现代连铸新工艺新技术与铸坯质量控制带光盘

不锈钢连铸技术与质量控制概述不锈钢是一种钢铁合金，具有良好的抗腐蚀性能和高温强度，广泛用于航空航天、核工业、化工等领域。

不锈钢连铸技术是指将融化的钢水通过连续铸造机构，以高速流动的形式注入成型模具，实现不锈钢的连续成型加工。

该技术具有生产效率高、材料利用率高、产品质量稳定等优点，成为不锈钢生产中不可或缺的一部分。

本文将从不锈钢连铸技术的基础知识以及质量控制方面对该技术进行介绍。

不锈钢连铸技术基础知识工艺流程不锈钢连铸工艺流程包括冶炼、调和、钢包倒炼、连铸、探伤、切割、修边、检验等环节。

每一个环节都与目标产品的质量密切相关，必须进行精细化控制。

工艺特点不锈钢连铸技术具有以下几个特点：•操作简便：该技术不需要进行预加热、保温和四合一等复杂操作，降低了生产难度和劳动强度。

•材料利用率高：因为该技术为连续成型加工，相比传统的熔炼方式，可以节约原材料。

•生产效率高：因为生产过程不需要间歇等待，直接通过铸坯切断就可实现整体生产，提升了生产效率和生产数量。

不锈钢连铸技术质量控制不锈钢连铸技术是一种涉及多重环节操作的综合性技术，必须根据具体情况制定对应的质量控制方案。

这里介绍一些常见的质量控制要点：冶炼环节冶炼环节需要保证炉温达到标准温度，同时保证原材料在合适条件下的充熔。

因为不锈钢合金中含有一定比例的铬性元素，所以铬元素的总量必须控制在合适范围内，同时还要注意钼、钴、铌、钛等元素的含量控制。

连铸环节连铸环节是不锈钢制品产品质量稳定的关键环节，需要注意如下几个方面：•铸模的几何形状特征：技术人员必须按照产品制品的尺寸、形态和表面质量，设计出合适尺寸的铸件模具。

•浇注量的控制：铸坯的内部结构、麻花等缺陷，均与浇注量有关，必须在设计铸口和预定浇注量（速度）时进行精确定量。

•连铸速度：速度过快会导致外表面的薄壳还没有形成就受到拉拽，从而导致缺陷。

检验环节检验环节是判定产品质量的最后一道关卡。

具体要点如下：•几何尺寸检验：需要进行产品的几何尺寸测量，检测制品是否符合设计要求。

(2)结晶器振动：铸坯表面薄弱点是弯月面坯壳形成 的“振动痕迹”。振痕对表面质量的危害是：1)振 痕波谷处是横裂纹的发源地，2)波谷处是气泡、渣 粒聚集区。为此，采用高频率小振幅的结晶器振动 机构，可以减少振痕深度。
• (3)初生坯壳的均匀性：结晶器弯月面初生坯壳 不均匀会导致铸坯产生纵裂和凹陷，以致造成
从工艺操作上，应采取以下措施： (1)无渣出钢：转炉采用挡渣球，电炉采用偏心炉
底出钢，防止出钢渣大量下到钢包。 (2)钢包精炼：根据钢种选择合适的精炼方法，以
均匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂 物等。
(3)无氧化浇注：钢水经钢包处理后，钢中总氧含 量可由130ppm下降到20ppm以下。如钢包→中间包 注流不保护或保护不良，则中间包钢水中总氧量又 上升到60～100ppm范围，恢复到炉外精炼前的水平， 使炉外精炼的效果前功尽弃。
➢连铸机的高生产率( 作业率、拉 速、设备可靠)
➢连铸坯的质量( 铸坯洁净度、铸 坯表面缺陷、铸坯内部缺陷)
一、 提高连铸机生产率
1.1 提高连铸机作业率 目前在钢铁工业发达国家, 现代化大型板坯连铸 机的作业率已达90%以上, 方坯连铸机的作业率 也在90%以上, 有的甚至达到了95%。
提高连铸机作业率的措施:
( 1 ) 提高连浇炉数。国外钢厂板坯连浇炉数在 1500炉以上, 方坯在1000 炉以上。
( 2 ) 提高结晶器的使用寿命。在日本结晶器寿命 由200~300 炉提高到1 000~3 000 炉。
( 3 ) 结晶器下部钢板采用多层电镀、先镀Ni 再镀 磷化物和Cr, 并改变镀层范围和厚度。
( 4 ) 改变结晶器冷却槽的形状和间隔, 铜板表面弯 月面附近温度可降到100 ℃左右, 寿命大大提高。

浅谈轧钢生产中应用的新技术新工艺近年来，轧钢生产中所涌现的新技术、新工艺主要是围绕节约能源、降低成本、提高产品质量、开发新产品所进行的。

这些技术的应用可极大地提高产品的竞争能力。

一、以节能降耗为目标的新技术1.连铸坯热送热装技术连铸坯热送热装技术是指在400℃以上温度装炉或先放入保温装置，协调连铸与轧钢生产节奏，然后待机装入加热炉。

在轧钢采用的新技术中热送热装效益明显，主要表现在：大幅度降低加热炉燃耗，减少烧损量，提高成材率，缩短产品生产周期等。

连铸坯热送热装技术的实现还需要以下几个条件：（1）质量合格的连铸板坯；（2）工序间的协调稳定；（3）相关技术设备要求，如采用雾化冷却、在平面布置上尽可能缩短连铸到热轧之间的距离、通过在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑等；（4）采用计算机管理系统。

根据国内目前的实际情况分析，需要继续推广该技术，己经采用的轧机应当在提高水平上下功夫。

通过加强管理保证该技术的连续使用，不断提高热装率和提高热装温度，同时进行必要的攻关，解决由于采用热装技术以后，产生的产品质量不稳定问题。

2.薄板坯连铸连轧技术薄板坯连铸连轧是20 世纪80 年代末实现产业化的新技术，是钢铁生产近年来最重要的技术进步之一。

根据国外的统计，目前薄板坯连铸连轧生产线可以生产的品种主要有：低碳钢、低合金钢、普通管线钢、可热处理钢、弹簧钢、工具钢、电工钢、耐磨钢和部分不锈钢等。

现在，薄板坯连铸连轧厂可以覆盖大多数的热轧带钢的品种范围，但是一些高性能要求和高附加值的品种还不能生产。

国外正在进行扩大品种的研究工作，希望在短时间内能够使薄板坯连铸连轧的产品覆盖更多传统轧机生产的热轧带钢。

目前的发展工作主要集中在低碳和超低碳深冲钢的生产、高牌号管线钢的生产、高强度钢的生产等几个方面。

增加薄板坯连铸连轧品种所采取的主要措施归结起来主要有：改进电炉原料结构，普遍进行铁水预处理，加强钢水精炼，配备真空精炼设备，从根本上改善钢水的纯净度；改进结晶器的结构；二冷普遍采用轻（软）压下技术，并根据钢种、铸速对二冷区域轻（软）压下的起、终点、压下量及压下速率进行智能化控制；加大铸坯厚度以增加压缩比，提高浇铸过程中结晶器液面的稳定性；进行粗轧；多次高压水除鳞；进行铁素体轧制等7 个方面。

连铸中的SMART扇形段技术和ASTC铸坯锥度控制2002年12月，VAI的七台九流板坯连铸机采用了SMART/ASTC技术进行了操作。

SMART/ASTC技术可用于板坯和方坯连铸机，可连铸各种钢种。

优化中心质量是连铸技术的重要目标。

改善中心质量的一种方法是通过减少最终凝固点附近的连铸厚度补偿热收缩。

这种工艺被称之为“轻压下”。

VAI开发了一种轻压下技术，叫做铸坯锥度自动控制（ASTC），和液压调节SMART扇形段技术联合使用。

该技术可根据在线计算的铸坯凝固位置动态地调节理想的辊缝形状。

SMART/ASTC技术可以按任何铸速、在瞬时连铸条件下优化铸坯内部质量。

由VAI开发的这项技术能迅速地改善拉坯扇形段内辊缝设定，在没有人工介入的情况下实现不同的连铸厚度。

冶金背景因为钢在某一固定温度不凝固，但是超过某一温度范围就会出现糊状区，即钢不完全是液态，也不完全是固态。

在这个糊状区，根据不同的参数如，合金化元素含量、凝固速度和过热温度，会出现偏析。

在最终凝固点附近，铸坯中心的连铸方向的温度梯度大于板坯表面的温度梯度。

这样导致残余熔体流向铸坯内部液相穴的末端并凝固，而且合金化元素的浓度很高，如C、Mn、P和S。

这就是中心偏析。

减少中心偏析的一种方法是轻压下。

即通过调节拉坯扇形段内的辊缝锥度机械地减少流向铸坯内部液相穴末端的铸坯厚度。

决定轻压下的最主要参数是铸坯规格、铸速、钢的化学性质、过热和铸坯的二次冷却。

由于在连铸过程中，连铸参数不断发生变化，所以动态的辊缝调节系统比简单的机械调节系统具有优势。

由VAI开发的动态调节SMART扇形段技术与工艺控制技术联合使用，称为铸坯锥度自动控制（ASTC），可用于最佳辊缝锥度的在线计算。

SMART扇形段设计由于连铸操作的边界条件要求很高，以前只是把静态软压下用于某一限定的规格。

在先进的数字模拟基础上结合广泛的试验，VAI开发了能动态定位扇形段内框的技术。

该系统不但可靠，而且非常适于钢厂的苛刻条件。

连铸圆坯凝固传热行为与铸坯质量的控制孙向东;朱立光;朱新华【摘要】在连铸生产过程中,二次冷却在很大程度上影响着铸坯的传热状态,从而在铸坯凝固组织的形成过程中有着决定性的作用.连铸坯裂纹是制约其生产产量和质量的主要缺陷之一.通过对圆坯凝固传热的分析,探索影响铸坯裂纹发生的因素.从而从理论上避免裂纹的发生,保证连铸生产无缺陷铸坯.【期刊名称】《河北联合大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2013(035)002【总页数】6页(P28-33)【关键词】圆坯凝固;传热;二次冷却;裂纹【作者】孙向东;朱立光;朱新华【作者单位】河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009;河北联合大学河北省现代冶金技术重点实验室,河北唐山063009【正文语种】中文【中图分类】TF777随着连铸技术的发展，提高连铸坯产量和质量成为连铸技术研究的主要问题之一。

连续铸钢技术是将液态钢水在浇注过程中连续不断地冷却凝固成固态，在这一高温过程中伴随着极其复杂的传质，传热，相变以及流动等物理化学现象。

铸坯在冷却凝固传热过程中，由于受到复杂力的作用(机械应力，热应力，相变应力等)，从而对连铸坯的质量有着直接的影响，连铸坯在这一过程中所形成的各种缺陷(包括表面裂纹，内部裂纹，缩孔，偏析，变形等)基本上与温度的分布有关系。

因此，在很大程度上来讲，通过研究连铸坯在二次冷却过程中的凝固传热行为，来合理的控制铸坯的冷却条件，从而提高铸坯的质量是非常有必要的。

连铸坯裂纹是影响连铸机产量和铸坯质量的重要缺陷之一。

据生产资料统计铸坯各类缺陷中约50%为铸坯裂纹。

铸坯出现裂纹，严重的情况时会导致铸坯出结晶器后拉漏，影响铸坯收得率;轻微裂纹也不能直接送轧钢厂进行轧制，必须进过精整处理者要进行精整处理，影响铸坯的热送率。

因此说，铸坯一旦出现裂纹，就会影响铸机的生产率，产品的合格率。

唐山科技职业技术学院毕业论文论文题目：连铸坯的质量控制系别专业班级学生姓名学号指导教师日期摘要连铸坯质量决定着最终产品的质量。

从广义来说所谓连铸坯质量是得到合格产品所允许的连铸坯缺陷的严重程度，连铸坯存在的缺陷在允许范围以内，叫合格产品。

连铸坯质量是从以下几个方面进行评价的：(1)连铸坯的纯净度：指钢中夹杂物的含量，形态和分布。

(2)连铸坯的表面质量：主要是指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下气泡等缺陷。

连铸坯这些表面缺陷主要是钢液在结晶器内坯壳形成生长过程中产生的，与浇注温度、拉坯速度、保护渣性能、浸入式水口的设计，结晶式的内腔形状、水缝均匀情况，结晶器振动以及结晶器液面的稳定因素有关。

(3)连铸坯的内部质量：是指连铸坯是否具有正确的凝固结构，以及裂纹、偏析、疏松等缺陷程度。

二冷区冷却水的合理分配、支撑系统的严格对中是保证铸坯质量的关键。

(4)连铸坯的外观形状：是指连铸坯的几何尺寸是否符合规定的要求。

与结晶器内腔尺寸和表面状态及冷却的均匀程度有关。

本文从以上四个方面对实际生产中连铸坯的质量控制采取的措施进行说明。

关键词：连铸坯；质量；控制1 连铸坯纯净度度与产品质量1.1纯净度与质量的关系纯净度是指钢中非金属夹杂物的数量、形态和分布。

与模铸相比，连铸的工序环节多，浇注时间长，因而夹杂物的来源范围广，组成也较为复杂；夹杂物从结晶器液相穴内上浮比较困难，尤其是高拉速的小方坯夹杂物更难于排除。

夹杂物的存在破坏了钢基体的连续性和致密性。

大于50μm的大型夹杂物往往伴有裂纹出现，造成连铸坯低倍结构不合格，板材分层，并损坏冷轧钢板的表面等，对钢危害很大。

夹杂物的大小、形态和分布对钢质量的影响也不同，如果夹杂物细小，呈球形，弥散分布，对钢质量的影响比集中存在要小些；当夹杂物大，呈偶然性分布，数量虽少对钢质量的危害也较大。

例如：从深冲钢板冲裂废品的检验中发现，裂纹处存在着100～300μm不规则的CaO-Al2O3和Al2O3的大型夹杂物。

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三、 高效连铸的开发及应用
• 高效连铸技术是20世纪80年代中后期发展起 来的，是连铸技术优化发展的方向。所谓高 效连铸通常是指比常规连铸生产效率更高， 以高拉速为核心，以高质量、无缺陷铸坯生 产为基础，实现高连浇率、高作业率的连铸 系统技术。其核心是高拉速技术。
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三、 高效连铸的开发及应用
连铸机高的作业率和高的铸坯质量是与钢水在连铸机 凝固过程紧密相连的，这样就需要不断改进连铸机设备、 工艺技术和过程控制技术以实现优化配置，使连铸机生产 达到高产量、高质量、低成本的目的。
因此，今天简要介绍为实现这一目标，目前连铸生产 中所采用的先进技术和今后的发展趋势。
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2.1 连续铸钢技术的发展历程
量扩张到结构优化的战略转移。突出的贡献之一在于连 续铸钢技术的工业化，取代了用钢锭模铸钢、初轧机开 坯的第一代钢液成形技术，从而使从炼钢到轧制成材的 工艺生产线连续化成为可能。而今，随着相关行业科学
技术的进步，特别是控制技术的发展，传统连铸技术已 无竞争能力可言，即将为以高效连铸、近终形连铸为代 表的新一代连铸技术所代替。目前，连铸技术水平的高 低已成为一个国家钢铁工业技术水平的重要指标之一。
—出结晶器均匀的坯壳厚度； —液相穴的长度； —铸坯的冷却强度。
• 第一阶段(1840—1930年)
连续浇铸金属液思想的启蒙阶段。 最早 (1887年)提出与现代连铸机相似的连铸设备建议 的是德国人Ｒ.Ｍ.Ｄａｅｌｅｎ，在其开发的设 备中已包括了上下敞开的结晶器、液态金属注入、 二次冷却段、引锭杆和铸坯切割装置等。
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2.1 连续铸钢技术的发展历程
• 第二阶段(1940—1949年)
高 效
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3.1 高效连铸的应用

连铸板坯质量提升措施[摘要]:连铸板坯的质量控制十分重要。

自从应用连铸以来在实验中和生产实践中找到了很多提高连铸板坯质量的方法,随着科技的进步新的更好的方法会不断地涌现。

[关键词]: 板坯连铸机钢水质量温度控制中间包扇形段中图分类号：f416.4 文献标识码：f 文章编号：1009-914x(2012)29- 0060-01连续铸钢技术经历了“从上世纪40年代的试验开发、50年代开始步入工业生产、60年代弧形铸机的出现、70年代由能源危机推动的大发展、到80年代日趋成熟的技术和90年代面临新的变革”的60年历史发展历程。

80年代连铸技术日趋成熟连铸已不再是一种“保密的工艺”。

开始普遍建立人员培训和教育制度以及预防性维护。

同时也出现结晶器自动调宽、流式结晶器液面控制、漏钢预报、中间包等离子加热等。

90年代以后连铸技术又面临一场新的革命。

目前所能预测的发展方向大致包括近终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、高速浇铸、高清洁性产品的连铸、低过热度浇铸、半凝固加工技术和过程与质量系统控制技术等。

为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶器下口设2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐渐弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。

垂直段可使液相穴内夹杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善，偏析减轻。

下面简介提高铸坯质量的措施。

1、对钢水质量的要求钢水要进行脱硫、脱磷、脱夹杂物的控制级温度控制。

钢水成分要进行调整,主要是调整钢水中的c、mn、si、al 等成分,称之为合金微调。

钢水进行真空冶炼,主要是脱去氢气、氧气和氮气。

对钢水进行吹氩处理,目的是均匀钢水温度,并使夹杂物上浮。

经过上述处理的高质量合格钢水,由炼钢厂送入连铸厂大包回转台上,准备浇铸。

2 、浇铸温度的控制影响铸坯质量的重要因素是: 浇铸温度、浇铸速度、冷却水量、保护渣、耐火材质等。

其中浇铸温度是十分关键的要素。

钢水的铸造温度高低与钢坯中夹杂物的多少、产生内外裂纹和中心偏析及生产操作的稳定性有十分密切的关系。

板坯连铸生产工艺及质量控制研究摘要：连铸生产工艺本身具备高效、经济等特点，在相关部门的要求下，连铸工艺对连铸坯质量有着较高的要求。

在特定的连铸工艺下，连铸装备水平、钢种性质、工况等基础上，才能有效控制结晶质量。

本文主要探讨的是连铸生产工艺极其质量控制，首先分析了结晶器冷却工艺及质量控制，同时阐述了扇形段二冷工艺质量控制，最后总结了连铸机辊距工艺及质量控制。

关键词：板坯连铸；生产工艺；质量控制1板坯连铸机油气润滑系统由于油气润滑有着诸多较干油集中润滑方面的优势，油气润滑技术应用于连铸方面的研究一直在进行着。

方坯连铸由于润滑点数相对小，油气润滑技术早期成功应用于方坯连铸中；随着技术的发展，采用一套油气润滑系统对上千个润滑点甚至是几千个润滑点的板坯连铸机进行润滑的技术已经变得成熟并得到了广泛的应用。

在中国，油气润滑开始于20世纪90年代，随着宝钢、武钢等企业从国外大批引进具有油气润滑配套的轧机、高线等设备。

在连续铸钢领域，油气润滑技术首先在方坯连铸机上应用，并逐步开始在板坯连铸生产线乃至其他各个领域推广使用。

1.1板坯连铸机油气润滑系统介绍油气润滑技术由油雾润滑发展而来。

19世纪后期，人们用矿物油润滑蒸汽缸，出现了油气润滑的雏形。

在20世纪初，空压机得到广泛应用，同时空压机润滑需要一种类似油雾润滑装置的润滑器，在工业的应用过程中发现，从空压机里出来的空气中含有油，并且像“雾”一样沉积在设备周围起到润滑作用。

20世纪60年代，人们发现可以用压缩空气作为载体将润滑油通过管路输送到润滑点，初步奠定了油气润滑的基础。

到20世纪70年代，油气润滑技术工业应用得到了发展，使润滑技术进入了一个新的时代。

油气润滑是一种集中润滑方式，其原理是运用连续流动的压缩空气对间歇供给的稀油产生作用以形成涡流状的液态油滴并沿管壁输送至润滑点。

这一新型的流体被称为“气液两相流体”。

在油气润滑中，喷入轴承的油滴的状态在很大程度上取决于喷嘴的设计、压缩空气的速度和润滑油的表面张力。

动形式已难以奏效, 而非正弦振动就显示出了优势。非正弦振
动的最大特点是上升速度小, 而移动时间长, 下降速度大而移动 时间短。
( 4) 结晶器保护渣技术 高效连铸结晶器保护渣应具有低粘度、低结晶温度、 低软化及熔融温度, 合适的碱度及较快的熔化速度。日本 学者提出, 不宜经常加CaF2 和Na2O 等助熔剂来降低其粘
络布置, 根据各个热电偶测得的温度变化进行预报, 拉漏率
在0.4%以下。
( 7) 异钢种接浇技术。在结晶器内插金属连接件并放入隔层 材料, 防止钢液成分混合。缩短连铸辅助作业时间, 提高金 属收得率。
(8) 钢包、中间包和浇注水口的快速更换技术, 各国尤其对快 速更换中间包浸入式水口已获成功, 更换时间1~2 min, 最 快的仅使钢流断流3 s。 (9) 中间包热态循环使用技术, 日本达450 次。
(3) 结晶器坯壳生长的均匀性 结晶器内初生坯壳不均匀, 会导致铸坯表面纵裂或凹陷, 严 重时会造成拉漏。坯壳生长的均匀性决定于钢的化学成分。 合适的结晶器设计、结晶器锥度、保护渣及液面稳定性。 (4) 结晶器内钢液流动控制钢水在结晶器内运动决定于浸入式 水口倾角大小和插入深度。根据模型试验, 认为板坯结晶器
(3) 中间包覆盖渣 常用的覆盖剂有: 碳化稻壳, 中性渣(CaO/SiO2= 0.91.0) 可形成液态渣但不保温。碱性渣(CaO+MgO/ SiO2≥3) 易结壳。根据需要, 也可采用碳化稻壳+性渣或碱性渣。
注意随着SiO2 含量的增加, 钢水T[O]会增加。
(4) 防止下渣和卷渣在长水口装设下渣探测器, 发现下渣及时 关闭; 在中包内砌挡渣墙及采用H 型中包等。 (5) 结晶器钢水流动控制技术, 如在板坯结晶器中采用电磁制 动( EMBr) 技术及电磁流动( FC) 结晶器。

的铸坯进 行适量压下；
主要包括： 传统轻压下技术 铸轧技术 液芯压下技术。
(1)传统轻压下技术
目的： 在连铸的凝固末端进行适量压下，以减小 铸坯中心宏观偏析及疏松，改善铸坯质量；
具体形式： 有辊式轻压下技术 锻压式轻压下技术。
轻压下工艺示意图 a—辊式轻压下；b—锻压轻压下
喷雾成形生产钢管简图 1—中间包；2—气体雾化器；3—喷雾室； 4—材料基体；5—传动；6—产品；7—废气
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和防止形成凝固桥。
电磁搅拌对液相穴形态的作用
(3)凝固末端电磁搅拌(F-EMS)
有效地改善铸坯的中心偏析： 使中心偏析金属趋向均匀； 产生较多的结晶核心； 扩大等轴晶区； 细化晶粒。
4. 连铸坯热送热装技术
概念 铸坯切成定尺后，一般表面温度在
800～900℃以上，利于这部分热量将切成 定尺后的铸坯趁高温直接送进加热炉加热 后进行轧制 。
CSP工艺（Compact Strip Production）也 称紧凑式热带生产工艺，是德国西马克 （SMS）公司开发的连铸连轧工艺；
优点： 流程短、生产简便、稳定、产品质量好等；
工艺流程： 电炉→钢包精炼炉→薄板坯连铸机→均热 （保温）炉→热连轧机→层流冷却→地下 卷取。
CSP工艺
核心技术： 漏斗形结晶器、 液心压下技术、 液压振动装置、 电磁闸技术、 高压水除鳞装置、
板形控制技术等。
漏斗形结晶器
这种结晶 器在形状上 满足了长水 口插入、保 护渣熔化和 薄板铸坯的 厚度要求。
漏斗形结晶器，西马克公司CSP工艺
喷射沉积：
是生产扁平产品的特殊生产工艺； 从中间包流出钢水由喷嘴粒化喷出，在基

科技成果——连铸结晶器设计及工艺参数优化技术开发单位华北理工大学
所属领域新材料
成果简介
结晶器是连铸机的心脏，钢液通过结晶器不断的振动、脱模完成初始凝固，形成坯壳。

而结晶器的冷却能力、结构设计和相关工艺参数不仅影响铸坯的表面质量，严重时还会引起各种形式的漏钢事故。

本项目基于数值模拟和在线监测，从结晶器铜板（管）的冷却结构设计、针对钢种的结晶器锥度优化以及结晶器振动参数优化等方面系统的改善钢液在结晶器内的凝固条件，全面提升铸坯表面质量。

关键技术
1、结晶器冷却结构设计
采用数值模拟的方法设计和优化结晶器铜板（管）的镀层材质和结构、使用周期内合理的铜板厚度以及背部冷却水槽（缝），针对性的优化结晶器冷却条件。

2、结晶器锥度优化
基于应力遗传算法，针对大类钢种优化其结晶器铜板（管）的锥度，并建立相应的结晶器管理制度。

3、结晶器振动参数设计及优化
以提升铸坯表面质量、改善振痕为目的，针对不同的钢种和坯型，设计合理的正弦振动或非振弦振动参数。

经济效果
铸坯质量方面：在防止漏钢的基础上，通过冷却工艺优化和振动优化，有效改善铸坯的表面质量，减轻振痕。

经济效益方面：通过对结晶器铜板（管）结构、镀层、锥度等方面进行设计和优化，成倍提高结晶器的使用寿命，降低运行成本。

管理效益方面：通过建立结晶器管理制度，提升设备能效的同时，改善现场的设备管理能力。

实施条件
钢铁企业，具备一定生产能力。

项目成熟度
利润级：开始盈利且利润超过总投入的10%
合作方式合作开发。

对于带垂直段的立弯式连铸机，结晶器注流 冲击深度的影响区在直线部分，夹杂物在夜 相穴内容易上浮，铸坯中夹杂物分布均匀。
液相穴内夹杂物上浮示意图： ａ—带垂直段立弯式连铸机； ｂ—弧形连铸机
B.连铸操作对铸坯中夹杂物的影响
连铸操作有正常浇注和非正常浇注两种情况。
在正常浇注下，浇注过程比较稳定，铸坯中 夹杂物多少主要由钢液的纯净度决定。
B.连铸坯的表面质量：
指连铸坯表面是否存在裂纹、夹渣及皮下 气泡等缺陷。
连铸坯的表面缺陷主要决定于钢水在结晶 器的凝固过程。它是与结晶器内坯壳的形 成、结晶器振动、保护渣性能、浸入式水 口设计及钢液面稳定性等因素有关的，必 须严格控制影响表面质量的各参数在合理 的目标值以内，以生产无缺陷的铸坯，这 是热送和直接轧制的前提。
2.钢包精炼。
根据钢种的需要选择合适的精炼处理方法，以均 匀温度、微调成分、降低氧含量、去除气体夹杂 物、改善夹杂物形态等。
3.无氧化浇注技术。
从钢包→中间包用长水口，中间包→结晶器用浸 入式水口（板坯、大方坯）或气体保护（小方 坯），中间包采用覆盖剂，结晶器用保护渣。
4.充分发挥中间包冶金净化器的作用。
C.在操作中，注温和拉速对铸坯中夹杂物也有 一定影响
当钢液温度降低时，夹杂物指数升高；随着 拉速的提高，铸坯中夹杂物有增多的趋势。
D.耐火材料质量对铸坯夹杂物的影响
注连铸过程中由于钢液和耐火材料接触， 钢液中的元素（锰和铝等）会与耐火材料中 的氧化物发生作用生成夹杂物，当其不能上 浮时就遗留在铸坯中。
2.连铸坯中夹杂物的类型和来源
类型：取决于浇注钢种和脱氧方法。在连铸 坯中较常见的夹杂物有Al2O3和以SiO2为主并 含有MnO和CaO的硅酸盐，以及以Al2O3为主 并含有SiO2、CaO 和CaS等的铝酸盐。此外还 有硫化物如FeS、MnS等。

宽板坯连铸机的特点与铸坯质量控制摘要：本文介绍了八一钢铁集团有限公司投产的宽板坯连铸机主要设备技术参数及工艺特点，并对连铸坯生产过程中的质量控制工艺措施进行探讨，例如结晶器内的钢液面的平稳控制、振动和振痕的控制、钢水的流动的控制等等。

关键词：宽板坯连铸机；特点；铸坯质量控制前言：八一钢铁4#连铸机至2008年7月份开始生产。

中等厚度宽板坯连铸机是承上启下的，生产过程中，设备装备水平的提高是确保本生产线高质量和高产量的一个重要步骤，所以，本连铸机在采用当前普通连铸机成熟技术和可靠工艺的同时，积极应用国际同类连铸机先进技术来达到工艺要求──铸坯零缺陷和热效率高。

一、八钢宽板连铸机工艺特点为确保连铸机产能，节奏和上下道工序相匹配，作业率和线上其他设备相一致以及热送热装等要求，连铸机除使用垂直结晶器、弧形连铸机外，在一般板坯连铸机上多点弯曲多点矫直，液压振动，全程保护浇注技术之外，对浸入式水口进行优化设计、实现了动态轻压下，二冷纵横分区控制和计算机动态配水，实现了铸坯质量的在线判断。

二、浸入式水口的优化设计结晶器中钢水是否畅通，不仅关系到铸坯的质量，而且有时还关系到连铸能否正常运行。

结晶器内部最佳流场应该具备如下特点：1）流股贯穿深度中等，利于夹杂物及气泡上浮；2）流股在局部坯壳上冲刷作用很小，防止了表面纵裂纹和其他缺陷；3）弯月面上的钢液面较为平稳和活跃，不仅避免了保护渣的卷入，减少了角部裂纹的产生；还利于上部钢液更新和避免钢液面结壳对保护渣融化造成影响。

结果表明：弯月面上钢水波纹的最佳高度在5~10 mm之间。

结晶器内流场的变化与结晶器的形状，拉速，通钢量，浸入式水口的形状和浸入深度等因素相关。

八钢4#连铸机不仅结晶器宽度、拉速、通钢量、当地气候环境等变化范围大，而且宽厚比最大超过8，这就对设计提出了更高的要求。

公司根据自己前两台连铸机的设计经验和应用效果，经过优化设计了一台适用于八钢宽板的连铸机，并对其水口浸入深度的最佳范围进行了研究。

第六讲连铸坯内部质量的控制北京科技大学课程主要内容1.绪论2.连铸技术的发展3.凝固理论（形核、长大、凝固组织控制）4.钢液的凝固原理（结晶器、二次冷却）5.连铸坯表面质量控制6.连铸坯内部质量控制7.连铸新技术主要内容1 连铸坯中心缺陷概念2 影响连铸坯中心缺陷形成因素3 防止铸坯中心缺陷的对策4 铸坯中心缺陷形成机理5 结语前言从结晶器拉出来带有液芯的坯壳，在连铸机内边传热、边凝固、边运行而形成很长液相穴的铸坯（少则几米多则十几或二十几米），由于受凝固、传热、传质和工艺的限制，沿液相穴路径常常发生钢水补缩不好，在铸坯完全凝固后，沿铸坯轴向（拉坯方向）某些局部区域常常发现疏松、缩孔和偏析，常称为中心缺陷。

根据钢种和产品用途不同，对连铸坯中心缺陷有严格要求，板坯中心缺陷严重会引起中厚板横向性能尤其是冲击韧性不合格，管线钢抵抗，氢脆（HIC）裂纹能力恶化。

对于中高碳大方坯轧制棒材或线材产品常常会因中心缺陷严重使大方坯低倍检验不合格而导致产品合格率降低。

因此减轻铸坯中心缺陷至不使产品产生废品，这是提高连铸坯内部质量的一个重要任务。

1 连铸坯中心缺陷概念1.1 铸坯中心缺陷形貌沿铸坯横向或纵向轴线剖开经硫印或酸浸后，可显示出低倍结构，（图1-1）沿铸坯纵剖面中心轴线可发现：y中心疏松y中心缩孔y中心偏析（宏观偏析，它与疏松缩孔伴生）y点状或V形偏析（半宏观偏析）沿铸坯横剖面，则中心区有点状疏松或缩孔。

图1-1 铸坯低倍形貌1.2 铸坯中心缺陷评价（1）宏观评级零级相当于中心结构致密，5级为中心疏松尺寸大且连续。

在高过热度浇铸时，约80%铸坯相当于1、2、3级，而20%铸坯相当于4、5级。

（3）化学元素分布从铸坯横断面从内弧到外弧隔一定距离钻样，分析C、Si、Mn、S、P元素以表征铸坯表面至中心的成分差异（图1-3）。

图1-3 铸坯横断面成分分布从铸坯纵向轴线剖开沿中心线隔一定距离钻样，分析C、Si、Mn、S、P成分，以表征铸坯中心线区域成分差异（图1-4）图1-4 铸坯中心成分分布表1-1 铸坯偏析比也可用SEM(Scanning Electron Microscope) 来描述铸坯或轧材试样上Mn偏析图谱，以表征微观偏析状况。

连铸坯工艺技术研究魏高勇摘要：合金钢和高强度无缝钢管的生产需要用于转炉冶炼，炉炼，真空脱气，方坯连铸等生产工艺。

由于连铸坯的面积较小，在铸造和冷却过程中容易发生表面破裂。

因此，通过科学合理的铸造技术解决断裂问题是生产高质量方坯的关键环节。

关键词：连铸坯工艺；工艺技术；研究一、连铸坯工艺相关概述（一）连续铸造的特点连铸是将钢水直接铸成钢坯的一种新工艺。

它的出现改变了一个世纪以来的主流铸造工艺，大大简化了从钢到钢坯的生产过程。

国外多年的生产实践表明，它是钢铁工业中一项重要的技术创新，其应用越来越广泛。

在连铸技术出现之前，钢的生产通常是将钢水倒入钢锭模具中的钢锭中，然后将钢水加工成所需的钢坯尺寸。

在此过程中，钢坯需要多次加热加工。

每一道工序都必须损失一定数量的金属。

因此，将钢水直接浇铸到接近最终产品尺寸的钢水中的想法，促使科学家们进行了一百多年的探索，最终在20世纪70年代使这项技术得以在实际生产中大规模使用。

并逐步形成现代连铸技术。

连铸技术可分为固定式铸造和压铸两种。

前者是所谓的“常规”连铸法，常用于水冷开底铜模的生产。

后者指的是与坯轮、车轮、履带和其他结晶器一起移动的连续铸造类型。

1857年，亨利•贝西默(HenryBessemer)发明了转炉，为制造带有两个轮子的薄钢板的装置申请了专利，并首次代表了后者的技术概念。

（二）连铸坯的优点(1)高产。

与压铸相比，连铸钢的成品率可提高10%左右。

这意味着，每生产100万吨钢，就可以使用连续铸钢来增加10万吨钢。

然而，耐火材料消耗可减少约15%。

(2)成本低。

连续钢绞线每吨成本比钢绞线低5%左右，建成后可降低8%左右。

(3)基地建设投资少，占地少，启动快。

基础设施建设投资减少40%左右，土地利用减少30%左右。

据报道，国外仍有一些新建和在建的大型钢厂。

全连铸已完成，钢锭模具已完全拆除，大大缩短了时间限制。

(4)改善工作条件，提高劳动生产率。

随着新钢的连铸，钢厂最坏的铸铁件完全改变了外观。

板坯连铸质量提升关键技术的研究与应用摘要板坯连铸工艺是现代工业生产中应用的主要技术，技术应用质量提升，有利于提升板坯件的生产质量。

而当前，技术研究发现，板坯连铸工艺还存在一定的问题，影响到生产质量。

因此，本文开展对板坯连铸工艺质量提升关键技术的研究探讨，文章在进行研究的过程中，以天荣炼钢厂的连铸大板坯纯净度提升工艺技术为研究对象，该厂在提质关键技术研究中提出工艺优化必要性，并以自身现有连铸技术条件为基础，开展对提质技术的探讨，最终提出了板坯连铸工艺提升措施，而根据实践验证表明，该厂提出的新技术与传统板坯连铸工艺相比有长足进步，技术应用已经符合标准，更有利于促进技术发展，保证技术快速发展。

关键词：板坯连铸；质量提升；关键技术板坯连铸生产过程中，对工艺应用质量和效率的要求比较高。

尤其是在我国工业对板坯件质量要求逐渐加强的背景下，传统板坯连铸工艺已经不能够满足生产质量需求。

工艺中存在的质量问题、效率问题已经非常明显。

因此，为优化板坯连铸工艺，相关工厂和技术研发部门正在大力开展板坯连铸工艺提升关键技术研究，希望通过关键技术研究，对传统技术进行革新，继而解决关键问题，确保生产达到最佳效果。

1.板坯连铸工艺提质技术研究的必要性分析对板坯连铸工艺进行优化研究已经势在必行，是工业生产中出现的实际问题，引导技术优化创新改革。

以天荣炼钢厂为例，改产技术升级改造，目的明确，理由充分。

首先，该厂其他工艺已经升级，为满足板坯连铸生产新需求，更要求做好技术改造。

如，该厂2#板坯连铸设备进行了升级改造，将浇注断面增加至180*670～870mm，浇注拉速提升至1.0～1.2m/min，年产量可达到220万吨。

为尽快使用新生产模式，要求对板坯连铸工艺进行再次优化，确保工艺与整体技术流程匹配。

其次，传统工艺问题严重。

传统的板坯连铸工艺开始逐渐暴露问题，严重影响到生产。

如，传统生产工艺已经适用现高拉速，连续的大批量生产模式。

造成的铸坯质量纯净度不稳定，铸坯氧含量高、夹杂物超标等缺陷，铸坯氧含量最高超过120ppm，夹杂物等级达到3.5级，严重影响产品质量。