高品质连铸坯生产工艺与装备技术

第一篇：高品质连铸坯生产工艺与装备技术

高品质连铸坯生产工艺与装备技术

【摘要】 对生产这些高性能品种钢的铸坯母材质量及尺寸的要求也日益提高，集中体现为铸坯表面的微缺陷化、铸坯内部的高致密度与均质化以及断面的大型化等特点。

研究背景

近十年来，随着我国交通运输、能源石化、海洋工程、重型机械、核电、军工等国家重点行业与产业的快速发展，对高品质品种钢的需求量大幅增加。与此同时，受用途和使用环境特殊性的影响，对钢产品的质量、性能、尺寸规格等也提出了更高的要求。为此，对生产这些高性能品种钢的铸坯母材质量及尺寸的要求也日益提高，集中体现为铸坯表面的微缺陷化、铸坯内部的高致密度与均质化以及断面的大型化等特点。

我国钢铁工业经过数十年的快速发展，整体技术与装备水平均逐渐迈人世界先进行列。值得一提的是，经过近20年的引进、消化吸收与再创新，我国的连铸技术与装备水平更是获得了长足的进步，实现了超过98%的连铸比，是当前生产高品质品种钢铸坯母材最主要的工艺。受国家需求驱动，我国的品种钢微合金化技术和大断面连铸坯生产技术与装备更是得到了快速发展，合金体系涉及Nb、V、Ti、B、Ni等，已建成并投产的宽（特）厚板坯连铸机生产线超过30条、大方坯连铸机生产线20余条、Ø600mm以上大圆坯连铸生产线20多条，产能超过1.2亿吨，具备了生产高品质大规格品种钢的能力。正是由于品种钢微合金化技术进步以及上述宽／大断面连铸机的大规模投产及其技术进步，一定程度上缓解了我国长期以来依靠进口或使用铸锭来满足高品质品种钢轧制需求的局面。

但与此同时，品种钢连铸生产过程面临铸坯裂纹频发、内部质量不理想的困境，特别是随着连铸坯断面的大型化，铸坯缺陷所带来的负面效应尤显突出，已成为限制高品质品种钢连铸高效化生产的共性技术难题。

微合金品种钢连铸坯产生角部横裂纹具有普遍性，开发有效且稳定的裂纹控制技术一直是国内外冶金工作者研究的热点。目前，除了钢水成分控制外，主要是围绕连铸工艺与装备技术而展开，体现在以下几个方面：1）优化连铸坯二冷配水工艺，使连铸坯通过铸流矫直区时避开相应钢种的第三脆性温度区。该技术是目前控制微合金品种钢连铸板坯角部横裂纹缺陷最常用的措施。其包括“热行”和“冷行”两条途径，并以“热行”路线最为普遍采用。然而，这两条途径均以降低连铸机扇形段设备使用寿命为代价（“热行”路线须大幅减少连铸机矫直段前多个冷却区的冷却水量，常引发扇形段铸辊表面保护渣与氧化铁皮烧结物的黏结而降低铸辊的使用寿命；“冷行”路线则将大幅增加铸坯矫直应力，降低扇形段铸辊轴承及轴承套的使用寿命），且无法从根本上消除连铸坯角部横裂纹产生。

2)使用大倒角结晶器技术。使用该技术可大幅提高铸坯角部过矫直的温度，实现铸坯高塑性过矫直，从而有效控制微合金品种钢连铸坯角部裂纹产生。但该技术使用过程对连铸生产工艺稳定性要求较高，同时也面临倒角面附近区域易产生表面纵裂纹、结晶器铜板使用寿命低等问题。

3)实施铸坯二冷足辊段与立弯段垂直区强冷却控制技术，使连铸坯表层生成一层具有较强抗裂纹能力的组织。但该技术需要在很小的控制窗口（足辊段与立弯段垂直区）内对铸坯实施较大幅度的快速降温与升温控制。一方面，该控冷工艺实施复杂，且稳定性难以把握；另一方面，目前多数连铸机的高温区冷却能力无法满足铸坯角部的降温与升温幅度。目前仅日本新日铁住金与韩国浦项等国际先进钢铁企业成功应用该技术。

因此，结合微合金品种钢凝固特点与连铸坯铸流温度演工艺，使连铸坯通过铸流矫直区时避开相应钢种的第三脆性温度区。该技术是目前控制微合金品种钢连铸板坯角部横裂纹缺陷最常用的措施。其包括“热行”和“冷行”两条途径，并以“热行”路线最为普遍采用。然而，这两条途径均以降低连铸机扇形段设备使用寿命为代价（“热行”路线须大幅减少连铸机矫直段前多个冷却区的冷却水量，常引发扇形段铸辊表面保护渣与氧化铁皮烧结物的黏结而降低铸辊的使用寿命；“冷行”路线则将大幅增加铸坯矫直应力，降低扇形段铸辊轴承及轴承套的使用寿命），且无法从根本上消除连铸坯角部横裂纹产生。

2)使用大倒角结晶器技术。使用该技术可大幅提高铸坯角部过矫直的温度，实现铸坯高塑性过矫直，从而有效控制微合金品种钢连铸坯角部裂纹产生。但该技术使用过程对连铸生产工艺稳定性要求较高，同时也面临倒角面附近区域易产生表面纵裂纹、结晶器铜板使用寿命低等问题。

3)实施铸坯二冷足辊段与立弯段垂直区强冷却控制技术，使连铸坯表层生成一层具有较强抗裂纹能力的组织。但该技术需要在很小的控制窗口（足辊段与立弯段垂直区）内对铸坯实施较大幅度的快速降温与升温控制。一方面，该控冷工艺实施复杂，且稳定性难以把握；另一方面，目前多数连铸机的高温区冷却能力无法满足铸坯角部的降温与升温幅度。目前仅日本新日铁住金与韩国浦项等国际先进钢铁企业成功应用该技术。

因此，结合微合金品种钢凝固特点与连铸坯铸流温度演变规律，深入研究微合金品种钢连铸坯裂纹产生的本质原因，开发可实现铸坯表层组织强化、从根本上消除裂纹产生的微合金品种钢连铸坯角部横裂纹控制技术成为关键。

连铸坯中心偏析与疏松是由于铸坯凝固过程中钢液选分结晶特性和凝固收缩特性所导致的固有缺陷，严重影响最终钢产品的质量和使用寿命，制约着高端品种钢的生产。在现有技术条件下，主要依靠优化连铸坯二冷工艺并对连铸坯施加外场作用（凝固末端压下、末端电磁搅拌），以解决铸坯内部偏析与疏松问题。这些技术对于较小断面或常规断面连铸坯生产较为有效，而对于宽（特）厚板坯、大方（圆）坯等宽／大断面连铸坯而言，其浇铸速度较低、冷却强度较弱，铸坯凝固速率大大降低，同时随着断面的增宽加厚，其内部冷却条件明显恶化，凝固组织中柱状晶发达，枝晶间富含溶质偏析元素的残余钢液流动趋于平衡，导致铸坯偏析、疏松和缩孔缺陷愈加严重。使用常规技术手段，尚无法有效实现宽／大断面连铸坯的高致密、均质化生产，具体原因主要体现在以下几个方面。

1)由于铸坯加厚引起的变形抗力与变形量增大，铸坯增宽引起的溶质非均匀扩散与分布趋势加剧，传统的轻压下工艺已无法有效、稳定控制液芯变形，从而无法实现凝固末端挤压排除富集溶质的钢液和有效补偿凝固收缩的目的。

2)近年来研究者提出了以日本住友金属CPSS等为代表的大压下技术，即通过增大凝固终点的压下量达到消除中心偏析与疏松、提高铸坯致密度的目的。然而，在大压下量实施过程中，两相区坯壳变形、凝固传热、溶质微观偏析、溶质宏观扩散、裂纹扩展等行为更加复杂多变，各行为之间的相互影响作用愈加突显，目前现有研究方法与传统轻压下工艺理论已难以指导压下参数设计，只能依靠反复的工业试验进行不断的优化和调试，从而严重制约压下工艺的实施效果和稳定性。

3)连铸坯凝固末端电磁搅拌技术。该技术实施需依靠准确的搅拌工艺为基础。目前由于对大断面连铸坯凝固行为认识不充分，无法准确描述非稳定凝固条件下的铸坯两相区凝固、流动和溶质传输行为。与此同时，随着坯壳厚度的增加，目前电磁搅拌能力与搅拌模式不足以驱动钢液的流动，从而严重影响连铸坯偏析和疏松的控制效果与稳定性。

为此，针对当前钢产品结构不断升级、产品质量要求不断提高的形势，开发高致密度、均质化的宽（特）厚板坯、大断面方（圆）坯连铸生产新工艺与装备技术显得十分重要而迫切。

东北大学朱苗勇教授及其研究团队长期围绕高品质连铸坯生产工艺与装备技术开展研究，先后承担和完成了国家杰出青年科学基金、国家科技支撑计划、国家技术创新计划以及企业重大合作开发等数十项课题，授权国家发明专利30余项，获省部级科技奖励7项。在连铸坯裂纹控制方面，研究团队通过近年的研究，揭示了产生微合金品种钢连铸坯表面裂纹的本质机理，开发形成了有效消除微合金品种钢连铸坯角部裂纹的全曲面锥度结晶器与铸坯二冷高温区表层组织控冷相结合的裂纹控制装备与工艺技术。在连铸坯偏析与疏松控制方面，研究团队自2003年起就从事铸坯凝固末端压下工艺与装备技术研发工作，提出了确定压下工艺关键参数的理论模型，开发了核心工艺控制模型与系统，并率先实现了板坯、大方坯凝固末端工艺控制技术的国产化研发与应用，并在宝钢梅山、攀钢、天钢、湘钢、涟钢、首钢、邢钢等十余家企业推广应用。目前，针对高品质大断面连铸坯生产，研究团队进行了铸坯凝固末端重压下技术研究与开发，并率先在大方坯连铸机实施了应用，取得了良好的应用效果。关键共性技术内容

2.1 微合金钢连铸坯表面质量控制工艺与装备技术

微合金品种钢连铸坯凝固过程中，钢中的Nb、V、Ti以及B等微合金元素极易与钢中的C、N等元素结合，生成碳化物、氮化物以及碳氮化物。受传统连铸生产过程铸坯初凝行为及控冷工艺的限制，这些微合金碳氮化物主要以链状形式于铸坯角部表层组织晶界大量析出，从而极大弱化了其晶界的强度；与此同时，铸坯在后续凝固过程中，同样受不合理冷却模式的影响，膜状或网状先共析铁素体优先在铸坯角部奥氏体晶界生成。受奥氏体与铁素体软硬相间应力分配作用（铁素体强度仅约为奥氏体强度1/4），铸坯在弯曲和矫直过程的应力极易在晶界铁素体组织内集中。受这些因素共同作用，微合金品种钢的连铸坯角部频繁发生微横裂纹缺陷。基于该本质机理，要控制裂纹的产生，关键是要消除微合金碳氮化物以及先共析铁素体膜在奥氏体晶界的形成。为此，需进行如下关键技术研究。

1)不同微合金种类及成分下碳氮化物析出行为研究。不同种类微合金元素与钢中C、N元素的结合能力不同，且析出物的晶界与晶内析出温度、析出种类均不尽相同。需根据钢中微合金元素的种类、钢的成分，建立不同成分体系及含量下微合金碳氮化物在不同钢组织相（奥氏体与铁素体）及位置（晶内、晶界）的析出热力学与动力学模型，明确与成分体系相对应的微合金元素碳氮化物在不同钢组织相及其不同位置的析出温度区及析出控制动力学条件。

2)初凝坯壳角部快冷却细晶化控制技术开发。研究结晶器内初凝坯壳凝固热／力学行为，设计最佳的全曲面锥度结晶器铜板补偿量与冷却结构，并揭示不同锥度补偿量和冷却结构下坯壳角部热历程与晶粒生长规律，为开发有效实施结晶器内铸坯角部超快冷却、细化晶粒的全曲面锥度结晶器技术与工艺提供设计参数指导，确保铸坯角部一次凝固形成细小的奥氏体晶粒，并大幅降低铸坯角部温度，也减轻了连铸二冷高温区为强化铸坯表层的组织而进行控冷的负担。同时，通过铸坯角部在初凝期的快速冷却，抑制微合金碳氮化物在其奥氏体晶界生成。

3)铸坯二冷高温区表层组织强化控冷装备与工艺技术开发。基于全曲面锥度结晶器技术，揭示铸坯二冷足辊段与立弯段温度演变规律，开发确保铸坯角部局部快速冷却、大回温强化铸坯二冷高温区表层组织的智能控冷喷淋装置与配水工艺，实现铸坯表层组织的进一步细化。与此同时，通过铸坯高温区角部局部快速冷却，进一步抑制铸坯晶界碳氮化物与先共析铁素体膜生成，有效实现铸坯角部表层组织自身强化。

4)微合金品种钢铸坯表面裂纹控制技术的工业实施。结合企业微合金品种钢成分体系、连铸机装备特点、铸坯在铸流内的温度演变规律，开发长寿命、可在线调宽、稳定化的全曲面锥度结晶器及其角部快速冷却工艺、铸坯铸流高温区角部表层组织强化的智能控冷装备与工艺，实现高品质微合金品种钢的高效化、稳定化生产。2.2 高致密度、均质化宽／大断面连铸坯生产工艺与装备

针对宽／大断面连铸坯生产，采用传统动态二冷配水优化工艺、铸坯凝固末端动态轻压下技术，较难实现其高致密度、均质化生产。而解决该技术难题最为行之有效的方法是协同采用铸坯凝固末端重压下技术与铸坯凝固末端电磁搅拌技术。然而，由于难以准确描述大压下量实施过程中辊压力、热应力、矫直力、拉坯阻力等内外力共同作用下的凝固坯壳与两相区的动态变形行为，及其与溶质宏微观偏析、溶质宏观扩散、裂纹扩展之间的相互作用关系，严重制约了凝固末端重压下工艺的实施可靠性与稳定性。同时，由于暂无法准确描述非稳定凝固条件下的铸坯两相区凝固、流动和溶质传输行为，无法实现大断面连铸坯凝固末端电磁搅拌工艺的稳定投用。因此，需要从理论研究、工艺开发、装备控制技术开发等几方面开展研究工作，真正解决凝固末端重压下工艺的关键技术难点，实现该工艺的稳定、有效投用。1)工艺理论研究方面：建立两相区变形与溶质偏析宏微观多尺度多场耦合计算模拟，实现坯壳变形、凝固传热、溶质宏观传输、溶质微观偏析与相变的顺序耦合计算。全面考虑宽／大断面连铸坯生产过程传热、流动和凝固现象，进而研究连铸工艺参数和外场（重压下、电磁搅拌、鼓肚力等）作用下宽／大断面连铸坯坯壳与两相区变形行为。与此同时，建立考虑固相演变移动、夹杂物析出与多元合金交互作用的微观组织模型，揭示宽／大断面连铸坯凝固组织演变机理，全面解释重压下工艺与电磁搅拌工艺对宽／大断面连铸坯中心偏析与疏松的改善效果，以及凝固组织的均质化控制效果。

2)工艺控制技术开发方面：合理、有效的工艺控制技术是实施重压下工艺的关键。在理论研究酌基础上，针对宽（特）厚板坯／，大断面方（圆）坯连铸机的具体特点，系统研究并开发形成一系列适用于宽／大断面连铸坯的凝固末端压下工艺控制技术模型，如基于扇形段／拉矫机压力实时反馈的凝固末端检测技术；消除宽／特厚板连铸坯非均匀凝固导致横截面距窄面1/8-1/4区域中心偏析与疏松的宽／特厚板压下区间控制技术；基于凝固补缩原理与坯壳变形量在线检测的压下率／压下量参数在线控制技术；确保铸坯在拉坯方向与宽向上温度的平滑、合理过渡的多维动态冷却控制技术；用于有效混匀两相区溶质偏析钢液、提高等轴晶率的凝固末端电磁搅拌技术；为避免压下工艺调整过程中铸坯宽展不均而导致“楔型坯”的铸坯宽度的均匀调控工艺等。

3)装备控制技术开发方面：稳定、准确的装备控制技术是实现凝固末端重压下工艺的保障。针对宽（特）厚板、大断面方（圆）坯连铸机的具体特点，开发以热坯作为量尺的辊缝在线标定技术，消除高温与扇形段／拉矫机结构变形所引起的辊缝误差，同时实现生产过程中辊缝的在线标定；开发有效控制铸坯延展变形，提高表面压下量向固液界面传递效率的“堆钢”压下控制技术，显著提高工艺实施效果；开发渐变曲率凸型辊压下技术，实现对铸坯液芯的有效挤压，在提高压下效率的同时降低铸坯表面裂纹发生率；基于全曲面锥度结晶器／全曲面斜倒角结晶器，降低压下过程已凝固坯壳的变形抗力，保证液芯的有效压下。研究技术路线与实施方案

3.1 微合金钢连铸坯表面裂纹控制研究

1)利用数值模拟计算与在线测温相结合技术，研究铸坯在结晶器内与二冷铸流内的凝固热／力学行为，为全曲面锥度结晶器技术开发与铸坯二冷高温区表层组织强化控冷装备与工艺开发提供理论基础。

2)建立不同类型析出物在不同钢组织相及其位置的析出热力学与动力学理论模型，并结合重熔凝固技术、透射电镜等检测手段，揭示铸坯不同冷却热历程下、不同钢组织相及位置微合金碳氮化物析出行为规律，确定具体成分微合金品种钢连铸坯晶界析出控制的关键参数；基于铸坯二冷温度场演变规律，揭示连铸坯角部不同热历程与微合金碳氮化物析出行为下组织晶内与晶界的相变行为及演变规律，综合开发有效抑制晶界膜状或网状先共析铁素体生成的连铸二冷配水工艺提供依据。3)基于上述研究，结合现场实际工况，研究开发连铸坯表层组织控制的微合金品种钢角部横裂纹控制的全曲面锥度结晶器工艺与装备技术、铸坯二冷高温区表层组织强化控冷工艺与装备技术，集成开发从根本上强化铸坯表层组织的微合金品种钢连铸坯角部横裂纹控制技术。

3.2 宽／大断面连铸坯偏析疏松控制研究

受连铸坯生产过程高温特点以及凝固复杂性限制，目前尚无法定量描述铸坯凝固末端压下过程中坯壳变形对溶质偏析元素再分配行为的影响规律，限制了工艺的应用效果。对于宽（特）厚板连铸坯、大断面方（圆）坯而言，受其断面增加影响，铸坯凝固末端施加较大压下量（率）所引起的两相区的坯壳变形、钢液流动、溶质偏析和裂纹扩展等现象更为复杂，涉及现代冶金学、冶金反应工程学、材料力学、控制工程等多学科理论与研究方法，需要理论研究与模拟计算、高温物理模拟研究与现场试验研究紧密结合。

凝固末端重压下工艺开发方面，以数值仿真为主要研究手段，并采用试验研究和物理模拟方法对仿真结果进行校验，准确描述超大规格连铸坯凝固末端压下过程铸坯变形行为、溶质偏析行为以及内裂纹。产生与扩展规律，最终开发形成宽／大断面连铸坯凝固末端压下工艺。物理模拟研究主要涉及铸坯高温物性参数测定，同时模拟具体条件下铸坯凝固前沿冷速、温度和受力条件，为数值仿真计算提供必要的建模数据和校验数据。最终，结合现场试验，全面验证凝固末端重压下工艺的合理性。

阶段研究进展

在微合金品种钢连铸坯表面裂纹控制方面，现已成功开发出全曲面锥度结晶器技术、铸坯二冷高温区表层组织强化控冷装备与工艺技术。部分技术先后在天钢、宝钢梅钢、建龙钢铁等企业投入应用，稳定实现了含Nb与含B微合金品种钢板坯表面无缺陷率达99%以上，效果显著。在高致密度、均质化宽／大断面连铸坯生产技术方面，已开发形成宽厚板坯凝固末端非均匀压下技术，并在铸坯凝固末端重压下工艺的核心工艺与装备控制技术方面取得重要突破，顺利开发出扇形段辊缝在线标定技术、基于拉矫机压力实时反馈的凝固末端检测技术、辊缝在线标定技术、“堆钢”压下控制技术、压下率／压下量参数在线控制技术、非均匀凝固末端压下控制技术等重压下关键技术。目前上述技术已经天钢宽厚板连铸机、大连特钢大方坯连铸机投用。所开发的宽厚板坯非均匀凝固末端压下技术在天钢投用后，有效解决了宽厚板连铸坯横向1/4区域偏析严重’的技术难题，生产高强船板钢、合金结构钢宽厚板连铸坯中心偏析≤C级1.O比例达到96%以上，中心疏松≤1.0级比例达到100%。所开发的重压下技术确保了大连特钢轴承钢GCr15、矿山钢572C、矿山钢LTB-6等高碳合金钢连铸坯及轧材质量改善明显，其中轧制棒材中心疏松从2.0-2.5级降至1.5级以内。使用重压下技术前后轧材低倍质量对比照片如图1所示。

研究计划

在上述原有相关技术研究与开发基础上，计划使用4年时间完成高品质连铸坯生产工艺与装备技术开发。

◆2014年，完成全曲面锥度结晶器现场检验并开发出铸坯二冷高温区表层组织强化控冷装备与工艺技术，初步集成开发出有效控制微合金品种钢板坯角部裂纹新技术；获得重工艺、设备参数对铸坯变形行为的影响，开发大断面连铸方坯凝固末端重压下工艺方案并进行初步现场试验研究。

◆2015年，微合金品种钢铸坯表面裂纹控制装备与工艺集成技术在2家以上企业得到应用，解决全曲面锥度结晶器技术实际应用所面临的多钢种和在线调宽等问题，实现企业含Nb、B等宽厚板坯微合金钢的角部横裂纹率≤1.0%，表面无清理率≥99.5%；进一步完善大断面方坯连铸坯末端重压下关键工艺与装备控制技术，研究形成避免宽（特）厚板、大断面方（圆）坯凝固末端压下实施过程中内裂纹形成及扩展的重压下限定准则，并在2家企业得到应用。

◆2016年，全面推广微合金品种钢表面质量控制技术；在宽／特厚板生产企业应用实施宽／特厚板连铸坯凝固末端重压下工艺方案，实现典型品种钢连铸坯偏析和疏松的有效控制。

◆2017年，进一步完善理论、工艺与控制技术研究体系，在国内3家以上企业推广大断面方坯、宽／特厚板坯凝固末端重压下工艺与控制技术，全面提高铸坯致密度与均质化。预期效果

通过上述高品质连铸坯生产工艺与装备技术开发，有望实现从根本上消除微合金品种钢连铸坯角部表面横裂纹频发现状，实现我国微合金品种钢连铸坯的表面无缺陷化生产的目标。通过铸坯凝固末端重压下技术开发，有望最终开发形成具有自主知识产权的宽／大断面连铸坯凝固末端重压下技术，全面实现高强工程机械用钢、高强桥梁钢、高强船板钢、高级别管线钢、新一代重轨钢与火车车轴钢等高附加值钢种的高致密度、均质化连铸坯生产，全面解决宽／大断面连铸坯中心偏析与疏松及内裂纹缺陷严重的共性技术难题。

第二篇：异形坯连铸技术的最新进展

异形坯连铸技术的最新进展

由于异形坯连铸技术将炼钢、精炼、异形坯连铸机和轧机紧凑式布置，形成钢梁生产新工艺(CBP)而迅速发展。该工艺将异形坯直接热装入加热炉，与传统方坯冷装相比∶

(1)投资减少约30%；

(2)能耗降低50%~60%；

(3)从废钢到成品钢梁生产总时间减少90%；

(4)生产率提高15%；

(5)金属收得率提高1.5%；

(6)不需要中间仓库；

(7)节约人工费用；

(8)降低操作和维修费用。

异形坯连铸技术主要是钢梁异形坯连铸和紧凑式钢梁生产线。1968年，加拿大阿尔戈马

公司异形坯连铸机投入商业性生产，美国纽柯-大和公司、日本东京钢公司、共英钢公司、卢森堡Thoringen钢厂等也先后建成生产线。2002年，美国动力钢公司新建电炉炼钢车间(内设一台150吨电炉，2台钢包炉，1台三流钢梁异形坯/大方坯连铸机)投产，并与现有钢梁轧机连接，形成年产能力120万吨CBP生产线。美国纽柯公司最近也投产了一座CBP短流程厂。此外，美国Ameristeel厂和西班牙CELSA厂最近也投产了多功能组合式连铸机(除钢梁异形坯外，大方坯和小方坯兼用)。目前，全世界已建成CBP生产线约50条。

中国异形坯连铸以H型钢生产线为主，其中马鞍山钢铁公司和莱阳钢铁公司设备较先进。马鞍山钢铁公司目前拥有大和中小型异形坯生产线两条∶1998年投产的大型H型钢机组，年产能为100万吨高附加值H型钢；2005年投产的中小型H型钢机组，年产能为50万吨高附加值H型钢。其中耐火钢用作高层住宅楼的钢梁、火车用耐侯H型钢，并且开发了符合美国API标准的SM490YB热轧H型钢，实现了海洋石油平台用热轧H型钢的国产化，正在开发汽车大梁、建筑抗震以及轻型薄壁专用H型钢。莱阳钢铁公司目前拥有大、中、小型三条型钢生产线，主要设备从德国引进∶分别是在2005年、1998年和2002年投产。连铸采用异形坯热送热装技术，轧机采用CCS技术、XH轧制方法及CRS矫直机矫直技术，全线计算机控制，实现从装料到成品发货的全程自动化生产。

异形坯连铸技术是连铸领域的前沿技术，世界各国应为降低生产成本、提高产品竞争力而加快研究步伐。

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第三篇：连铸坯质量考核制度

连铸钢坯质量考核制度

为了加强连铸坯质量管理，确保下道工序正常生产，结合实际生产需要，现制定连铸坯质量考核制度：

1、钢坯五大元素的控制，应严格按照公司内控标准执行，五大元素超出内控标准的，考核炼钢厂1000元/项。

2、连铸坯长度允许偏差为+80mm，超出该范围考核炼钢厂100元/根。

3、连铸坯边长允许偏差为±5mm,超出该范围考核炼钢厂100元/根。

4、连铸坯两对角线之差应≤10mm，超出该范围则判定为脱方，脱方钢坯考核炼钢厂500元/根。

5、连铸坯切斜应≤12mm，超出该范围考核炼钢厂200元/根。

6、连铸坯鼓肚应≤5mm，超出该范围考核炼钢厂200元/根。

7、连铸坯弯曲度不得大于20mm/m，总弯曲度不得大于总长度的2%，超出该范围考核炼钢厂200元/根。

8、连铸坯表面不得有目视可见的重接、翻皮、结疤、夹杂，一经发现，考核炼钢厂500元/根。

9、连铸坯不得有深度或高度大于3mm的划痕、压痕、擦伤、气孔、皱纹、冷溅、凸块、凹坑（包括由于手工切割造成连铸坯端部不平整、凸块、凹坑、裂痕），一经发现，考核炼钢厂200元/根。

10、连铸坯端面不允许有中心偏析产生的黑点、缩孔、裂纹及皮下气泡（允许有5个以下气泡），一经发现，考核炼钢厂500元/根。

11、连铸坯应按炉组批发运并喷写炉批号，随炉号跟踪卡一同发送到下道工序，此三项若不能按要求执行，考核炼钢厂200元/项。

以上连铸坯质量问题一经发现需及时整改，如流转到下道工序则按照上述制度考核，同时按废坯退回炼钢;如发现弄虚作假，对责任单位考核2000元/次。

技术中心

2014年7月29日

第四篇：连铸生产工艺的发展

连铸生产工艺的发展

近年来，我国经济的快速增长，特别是工业和基本建设的加速，促进了钢铁工业的发展。我国已成为世界上钢铁消费和钢铁生产大国，粗钢产量和消费量占世界总量的比例分别由1992年的11.2%和11.9%跃升到2002年的20.1%和25.8%，2002年钢产量达到1.82亿t。由于连铸技术具有显著的高生产效率、高成材率、高质量和低成本的优点，近二三十年已得到了迅速发展，目前世界上大多数产钢国家的连铸比超过90%。

连铸技术对钢铁工业生产流程的变革、产品质量的提高和结构优化等方面起了革命性的作用。我国自1996年成为世界第一产钢大国以来，连铸比逐年增加，2003年上半年连铸比已经达到了94.65%。

连铸即为连续铸钢（英文，Continuous Steel Casting）的简称。在钢铁厂生产各类钢铁产品过程中，使用钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。而在二十世纪五十年代在欧美国家出现的连铸技术是一项把钢水直接浇注成形的先进技术。与传统方法相比，连铸技术具有大幅提高金属收得率和铸坯质量，节约能源等显著优势。从上世纪八十年代，连铸技术作为主导技术逐步完善，并在世界各地主要产钢国得到大幅应用，到了上世纪九十年代初，世界各主要产钢国已经实现了90％以上的连铸比。中国则在改革开放后才真正开始了对国外连铸技术的消化和移植；到九十年代初中国的连铸比仅为30％。

连续铸钢的具体流程为：钢水不断地通过水冷结晶器，凝成硬壳后从结晶器下方出口连续拉出，经喷水冷却，全部凝固后切成坯料的铸造工艺过程。统计数字显示，2002年我国连铸比为93.7%，2003年上半年全国连铸比达到94.65%，已超过了世界8970%平均连铸比的水平；我国连铸比已达到发达国家的水平，连铸比将要达到饱和状态。全球已建成54流连铸－连轧生产线，年生产能力为5500万t；我国已建和在建13流生产线，年生产能力达到1400万t（见表2），占全球总产量的1/4；中国CSP钢产量（1050万t）与美国CSP产量（1000万t）相当。

提高连铸机拉速 连铸机拉速的提高受出结晶器坯壳厚度、液相穴长度（冶金长度）、二次冷却强度等因素的限制。要针对连铸机的不同情况，对连铸机进行高效化改造。小方坯连铸机高效化改造的核心就是提高拉速。拉速提高后，为了保证出结晶器坯壳不漏钢，其核心技术就是优化结晶器锥度，开发新型结晶器，包括：Concast的凸模结晶器（CONVEX MOLD）；Danieli自适应结晶器（DANAM）；VAI的钻石结晶器（DIAMOLD）；Paul Wurth的多锥度结晶器。虽然结晶器名称不相同，但其实质就是使结晶器锥度与坯壳收缩相一致，不致于产生气隙而减慢传热，影响坯壳均匀性生长。小方坯铸机拉速的提高，表现为单流产量的提高。从世界连铸发展的历程来看，20世纪70、80、90年代连铸机的单流年产量分别为5～6、8～10、15～16万t。

我国钢材生产结构是长型材较多，板材比较低（约40%），反映在连铸机建设上是中小型钢厂建设小方坯连铸机较多。据统计，我国共建小方坯连铸机280台978流，年产量近6000万t，平均单流年产量约为6万t。与国外比较，连铸机生产率还较低。为提高连铸机生产率，从20世纪90年代以来，我国对旧有小方坯连铸机进行了高效化改造，如120mm×120mm方坯拉速由2.0m/min提高到3.0～4.0m/min，150mm×150mm方坯拉速由1.5m/min提高到2.5～3.0m/min。目前，我国不少钢厂的小方坯连铸机经过高效化改造后，单流年产量已达到15～20万t的国际水平。

板坯连铸机拉速的水平目前板坯厚度为200～250mm的拉速在1.6～2.0m/min左右，单流年产量达到200万t。如果说提高拉速是小方坯连铸机高效化的核心，那么板坯连铸机高效化的核心就是提高连铸机作业率。这是因为板坯连铸机的拉速受炉机匹配条件及铸机本身冶金长度的限制不可能有较大的变化，以及由于过高拉速所造成的漏钢危害，对板坯连铸机的影响远远高于小方坯连铸机。从原则上讲，连铸机提高拉速措施有：结晶器优化技术；结晶器液面波动检测控制技术；结晶器振动技术；结晶器保护渣技术；铸坯出结晶器后的支掌技术；二冷强化冷却技术；铸坯矫直技术；过程自动化控制技术。拉速提高了，铸坯内部疏松、偏析缺陷加重，夹杂物增加。高拉速与高质量是相互矛盾的，因此应根据钢种和产品用途，采取相应的技术措施，把高拉速和高质量的矛盾统一起来，以获得最佳经济效益。国外有不少钢厂板坯连铸机拉速不高，而单流产量却很高，如美国A.K.Ashland钢厂的板坯铸机，浇240mm×1160～1750mm板坯，工作拉速为1.78m/min，单流年产量达到220万t，连铸机有钢作业率为98%。这说明对板坯连铸机高效化改造核心不是提高拉速，而是要设法提高铸机作业率以提高

连铸机的生产率。

提高连铸机作业率的技术有：

（1）长时间浇注多炉连浇技术：异钢种多炉连浇；快速更换长水口；在线调宽；结晶器在线快速调厚度（只需25～30min）；在线更换结晶器（小方坯）；中间包热循环使用技术；防止浸入式水口堵塞技术。

（2）长时间浇注连铸机设备长寿命技术：长寿命结晶器，每次镀层的浇钢量为20～30万t；长寿命的扇形段,上部扇形段每次维修的浇钢量100万t,下部扇形段每次维修的浇钢量300～400万t。

（3）防漏钢的稳定化操作技术：结晶器防漏钢预报系统；结晶器漏钢报警系统；结晶器热状态运行检测系统。

（4）缩短非浇注时间维护操作技术：上装引锭杆；扇形段自动调宽和调厚技术；铸机设备的快速更换技术；采用各种自动检测装置；连铸机设备自动控制水平。

提高板坯连铸机设备坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障在线作业，是提高板坯连铸机作业率水平的关键。连铸坯的质量概念包括：铸坯洁净度（钢中非金属夹杂物数量，类型，尺寸，分布，形态）；铸坯表面缺陷（纵裂纹，横裂纹，星形裂纹，夹渣）；铸坯内部缺陷（中间裂纹，角部裂纹，中心线裂纹，疏松，缩孔，偏析）。连铸坯质量控制战略是：铸坯洁净度决定于钢水进入结晶器之前的各工序；铸坯表面质量决定于钢水在结晶器的凝固过程；铸坯内部质量决定于钢水在二冷区的凝固过程。提高铸坯表面质量的控制技术 铸坯表面质量好坏是热送热装和直接轧制的前提条件。铸坯表面缺陷的产生主要决定于钢水在结晶器的凝固过程。要清除铸坯表面缺陷，应采用以下技术：结晶器钢液面稳定性控制；结晶器振动技术；结晶器内凝固坯壳生长均匀性控制技术；结晶器钢液流动状况合理控制技术；结晶器保护渣技术。提高连铸坯内部质量的控制技术 连铸坯内部缺陷一般情况在轧制时能焊合消除，但严重时会使中厚板力学性能恶化，使管线钢氢脆和高碳硬线脆断。铸坯内部缺陷的产生主要决定带液芯的铸坯在二冷区的凝固过程。要消除铸坯内部缺陷，可采用以下技术措施：低温浇注技术；铸坯均匀冷却技术；防止铸坯鼓肚变形技术；轻压下技术；电磁搅拌技术；凝固末端强冷技术；多点或连续矫直技术；压缩铸造技术。综上所说我们可以得出结论：

（1）我国连铸比已超过世界平均水平，接近工业发达国家水平，连铸比可以说接近饱和状态。

（2）我国小方坯连铸机高效化改造取得很大成绩。小方坯连铸机单流产量已达到国际先进水平。但我国连铸机平均作业率与世界连铸机平均水平还存在较大差距。提高连铸机作业率以增加连铸机产量还有较大发展潜力。

（3）经过近10多年来的努力，我国连铸在高效化改造、新技术的应用等方面取得了很大成就，就大中型企业连铸机装备水平来看已与国外钢厂水平相当。要重视工艺软件技术开发与创新，新技术要用出实效来。

（4）要依靠传统的板坯和大方坯连铸机来生产和解决高品质、高附加值的连铸坯质量问题。薄板坯连铸连轧技术已引入大中型企业，我国薄板坯连铸/连轧生产已跨入世界先进行列，它对改变我国钢材产品结构，提高板带比，改变热轧带卷的市场竞争力起重大的变革作用。

（5）在今后2～3年内，要密切注意薄带连铸领域取得的进展。

第五篇：切实推进板坯连铸装备制造技术范文

切实推进板坯连铸装备制造技术

创新进步,适应高端板材生产需要

北京首钢机电有限公司

在国家〝十一.五〞期间,首钢机电公司得益于我国钢铁工业发展, 得益于首钢搬迁和产品结构调整,在发展高端装备制造业中取得了很大的成果;特别是以高水平的板坯连铸机为代表的成套冶金设备,与国际著名公司合作生产了15套机组,在消化吸收引进技术的基础上自主集成了6套机组,制造工艺技术取得了一批创新成果;我们生产的高水平的板坯连铸机分别用于首钢、包钢、涟钢、武钢、承钢和鄂钢等重点工程,设备的产能达到4800万吨板坯;分别用以生产汽车板、管线钢、电工钢、船板、耐候板、容器板、不锈钢和高强度钢等高端板卷和宽厚板的生产.我们在发展以高水平的板坯连铸机为代表的高端成套冶金装备制造业中取得的成果,主要体现在以下几个方面.一.学习外方企业管理理念,全面提升综合能力,以高标准制造每一套板坯连铸机.自1997年起我公司与德国西马克合作生产CSP薄板坯连铸机成套设备,承担薄板坯连铸装备技术攻关起,我们开始接受国外板坯连铸机最新技术成果.由于当时我们的企业管理,装备水平,工艺技术能力,质量标准,对现代连铸装备的认知和传统观念与国际先进机械制造业存在巨大的差距.在开始阶段,我们的生产计划编制,传统工艺习惯,工序和功能检验到表面质量与外方的要求都是很不适应,特别是许多方面的陈规陋习与外方屡屡碰撞,付出了一些教训和代价.我们及时统一了思想,坚决要求各级干部,工程技术人员和操作工人无条件尊重外方图纸和技术文件要求和外方代表的意见,严格工序过程;我们选派一批中层干部和管理人员赴西马克公司接受培训实习,修订和强化了企业组织体系和质量保证体系;合作生产的过程有力的推进了企业进步,全面提升了我们的技术能力,制造工艺水平和产品质量.我们与西马克和达涅利合作先后为广州珠钢、邯钢、包钢、马钢、涟钢、本钢、酒钢和武钢制造了15套薄板坯连铸机(全国共建设了10个薄板坯连铸连轧工程,20套薄板坯连铸机),以及他们的二期或改造工程.在国家〝十一.五〞期间,我们与奥钢联、西马克和达涅利合作制造了15套常规板坯和宽厚板坯连铸机.它们都具备当代最新技术发展特点,其中为首钢秦皇岛4.3m轧机配套3#连铸机,400×2400mm宽厚板坯连铸机是现今世界最先进,最重型的板坯连铸机.这些成果确定了我公司在制造板坯连铸机领域里的竞争能力和领先地位.二.消化,吸收和掌握先进设计技术,理解和领会了现代板坯连铸工艺技术,自主创新和集成,推进板坯连铸机国产化.板坯连铸是高品质板带生产流程里至关重要的环节, 新建设的当代最先进的板坯连铸机的技术进步主要体现在工艺装备的日益优化，机电液和工艺介质的一体化装备技术更加成熟，无缺陷铸坯的生产技术先进实用，自动化系统和工艺控制水平不断更新和完善，满足生产实际需要的智能操作软件的开发和应用效果显著。

新设计的板坯连铸结晶器都采用了紧凑式设计，刚性好，可实现快速更换，水系统自动对接；在功能上充分完善均匀的坯壳的形成，保证铸坯良好的内在和表面质量；把结晶器液面动态控制在最佳的状态，自动浇铸，确保连铸机高效运行；有效地防止坯壳粘结或漏钢的发生；液压振动可控制振幅，振频，波形，调节非正弦因数，可优化负滑脱时间使铸坯振痕变浅，防止表面裂纹产生，保证铸坯的表面质量。

为了有效地消除板坯的中心疏松和凝固过程铸坯中心产生的裂纹，我们制造的板坯连铸机都具备动态收缩辊缝——铸坯凝固末端的轻压下技术，在拉坯过程中根据铸坯液相穴的位置的变化，动态地调整辊缝和辊列的锥度，使凝固末端铸坯达到轻压下。铸坯在二次冷却区既得到最佳的冷却速率,又防止过冷却，保证铸坯的质量；动态控制的冷却系统，由计算机计算的温度分布的热跟踪模型，确定冷却的强度和分布，配置冷却的策略。具有动态软压下功能的板坯连铸机都采用液压夹紧扇形段，远程调整辊缝和具有足够精度和刚度的设备条件，成熟和可靠的工艺软件包的支持。液压远程调整辊缝的铸坯导向系统极大地支持了连铸生产和操作的灵活性。

在设计转化、加工制造、质量控制、现场调试和生产保障、备件供应、维修和再制造的过程中我们掌握和积累了许多经验和教训,使我们有能力推进板坯连铸机的技术进步和国产化.我们在加工制造连铸辊系和框架中创新设计了许多项工艺和工装有效地保证了加工质量,大大提高了加工效率,有效地缩短工期和降低成本,其中授予了4项专利权.我们对板坯连铸机制造材料和配套零部件的选用,堆焊材料和焊剂;轴承、密封、液压、润滑、冷却、传动、传感器和电器等主要配套零部件的供货商、品质和技术参数实行了优化,建立了战略合作伙伴关系,有效地保证了产品质量,也最大限度地实现了国产化.我们在实践中积累了许多经验,增长了能力,培养了专业人材,最重要的是我们对现代板坯连铸技术的理解,使我们有能力向用户、科研单位和工程设计公司提供相关技术支持,参与工艺装备设计选型和综合解决方案的讨论,分享我们的经验和技术成果,共同推进国内板坯连铸技术和装备的进步,同时我们也得到了合同,取得经济效益.我们在消化吸收引进技术的基础上自主集成和设计,制造了具有国内领先水平的板坯连铸机,其投产后的综合技术水平相当于国外设计的装备.同时我们对首钢投产使用的一些板坯连铸机部分结构进行了优化和改进,提高了设备的可靠性和使用的合理性.三.着力企业技术进步,打造冶金成套装备核心竞争实力.首钢机电公司打造冶金成套装备核心竞争实力,把技术进步放在最先位置,加大了装备和软实力的提升.作为一家冶金重型装备制造企业,机床一般比较大型化和通用化,因此对于板坯连铸机加工制造明显没有针对性,公司调整了技改方向,短时间内购置一批数控加工机床,并且采用了高效切削技术,还以技术带头人为命名的工作室,作为创新平台,综合了加工工艺,数控技术,刀具,切削液,计算机辅助设计等专业,数倍提高了加工效率,确保了加工质量百分百的合格.CAPP计算机辅助工艺过程设计系统投入使用,大为缩短了与国际先进企业的差距.将产品工艺设计信息转换为各种加工制造和生产组织管理信息,起到了机械制造信息化建设联系设计和生产的纽带,解决了工艺设计效率,标准化和集成问题,使我们的企业的软实力得到合作外方的高度重视.堆焊是生产板坯连铸机的重要工序,由于我们严格工艺过程控制,稳定的产品质量,我们的该生产单元被国际著名焊接材料公司,英国Weldclad公司命名为在中国的示范基地.板坯连铸机冷却水,润滑和液压管路的装配工作量很大,往往是制约生产和产品质量的主要环节,我们采用了计算机三维辅助设计和数控弯管技术,路径复杂,空间走向,角度和尺寸极其繁多配管进行了精确的预制,使得配管操作就象汽车生产线一样简单,并达到美感,可靠的效果.此项技术得到合作外方高度评价,这在他们的工厂里也尚未做到.未来钢铁企业为了满足高质量宽厚钢板的需求，产品品质必需满足更加严格的标准；必然要应对日益激烈的竞争，应对来自质量、成本、效率、环保、品种和技术方面的压力和挑战；面对一般板带生产能力过剩，高端产品技术和生产能力仍然短缺的现状；可以肯定炼钢-连铸-轧钢工艺流程和产品结构优化的技术改造，淘汰落后和新的工程建设将持续进行,对冶金装备必然有更高的要求和更严格的标准。

整合设计研究，装备制造和使用平台，鼓励支持消化吸收和掌握引进技术，重视总结实践经验的二次创新和自主集成，推动装备国产化、工艺技术和核心竞争力的实现，我国高端板坯连铸与板带生产的技术和装备必定要适应这样的发展趋势.