薄带连铸技术简介

镁合金薄带连铸的研究进展摘要本文阐述了镁合金单辊铸造和双辊铸造薄带的发展、现状及存在的问题，分析了影响薄带浇铸速度的因素，并指出提高镁合金薄带浇铸速度的关键是改善浇铸系统的传热能力；因而镁合金薄带连铸应借鉴立式双辊连铸钢带技术。

关键词镁合金薄带连铸浇铸速度镁合金密度小（1.8g/cm3镁合金左右），是最轻的金属结构材料，比强度高，弹性模量大，散热好，消震性好，承受冲击载荷能力比铝合金大，耐有机物和碱的腐蚀性能好。

在实用金属中，镁的比重大约是铝的2/3，是铁的1/4。

它是实用金属中的最轻的金属，高强度、高刚性。

在汽车、航空航天、电子通讯等许多领域中呈现出良好的发展前景。

但是，镁合金的强度低、塑性成形能力和抗腐蚀性能差，在一定程度上限制了镁合金的广泛应用。

目前主要采用合金化方式提高强度，采用热加工及晶粒细化技术提高成形加工性能，通过表面防护技术提高其耐蚀性，但均有其局限性。

薄带连铸是快速凝固技术的范畴，它简化了生产工序，缩短了生产周期，且薄带品质不亚于传统工艺。

快速凝固技术既是研究开发新材料的手段，也是新材料生产方法的基础，同时还是提高产品质量、降低生产成本的好途径。

它是一种能同时提高这些性能的有效手段，它不仅可使铸坯显微组织细化，获得比常规合金化方法更为有效的晶粒细化效果，而且可使合金元素在镁基体中的固溶度增大，获得具有高度均匀化学成分和组织结构的合金，抑制第二相的析出，获得非平衡组织，甚至可能获得非晶态组织。

因此该技术不仅可大幅度提高镁合金的强度与塑性，提高镁合金的耐蚀性。

利用薄带连铸技术的快速凝固特点，还可以生产出传统工艺难以轧制的材料和具有特殊性能的新材料。

薄带连铸技术因结晶器的不同而分为辊式、带式与辊带式等几种工艺。

目前，镁合金薄带的制备大多采用辊式工艺，相关制备技术、组织与性能的研究尚处于起步阶段，主要包括单辊式工艺和双辊式工艺。

1 对单辊薄带连铸的研究1．1 非晶态薄带的研究非晶态是固态物质原子的排列所具有的近程有序、长程无序的状态。

金属材料短流程、近终形的生产工艺金属材料短流程、近终形的生产工艺连铸近终形连铸（Near-Net-Shape Continuous Casting）是指使连铸坯的断面尺寸在保证钢材性能、质量的前提下，尽量接近最终钢材断面的形状、尺寸。

近终形生产工艺打破了传统的材料成形与加工模式，缩短了生产工艺流程，简化了工艺环节，实现近终形、短流程的连续化生产，提高生产效率。

近终型、短流程的成形加工技术具有高效、节能等特点，在技术上突出的特点是缩短加工周期，尽量减少变形量或者后续加工环节，由金属熔体直接得到所需的制品或近似的制品，同时，这些制品还具有现有加工方法所生产制品的性能和组织，这可大大减少后续挤压、轧制和压铸等耗能大、投资大、用工多的加工过程。

近终形连铸技术是金属材料研究领域里的一项前沿技术,它的出现为冶金业带来了革命性的变化,改变了传统冶金工业中薄型钢材的生产过程。

它主要包括薄板坯连铸技术、薄带连铸技、喷雾沉积技术等。

目前，薄板坯连铸技术已经进入工业化生产，而大多数薄带坯连铸技术仍主要处于实验室研究阶段，一些技术难点和缺陷还有待进一步解决。

日本预测，到2020年，在连铸技术领域，传统连铸占40％，薄板坯连铸占50％，薄带坯连铸占10％。

1 薄板坯连铸技术薄板坯连铸是介于传统连铸和薄带连铸之间的一种工艺。

世界上第一台薄板坯连铸机于1989年在美国Nucor公司的Crawfordsville工厂投产。

薄板坯的厚度通常为40-50mm，是传统连铸板坯厚度的1/3-l/6。

因此，生产过程中可取消粗轧机而直接进入精轧机。

普通连铸的吨钢投资为800-1200美元，而薄板坯连铸的吨钢投资只有300-500美元，经济效益十分巨大。

1984年，原联邦德国sehloemansiemagsMS公司在高度保密的情况下，着手开始研究薄板坯连铸技术，1986年取得重大进展，1989年第一条薄板坯连铸生产线在美国Nucor公司正式投产。

综合评述NA IHUO CA IL IAO/耐火材料2008,42(4)294～298薄带连铸侧封技术的研究现状及发展趋势刘鹏举1)　赵斌元1)　田守信2)　姚金甫2)1)上海交通大学材料科学与工程学院　上海2002402)宝山钢铁股份有限公司研究院摘　要　总结了国内外薄带连铸侧封技术(包括电磁侧封技术、气体侧封技术、固体侧封技术)的研究现状,重点介绍了固体侧封板的材质(主要有熔融石英质、高铝质、锆英石质、镁质、铝碳质、氮化硼质等),并展望了侧封技术的发展趋势和方向。

关键词　薄带连铸,侧封技术,固体侧封,耐火材料 当前高效、节能、环保,已经成为当代冶金行业的发展趋势。

因此,具有设备简洁紧凑、工艺简单、生产周期短、成材率高、能耗低等特点的薄带连铸技术已经成为冶金界的研究热点[1-6]。

薄带连铸就是把钢水经中间包直接注入两铸辊之间,直接轧制成厚度2～10mm的薄带。

这样能缩短生产流程,节约能源,提高成材率,并降低成本。

目前,薄带连铸技术在国内外多处于研究阶段,与之相关的一系列关键技术还有待突破,其中侧封技术就是制约薄带连铸技术发展的瓶颈之一。

侧封是为了能在两铸辊间形成液态金属熔池而在铸辊两端添加的防漏装置,它能起到约束金属液体,促进薄带成型,保证薄带边缘质量等作用[7]。

目前,主要有电磁侧封、气体侧封和固体侧封3种侧封,其中电磁侧封和固体侧封是当前冶金界研究的热点,而气体侧封作为一种新的侧封形式,还有待进一步研究。

而电磁侧封技术目前存在设备复杂,磁场不易控制,能耗高,危险性大等缺陷,其技术水平远未达到工业化生产的要求;固体侧封是目前最成熟、最接近实用的侧封技术。

1　国内外侧封技术的研究现状1.1　电磁侧封技术电磁侧封(E MD)技术试图用电磁力来约束钢液,实现轧辊端部无漏钢的非接触侧封,避免了钢液被侧封材料污染以及钢液遇冷结块等问题,从而提高铸带质量。

电磁侧封的优越性引起了冶金界的重视,世界各国都投入大量人力物力,做了大量研究工作。

薄板坯连铸连轧设备在热轧薄宽钢带生产中的应用1. 引言热轧薄宽钢带是现代工业中应用广泛的一种金属材料，其应用领域涵盖了建筑、机械制造、汽车工业等多个行业。

为了提高钢带的质量和生产效率，薄板坯连铸连轧设备被广泛应用于热轧薄宽钢带的生产过程中。

本文将探讨薄板坯连铸连轧设备在热轧薄宽钢带生产中的应用。

2. 连铸技术在热轧薄宽钢带生产中的作用连铸技术是指将熔化的金属坯料直接连续铸造成坯料的一种工艺。

在热轧薄宽钢带生产中，连铸技术能够提供高质量的坯料，减少了中间环节，提高了生产效率。

薄板坯连铸连轧设备通过连铸技术，能够将熔化的钢水快速凝固成坯料，在坯料表面形成致密的结晶组织，从而提高钢带的表面质量和机械性能。

3. 连轧技术在热轧薄宽钢带生产中的作用连轧技术是指通过一系列的轧制工序将坯料逐步变形成最终产品的一种工艺。

在热轧薄宽钢带生产中，连轧技术能够提供高精度的轧制控制，使得钢带的厚度、宽度和机械性能得以精密控制。

薄板坯连铸连轧设备通过连轧技术，能够将连铸坯料通过多道次的轧制工序逐步变形为薄宽钢带，实现了对钢带尺寸的精确控制，同时还能够改变其组织和性能。

4. 薄板坯连铸连轧设备的主要应用薄板坯连铸连轧设备在热轧薄宽钢带生产中的应用非常广泛。

首先，薄板坯连铸连轧设备能够生产高品质的薄宽钢带，满足不同行业对钢带表面质量和机械性能的要求。

其次，该设备能够实现对钢带尺寸的精确控制，生产出符合客户需求的产品。

此外，薄板坯连铸连轧设备还具有自动化程度高、生产效率高等特点，能够满足大规模生产的需求。

5. 薄板坯连铸连轧设备的发展趋势随着科技的不断进步，薄板坯连铸连轧设备在热轧薄宽钢带生产中的应用还将得到进一步的发展。

首先，设备的自动化程度将进一步提高，实现更高的生产效率和产品质量。

其次，轧机的精密控制技术将不断改进，使得产品的尺寸和质量控制更加精确。

此外，新材料的应用和工艺的优化也将为薄板坯连铸连轧设备的发展带来新的机遇。

节能设计标准薄带铸轧
一、铸轧工艺优化
铸轧工艺是薄带铸轧的核心技术，优化铸轧工艺可以提高产品质量、降低能耗。

主要优化方向包括：优化结晶器设计、改进铸轧参数、调整轧制规程等。

二、热工控制技术
热工控制技术是薄带铸轧中的重要环节，通过精确控制温度、速度等参数，可以提高产品质量和降低能耗。

主要技术包括：熔炼温度控制、连铸温度控制、轧制温度控制等。

三、熔炼节能技术
熔炼是薄带铸轧的起始环节，熔炼节能技术可以有效降低能耗。

主要技术包括：采用高效率的熔炼设备、优化熔炼工艺参数、采用保温材料等。

四、高效轧制技术
高效轧制技术可以提高轧制效率和产品质量，降低能耗。

主要技术包括：采用高精度轧机、优化轧制规程、采用高速轧制技术等。

五、余热回收利用
薄带铸轧过程中会产生大量余热，回收利用这些余热可以降低能耗。

主要技术包括：采用余热锅炉回收热量、利用热能进行发电等。

六、环保节能技术
环保节能技术可以有效减少薄带铸轧过程中的环境污染和能源消耗。

主要技术包括：采用环保材料、减少废弃物排放、降低噪音等。

七、智能化技术
智能化技术可以提高薄带铸轧的自动化程度和生产效率，降低能耗。

主要技术包括：采用人工智能技术进行工艺优化、采用传感器技术进行设备监测等。

八、综合节能管理
综合节能管理是薄带铸轧中的重要环节，通过科学的管理手段可以进一步提高节能效果。

主要管理措施包括：建立节能管理制度、推广节能文化等。

世界金属导报/2011年/6月/28日/第012版轧钢工艺薄带连铸现状及发展王定武早在1856年德国科学家就提出用铸造工艺直接浇铸出薄带的构想，但直到20世纪80年代才逐步由研究、试验中试工厂进入半工业性生产。

最早投入半工业性生产的是日本新日铁光厂，随后是德国的蒂森、美国的纽柯、中国的宝钢和韩国的浦项等。

日本光厂和德国蒂森虽然已建成并投产了40万t/a半工业性生产装置，但因种种原因已暂停了实验和生产，目前仍在继续进行实验和半工业性生产的主要是美国纽柯（项目名为Castrip）、韩国浦项（项目名Postrip）和中国宝钢（项目名Baostrip）。

其中尤以美国纽柯公司的Castrip工艺进展顺利。

该公司一条生产线已成规模的进行商业化生产，另一条生产线也已投产。

韩国浦项在进行半工业性生产的同时，已把该项目列入国家科学发展计划，目前正在进一步研究开发。

1日本新日铁光厂的薄带连铸装置新日铁光厂薄带连铸生产线是世界上最早投入半工业性生产的薄带连铸设备，早在1991年新日铁和三菱重工合作建立了双筒式带钢连铸中试工厂，并开始了实际操作。

在中试工厂经验的基础上，1996年光厂新建成设计能力为月产不锈钢带3500t的半工业性工厂。

该厂设计生产钢带宽760-1330mm，厚2.0-5.0mm，铸速30-75m/min，从浇铸到卷取生产线全长68.9m，投资为110亿日元。

后来在铸机后增加了单机架四辊轧机和剪切装置等，铸机主要用来生产奥氏体不锈钢。

光厂在进行不锈钢带钢连铸过程中遇到了两个主要困难：一是关键部件（如浇铸辊、侧封装置、陶瓷刮板）的寿命不长，需要经常更换，陶瓷刮板用来保持浇铸辊（直径1200mm）表面清洁。

浇铸辊是不锈钢制成的水冷辊，外面是可以平衡的铜合金套管，套管表面镀镍，浇铸辊两端是陶瓷制成的侧封装置。

钢液通过有足够宽度的浸入式水口送入双辊之间，在钢液运行阶段和带钢出口的初期均用惰性气体进行保护。

二是浇铸出的带钢边部较中部薄，为了生产合格的带钢，每边要切去10mm，因而成品率低。