连铸新技术

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摘要：本文开篇介绍了连续铸钢工艺流程，主要阐述了连铸新技术在钢铁厂实践中的应用以及我国连铸技术的发展应用和新的情况。

关键词：连铸;新工艺;电磁加热;电磁搅拌技术;

Abstract: In the opening, this paper introduces the technological process of continuous casting, and then mainly expounds the application of the new technology of continuous casting in the practice of steel plant, the development, application and new circumstance of continuous casting technology in China.

Keywords: continuous casting; new technology; electromagnetic heating; electromagnetic stirring technology

中图分类号：TF777.1文献标识码：A 文章编号：2095-2104（2012）

高效连铸机在我国的发展, 已经逐渐走向成熟。可以说国内高效连铸核心技术的研究攻关已取得了突破性的进展, 无论是改造或新建的高效连铸机, 在拉速、作业率、铸坯质量方面的指标均达到相当的水平。但是, 与国外高效连铸相比还有差距, 而且国内各生产企业的高效化水平也参差不齐, 反映了各企业在综合技术应用上的差距。若能把近几年出现的一些新的连铸技术综合应用到高效连铸机上, 势必会促进其进一步发展。

1.连续铸钢工艺流程简介

连铸是把液态钢用连铸机浇注，冷凝，切割而直接得到铸坯的工艺。它是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢生厂车间的重要组成部分。连铸生产的正常与否，不但影响到炼钢生产任务的完成，而且也影响到轧材的质量和成材率。

一台连铸机主要是由盛钢桶运载装置，中间包，中间包车，结晶器，结晶器振动装置，二次冷却装置，拉坯矫直装置，切割装置和铸坯运出装置等部分组成的。浇钢时把装有钢水的盛钢桶，通过盛钢桶运载装置运送到连铸机上方，经盛钢桶底部的流钢孔把钢水注入到中间包内。打开中间包塞棒后，钢水流入到下口用引锭杆头堵塞并能上下振动的结晶器中。钢液沿结晶器周边冷凝成坯壳。当结晶器下端出口处坯壳有一定厚度时，带有液心并和引锭装置连在一起的铸坯在拉坯机驱动下，离开结晶器沿这由弧形排列的夹辊支撑下移。与此同时，连铸坯被二次冷却装置进一步冷却并继续凝固。当引锭装置进入拉矫机后脱去引锭装置，铸坯在全部凝固或带有液心状态下被矫直。随后在水平位置被切割成定尺长度，置放于运坯装置上运送到规定地点。上述整个过程是连续进行的。

2.钢铁厂应用的连铸新技术

连铸新技术主要体现在: 连铸机的高生产率(作业率、拉速、设备可靠) 和连铸坯的质量(铸坯洁净度、铸坯表面缺陷、铸坯内部缺陷)。

1）日本:

日本金属材料研究开发中心开发成功连铸新技术, 它利用电磁加热的作用, 使铸坯的表面质量大为提高。连铸坯表面易生成缺陷, 为生产高精度表面加工的汽车用钢板和螺栓用特殊钢, 铸后需先将铸坯进行冷却并由人工对缺陷修复, 再加热后供轧机轧制。新工艺则在连铸机结晶器的背面加上线圈, 对钢水施加交变磁场加热, 可使铸坯表面和结晶器间的改善, 从而有利于表面质量大幅度提高, 可取消冷却后人工修复和再加热工序, 不仅缩短了生产周期,且可节约能源7%。

2）武钢:

武钢采用了一系列的连铸新技术来提高武钢产钢质量，如电磁搅拌技术(EMS)，动态轻压下(ASTC) 技术等。在电磁搅拌技术中武钢主要针对以下进行改进：

a.提高等轴晶率

EMS 对于促进“结晶雨”的形成、增加等轴晶区域、减少中心宏观偏析有着显著的作用。实践表明在硅钢上使用电磁搅拌技术(EMS) 可使连铸坯中的等轴晶率(在铸坯恒断面上等轴晶区占的空间) 达到50%以上。如图一：

图1 使用电磁搅拌后的铸坯横断面组织

图1 反映了EMS 对提高等轴晶率的显著作用。武钢通过在无取向硅钢上使用电磁搅拌技术,大幅度减少了硅钢在轧制过程中的瓦楞废品,提高了硅钢的成材率,取得了良好的效果。

b.降低铸坯的中心偏析

连铸板坯在凝固的过程中会产生“搭桥”的现象,中心偏析主要是由于凝固坯壳冷凝收缩以及鼓肚引起负压,促使糊积区树枝晶间富含有杂质元素的钢液流动而形成中心偏析。使用EMS 时,柱状晶区长度减小,铸坯中间V 形偏析的形式也由单个大型转变为接近于密布型。图2 和图3 所示为同钢种连铸时使用EMS和未使用EMS 的铸坯中心偏析对比。

由图可见,使用电磁搅拌技术可明显改善连铸坯的中心偏析,特别是在中碳低合金中厚板钢的生产过程中效果尤为明显。

3）宝钢:

宝钢股份公司技术中心研发出以下连铸过程控制新技术,已在宝钢成功使用。

a.连铸坯内部质量自动分析技术

利用模式识别技术识别偏析、内裂,依据规则自动对板坯内部进行信息提取和缺陷判级,判别准确率达95 %以上,且具有图象压缩、长期存储等特点。

b.新型结晶器液面控制技术

该技术采用主动控制、补偿高级算法,大大提高了系统的鲁棒性。对抑制液面波动,特别是中频以下干扰(小于011HZ) 而引起的波动,效果明显。

c.柔性过程数据采集平台技术

该技术基于原系统传感器信号,但对原系统无干扰,安全性高。可以不同采样频率和数据组合、多采样任务并行等方式动态采集数据,速度达毫秒级,且采样频率和精度完全能满足生产和科研的需求。

d.连铸切割诊断技术

接触式测长装置随时间磨损精度降低,严重时会发生故障。采用该技术无论切割机在切割或待机状态,均可实时显示误差,并对板坯切割未断而行进、板坯超长及系统故障等报警,避免设备事故。

e.连铸动态过程案例分析系统技术

系统由数据库、可视化界面、软测量等部分组成,能记录多种生产过程数据,重现生产过程,可以板坯号、炉号、时间等为关键字进行检索,是分析板坯缺陷提高质量的有效技术工具。

3.我国连铸新技术的发展应用及前沿技术的开发出现的新情况

1)轻压下技术:

轻压下可以减轻铸坯中心偏析缺陷, 它主要针对铸坯在末端产生的凝固收缩。奥钢联推出的SMART技术在韩国浦项制铁应用获得了明显效果。在国内, 鞍钢一炼钢的板坯连铸机已具有应用轻压下的条件, 宝钢、武钢采用二冷区辊缝收缩技术对改善板坯内部质量也有了成效。

2)方坯电磁搅拌技术：

因为进口设备昂贵, 使用寿命较短, 电磁搅拌器在2000年以前推广比较迟缓, 仅在一些大型钢厂、国家重点工程项目上有进口配套。2000年以后的几年, 电磁搅拌器已开始在各大钢厂普及, 但推广配置好、使用好的电磁搅拌器, 还有许多工作要做。

3)板坯电磁搅拌和电磁制动:

板坯电磁搅拌和电磁制动目前实施还有些困难, 仍需进一步开发。

4)薄板坯连铸-连轧开发钢种:

目前这些生产线尚不能生产如汽车面板等品种的薄板材。电磁技术在薄板坯连铸中的应用主要是电磁制动。

5)中间罐冶金: 尚有开发空间。

6)结晶器内软接触技术:

利用电磁技术在结晶器内产生电磁推力, 使凝固坯壳与结晶器壁出现软接触, 从而可以减轻拉坯阻力, 提高拉速, 改善铸坯表面质量。突破这项技术难关,将使连铸技术实现一个飞跃。

4.结语：连续铸钢技术是一个系统工程, 要综合应用连铸新技术, 才能促进高效连铸的更大的发展。

参考文献：

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[2]王雅珍，张岩，刘术国等，新编连续铸钢工艺与设备（M).北京：冶金工业出版社，1996

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