冶金文化节PPT

1、连续铸钢 发展与展望亨利贝塞麦是提出连铸思想的第一人。他在1858年钢铁协会伦敦会议的论文模铸不如连铸中提出了这一设想，但一直到20世纪40年代，连铸工艺才实现工业应用。在这一段时间内，由于钢的高熔点和高导热率等原因，研究人员遇到了许多问题。在连续铸钢开始出现时，最先使用的是立式连铸机。这种连铸机有一个用弹簧固定的结晶器，产量通常很低，且因为钢与结晶器粘结，漏钢并不少见。振动结晶器的想法应归功于德国人SeigfriedJunghans，他首创了有色金属的连续铸造。1952年，英国巴罗钢厂将这个概念引入炼钢领域，当时使用的是德国曼内斯曼提供的直结晶器立式连铸机。这便是工业化连续铸钢的开端。 世界

2、连铸技术的发展大体上经历了4个阶段：早期探索时期、工业应用推广时期、现代连铸技术大发展和完善时期、高速连铸技术和近终形连铸(薄板坯连铸和薄带坯连铸)技术发展时期。连续浇铸液体金属的设想是19世纪中叶由美国塞勒斯(GESellers)(1840年)、莱思(JLaing)(1843年)和英国贝塞麦(HBessemeI)(1846年)提出的，由于当时技术条件的限制，只能用于低熔点有色金属(如铅)的浇铸。最早的类似现代连铸的建议是1887年由德国德伦(RMDaelen)提出的，在其设备中已经包括上下敞口的水冷结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割设备等装置。1933年现代连铸之父德国容汉斯(SJu

3、ng hans)开发了结晶器振动系统，从而奠定了工业上大规模采用连铸的工艺基础。同年，容汉斯在德国建成一台使用振动结晶器的立式连铸设备，并用其浇铸黄铜获得成功，月产量达1700t。1936年铝合金的连铸也取得了成功。1943年容汉斯在德国建成第一台浇铸钢水的试验性连铸机，提出了振动的水冷结晶器、浸入式水口和结晶器钢水面加保护剂等技术，为现代连续铸钢奠定了基础。第二次世界大战以后，世界各地相继建设了一些试验性和半工业性试验设备。1949年容汉斯在德国、阿勒德隆(AIleghengLudlun)公司在美国分别采用容汉斯振动结晶器系统在立式铸机上进行钢的连铸试验，1950年德国曼内斯曼(Mannes

4、mann)公司按容汉斯振动结晶器方式投产了一台工业 试验性立式连铸机，后来使用振动结晶器成为标准的铸机模式。从50年代起，连铸开始用于钢铁工业。世界上第一台工业生产性连铸机是1951年在苏联红十月钢厂投产的立式半连续装置，但作为连续式浇铸的铸机是1952年英国巴路钢厂建立的双流立弯式连铸机。50年代投产的连铸机多为立式、单流，建筑高度大，投资多，连铸速度难于提高，铸坯断面小而且主要为方坯，生产规模较小。但此期间出现了一些专门从事连铸技术开发的集团，对后来连铸技术的发展和推广应用起了很大的作用。60年代连铸技术进入工业性推广阶段，19631964年曼内斯曼公司相继建成了方坯和板坯弧形连铸机，这种

5、机型较之立式连铸机高度低、操作方便，并能为工业上急需的热轧、冷轧带钢和厚板生产提供钢坯，很快就成为发展连铸的主要机型，对连铸的推广应用起了很大的作用。此外这时氧气转炉已用于钢铁生产，原有的模铸铸锭工艺已不能满足炼钢的需要，这也促进了连铸的发展。此期间还出现了旋转式圆坯连铸机、空心圆坯铸机和工字型异型坯连铸机。在英国的谢尔顿钢厂实现了全连铸。70年代由于国际能源危机的出现和连铸本身固有的节能优势，使连续铸钢进入迅猛发展时期。在世界粗钢产量一直徘徊在7亿t左右的情况下，连铸坯产量却持续增长。连铸设备和工艺技术日益完善，先后出现了结晶器在线调宽、带升降装置的盛钢桶回转台、多点矫直、连续矫直、压缩矫直

6、、气水喷雾冷却、连铸电磁搅拌、保护浇注、中间罐冶金、上装引锭杆、轻压下、多节辊、二冷动态控制、在线质量控制、共振结晶器、液面自动控制、漏钢预报等一系列新技术、新设备和新工艺，有力地促进了连铸机生产率的提高，保证了连铸坯的质量。80年代连铸进入完全成熟的全盛时期，在世界范围内连铸比以每年4的速度增长，1998年全世界连铸比达833，连铸已取代模铸成为占统治地位的浇铸工艺。直到生产工艺、操作水平和装备水平的不断提高和完善，总结出完整的对铸坯质量控制和管理的技术。几乎所有的钢种都可以进行连铸，并逐步实现连铸坯热装轧制和连铸坯直接轧制。此期间一些工业发达国家已接近或基本上实现了全连铸化。80年代中后期

7、，以高质量、高温无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率、高拉速连铸技术迅速发展。为提高小方坯连铸机的生产率、降低生产成本，各国都设法消除结晶器坯壳与铜壁之间的气隙，改善传热，以提高拉速。为此提出了各种新型的结晶器。如康卡斯特的凸型结晶器、奥钢联的钻石结晶器、达涅利的自适应结晶器。使用这些新型结晶器可使120mm120mm方坯的拉速由28mmin增加到43mmin，150mm150mm方坯的拉速由2mmim增加到35mmin。 连续铸钢长期以来一直局限在电炉钢厂内，大型钢铁联合企业1970年才开始生产连铸板坯。借助科学理论对凝固现象的深入了解推动了连铸的发展。炼钢技术在同一时期内的发展也是

8、连铸工业化的一个先决条件。低成本的电炉炼钢和联合钢铁厂的碱性氧气转炉炼钢比平炉更能保证连铸钢水的供应。今天，在这些炼钢工艺中，比重最大的是氧气炼钢，占到了633，相比之下，电炉和平炉分别占331和36。 连铸工艺的主要优势可概括为：收得率比模铸提高1012，成本降低20；由于从钢水到终产品的生产环节减少了，所需人时降低；取消了脱模、加热和初轧，设备投资低；有实现全连铸和高度自动化的可能性。 由于这些固有的优点，随着浇铸产品质量的提高，连铸延伸进了模铸的领域，普及度迅速提高。 1970年，连铸钢仅占粗钢产量的4，而到今天，已经达到了惊人的88。世界钢铁供大于求的形势即将消退，供需平衡即将恢复，粗

9、钢产量年平均增长速度4。2001年连铸钢产量8503亿t；2002年增长了62，达到9036亿t。2003年粗钢产量为9648亿t，较前一年增长了68；而2004年的粗钢产量达到了105亿t，增幅88，该年连铸产量达到937亿t。 在产钢大国中，中国占据世界连铸钢产量的2372，其后是日本1276和美国1038。中国连铸比9120，低于工业国的平均水平，但高于88的世界平均水平。在提高世界平均连铸比方面，中国仍将扮演重要角色。 钢铁生产者已经开始寻找能够充分发挥连铸优点的技术。德国SMS首当其冲于1989年在纽柯安装了薄板坯连铸机。这台连铸机上的漏斗形结晶器是新鲜事物，而其余部分的结构则与普通

10、连铸机相似。这推动了薄板坯连铸机在全球范围的工业化进程，产品厚度介于4070mm，正常拉坯速度55mmin。 薄板坯连铸的成功并没能阻止钢铁生产者继续探索更薄的连铸技术，研发重心是贝塞麦最初提出的带钢连铸概念。1999年，纽柯、BHP和IHI发起了Castrip工艺的工业化进程，蒂森克虏伯、于齐诺尔和VAI的Eurostrip也开始用钢水直接浇铸带钢。 在这种双辊带钢连铸工艺中，钢水灌注到两个逆向转动的浇铸辊之间，两个陶瓷侧挡板压在浇铸辊上，故构成了一个钢水池。钢水在铸辊上产生凝壳，凝壳延伸到两辊间的接触点，在此处合成一体，随着穿过铸辊缝而形成连续的钢带，向下移动离开连铸机。形成2mm厚带钢的

11、这个过程大约需要04s。根据钢带厚度、铸辊尺寸和钢水池深度的不同，浇铸速度通常从40mmin到130mmin不等。 最早的近终形连铸是为工字梁和型钢开发的，用八字形异型坯取代了方坯和矩形坯。工字梁异型坯降低了轧制的成本与能耗，提高了生产效率，其普通规格为（4801050）（355450）（120165）mm，拉坯速度04525mmin。经过近30年的发展，中国连铸已取得很大成就，到1997年1月，已建成连铸机280台821流(连铸机数量居世界第一)，其中板坯连铸机50台56流，方坯连铸机214台719流，其他类型连铸机16台38流，1998年生产连铸坯7883万t，连铸比达688。但与世界先进水平相比，在设备、自动控制、工艺技术和品种质量等方面，中国连铸技术都还有较大的差距，需要进一步改善和提高。 发展趋向 连续铸钢技术自50年代步入工业化以来，以提高连铸生产率、改善连铸坯质量、降低连铸坯能耗、扩大连铸坯品种为宗旨的新技术不断涌现和发展。展望21世纪，所能预测到的发展方向大致包括：近终形连铸(尤其是薄板坯和薄带坯连铸)、高速连铸、高质量产品的连铸，以及与三者相关的低过热度浇铸、半凝固加工和过程与质量控制等技术。90年代虽有几种薄板坯连铸工