｍ×　１３０　ｍｍ和１５０　ＩＴｌｍ×１５０　ｍｍ低碳方坯最大拉速分　别超过４．０　ｍ／ｍｉｎ和３．５　ｍ／ａｒｉｎ，连铸机生产效率大　大提高，而我国还存在较大差距。　（４）国外的连铸生产自动控制水平提高迅速，已　普遍采用结晶器液面检测与控制技术、计算机铸坯质　量跟踪和判定技术、漏钢预报警与控制技术，此外，智　能化技术也有了很大发展（如智能化二冷段），而我　国自行设计的连铸机总体自动控制水平还较低。　化、挡渣墙的设置和新型耐火材料的利用，钢水自动　称量反馈系统，中间包冶金技术，采用陶瓷泡沫过滤　器过滤各类夹杂物，热中间包循环使用工艺和设备，　浸入式水口快速更换装置，滑动水口与浸入式水口　组合使用及氩气密封，自动开浇工艺与系统，烘烤装　置自动点火器，浸入式水口内部烘烤技术。　（３）中间包车关键技术有：结晶器液面检测器安　装机构，复杂紧凑的机械结构、电缆及管线走向设计，　长水口自动安装机械手（被设计在中间包车上），中　问包倾斜浇注技术（提高金属收得率）。　（４）结晶器关键技术有：结晶器倒锥度，在线热　状态调宽调锥度系统，结晶器在线停机调厚，高速浇　铸时铜板冷却水高流速均匀传热冷却结构，涡流式、　电磁式、同位素式、浮子式、激光式、超声波式等各种　有效的液面检控系统，漏钢预报及热成像系统，结晶　器铜板热面温度控制系统及最低进水温度控制，结　晶器电磁搅拌和电磁制动，一个结晶器浇多流铸坯　（５）国外精炼比迅速提高，相关配套技术同步　发展。目前，国外精炼比已超过７０％，中间包耐火材　料寿命一般可达３０｝ｌ，包，最高约１００　ｈ／包。虽然国　内大中型钢铁企业炼钢系统已基本配备了不同形式　的插装式结构，结晶器铜板母材采用合金铜并镀镍　铬、镍铁合金或镍钴合金（提高其高温抗变形的能　力和耐磨性能），浇铸宽板坯采用分段式结晶器足　辊或高拉速时采用格栅支承结构，浸入式水口随板　坯宽度和拉速变化而变化的最佳工艺特性，保护渣　自动供给装置，保护渣的理化性能检测设施。　（５）结晶器振动装置关键技术有：液压伺服振　动机构（能在浇铸过程中改变振幅、频率和波形偏斜　率），缓冲力的优化，高频率小振幅工艺的优化，振动　的炉外精炼设备，但总体上看，钢水精炼水平还比较　低，已经明显地影响了连铸生产的优化和完善，成为　我国关键钢种生产的一个瓶颈。　（６）国外合金钢连铸比较高，一般已达到８０％　以上，最高可达９２％。而我国低于这个水平。　２连铸生产及关键技术　连铸机的发展大致经历了立式一立弯式一弧　形一超低头形叶水平等几个阶段。每种机型都各有　体质量的最小化及板簧导向系统，外装式结晶器电磁　钢流控制装置的支撑与运转机构，内装式结晶器电磁　钢流控制装置的支撑机构，结晶器运动状况动态监视　系统（主要监视摩擦力的变化），结晶器振动反向控制　模型（拉速提高，频率降低，振幅提高）。　（６）零号扇形段的关键技术有：调宽调厚装置　及工艺设备参数，设备冷却、有效润滑及防漏钢设　施，牢靠的定位与对弧调整功能。　其特点，有它最适应的范围，还没有一种机型可完全　取代其他机型。目前，连铸机除满足产量要求外，从　生产率、铸坯品种质量、铸坯断面、降低连铸机高度、　节省基建和设备投资等方面综合分析，弧形连铸机　是被应用的主要机型［　．７］。但板坯连铸机的总趋向是　用直弧型替代弧型，以消除或减轻铸坯内弧侧夹杂　物的积聚问题。据悉，日本ＮＫＫ已将所有板坯连铸　机改为直弧型ｌ８］。　（１）钢包回转台的关键技术有：钢包加盖，单包升　（７）二冷扇形段区域的关键技术有：多点弯矫　或连续弯矫，细辊密布、分段辊，大刚性扇形段及其　刚性的连续一致性，扇形段的夹紧方式，轻压下的　动、静态及操作技术，夹紧和压下液压缸专用阀组，　压下液压缸压力分组控制，剖分轴承能够吸收辊子　受热膨胀量的轴向移动型的ＣＡＲＢＴＭ（瑞典ＳＫＦ公　司）、ＲＵＢ（日本ＮＳＫ公司）、ＳＣ（日本ＫＯＹＯ公　降系统，钢包称量系统，防氧化保护浇注系统，钢包下　渣检测系统，钢包倾斜机构，长水口自动安装系统，钢　水质量控制系统，钢水温度控制检测系统，钢包吹氩搅　拌系统，回转驱动采用液压马达的新型驱动系统。　（２）中间包及其烘烤装置的关键技术有：中问　包大型化（已达４０—８０　ｔ），中问包结构形状的优　司）轴承的合理采用，新型耐高温、抗腐蚀、耐磨损、　誊　茹　维普资讯 http://www.cqvip.com ・　１６　・　山西冶金　Ｅ—ｍａｉｌ：ｖｅｉｉｎｓｘ＠１２６．ｃｏｍ　第３０卷　抗疲劳龟裂的辊子材料选用，辊子堆焊与喷射技术　的采用，二冷区电磁搅拌装置（主要用于不锈钢、硅　只有高水平的自动控制，才能保证高水平的连铸。单　凭经验和手控方式很难保证连铸生产的顺利进行和　生产高质量的铸坯。当然，高水平的自动控制及其研　钢等特钢），二冷段整体吊装更换方式，多功能辊缝　仪，大流量、宽范围的气水雾化喷嘴，二冷区气水雾　化冷却计算机、仪表自动控制系统，压缩空气的压力　控制技术，铸坯表面温度检测系统，二冷区喷淋宽度　无级切换系统或仪表有级切换系统，板坯凝固末端　静态或动态轻压下技术，全交流矢量变频调速系统；　各种冷却水、气自动接通结构，计算机生产管理，连　铸车间质量保证体系的设立和有效运转，计算机辊　列设计及设备结构设计。　上述技术的开发和应用，使得当今连铸技术趋　于完善化，同时也构成了当今连铸技术的基础，使连　铸机生产过程趋于稳定，产品质量得到了改善　９．１。。。　３我国连铸技术的发展方向　究和先进检测设备的应用是分不开的。　（５）建立与选取高精度的连铸过程数学模型。　连铸过程是包含流动、传质、传热等复杂现象的液态　金属凝固成形过程，流动、传质、传热过程交互作用，　相互影响，采用实物研究几乎是不可能的。建立与选　取能真实反映连铸过程且具有足够计算精度的数学　模型，是连铸过程数学模拟的关键，对连铸技术的发　展将起到重要的推动作用［１　引。　（６）提高连铸综合管理水平。目前国内不少企业　的生产管理模式常常使工序与工序之间产生脱节，不　能最大限度地发挥已有的生产潜能，对生产高效化产　生了严重的制约，因此，提高生产组织管理水平，是连　铸生产环节中必须考虑的—个重要问题。　（７）积极采用连铸新工艺、新成果。引进薄板坯　（１）进一步发展高效连铸技术（传统连铸技术　的发展方向）［１ｌｍ】。高效连铸技术是指连铸机实现高　拉速、高作业率、高连浇炉数及低拉漏率生产高温无　表面缺陷连铸坯的技术。实现连铸高效化的前提是：　及时为连铸机供应温度和成分均合格的钢水；完善自　动检测的手段和电子计算机的联网控制；具有高质量　的连铸用保护渣和耐火材料；操作人员具有熟练的操　连铸技术、单晶连铸技术、连铸坯高温热送热装及直　接轧制、水平连铸技术、铸坯的轻压下技术以及中间　包冶金等技术，将对我国连铸甚至整个钢铁工业的　发展起到重要的促进作用。　４结语　作技术等。实现连铸高效化，其核心是提高连铸机的　拉速。而提高连铸机拉速，需要解决结晶器和二冷段　的冷却效果、结晶器的液面控制及相关技术问题。　（２）推广近终形连铸技术。主要包括薄板坯连铸　技术、薄带连铸技术、异型坯连铸技术和喷雾成形等。　与传统工艺相比，它主要具有工艺简单、生产周期短、　能量消耗低、生产成本低、质量较高等优点。这些优点　恰好弥补了传统工艺的不足。此外，利用薄带连铸技　术的快速凝固效应可以获得一些难以生产的材料和　新功能材料　・…。　大力发展连铸技术已经成为我国钢铁工业的一　项重要技术政策，它是节约能源、提高成材率、增加经　济效益、实现钢铁工业现代化的重大战略措施。“以连　铸为中心，炼钢为基础，设备为保证”的生产技术方　针，把我国连铸技术的发展推向—个新的阶段。　参考文献　［１］　干勇，仇圣桃，萧泽强．连续铸钢过程数学物理模拟［Ｍ］．北　京：冶金工业出版社．２００１．　［２］　周建男．钢铁生产工艺装备新技术［Ｍ］．北京：冶金工业出版　社．２００４．　［３］Ｅｋｋｅｈａｒｄ　Ｓｃｈｕｌｚ。Ｄｉｅｔｅｒ　Ａｍｅ￣ｎ８．Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａ＾ａｎｄ　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｃｕｒｒｅｎｔｌｙ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｃａｌ　（３）增加连铸钢种，提高铸坯质量［¨】。随着连铸　技术的发展，过去一些只能用模铸生产的钢种已实现　连铸生产。摆在我们面前的任务是扩大连铸钢种范围　Ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　Ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ［Ｊ］．Ｍｅｔａｌｌｕｒｇｉｅａｌ　Ｐｌａｎｔ　ａｎｄ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１．１９９０（５）：４５—４８．　［４］王雅贞．张岩，刘术国．新编连续铸钢工艺及设备［Ｍ］．北京：　冶金工业出版社，１９９９．　和比例，完善高碳钢、合金钢连铸的技术手段，实现连　铸以生产普碳低合金钢为主向扩大生产优质碳素钢、　高碳钢、高强度合金钢的转变。同时，要从炼钢到连铸　整个过程加快新技术及装备的应用与改造，提高钢的　纯净度，改善铸坯内部结构，生产无缺陷铸坯。　一［５］苏天森，兰德年．我国“十五”连铸技术发展方向及预测　［Ｊ］．冶金信息，２０００（２）：９—１２．　［６］蔡开科．连铸技术发展［Ｊ］．山东冶金，２００４，２６（１）：１－２．　［７］李传薪，俞景禄．钢铁厂设计原理（下册）［Ｍ］．北京：冶金工　业出版社。１９９７．　［８］张兴中，倪满森．连铸技术的发展状况及高效连铸［Ｊ］．中国冶　金，２００３（３）：２０．　（４）提高自动化控制水平［１５］。自动化控制作为　项关键技术在连铸生产过程中起着重要的作用。　［９１杨拉道．谢东钢．常规板坯连铸技术［Ｍ１．北京：冶金工业出版　醉　维普资讯 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２００７年第２期　张成元，等：我国连铸技术及其设备的发展　・　ｌ７　・　社，２００２．　［１３］郑林，赵俊学．近终形连铸技术的研究现状及发展前景［Ｊ］．江　苏冶金，２００６（４）：８．　［１４］张兴中．我国连续铸钢技术的发展状况和趋势［Ｊ］．钢铁研究　［１Ｏ］中国金属协会编著．连续铸钢８００问［Ｍ］．北京：冶金工业出　版社。２００４．　［１１］苏天森，刘浏．我国炼钢和连铸生产技术发展的五个趋势　［Ｍ］．金属世界，２００４（３））：３１．　［１２］白丙中．世界高效连铸技术的发展现状及发展我国高效连铸　学报，２００４，１６（６）：４－６．　［１５］余蓉，译．连铸技术的最新趋势［Ｊ］．上海钢研，２００５（３）：１５．　［１６］喻淑仁．冶金过程数学模型［Ｍ］．北京：冶金工业出版社，１９９６．　技术的建议［Ｊ］．鞍钢技术．１９９７（９）：４－６．　（责任编辑：胡玉香）　Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　Ｃａｓｔｉｎｇ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ＺＨＡＮＧ　Ｃｈｅｎｇｙｕａｎ　ＺＨＥＮＧ　Ｌｉｎ　（Ｃｏｌｌｅｇｅ　ｏｆ　Ｍｅｔａｌｌｕｒ６ｅａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ’ａｎ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ。Ｘｉ’ａｎ　７１００５５）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｕｒｒｅｎｔ　ｓｔａｔｕｓ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ａｎｄ　ｉｔｓ　ｇａｐ　ｗｉｔｈ　ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ　ｄｅｖｅｌｏｐｅｄ　ｃｏｕｎｔｒｙ　ｗｅｒｅ　ｅｘｐｏｕｎｄｅｄ　ｉｎ　ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ．　Ａｎｄ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｆａｃｉｌｉｉｔｅｓ＆ｉｔｓ　ｋｅｙ　ｔｅｃｈｎｉｑｕｅｓ　ｗｅｒｅ　ｓｙｓｔｅｍａｔｉｃａｌｌｙ　ｇｅｎｅｒａｌｉｚｅｄ．　Ｍｅａｎｗｈｉｌｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ　ｄｉｅｃｔｒｉｏｎｓ　ｏｆ　ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎ　Ｃｈｉｎａ　ｗｅｒｅ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ　ｃａｓｔｉｎｇ　ｆａｃｉｉｌｔｉｅｓ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｌ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎ　＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇　＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇　＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇＇　＇＇＇＇＇＇＇　（上接第８页）　１Ｏ无钟炉顶布料　１１结语　根据其他大型高炉运行的经验，建议太钢在高煤　比运行时应按照以下的要求，确定合理的布料制度。　（１）根据炉喉直径和料流宽度，确定档位分布　及其角度。　要实现大型高炉的高煤比、高利用系数的运行，　必须进一步提高原燃料的质量，同时必须合理控制　理论燃烧温度、渣量、回旋区长度等工艺参数，开发、　增加并应用新的操作参数，更为全面地判断、分析炉　况。另外，很重要的一点是高炉运行的稳定性问题也　必须得到重视。　参考文献　（２）根据料流轨迹和落点位置，确定料线深度　和档位。　（３）根据批重和炉喉直径，确定布料圈数。　（４）根据合理料面形状，确定布料档位。　（５）焦炭批重不要过大，避免在装入时焦炭从　流槽边上溢散出去，与要求的档位不符。　［１］朱锦明．宝钢高炉２００　ｋｓ／ｔ以上喷煤比的实践［Ｊ］．炼铁，　２００５（增刊）：３６．　（责任编辑：侯雪峰）　Ｓｏｍｅ　Ａｄｖｉｃｅｓ　ｏｆ　Ｔａｉｇａｎｇ　４　３５０　ｍ３　ＢＦ　ｔｏ　Ｒｅａｃｈ　Ｈｉｇｈ　ＰＣＩ　Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ＺＨ　Ｇ　Ｈｕａ　（Ｔａｉｙｕａｎ　Ｉｒｏｎ＆Ｓｅｅｌ（Ｇｒｏｕｐ）Ｃｏ．Ｌｔｄ．，Ｔａｉｙｕａｎ　０３０００３）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｍｔｅｒ　ａｎａｌｙｚｉｎｇ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｐｒｏｂｌｅｍｓ　ｏｎ　ｈｉｇｈ　ＰＣＩ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｏｆ　ｌａｓｅｒ　ｓｅａｌ　ＢＦ　ａｎｄ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｌａｇｅｒ　ｓｃａｌ　ＢＦ　ｏｆ　ＢＡＯＳＴＥＥＬ　ｎｄ　ＰＯＳＣＯ，ａｓｏｍｅ　ａｄｖｉｅｅｓ　ｗｅｒｅ　ｇｉｖｅｎ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｌｇｅｒａ　ｓｃａｌ　ＢＦ，ｈｉｓｈ　ｃｏａｌ　ｒａｔｅ，ｐｒｏｄｕｃｔｉｖｉｔｙ