常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用

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轻压下技术在连铸中的应用及研究

T H EMAL TRAC KIN G[6 ] ,它们也能模拟连铸过好[8 ,9 ] 。
程中的非稳态情况 ,实时地给出液相穴末端位置和液相穴的形状 ,但只是离线模型。
2 轻压下技术的应用效果
扇形段技术最先进的是奥钢联的 SMA R T
轻压下技术在板坯连铸中应用非常普遍 ,在
扇形段和西马克公司的 Cyberlink 扇形段。其中方坯连铸中特别是大方坯连铸中的应用也得到了
由于动态轻压下比静态轻压下能更好地改善铸坯内部质量 ,因此现阶段关于轻压下技术的研究多集中于动态轻压下。动态轻压下技术主要由热跟踪模型、自动调节系统和能够实现远程控制的扇形段 3 个部分组成。其中热跟踪模型和自动调节系统是控制系统 ,它们能在浇铸过程中 ,根据浇铸工艺条件 (钢种、浇铸速度、冷却水量等) 实时计算出液芯及两相区位置和目标辊缝。远程控制扇形段则是执行系统 ,它根据指令动态调整液压缸压力设置 ,改变辊缝和压下量 ,从而保证非稳态浇铸的轻压下效果。
1 轻压下技术的发展过程
轻压下技术是在收缩辊缝技术的基础上发展而来 ,它是通过在连铸坯液芯末端附近施加适当压力 ,产生一定的压下量来补偿铸坯的凝固收缩量[3] 。一方面可以消除或减少铸坯收缩形成的内部空隙 ,防止晶间富集溶质元素的钢液向铸坯中心横向流动 ;另一方面 ,轻压下所产生的挤压作用还可以促进液芯中溶质元素富集的钢液沿拉坯方向反向流动 ,使溶质元素在钢液中重新分配 ,从而使铸坯的凝固组织更加均匀致密 ,起到改善中心偏析和减少中心疏松的作用 ,如图 1 所示。
轻压下技术出现之初并没有静态和动态之分。直到 20 世纪 90 年代中后期 ,随着远程控制技术的进步 ,才提出了动态轻压下的概念[4] 。静态轻压下是浇铸前预先设定好辊缝 ,按照设定的

中国薄板坯连铸连轧技术的现状和发展

中国薄板坯连铸连轧技术的现状和发展中国薄板坯连铸连轧技术是指将熔化的金属经过连铸机连续铸造成坯料，然后通过连续轧制、切割等工艺过程，制成各种规格的薄板材料的生产技术。

目前，中国的薄板坯连铸连轧技术已经取得了较大的进步和发展。

主要体现在以下几个方面：
一、品种规格的增加
随着市场需求的不断增加，中国的薄板坯连铸连轧技术已经实现了从单一规格向多品种、小批量和高品质的发展。

目前，我国已经能够生产厚度为0.8mm以下、宽度在800mm以上的薄板产品，满足了市场对多种产品的需求。

二、技术水平的提高
随着技术的不断发展，中国的薄板坯连铸连轧技术逐步实现了数控化、自动化和智能化。

同时，新的轧制工艺和设备的应用，也使得产品的质量和生产效率得到了大幅提升。

三、环保意识的加强
在当前环保意识不断提高的背景下，中国的薄板坯连铸连轧技术也在不断推进环境保护措施。

例如，在生产过程中采用了新型的净化技术和设备，有效降低了环境污染和能源消耗。

未来，中国薄板坯连铸连轧技术还将继续发展和完善。

我们有理由相信，在技术革新和环保要求的推动下，中国的薄板坯连铸连轧技术将会更加先进、更加高效、更加环保、也更加适应市场需求。

- 1 -。

应用轻压下技术提高连铸坯质量的研究

采用优化的连铸轻压下工艺生产的试验轴承钢连铸坯中心碳偏析指数平均达到1.09级，中心疏松平均0.94级，一般疏松平均0.87级，缩孔平均0.47级。与攻关前的指标相比：中心碳偏析平均降低0.11，中心疏松平均降低1.86级，缩孔平均降低1.53级。各项指标达到项目考核技术指标。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2 技术报告
青海省重大科技攻关项目验收及成果鉴定报告
应用轻压下技术提高连铸坯质量的研究
项目编号：2004-G-110 管理部门：青海省科学技术厅承担单位：西宁特殊钢股份有限公司协作单位：青海博世冶金研究所
1.1 项目简介高碳的轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢是西宁特钢的主导产品，其年产量约占西钢年总产量的20％，在国内占有较大的市场份额。长期以来，西钢一直采用模注工艺生产这些钢。模注工艺生产的钢成材率低，生产成本高，表面质量差；采用连铸工艺生产的特殊钢表面质量好，成材率显著提高，极大地节约生产成本，因此，连铸成为当今特殊钢生产的主流。西宁特钢于1997年引进美国康卡斯特的合金钢大方坯连铸机，经过调试、试生产于1999年开始生产轴承钢、弹簧钢、碳素工具钢等高碳的特殊钢。虽然连铸钢的表面质量较模注钢有了很大的改善，但因高碳钢固液两相区较其它钢种宽，在连铸坯的凝固过程中由于选分结晶和凝固收缩导致富集溶质的钢液向中心的宏观流动而引起中心偏析，同时由于枝晶“搭桥”，下部钢液在凝固收缩过程中得不到上部钢液的补充，形成残余缩孔和中心疏松等缺陷，并伴随产生中心的正或负偏析。
二冷技术特殊钢连铸的冷却制度目前普遍采用的仍是以弱冷为主，弱冷不仅仅是降低比水量，更重要的是根据钢种特性合理分配各段比水量。
凝固末端液芯压下技术
为解决高碳钢连铸坯凝固过程中，由于导辊之间铸坯产生鼓肚引起的坯壳内容积变化和补偿凝固收缩，导致因残留钢液的宏观流动引起的中心偏析，对液相穴附近进行压下处理，具体方法一般有以下四种：

板坯连铸机软压下控制系统的研究与应用

板坯连铸机软压下控制系统的研究与应用1. 引言1.1 研究背景目前国内对于软压下控制系统的研究还比较薄弱，在实际生产中应用较少。

有必要对软压下控制系统进行深入研究，探索其在板坯连铸机上的应用，并评估其性能。

通过系统的研究和分析，可以为改善板坯连铸生产过程中的质量控制提供技术支持，推动板坯连铸技术的发展和完善。

本研究旨在探索软压下控制系统在板坯连铸机上的应用及其优势，为未来的研究和生产实践提供借鉴。

1.2 研究意义软压下控制系统作为连铸机关键的控制系统之一，在板坯连铸过程中起着至关重要的作用。

其研究具有重要的理论和实际意义。

软压下控制系统的研究可以提高板坯连铸机的生产效率和生产质量。

通过准确控制软压下的力，可以有效降低板坯的表面缺陷，提高板坯的成形质量，减少废品率，提高生产效率。

软压下控制系统的研究可以提高连铸机的运行稳定性和安全性。

合理设计软压下控制系统可以减少连铸机运行过程中的震动和振动，降低设备的故障率，保障生产的连续性和稳定性，提高生产安全性。

软压下控制系统的研究对于提高连铸机的自动化水平和智能化程度也具有重要意义。

通过引入先进的控制算法和技术，建立高性能、可靠的软压下控制系统，可以提高生产的自动化水平，减轻操作人员的劳动强度，提高设备的智能化程度。

软压下控制系统的研究具有重要的理论和实际意义，不仅可以提高连铸机的生产效率和生产质量，提高运行稳定性和安全性，还可以提高设备的自动化水平和智能化程度，促进板坯连铸工艺的发展和应用。

对软压下控制系统的研究具有重要的现实意义和发展价值。

2. 正文2.1 软压下控制系统原理软压下控制系统原理是板坯连铸机中一个重要的控制系统，其主要作用是在板坯连铸过程中通过对下模压力的调节，实现对板坯的形状和尺寸的精确控制。

软压下控制系统的原理基础是传感器采集板坯连铸过程中的各种参数，通过控制器对这些参数进行实时监测和分析，并根据预设的控制策略调节下模的压力，以达到对板坯形状尺寸的精确控制的目的。

板坯连铸轻压下技术的工艺优化

板坯连铸轻压下技术的工艺优化在板坯凝固过程中产生的中心偏析直接影响成品的质量，轻压下技术已成为改善中心偏析的重要手段。

本文介绍了板坯连铸动态轻压下技术的原理，通过对压下位置、压下效率、压下量等关键参数的分析，阐述了动态轻压下控制的基本策略。

标签：板坯；轻压下；工艺引言：随着国内钢产量的过剩，人们对钢铁产品质量的要求越来越高，连铸坯中心偏析和中心疏松等缺陷是影响钢材质量的主要因素之一。

碳钢、低合金钢、特殊钢等钢种的连铸其中心偏析和疏松是连铸坯的主要缺陷之一，它严重影响了钢材的性能。

目前，常用的改善铸坯中心偏析的方法有电磁搅拌、低过热度浇铸、轻压下等技术。

轻压下被视为一种有效解决中心偏析的技术，在国内的钢厂，通过引进、合作开发得到了广泛应用。

一、轻压下技术的基本原理为了较少中心偏折，在进行板坯铸造的过程中，必须要采取一定的的措施来使得未凝固的钢液减少流动，而轻压下技术的应用正是为了解决这一问题。

在板坯的末端区域选择较为合理的压下力，对钢液的流动进行阻止，保证在最后的凝固中心区域中的组织成分均匀，从而使得中心偏折的现象得到缓解。

但是在选择亚下力的过程中，要保证其适当性，过大反而会增加钢液的流动，起到相反的作用，并且使得设备的磨损加剧。

一般情况下，使用的压力都比较轻微（一般压下量在2mm—4mm之间）。

在轻压下技术中，又可将其分为静态轻压下和动态轻压下两种。

静态轻压下指的是只能在铸机的某一个固定位置实施轻压下；而动态轻压下则指的是可以在对板坯的实际凝固位置进行在线跟踪实施轻压下。

轻压下的效果与压下位置是否合适有着密切的关系，在进行压下位置的选择时，要尽可能地靠近板坯的凝固终点（假如已经完全凝固，就没有再进行轻压下的意义；如果仍然处于液态，则只能起到将板坯进行压薄的作用），如下图（图1）所示。

在静态轻压下，要求板坯的凝固终点必须落在辊列的固定位置，但是早实际生产中却难以进行准确控制。

除此之外，在事先设定的扇形段辊缝参数也不能够在浇铸过程中进行调整，由此就会使得轻压下效果达不到理想的效果。

板坯连铸机轻压下增压方法和实践

方法二：提高连铸机液压系统工作压力，即提高液压系统高压泵站的工作压力。此板坯连铸机扇形段液压系统设计压力 21 MPa，需提高到 23～24 MPa；液压介质为水乙二醇。该方法优点是实现比较简单，只需调节系统溢流阀，提高泵站压力即可。缺点是加速泵的磨损，若不更换液压介质，仍然使用水乙二醇，高压柱
塞泵寿命会大大降低。若更换液压介质，更换为耐磨阻燃的脂肪酸酯液压介质，费用比较高。液压系统总体压力提高，系统泄露量加大，电机耗电量增加。维修工作也将会大大增加。
方法三：连铸液压系统局部改造，采用增压阀台，局部增加液压系统工作压力，即只对参与轻压下的几个扇形段增加夹紧压力。增加增压阀台，改造部分管线，增加轻压下扇形段的工作压力，将液压压力从 21 MPa 增加到 23～ 24 MPa。原高压泵工作压力维持 21 MPa 不变，新设计制造增压阀台，对原液压系统局部改造。该方法与前两个方法比较优点是一次改造投资低，系统运行费用低，性价比高，效果良好。本文采用方法三。
余万吨置换产能将于
年投产
据 Mysteel 不完全统计，自 2018 年以来，全国共发布 96 项产能置换方案，其中 46 项将于 2020 年底前投产，涉及 12 省（市区），45 家钢企。拟新建炼钢产能 7 318.8 万吨、炼铁产能 6 837.05 万吨；退出炼钢产能 8 648.28 万吨、炼铁产能 8 361.23 万吨。拟新建高炉 48 座、转炉 45
若增压后，扇形段夹紧缸阀块上电磁换向阀泄漏量大，需将序号 3.1 减压阀压力调高，同时调节增压器入口节流阀，加大增压器入口流量。
图 1 增压阀台工作原理图为了防止夹紧阀台上滑阀式换向阀内漏量大问题，增压后高压油直接与夹紧阀台出口压力管线连接，并加球阀及单向阀控制。

八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用

收稿日期:2009-11-06; 修订日期:2009-11-14作者简介:冯科(1974- ),重庆人,高级工程师,工学博士.主要从事连铸冶金过程凝固传输现象的数值仿真研究.Email:fen2677@八钢四号板坯连铸机全程动态轻压下技术的应用冯科1,孔意文1,青绍平1,龙灏1,任佳1狄明军2,徐栋2,王豫东2,鲁军2,郭庆华2,吴军2(1.中冶赛迪工程技术股份有限公司,重庆400013;2.宝钢集团八钢公司第二炼钢厂,新疆乌鲁木齐830022)摘要:通过对八钢四号板坯连铸机现有轻压下系统的技术改造和升级,使其具备了(包括弧形段和水平段)动态的全程轻压下功能,并成功实现了工业化应用。

生产实践表明,改造后四号机在弧形段和水平段均可正常实施轻压下功能,整个压下过程平稳顺利,辊缝控制精度良好,L 2模型跟踪准确、算法先进,L 1程序控制合理、执行可靠,在矫直段实施轻压下时铸坯无内部裂纹生成,铸坯内部质量得以明显改善,充分实现了轻压下技术的冶金工艺效果。

关键词:板坯连铸机;动态轻压下;实时跟踪动态控制模型中图分类号:TG249.7 文献标识码:A 文章编号:1000-8365(2010)03-0348-04Application of Dynamic Soft -reduction Technologyin the No.4Slab Continuous Caster of Bayi SteelFENG Ke 1,KONG Y-i wen 1,QING Shao -ping 1,LONG Hao 1,REN Jia 1DI Ming -jun 2,XU Dong 2,W ANG Yu -dong 2,LU Jun 2,GUO Qing -hua 2,WU Jun2(1.CISDI ENGINEERING C O.,LTD.,C hongqing 400013,China;2.The No.2Steelmaking Plant,Bayi Steel,Baosteel Group,Urumuqi 830022,C hina)Abstract:Th e reconstru cting &upgrading work had been don e smooth ly for the origin al sof-tredu ction system of th e N o.4slab contin uou s caster in Bayi steel.As a resu lt,all th e segments (in clu ding both arc segments and horizontal segments )now possess the dynamic sof-t reductionfu nction,which have been pu t into th e indu strial application su ccessfu lly.Throu gh th e production practice,it can be seen that,after the reconstructing project,th e dynamic sof-t redu ction fu nctioncould be applied normally both in the arc segments an d in the level segments for the No .4slab caster,and th e whole sof-t redu ction process are condu cted steady and smooth ly,and the precisionof roll gap control is good.The L2model always m akes an exact trace for th e casting process and h as the advanced algorithm,while th e L1program ,with reasonable control fun ction an d th e reliable execu tion ,can be obtain ed.When the sof-t redu ction action was execu ted in th e un bendin g segm en t (Seg.7),th ere is no in ternal crack takin g place in all as -cast slabs,and the in ternal qu ality of slab su ch as center segregation is improved obviou sly,wh ich show good metallurgical effect by dyn amic sof-t redu ction tech nology.Key words:Slab continu ous caster;Dyn amic sof-t redu ction ;CCPS ONLIN E宝钢集团八一钢铁公司第二炼钢厂四号板坯连铸机,是由中冶赛迪工程技术股份有限公司独立承建的一台现代化板坯连铸机,于2008年8月正式投产。

薄板坯连铸连轧技术发展现状及展望

结论
薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟在优化工艺、提升产品质量和开发新型钢材等方面具有重要意义。通过组织模拟，可以深入了解轧制过程中材料的组织变化和性能特点，为生产工艺优化提供理论支持和实践指导。同时，针对不同应用场景选择合适的钢种和轧制工艺参数也成为可能，有助于提高钢材产品的质量和附加值。
未来研究方向
薄板坯连铸连轧轧制区背景及基础概念
薄板坯连铸连轧是指将液态钢水倒入薄板坯连铸机中进行连续铸造，然后将连铸坯送入轧机进行连续轧制。在这个过程中，钢水在连铸机中逐渐冷却凝固，形成具有一定形状和尺寸的连铸坯。随后，连铸坯被送入轧机进行高温高压的连续轧制，最终形成具有一定厚度、宽度和性能的钢材产品。
总的来说，中国薄板坯连铸连轧技术已经得到了广泛的应用和推广，并在不断创新和发展。未来，随着市场的需求和行业的发展，薄板坯连铸连轧技术将在钢铁产业中发挥更加重要的作用。
薄板坯连铸连轧是一种高效、节能的钢材生产工艺，具有较高的生产效率和产品质量。在轧制过程中，钢材的组织形态和性能特点对产品的质量和使用性能具有重要影响。因此，薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟成为了一个备受的研究领域。通过组织模拟，可以深入了解轧制过程中材料的组织变化和性能特点，为工艺优化和产品性能提升提供理论支持和实践指导。
薄板坯连铸连轧技术面临的挑战包括技术更新换代、市场竞争和技术人才的培养等方面。随着科技的不断发展，该技术将面临越来越多的新挑战和机遇。未来，需要加强技术研发和创新能力，不断提高产品质量和降低成本，以适应市场需求的变化。加强技术人才的培养和引进，为技术的发展和应用提供强有力的人才支持。
总之，薄板坯连铸连轧技术在新形势下取得了显著进步和发展，具有广泛的应用前景和重要的发展价值。未来，需要继续加强技术研发和创新能力，提高产品质量和降低成本，加强技术人才的培养和引进，以推动该技术在现代制造业中的进一步发展和应用。

板坯连铸轻压下技术的研究与应用

电磁搅拌、低过热度浇铸、轻压下等技术。实践表明，轻压下技术对改善铸坯的中心偏析有显著的作用，钢１铸机目前就是采用根据涟＃
凝固末端进行实时轻压下的动态轻压下技术。
图２铸坯的低倍照片（３５Ｈ）Ｑ４Ｂ—
２研究方法
９．ｌ７１７４．８２．９５Ｏ０．７２４２８７
图３凝固末端两相示意图
从表２中可以看出，钉试验得到的凝射
为摸清在采用动态轻压下技术条件下，铸坯中心偏析产生的原因，对轻压下各参须
图１辊式轻压下示先通过射钉试验核故
查二级轻压下模型的凝固末端与实测凝固末
轻压下技术的机理如图１所示：连铸在
量方面均有优势，但中心偏析和疏松是连铸
坯的主要缺陷之一，它严重影响了钢材的性能。目前，常用的改善铸坯中心偏析的方法有
２０级，２为典型铸坯低倍照片。为充分．图发挥轻压下功能，效地控制中心偏析和中有
心疏松，对１连铸机开展了一系列的轻压针＃下工艺优化研究工作。，
促进钢液中的溶质元素进行重新分配，而从使铸坯的凝固组织更加均匀致密，到改善起
中心偏析和减少中心疏松的作用。
涟钢１连铸机采用动态轻压下技术生＃产时，压下效果不佳，坯中心存在较为严轻铸重的偏析，部分中心疏松和中心偏析均达到

轻压下关键技术的研究及应用

内蒙古科技大学本科生课程论文题目：轻压下关键技术的研究及应用学生姓名：学号：专业：材料成型及控制工程班级：指导教师：轻压下关键技术的研究及应用姓名（内蒙古科技大学材料与冶金学院成型班 014010）摘要：铸坯在连铸生产过程中比较容易产生中心偏析和中心疏松缺陷，其质量会对后续的轧材质量产生直接的影响。

近年来，人们在不断的摸索研究中，得出了许多在连铸坯方面改善铸坯质量的新技术，凝固末端轻压下技术，凝固末端强冷技术，低温浇注技术，电磁搅拌技术等，其中最为有效的是轻压下技术。

本文综述了轻压下技术基本原理及其关键技术的研究与运用。

关键词：连铸；中心偏析、疏松；轻压下；关键技术The research and application of keytechnology of soft reductionYuan Lu(Inner Mongolia University of Science and Technology,school of Materials andMetallurgy,class of chengxing09-2 014010)Abstaract：It is very easy to produce center segregation and center porosity defects in continuous casting process，the quality of the followed products is impacted by the slab or billet.As more research in the field in recent years，a number of methods to improve the quality of products are proposed in the continuous casting，the most effective one is the soft reduction technology.This paper reviews the basic principles of soft reduction technology，this article reviews the research and application of soft reduction technology of basic principles and key technology.Key words：continuous casting；center segregation and center porosity；soft reduction；key technology随着人们对钢铁产品质量的要求越来越高，连铸坯中心偏析和中心疏松等缺陷越来越成为影响钢材质量的主要因素之一。

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常规板坯连铸轻压下技术的发展与应用【保护视力色】【打印】【进入论坛】【评论】【字号大中小】2007-09-14 11-13崔立新张家泉陶金明近年来，利用动态轻压下改善常规板坯、厚板坯以及大方坯连铸的生产效率、控制铸坯常见的中心偏析、中心疏松和中心线裂纹等缺陷在生产实践中不断得到肯定。

由于其在连铸过程既控制铸坯温度又控制铸坯的压下变形，从而在提升铸坯内部质量、提高连铸生产效率和缩短后续轧制生产流程等方面具有的巨大发展潜力和独特优越性，正在被视为发展中的新一代连铸技术而受到广泛关注。

连铸轻压下指在铸坯凝固末端一个合适的两相区内利用当地的夹辊或其它专门设备，对铸坯在线实施一个合适的压下量，用以抵消铸坯凝固末端的体积收缩，避免中心缩孔（疏松）形成；抑制凝固收缩而引起的浓化钢水流动与积聚，减轻中心宏观偏析程度的铸坯凝固过程压力加工技术。

其中，将只能在铸机辊列某一固定位置实施的轻压下称之为静态轻压下；能够在线跟踪铸坯的热状态，并根据其当时的实际凝固位置实施轻压下称之为动态轻压下。

由于动态轻压下技术在提升铸坯内质、提高连铸效率等方面独特的优越性，已得到国内外日益广泛的重视。

连铸轻压下技术发展历程1 轻压下技术思想的提出上世纪八十年代，为了研究板坯的中心偏析和避免使用电磁搅拌所带来的中心白亮带问题，新日铁公司曾尝试在凝固末端的扇形段人为加大辊缝收缩量（约0.6-0.8mm/m），发现其对控制板坯鼓肚和中心偏析有比较明显的效果。

这就是所谓的板坯静态轻压下，静态轻压下必须与拉速很好配合才能具有比较稳定的工艺效果，应用过程中有很大的局限性。

此后，新日铁和NKK 还分别研究了一些变异的轻压下途径，如NKK 提出人为鼓肚轻压下的概念，并将此应用在该公司福山6 号板坯连铸机上。

新日铁也提出过圆盘凸型辊轻压下法，其做法是把夹辊的中间部分做成凸台。

不难发现，由于上述轻压下工艺一直没能摆脱静态轻压下固有的局限性，实际生产中，难以很好地发挥作用，所以这些技术一直难以推广应用。

但它为凝固过程通过辊缝控制来改善铸坯内部质量提供了发展思路。

2 轻压下技术思想的发展八十年代末，薄板坯近终形连铸连轧短流程技术在欧洲开始发展。

其为了缩短后续热轧流程，一方面减薄铸坯浇铸厚度，另一方面利用远程调节辊缝技术可在连铸二冷区的一个较长的范围对铸坯进行带液芯压下，甚至包括一定的固芯压下，如铸轧。

原德马克（Demag）公司在意大利阿尔维迪的ISP流程中最先使用了铸轧技术。

在该工艺中，把原来二冷段扇形段夹辊单独控制，逐步改成了6～8对辊一组的常规扇形段，由前后各一对液压缸来调整每个扇形段的辊缝及其锥度，这样简化了原有扇形段的结构。

随后，西马克(SMS)公司的世界第一条CSP薄板坯连铸连轧生产线于1989 年在美国纽克格拉福特斯维尔厂建成投产。

意大利达涅利(Danieli)公司于1992 年在意大利ABS 钢厂进行其灵活型薄板坯连铸机（FTSC，flexible thin slab caster）半工业性试验，并于1995 年在Nucor Hickman 实验性生产。

这些技术在逐步发展过程中都采用了液芯压下技术，每个扇形段在上下各一对液压缸的驱动下可以独立调整辊缝的大小和锥度。

并同时提供了动态液芯长度计算与控制技术，能够针对不同钢种和浇铸参数，根据凝固模型和现场扇形段液压缸压力的反馈来实现液芯压下终点位置的动态控制，以获得最佳的液芯压下效果。

以上各种近终形连铸中的带液芯压下或铸轧工艺为常规板坯连铸凝固末端施加轻压下工艺提供了思路和设备方面的可能性。

3 轻压下技术的走向成熟1997 年，奥钢联（VAI）率先将其发展为常规板坯远程动态收缩辊缝控制技术，也即动态轻压下技术，首次用于芬兰RAUTARUUKKI 钢厂6 号板坯铸机的改造，取得了较好的使用效果。

VAI 利用其研制的SMART®扇形段液压辊缝控制技术，可实现铸流辊缝的远程调节。

通过在板坯铸机弧形段、矫直段乃至水平段采用SMART®扇形段，并配以动态热跟踪模型（DYNACS®）准确跟踪铸坯的热状态和凝固进程，再利用所开发的ASTC 模型，实现对铸坯凝固终点的实时轻压下。

由于SMART®扇形段为长程布置，实际生产中即使板坯凝固终点可能因工艺而发生变动，也总能依据模型在其当时的实际凝固终点合适位置实施轻压下，从而实现比较稳定地控制中心疏松和减轻中心偏析的目的。

1998 年，德国MDH 公司为Dillinger 钢厂的设计的5 号厚板（400mm 厚）铸机投产，其中使用了四个远程液压辊缝可调扇形段，并具有动态轻压下功能。

该动态轻压下厚板铸机在生产高牌号抗硫化氢开裂管线钢方面所获得的高质量受到世界关注。

其后，板坯动态轻压下技术逐渐受到关注和重视，如SMS Demag 注册的专利技术Cyberlink®扇形段和SGC（segment gauge control）等技术均可以用于板坯连铸的动态轻压下。

其中，2004 年，SMS Demag 的Cyberlink 扇形段在德国Salzgitter新3 号板坯连铸机上获得应用，并通过在线的位移传感器和振动阻尼法实现了板坯厚度在线测量和凝固终点判定，从而可改善动态轻压下减轻中心偏析的效果。

常规板坯轻压下技术的作用原理与效果分析常规连铸条件下，由于钢水选分结晶和枝晶凝固特性，铸坯在最后凝固的中心线区域将因溶质积聚和钢水流动补缩困难不可避免地产生中心偏析和中心疏松缺陷，如图1a。

若在铸坯的凝固末端实施轻压下，如图1b所示，一个合适的压下量能对富集溶质的凝固前沿加强对流和搅拌、促进枝晶脱落和重熔、增加结晶核心和凝固过冷度，促进最后凝固的中心热节（hot spot）区域组织和成分均匀，从而得到减轻中心偏析的效果；此外，一定的压下量还可以补偿凝固末期残余钢水的体积收缩、加强铸坯的补缩充填能力，因而可减轻中心疏松程度，并可能促进中心线裂纹的焊合，达到增加铸坯的中心致密度的效果。

(a)常规连铸 (b)连铸轻压下图 1 常规连铸与连铸轻压下工艺原理示意显然，轻压下的效果与合适的压下位置密切相关，与动态轻压下相比，静态轻压下必须保证铸坯的凝固终点落在辊列的某一固定位置，在实际生产中有很大控制难度，其轻压下效果也很难保证。

此外，只有合适的压下量才能达到改善铸坯内部质量的效果。

为了补偿铸坯的凝固收缩，必须保证有足够的压下量。

而压下量过大，又可能因超过铸坯的极限应变而导致裂纹产生；连铸过程中，在铸坯的凝固终点之前其内部钢水一直具有很好的流动与充填能力，铸坯的补缩条件较好，不易产生集中缩孔；但随着温度的降低，铸坯末端凝固两相区内枝晶开始搭桥，枝晶内剩余的浓化钢水也因温度降低黏度增加以及枝晶间渗流阻力的增加，补缩流动能力逐渐丧失。

常规连条件下，这样的临界固相率之上的两相区内枝晶间液体分散凝固必然留下疏松缺陷，因此，除压下量大小外，轻压下起始点位置或压下范围对补偿残余凝固体积收缩的有效性也有重要影响。

合适的轻压下工艺显然还与所浇铸的钢种乃至铸机设备特点密切相关。

因此，动态轻压下技术不但需要实现对铸坯凝固过程的精确热跟踪，还需要深入认识和掌握轻压下过程铸坯凝固与变形等复杂热-力学行为。

为此，本文作者曾以国家技术创新项目为依托，对板坯连铸动态轻压下过程的热与变形特点及其工艺控制的核心技术开展了系统的理论、实验和数值模拟研究，对轻压下工艺条件下板坯的变形特点以及轻压下过程的二冷传热机制新特点进行深入的认识。

常规板坯连铸轻压下过程的二冷传热特点长期以来，人们从传热学角度对于连铸二冷过程开展了大量的研究，连铸二冷传热模型也已广泛地应用于实际连铸过程的冷却控制。

但也不难发现，以往的研究多对复杂的二冷换热过程在模型和/或边界条件上做了大量的简化，比如：1）多采用综合换热系数来处理铸坯在二冷区的传热边界条件；2）将二冷过程夹辊与铸坯的交互接触传热作用折合到综合换热系数中，而忽略了铸坯在进出接触辊子前后的冷却不均匀性；3）只关注拉坯方向的各冷却区的温度控制而忽略宽向温度的不均匀性；4）忽略喷淋特性与实际换热效果的差异；5）基本不考虑铸坯的冷凝收缩等变形过程对其热-力学状态和传热效果的影响等等。

这些简化无疑已不太适合当前诸如连铸过程动态轻压下等连铸控制技术发展的需要。

有鉴于此，为了更好地反映连铸过程铸坯的热和力学状态特点，研究轻压下工艺的力学与冶金效果，本文作者研究建立了包括夹辊在内的板坯三维热力耦合有限元分析模型，其中用黏塑性本构模型描述高温铸坯，用接触理论描述铸坯与夹辊的热和机械交互作用，以期对板坯连铸二冷和轻压下过程的二冷传热机制进行深入的分析。

1 铸坯凝固进程及表面温度分布铸坯表面温度和中心温度沿拉坯方向的变化规律如图2所示。

当前计算工况条件下，铸坯的冶金长度达到30m。

而在离弯月面下10m左右铸坯中心点的温度已进入该计算钢种的液相线温度，在随后的20m之多的范围内，铸坯中心基本处于两相区状态。

图 2 铸坯表面和中心温度沿拉坯方向的变化计算获得的铸坯在轻压下过程处于不同压下段位置时坯壳表面温度的分布如图3所示。

可见，随着铸坯的运行和轻压下加工，其表面温度逐渐下降，且压下辊对坯壳的冷却作用和冷却区域也逐渐明显。

轻压下加剧了坯壳表面经由辊列的温度起伏。

（a）处于第一压下段内；（b）处于两压下段内；（c）出两个压下段时图 3 铸坯在轻压下前后不同位置时的温度分布2 板坯二冷传热的分配连铸二冷过程存在多种传热机制，包括：铸坯表面辐射散热，冷却水蒸发带走热量，冷却水加热带走热量以及铸坯与夹辊接触导热。

考虑到连铸轻压下条件下，由于辊子和铸坯接触条件的变化，从铸坯与夹辊之间的接触换热系数和铸坯与二冷水的对流换热系数进行对比，铸坯与辊子之间的接触换热（2500W/m2·K）是二冷水对流换热系数的3～20倍。

因而，二冷传热的分配关系也将发生变化。

本研究在温度场计算的基础上对不同工艺下板坯二冷散热及其分配关系进行定量分析和比较。

根据模型的温度计算结果，按一个辊间距计，提取对应冷却区域的节点热流，对比发现：（1）常规连铸工况下，板坯二冷不同散热机制的热流分配比例为：喷水换热区散热量约占散热总量的69.3%，接触换热区占17.6%，辐射换热区占13.1%。

（2）以单辊压下量0.3mm，总压下量3.5mm的轻压下工艺为例，轻压下条件下板坯二冷区不同散热机制的贡献发生显著改变：其中接触换热所占比例上升为39.6%，为常规连铸的两倍之多；而喷水换热和辐射换热所占比例分别下降为52.1%和8.3%。

不同轻压下工艺下以上热量分配的关系和差异如图4所示。

可见，铸坯与夹辊之间的接触换热随着轻压下量的增加而增加。

图 4 不同轻压下工艺下板坯二冷热量分配以上可见，轻压下工况下，辊子不仅要承受更大的铸坯反力，承受的热载荷也将大大增加，因此，轻压下工艺对板坯夹辊，尤其是压下辊的刚度与冷却设计也提出了更高的要求。