1、<p>　　學(xué) 生 畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）</p><p><b>　　摘　要</b></p><p>　　簡要評述了我國連鑄技術(shù)的發(fā)展概況，傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展，薄板坯連鑄技術(shù)發(fā)展以及薄帶坯連鑄技術(shù)發(fā)展。對提高連鑄機生產(chǎn)率和連鑄坯質(zhì)量的技術(shù)措施進行了討論。 </p><p>　　主要對連鑄生產(chǎn)的工藝流程、車間組成和工藝布置進行設(shè)

2、計，并對連鑄機的幾個主要工藝設(shè)備：鋼包及其運載設(shè)備、中間包及其運載設(shè)備、結(jié)晶器及振動裝置、拉矯和引錠裝置、切割裝置進行了設(shè)計計算。除此之外對連鑄車間的一些主要附屬設(shè)施進行了選擇并給出了其技術(shù)性能參數(shù)。</p><p>　　另外對薄板坯連鑄連軋技術(shù)工藝特點和非正弦振動在板坯連鑄機上的應(yīng)用進行專題論述。非正弦振動方面介紹了安鋼引進的 VAI板坯連鑄機液壓振動的振動特點 ,討論了非正弦反向振動的各項振動參數(shù) ,降低結(jié)晶

3、器摩擦阻力、提高保護渣耗量 ,而且可以在低拉速下保證較低的振痕深度 ,又能在高拉速下保證操作的安全性。并結(jié)合生產(chǎn)實踐 ,指出該振動形式對防止粘結(jié)漏鋼和改善鑄坯表面質(zhì)量有明顯作用。</p><p>　　關(guān)鍵字：連鑄；薄板坯；連鑄車間</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　摘要……………………………………………………………

4、………… 2</p><p>　　目錄……………………………………………………………………… 3</p><p>　　前言……………………………………………………………………… 4</p><p>　　1我國連鑄技術(shù)發(fā)展…………………………………………………… 5</p><p>　　1.1連鑄比速增長………………………………………

5、……………… 5</p><p>　　1.2連鑄機數(shù)量增長較快……………………………………………… 5</p><p>　　1.3高效連鑄技術(shù)普遍應(yīng)……………………………………………… 5</p><p>　　1.4薄板坯連鑄－連軋流程應(yīng)用（TSCR）…………………………… 6</p><p>　　2傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展…………

6、……………………………………… 7</p><p>　　2.1提高連鑄機生產(chǎn)率的途徑 ………………………………………… 7</p><p>　　2.2提高連鑄坯質(zhì)量技術(shù)……………………………………………… 10</p><p>　　3薄板坯連鑄技術(shù)的發(fā)展……………………………………………… 12</p><p>　　3.1板坯連

7、鑄工藝的發(fā)展……………………………………………… 12</p><p>　　3.2薄板坯連鑄的發(fā)展與應(yīng)用………………………………………… 13</p><p>　　3.3薄板坯連鑄凝固特點……………………………………………… 15</p><p>　　3.4薄板坯連鑄工藝設(shè)備特點………………………………………… 16</p><p

8、>　　3.5薄板坯連鑄生產(chǎn)中的幾個問題…………………………………… 16</p><p>　　4中等厚度板坯連鑄技術(shù)發(fā)展………………………………………… 19</p><p>　　5薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展…………………………………………………… 21</p><p>　　5.1薄帶連鑄技術(shù)開發(fā)………………………………………………… 21</p&

9、gt;<p>　　5.2薄帶連鑄技術(shù)工藝特點…………………………………………… 22</p><p>　　5.3薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展………………………………………………… 22</p><p>　　6結(jié)語…………………………………………………………………… 24</p><p>　　7參考文獻…………………………………………………… 26&l

10、t;/p><p>　　8感謝………………………………………………………… 27</p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　近年來，我國經(jīng)濟的快速增長，特別是工業(yè)和基本建設(shè)的加速，促進了鋼鐵工業(yè)的發(fā)展。我國已成為世界上鋼鐵消費和鋼鐵生產(chǎn)大國，粗鋼產(chǎn)量和消費量占世界總量的比例分別由1992年的11.2%和11.9%躍升到2002

11、年的20.1%和25.8%，2002年鋼產(chǎn)量達到1.82億t。由于連鑄技術(shù)具有顯著的高生產(chǎn)效率、高成材率、高質(zhì)量和低成本的優(yōu)點，近二三十年已得到了迅速發(fā)展，目前世界上大多數(shù)產(chǎn)鋼國家的連鑄比超過90%。連鑄技術(shù)對鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)流程的變革、產(chǎn)品質(zhì)量的提高和結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面起了革命性的作用。我國自1996年成為世界第一產(chǎn)鋼大國以來，連鑄比逐年增加，2003年上半年連鑄比已經(jīng)達到了94.65%。</p><p>　　連鑄即為

12、連續(xù)鑄鋼（英文，Continuous Steel Casting）的簡稱。在鋼鐵廠生產(chǎn)各類鋼鐵產(chǎn)品過程中，使用鋼水凝固成型有兩種方法：傳統(tǒng)的模鑄法和連續(xù)鑄鋼法。而在二十世紀(jì)五十年代在歐美國家出現(xiàn)的連鑄技術(shù)是一項把鋼水直接澆注成形的先進技術(shù)。與傳統(tǒng)方法相比，連鑄技術(shù)具有大幅提高金屬收得率和鑄坯質(zhì)量，節(jié)約能源等顯著優(yōu)勢。從上世紀(jì)八十年代，連鑄技術(shù)作為主導(dǎo)技術(shù)逐步完善，并在世界各地主要產(chǎn)鋼國得到大幅應(yīng)用，到了上世紀(jì)九十年代初，世界各主要產(chǎn)鋼國

13、已經(jīng)實現(xiàn)了90％以上的連鑄比。中國則在改革開放后才真正開始了對國外連鑄技術(shù)的消化和移植；到九十年代初中國的連鑄比僅為30％。</p><p>　　連續(xù)鑄鋼的具體流程為：鋼水不斷地通過水冷結(jié)晶器，凝成硬殼后從結(jié)晶器下方出口連續(xù)拉出，經(jīng)噴水冷卻，全部凝固后切成坯料的鑄造工藝過程。</p><p>　　1　我國連鑄技術(shù)發(fā)展</p><p>　　1.1　連鑄比迅速增長<

14、;/p><p>　　統(tǒng)計數(shù)字顯示，2002年我國連鑄比為93.7%，2003年上半年全國連鑄比達到94.65%，已超過了世界8970%平均連鑄比的水平；我國連鑄比已達到發(fā)達國家的水平，連鑄比將要達到飽和狀態(tài)。</p><p>　　1.2　連鑄機數(shù)量增長較快</p><p>　　我國連鑄機的數(shù)量如表1所示（統(tǒng)計到2002年12月）。</p><p&g

15、t;　　由表1可知：與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國連鑄機的臺數(shù)最多；現(xiàn)有連鑄機年生產(chǎn)能力可達29億t，實際連鑄機產(chǎn)能還大有潛力。</p><p>　　表1 國內(nèi)連鑄機統(tǒng)計</p><p>　　1.3　高效連鑄技術(shù)普遍應(yīng)用</p><p>　　采用了高拉速、高作業(yè)率、高連鑄爐數(shù)、高質(zhì)量的連鑄技術(shù)，40%～50%小方坯連鑄機進行了高效化改造，流產(chǎn)量達到15～20萬t/a，

16、7～10天連澆生產(chǎn)，鑄坯無清理率達95%以上，做到了產(chǎn)量與質(zhì)量的統(tǒng)一和爐機匹配統(tǒng)一。</p><p>　　1.4　薄板坯連鑄－連軋流程應(yīng)用（TSCR）</p><p>　　全球已建成54流連鑄－連軋生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力為5500萬t；我國已建和在建13流生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達到1400萬t（見表2），占全球總產(chǎn)量的1/4；中國CSP鋼產(chǎn)量（1050萬t）與美國CSP產(chǎn)量（1000萬t）相當(dāng)。&

17、lt;/p><p>　　表2 我國薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)裝備一覽</p><p>　　2　傳統(tǒng)連鑄技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　2.1　提高連鑄機生產(chǎn)率的途徑</p><p>　　提高連鑄機產(chǎn)量，主要是從提高連鑄機拉速和提高連鑄機作業(yè)率兩方面著手。</p><p>　　2.1.1　提高連鑄機拉速  連鑄機拉速的提高

18、受出結(jié)晶器坯殼厚度、液相穴長度（冶金長度）、二次冷卻強度等因素的限制。要針對連鑄機的不同情況，對連鑄機進行高效化改造。</p><p>　　小方坯連鑄機高效化改造的核心就是提高拉速。拉速提高后，為了保證出結(jié)晶器坯殼不漏鋼，其核心技術(shù)就是優(yōu)化結(jié)晶器錐度，開發(fā)新型結(jié)晶器，包括：Concast的凸模結(jié)晶器（CONVEX MOLD）；Danieli自適應(yīng)結(jié)晶器（DANAM）；VAI的鉆石結(jié)晶器（DIAMOLD）；Pau

19、l Wurth的多錐度結(jié)晶器。雖然結(jié)晶器名稱不相同，但其實質(zhì)就是使結(jié)晶器錐度與坯殼收縮相一致，不致于產(chǎn)生氣隙而減慢傳熱，影響坯殼均勻性生長。</p><p>　　目前，國際上小方坯鑄機拉速達到的水平見圖1和表3。</p><p>　　圖1 方坯尺寸與拉速關(guān)系</p><p>　　表3 小方坯鑄機拉速</p><p>　　小方坯鑄機拉速的提高

20、，表現(xiàn)為單流產(chǎn)量的提高。從世界連鑄發(fā)展的歷程來看，20世紀(jì)70、80、90年代連鑄機的單流年產(chǎn)量分別為5～6、8～10、15～16萬t。</p><p>　　我國鋼材生產(chǎn)結(jié)構(gòu)是長型材較多，板材比較低（約40%），反映在連鑄機建設(shè)上是中小型鋼廠建設(shè)小方坯連鑄機較多。據(jù)統(tǒng)計，我國共建小方坯連鑄機280臺978流，年產(chǎn)量近6000萬t，平均單流年產(chǎn)量約為6萬t。與國外比較，連鑄機生產(chǎn)率還較低。為提高連鑄機生產(chǎn)率，從20

21、世紀(jì)90年代以來，我國對舊有小方坯連鑄機進行了高效化改造，如120mm×120mm方坯拉速由2.0m/min提高到3.0～4.0m/min，150mm×150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5～3.0m/min。目前，我國不少鋼廠的小方坯連鑄機經(jīng)過高效化改造后，單流年產(chǎn)量已達到15～20萬t的國際水平。</p><p>　　板坯連鑄機拉速的水平如表4所示。目前板坯厚度為200～250m

22、m的拉速在1.6～2.0m/min左右，單流年產(chǎn)量達到200萬t。如果說提高拉速是小方坯連鑄機高效化的核心，那么板坯連鑄機高效化的核心就是提高連鑄機作業(yè)率。這是因為板坯連鑄機的拉速受爐機匹配條件及鑄機本身冶金長度的限制不可能有較大的變化，以及由于過高拉速所造成的漏鋼危害，對板坯連鑄機的影響遠遠高于小方坯連鑄機。從原則上講，連鑄機提高拉速措施有：結(jié)晶器優(yōu)化技術(shù)；結(jié)晶器液面波動檢測控制技術(shù)；結(jié)晶器振動技術(shù)；結(jié)晶器保護渣技術(shù)；鑄坯出結(jié)晶器后的

23、支掌技術(shù)；二冷強化冷卻技術(shù)；鑄坯矯直技術(shù)；過程自動化控制技術(shù)。</p><p>　　拉速提高了，鑄坯內(nèi)部疏松、偏析缺陷加重，夾雜物增加。高拉速與高質(zhì)量是相互矛盾的，因此應(yīng)根據(jù)鋼種和產(chǎn)品用途，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，把高拉速和高質(zhì)量的矛盾統(tǒng)一起來，以獲得最佳經(jīng)濟效益。</p><p>　　2.1.2　提高連鑄機作業(yè)率  表5為20世紀(jì)連鑄機世界平均水平指標(biāo)。由表5可知，連鑄機的作業(yè)率和

24、澆注率逐年提高。但是我國連鑄機作業(yè)率行業(yè)內(nèi)差距較大。據(jù)統(tǒng)計，我國連鑄機平均作業(yè)率2000年為63%，2001年為64.8%，2002年為63.8%，與世界平均水平差距較大。</p><p>　　國外有不少鋼廠板坯連鑄機拉速不高，而單流產(chǎn)量卻很高，如美國A.K.Ashland鋼廠的板坯鑄機，澆240mm×1160～1750mm板坯，工作拉速為1.78m/min，單流年產(chǎn)量達到220萬t，連鑄機有鋼作業(yè)率為

25、98%。這說明對板坯連鑄機高效化改造核心不是提高拉速，而是要設(shè)法提高鑄機作業(yè)率以提高連鑄機的生產(chǎn)率。</p><p>　　表4 高效板坯連鑄技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)</p><p>　　表5 20世紀(jì)連鑄機指標(biāo)（1世界平均水平1）</p><p>　　提高連鑄機作業(yè)率的技術(shù)有：</p><p>　?。?）長時間澆注多爐連澆技術(shù)：異鋼種多爐連澆；快速更換

26、長水口；在線調(diào)寬；結(jié)晶器在線快速調(diào)厚度（只需25～30min）；在線更換結(jié)晶器（小方坯）；中間包熱循環(huán)使用技術(shù)；防止浸入式水口堵塞技術(shù)。</p><p>　?。?）長時間澆注連鑄機設(shè)備長壽命技術(shù)：長壽命結(jié)晶器，每次鍍層的澆鋼量為20～30萬t；長壽命的扇形段,上部扇形段每次維修的澆鋼量100萬t,下部扇形段每次維修的澆鋼量300～400萬t。</p><p>　?。?）防漏鋼的穩(wěn)定化操作技

27、術(shù)：結(jié)晶器防漏鋼預(yù)報系統(tǒng)；結(jié)晶器漏鋼報警系統(tǒng)；結(jié)晶器熱狀態(tài)運行檢測系統(tǒng)。</p><p>　?。?）縮短非澆注時間維護操作技術(shù)：上裝引錠桿；扇形段自動調(diào)寬和調(diào)厚技術(shù)；鑄機設(shè)備的快速更換技術(shù)；采用各種自動檢測裝置；連鑄機設(shè)備自動控制水平。</p><p>　　提高板坯連鑄機設(shè)備堅固性、可靠性和自動化水平，達到長時間的無故障在線作業(yè)，是提高板坯連鑄機作業(yè)率水平的關(guān)鍵。</p>

28、<p>　　2.2　提高連鑄坯質(zhì)量技術(shù)</p><p>　　連鑄坯的質(zhì)量概念包括：鑄坯潔凈度（鋼中非金屬夾雜物數(shù)量，類型，尺寸，分布，形態(tài)）；鑄坯表面缺陷（縱裂紋，橫裂紋，星形裂紋，夾渣）；鑄坯內(nèi)部缺陷（中間裂紋，角部裂紋，中心線裂紋，疏松，縮孔，偏析）。連鑄坯質(zhì)量控制戰(zhàn)略是：鑄坯潔凈度決定于鋼水進入結(jié)晶器之前的各工序；鑄坯表面質(zhì)量決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程；鑄坯內(nèi)部質(zhì)量決定于鋼水在二冷區(qū)的凝固過程。

29、</p><p>　　2.2.1　提高連鑄坯潔凈度技術(shù)</p><p>　?。?）連鑄坯潔凈度評價包括：鋼總氧量T[O]；鋼中微觀夾雜物（＜50μm）；鋼中大顆粒夾雜物量（＞50μm）。不同產(chǎn)品對鋼中潔凈度要求如表6所示。</p><p>　?。?）連鑄坯潔凈度是一個系統(tǒng)工程。就連鑄過程而言，要得到潔凈的連鑄坯，其任務(wù)是： 爐外精煉獲得的“干凈”鋼水，在連鑄過程中

30、不再污染；連鑄過程中應(yīng)創(chuàng)造條件在中間包和結(jié)晶器中使夾雜物進一步上浮去除。連鑄過程鋼水再污染，主要決定于鋼水二次氧化、鋼水與環(huán)境（空氣、渣、包襯）相互作用、鋼水流動的穩(wěn)定性、鋼渣乳化卷渣。</p><p>　　表6 高級鋼材對潔凈度的要求</p><p>　?。?）連鑄過程控制鋼潔凈度對策：保護澆注；中間包冶金技術(shù)，鋼水流動控制；中間包材質(zhì)堿性化（堿性復(fù)蓋劑，堿性包襯）；中間包電磁離心分離技

31、術(shù)；中間包熱循環(huán)操作技術(shù)；中間包的穩(wěn)定澆注技術(shù)；防止下渣和卷渣技術(shù)；結(jié)晶器流動控制技術(shù)；結(jié)晶器EMBR技術(shù)。</p><p>　　2.2.2　提高鑄坯表面質(zhì)量的控制技術(shù)  鑄坯表面質(zhì)量好壞是熱送熱裝和直接軋制的前提條件。鑄坯表面缺陷的產(chǎn)生主要決定于鋼水在結(jié)晶器的凝固過程。要清除鑄坯表面缺陷，應(yīng)采用以下技術(shù)：結(jié)晶器鋼液面穩(wěn)定性控制；結(jié)晶器振動技術(shù)；結(jié)晶器內(nèi)凝固坯殼生長均勻性控制技術(shù)；結(jié)晶器鋼液流動狀況合理

32、控制技術(shù)；結(jié)晶器保護渣技術(shù)。</p><p>　　2.2.3　提高連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的控制技術(shù)  連鑄坯內(nèi)部缺陷一般情況在軋制時能焊合消除，但嚴(yán)重時會使中厚板力學(xué)性能惡化，使管線鋼氫脆和高碳硬線脆斷。鑄坯內(nèi)部缺陷的產(chǎn)生主要決定帶液芯的鑄坯在二冷區(qū)的凝固過程。要消除鑄坯內(nèi)部缺陷，可采用以下技術(shù)措施：低溫澆注技術(shù)；鑄坯均勻冷卻技術(shù)；防止鑄坯鼓肚變形技術(shù)；輕壓下技術(shù)；電磁攪拌技術(shù)；凝固末端強冷技術(shù)；多點或連續(xù)矯直

33、技術(shù)；壓縮鑄造技術(shù)。</p><p>　　3　薄板坯連鑄技術(shù)的發(fā)展</p><p>　　3.1　板坯連鑄工藝的發(fā)展</p><p>　　供熱連軋生產(chǎn)線坯料的發(fā)展經(jīng)歷了鋼綻→厚板坯連鑄→薄板坯連鑄/連軋→薄帶坯連鑄等幾個階段。市場競爭要求連鑄機生產(chǎn)率高，產(chǎn)品質(zhì)量好，產(chǎn)品規(guī)格具有潛力，投資合理和操作成本低等。對于現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產(chǎn)線，澆注板坯厚度對達到這些基本要求有重要

34、影響。因此要選擇綜合優(yōu)勢生產(chǎn)方案。通常，厚板坯：200～250mm，單流年產(chǎn)量200萬t；薄板坯40～70mm，單流年產(chǎn)量50～70萬t；中薄板坯90～120mm，單流年產(chǎn)量100～150萬t；中厚板坯130～150mm，單流年產(chǎn)量150～200萬t。</p><p>　　最終產(chǎn)品質(zhì)量取決于連鑄板坯質(zhì)量。就產(chǎn)品質(zhì)量而言，傳統(tǒng)厚度的板坯明顯優(yōu)于連鑄薄板坯。而中等厚度板坯質(zhì)量與傳統(tǒng)厚度板坯質(zhì)量十分接近。厚板坯、薄板

35、坯、中等厚度板坯連鑄的優(yōu)點比較如表7所示。</p><p>　　從生產(chǎn)率、質(zhì)量、投資和操作成本比較來看，中等厚度板坯連鑄綜合了傳統(tǒng)板坯和薄板坯連鑄的優(yōu)點，是兩者中的一種折衷方案。短流程鋼廠建設(shè)薄板坯連鑄機和中等厚度板坯連鑄機已成為聯(lián)合企業(yè)的競爭對手，現(xiàn)在世界上鋼鐵企業(yè)幾乎不再建設(shè)長流程的厚板坯連鑄機。</p><p>　　表7 厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯連鑄的優(yōu)點比較</p>

36、<p>　　3.2　薄板坯連鑄的發(fā)展與應(yīng)用</p><p>　　3.2.1　薄板坯連鑄的發(fā)展  自1989年6月20日Nucor Steel的Crawfordsville廠第一條CSP生產(chǎn)線投產(chǎn)以來，隨著市場和用戶需求，CSP得到了快速發(fā)展。目前世界上已有25座鋼廠建立了39流CSP連鑄/連軋生產(chǎn)線，薄板坯厚度40～70mm，寬度900～1680mm，熱軋帶鋼厚度0.8～25mm。第一代C

37、SP工廠，雙流連鑄機年產(chǎn)180萬t，第二代雙流連鑄機CSP工廠年產(chǎn)可達250～300萬t。</p><p>　　3.2.2　薄板坯連鑄工藝多樣化  薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線是以薄板坯連鑄機開發(fā)商而命名的：CSP：西馬克（SMS）開發(fā)；ISP：德馬克（Demag）開發(fā)，現(xiàn)與SMS合并為SMS－Demag，并稱今后不再有ISP；FTSR：達涅利（Danieli）開發(fā)；QSP：住友金屬（SMI）開發(fā)；CONROL

38、L：奧鋼聯(lián)（VAI）開發(fā)。五種工藝的生產(chǎn)線統(tǒng)計如表8所示。經(jīng)過十多年的發(fā)展，全世界已建成薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線達32條44流連鑄機，形成每年約4630萬t/流的生產(chǎn)能力。</p><p>　　表8 薄板坯連鑄工藝生產(chǎn)統(tǒng)計</p><p>　　注：其中7套生產(chǎn)線建在轉(zhuǎn)爐鋼廠，其它均建在電爐鋼廠。</p><p>　　3.2.3　薄板坯連鑄工藝優(yōu)點  與傳統(tǒng)厚

39、薄板坯連鑄相比，薄板坯連鑄技術(shù)的優(yōu)勢如表9所示。</p><p>　　表9 薄板坯連鑄工藝優(yōu)點</p><p>　　3.3　薄板坯連鑄凝固特點</p><p>　　3.3.1　凝固速度快，液芯長度短厚板坯、薄板坯、薄帶坯的凝固特點如表10所示。傳統(tǒng)厚板坯完全凝固需10min以上，而薄板坯僅需1min左右，因此厚板坯液芯長度一般為20～25m，而薄板坯液芯長度僅為5～

40、6m。液芯長度短，減輕了設(shè)備重量，鑄機結(jié)構(gòu)簡化，這是一個很重要的優(yōu)點。薄板坯散熱面積增加約4倍，拉速快約5倍，使鑄坯表面溫度更高進入精軋機組，有利于減小軋制變形抗力。薄板坯縱向溫度均恒，鑄坯橫向表面溫度高且中心和邊部溫差小，不會產(chǎn)生質(zhì)點（如AlN）沉淀，不需再加熱到高溫溶解AlN，僅需均熱就可直接軋制有利節(jié)能。這是薄板坯快速凝固的一個很大優(yōu)點。</p><p>　　表10 不同類型連鑄凝固特點</p>

41、<p>　　3.3.2　鑄坯熱履程平穩(wěn)，鑄坯表面溫度高且分布均勻  鑄坯凝固冷卻參數(shù)比較見表11。</p><p>　　表11 鑄坯冷卻參數(shù)比較</p><p>　　3.3.3　鑄坯內(nèi)部結(jié)構(gòu)致密，偏析小250mm×1500mm鑄坯，晶粒尺寸60μm；50mm×1500mm鑄坯，晶粒尺寸40μm。</p><p>　　3.3

42、.4　鑄坯表面質(zhì)量控制難度加大厚板坯、薄板坯、薄帶其表面積/體積（單位長度）分別為0.225～0.263、1.03～1.06、10～15。表面積/體積比增加，在相同鋼水潔凈度條件下，夾雜物易集中在鑄坯皮下，影響冷軋板的表面質(zhì)量。因此，對薄板坯連鑄來說，提高鋼水潔凈度更為重要。 鑄坯比表面積大，溫度高，F(xiàn)eO皮嚴(yán)重，高壓水除鱗不干凈，影響薄板表面質(zhì)量。為此，在薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線上設(shè)置2或3處高壓水除鱗裝置。結(jié)晶器空間小，拉速高，流動強

43、度大，容易卷渣。為此定義：</p><p>　　流動強度＝澆注速度/鑄坯厚度（相同澆注速率）</p><p>　　計算得，厚板坯：0.014t/min.mm；          薄板坯：0.055t/min.mm。</p><p>　　由此可知，在相同澆注速率條件下，薄板坯

44、結(jié)晶器內(nèi)流動強度比厚板坯要大4倍，容易把保護渣卷入凝固殼。為此，在結(jié)晶器內(nèi)采用電磁制動技術(shù)（EMBR）以提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量對薄板坯連鑄來說尤為重要。</p><p>　　3.4　薄板坯連鑄工藝設(shè)備特點</p><p>　　除繼承厚板坯連鑄的成熟技術(shù)外，還開發(fā)了適合于薄板坯連鑄的新技術(shù)：漏斗狀結(jié)晶器（核心技術(shù)）；薄壁式浸入式水口；帶液芯鑄軋技術(shù)；高拉速保護渣；結(jié)晶器非正弦液壓振動。不同薄板坯連

45、鑄工藝技術(shù)特點如表12所示。</p><p>　　3.5  薄板坯連鑄生產(chǎn)中的幾個問題</p><p>　　目前與薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)線配置的煉鋼爐有轉(zhuǎn)爐流程和電爐流程兩種，而我國是以轉(zhuǎn)爐流程為主。</p><p>　　表12 不同薄板坯連鑄工藝技術(shù)</p><p>　　注：表中鑄坯厚度系指結(jié)晶器出口處的厚度，采用液芯壓下后連鑄機的

46、厚度將減薄10～20mm</p><p>　　3.5.1　鋼中殘余元素控制  對于電爐薄板坯連鑄連軋流程來說，主要是控制鋼中殘余元素的含量。不同薄板產(chǎn)品所允許的最大殘余元素值（∑Emax=Cu+Ni+Cr+Mo+Sn)：飲料罐板材為0.18%；深沖板材為0.26%；低碳板材為0.30%；普通板材為0.315%。殘余元素對超低碳鋼（ULC）產(chǎn)品質(zhì)量的影響如表13所示。</p><p&g

47、t;　　表13 殘余元素對超低碳鋼質(zhì)量的影響 %</p><p>　　注：0—無缺陷；2—輕微缺陷；3—較重缺陷；4—嚴(yán)重缺陷。</p><p>　　可見，對以廢鋼為主爐料的電爐鋼廠，采用薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)薄板，必須在原料條件上下功夫：廢鋼分類管理，選用優(yōu)質(zhì)廢鋼；廢鋼加海綿鐵；廢鋼加鐵水（30%～50%）。轉(zhuǎn)爐薄板坯連鑄/連軋流程，以鐵水為主要原料，但使用品質(zhì)不良的社會廢鋼也應(yīng)有所限

48、制，不應(yīng)超過13%。</p><p>　　3.5.2　精煉工藝優(yōu)化控制  包括：無渣或少渣出鋼；鋼水中[Ca]/[Al]s和[Ca]/[S]比控制；鈣處理后的軟攪拌。</p><p>　　3.5.3　鑄機拉速  50～70mm厚板坯的理論拉速可達8m/min，但Nucor Berkeleg廠認(rèn)為拉速大于6m/min會導(dǎo)致熱軋板卷質(zhì)量惡化。工作拉速以4～5m/min為宜。

49、但有的工廠(如美國Gallatin廠)逐步提高低碳鋼拉速，由設(shè)計速度5.5m/min提高到6.7m/min。</p><p>　　3.5.4　連鑄薄板坯厚度  薄板坯連鑄發(fā)展有四個重要變化：不再追求愈薄愈好，對于年產(chǎn)250萬t雙流CSP工廠一般以70mm厚度為宜，也可以選擇90mm厚度；鑄機垂直段加長到8mm以上；板坯寬度1560mm以上；初軋加精軋機組。</p><p>　　3

50、.5.5　連鑄坯溫度  動態(tài)二冷控制獲得恒定的薄板坯表面溫度；薄板坯進入加熱爐時的溫度盡可能高一些，有的廠可達到1075℃；鑄坯入爐溫度高，軋制板形質(zhì)量愈好，軋制規(guī)格愈薄，也能有效降低加熱爐能耗。</p><p>　　3.5.6　結(jié)晶器電磁制動技術(shù)EMBR應(yīng)用  薄板坯拉速比厚板坯高，在結(jié)晶器彎月面區(qū)鋼水流動強度則大3～4倍，極易造成凝固坯殼卷渣。結(jié)晶器使用EMBR效果：板坯表面縱裂減少；彎月

51、面平穩(wěn)，波動小，熱軋板卷卷渣缺陷減少了90%，冷軋板表面缺陷減少；造成的廢品損失由2.5美元/t減少到0.5美分/t；結(jié)晶器銅板使用壽命率提高了1倍。</p><p>　　3.5.7　液芯軟壓下（LCR）和動態(tài)軟壓下（DSR）技術(shù)應(yīng)用出結(jié)晶器帶液芯軟壓下是在鑄機上部還是延伸到整個液芯長度上，根據(jù)冶金質(zhì)量和鋼種而定。有的廠不采用LCR技術(shù)。采用LCR可減輕中心疏松和中心偏析，有利于細化枝晶，可適當(dāng)增加坯厚，有利于改

52、善鑄坯表面質(zhì)量，還可供給較薄板坯，軋制薄規(guī)格產(chǎn)品，節(jié)省后續(xù)軋制，增加生產(chǎn)靈活性。</p><p>　　3.5.8　生產(chǎn)鋼種不斷擴大  包括：低中高碳鋼（C≤0.10%, Mn＜0.45%; C＞0.20%, Mn＜1.0%；C＞0.60%, Mn＞0.45%）、包晶鋼、不銹鋼（C＜0.10%，Cr＞13%；Cr＞17%,Ni＞8%）、硅鋼(C＜0.22% Si＞1.2%)、管線鋼 (HSLAC≤0.22

53、% Mn＜1.8% Nb/V/Ti)、合金結(jié)構(gòu)鋼、微合金鋼。</p><p>　　3.5.9　生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格不斷擴大  從薄板坯連鑄/連軋問世以來，熱軋板坯產(chǎn)品的開發(fā)緊跟市場需求。產(chǎn)品開發(fā)主要分為三類：（1）對表面質(zhì)量要求不高的B級產(chǎn)品。如焊管、建筑用材等。這類產(chǎn)品生產(chǎn)成本較低，原材料要求不嚴(yán)，需求量大，利潤可觀。（2）對表面質(zhì)量要求較高的A級中檔產(chǎn)品。這類產(chǎn)品主要為經(jīng)酸洗交貨的熱軋卷，深加工用料或供冷軋

54、用料。（3）對于表面質(zhì)量要求很高的AA級高檔冷軋薄板（0.23～0.25mm），主要為DQ級別，用于家電、儀表、汽車內(nèi)板等，但生產(chǎn)DDQ、EDDQ級別冷軋深沖板（如汽車外面板），其難度是：電爐流程鋼中[Cu]高、[N]高；無真空處理設(shè)備，不能生產(chǎn)超低碳鋼；拉速快，結(jié)晶器鋼水?dāng)噭哟?，易產(chǎn)生卷渣，影響冷軋板表面質(zhì)量。</p><p>　　薄板坯連鑄/連軋為生產(chǎn)板材小于1.5mm甚至小于1.0mm熱軋帶鋼取代冷軋產(chǎn)品提

55、供了潛力。如：墨西哥的希爾薩廠已生產(chǎn)0.91mm超薄材，漣鋼CSP專門生產(chǎn)0.8mm薄板材。</p><p>　　3.5.10　成材率  成材率是反映企業(yè)技術(shù)與管理水平的綜合指標(biāo)，主要有：平均鋼水成材率（鋼水→連鑄坯）98.5%；平均鑄坯成材率（鑄坯→熱軋卷）97.4%；綜合鋼水成材率（鋼水→熱軋卷）95.84%。</p><p>　　4　中等厚度板坯連鑄技術(shù)發(fā)展</p&g

56、t;<p>　　與厚板坯比較，中等厚度板坯足夠“薄”，可省去粗軋機，與薄板坯比較也足夠“厚”，有利于改善產(chǎn)品表面質(zhì)量。中厚板坯連鑄保持了傳統(tǒng)厚板坯（200～250mm）與薄板坯（50～70mm）連鑄的優(yōu)點，又克服了薄板坯表面質(zhì)量不良的缺點。中厚板連鑄連軋既可生產(chǎn)熱軋板卷，也可生產(chǎn)中厚板材。中等厚度連鑄機生產(chǎn)線統(tǒng)計見表14。</p><p>　　表14 中等厚度板坯生產(chǎn)線統(tǒng)計</p>&

57、lt;p>　?。?）特寬中厚板坯連鑄機。Nucor steel的Hert ford鋼廠生產(chǎn)流程：</p><p>　　Consteel電爐→LF→超寬中厚板坯連鑄機（127～150mm×1778～3124mm）→加熱爐→四輥可逆式軋機→中厚板（9.5～50mm×1830～3125mm，長2.4～25.4m）</p><p>　　該流程特點：特寬中厚板坯（最大板坯寬

58、度近3.2m）；在線可調(diào)的液壓振動；漏斗狀結(jié)晶器；扇行段多節(jié)輥；漏鋼預(yù)報系統(tǒng)；自動加保護渣；二冷動態(tài)控制（氣水冷卻）；動態(tài)軟壓下（Soft Reduction）和液芯控制系統(tǒng)（Liquid Pool Control System）；在線裝備電解低倍檢驗機（Electrolytic Macroetch Machine），評價薄坯內(nèi)部質(zhì)量；連鑄連軋生產(chǎn)厚板，150mm厚板坯軋成50mm厚板材，壓縮比為3，鋼板性能合格；生產(chǎn)線上有水淬箱防止鑄

59、坯裂紋。</p><p>　?。?）生產(chǎn)熱軋板卷中厚板坯連鑄機。BHP公司的North Star廠生產(chǎn)流程：</p><p>　　AC電爐→LF→連鑄機（90mm×914～1524mm）→切割→除鱗→加熱爐→除鱗→2×粗軋機（90mm→30mm）→隧道窯→除鱗→6機架精軋機（1.4～9.5mm×914～1524mm）→層流冷卻→卷取</p>&l

60、t;p>　　該生產(chǎn)線的熱軋板表面質(zhì)量改進措施：結(jié)晶器厚度增大到90mm，卷渣減輕；結(jié)晶器采用EMBR；三次去鱗。已生產(chǎn)汽車內(nèi)板、家電、儀器面板、汽車部件等。但目前尚不能生產(chǎn)汽車外面板。</p><p>　　5　薄帶連鑄技術(shù)發(fā)展</p><p>　　5.1　薄帶連鑄技術(shù)開發(fā)</p><p>　　把鋼水直接鑄成帶坯（＜10mm），不經(jīng)熱軋或稍經(jīng)熱軋作為成品或作為冷

61、軋坯料生產(chǎn)薄帶產(chǎn)品，這是連鑄技術(shù)上的又一次革新。其優(yōu)點是：簡化工序；減少投資；節(jié)約能源；成品質(zhì)量好；環(huán)保好。20世紀(jì)70年代開始，世界各國冶金工作者致力于研究薄帶連鑄技術(shù)，機型趨于多樣化。但目前還是以雙輥法為主要機型。</p><p>　　5.2　薄帶連鑄技術(shù)工藝特點</p><p>　　雙輥法就是把鋼水直接澆鑄到由兩個密封水冷旋轉(zhuǎn)輥輪所圍成的空間內(nèi)，冷卻輥帶走鋼水熱量，隨著輥子旋轉(zhuǎn)而拉出

62、凝固的薄帶。其工藝特點：輥輪（結(jié)晶器）與凝固鋼帶之間無相對運動，無摩擦力；冷卻速度快（102℃/s），凝固時間短（0.6s）；拉速快，30～90m/min；冶金長度短，0.5m；不需保護渣；可生產(chǎn)2～5mm薄帶。解決的技術(shù)關(guān)鍵：鋼水液面穩(wěn)定性；鋼水保護澆注；輥輪縫隙的自動控制；溶池側(cè)封技術(shù)（側(cè)封密封性，材質(zhì)）；帶鋼厚度的均勻性；帶鋼表面質(zhì)量（毛刺、夾渣）。</p><p>　　5.3　薄帶連鑄技術(shù)進展</p

63、><p>　　薄帶連鑄技術(shù)已由中間試驗進入工業(yè)性階段。目前進行工業(yè)性應(yīng)用試驗有三家：歐洲帶鋼工程（Eurostrip）；日本新日鐵薄帶連鑄機；美國紐柯薄帶連鑄機。</p><p>　　設(shè)在克虜伯、蒂森不銹鋼公司克雷弗爾德廠的歐洲第一套工業(yè)生產(chǎn)性薄帶坯連鑄生產(chǎn)線（Eurostrip）是由德國蒂森公司、法國尤齊諾鋼鐵公司、意大利特而尼特鋼廠和奧鋼聯(lián)設(shè)備制造公司聯(lián)合建立的，它是在過去Terni廠和I

64、sbergues廠中間試驗所取得經(jīng)驗和知識的基礎(chǔ)上建立的，于1999年2月25日奠基并于1999年12月10日進行第一爐熱試。此薄帶生產(chǎn)線主要是為了生產(chǎn)奧氏體不銹鋼。表15列出了Eurostrip克雷弗爾德廠薄帶坯連鑄設(shè)備。Eurostrip生產(chǎn)線自1999年12月10日進行第一次熱試后，每月澆注7～8爐，工藝流程是：雙輥拉出來的3mm厚的連鑄帶鋼，緊接著進行20%～30%熱軋，然后冷卻卷成帶卷。整個流程長約70m。設(shè)計拉速為150m/

65、min，也可根據(jù)帶鋼厚度而改變拉速。計劃年產(chǎn)帶鋼40萬t，產(chǎn)品規(guī)格為1.5～4.5mm厚、800～1450mm寬。據(jù)稱，薄帶坯表面質(zhì)量良好，連鑄過程運行順利。存在問題：表面質(zhì)量比常規(guī)熱軋加冷軋工藝生產(chǎn)的板材略差，成品冷軋板表面質(zhì)量為一般水平；連鑄薄帶坯中存在顯微疏松，經(jīng)冷軋不能焊合；用連鑄薄帶坯經(jīng)冷軋生產(chǎn)的板材，其延伸率偏低，為常規(guī)工藝生產(chǎn)板材波</p><p>　　表15 薄帶坯連鑄設(shè)備參數(shù)</p>

66、<p>　　澳大利亞BHP和日本的IHI在澳大利亞的Wollongong進行了實驗室和中間工廠雙輥薄帶連鑄試驗。2000年Nucor和BHP、IHI組成了CastripLLC公司（Castrip Limited Liability Company）,決定在Crawfordsville建立世界上第一個雙輥薄帶連鑄機。2002年2月開始建立雙輥薄帶連鑄機，鋼水來自電爐車間并配有LF。該工藝流程中，鋼水供應(yīng)鋼包、中間包和熱軋部分

67、與傳統(tǒng)流程相同，中間包和雙輥溶池之間附加帶水口過渡容器，薄帶從雙輥出口到pinch rolls（夾持輥）之間為氣氛可控制室以防止薄帶氧化。Castrip裝置性能見表16。</p><p>　　表16 Crawfordsville Castrip裝置性能</p><p>　　2002年5月熱試，生產(chǎn)第一個熱帶卷（20t）。2002年7月，第一個商業(yè)帶卷供給用戶，進行酸洗、冷軋和鍍鋅，到200

68、2年11月，總計生產(chǎn)帶卷12000t。生產(chǎn)鋼種有低碳鋼、409不銹鋼和無取向硅鋼。在前期生產(chǎn)中，主要是集中解決設(shè)備、機電、檢測、計算機調(diào)試和操作人員的培訓(xùn)。下一階段要集中解決產(chǎn)品質(zhì)量、收得率、生產(chǎn)成本等問題，工廠要滿足負(fù)荷生產(chǎn)。</p><p>　　商業(yè)規(guī)模用雙輥法生產(chǎn)薄帶產(chǎn)品已在Nucor Castrip裝置開始了?？赏a(chǎn)較薄（小于1.5mm）良好表面質(zhì)量的 Castrip產(chǎn)品以代替冷軋板，將開辟一個新的產(chǎn)品

69、應(yīng)用領(lǐng)域，具有極強的競爭力。</p><p><b>　　6　結(jié)語</b></p><p>　　6.1　我國連鑄比已超過世界平均水平，接近工業(yè)發(fā)達國家水平，連鑄比可以說接近飽和狀態(tài)。</p><p>　　6.2　我國小方坯連鑄機高效化改造取得很大成績。小方坯連鑄機單流產(chǎn)量已達到國際先進水平。但我國連鑄機平均作業(yè)率與世界連鑄機平均水平還存在較大差

70、距。提高連鑄機作業(yè)率以增加連鑄機產(chǎn)量還有較大發(fā)展?jié)摿Α?lt;/p><p>　　6.3　經(jīng)過近10多年來的努力，我國連鑄在高效化改造、新技術(shù)的應(yīng)用等方面取得了很大成就，就大中型企業(yè)連鑄機裝備水平來看已與國外鋼廠水平相當(dāng)。要重視工藝軟件技術(shù)開發(fā)與創(chuàng)新，新技術(shù)要用出實效來。要依靠傳統(tǒng)的板坯和大方坯連鑄機來生產(chǎn)和解決高品質(zhì)、高附加值的連鑄坯質(zhì)量問題。</p><p>　　6.4　薄板坯連鑄連軋技術(shù)已

71、引入大中型企業(yè)，我國薄板坯連鑄/連軋生產(chǎn)已跨入世界先進行列，它對改變我國鋼材產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，提高板帶比，改變熱軋帶卷的市場競爭力起重大的變革作用。</p><p>　　6.5　在今后2～3年內(nèi)，要密切注意薄帶連鑄領(lǐng)域取得的進展。</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　?。?）毛新平.薄板坯連鑄連軋半無頭軋制工藝[J].鋼鐵，

72、2003，38（7）：23～27.</p><p>　?。?）沈厚發(fā);;連鑄流動、傳熱與偏析模擬仿真研究[A];連鑄坯質(zhì)量技術(shù)研討會論文匯編[C];2005年</p><p>　　（3）陳衛(wèi)強;張溫永;林剛;;板坯連鑄機國產(chǎn)化實踐與展望[A];2006年全國煉鋼、連鑄生產(chǎn)技術(shù)會議文集[C];2006年</p><p>　　（4）胡忠仁;高速連鑄技術(shù)的開發(fā)[J];煉鋼

73、;1997年05期</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在此論文撰寫過程中，要特別感謝我的導(dǎo)師楊繼剛的指導(dǎo)與督促，同時感謝他的諒解與包容。沒有楊老師的幫助也就沒有今天的這篇論文。求學(xué)歷程是艱苦的，但又是快樂的。感謝我的班主任張劍老師，謝謝他在這五年中為我們?nèi)嗨龅囊磺?，他不求回報，無私奉獻的精神很讓我感動，再次向他表示由衷的感謝。在這五年的

74、學(xué)期中結(jié)識的各位生活和學(xué)習(xí)上的摯友讓我得到了人生最大的一筆財富。在此，也對他們表示衷心感謝。</p><p>　　謝謝我的父母，沒有他們辛勤的付出也就沒有我的今天，在這一刻，將最崇高的敬意獻給你們！</p><p>　　本文參考了大量的文獻資料，在此，向各學(xué)術(shù)界的前輩們致敬！</p><p><b>　　基礎(chǔ)部</b></p>