第一篇：我国连铸技术装备发展趋势
我国连铸技术装备发展趋势
连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个钢铁企业生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。1970年至1980年，世界平均连铸比从4.4％发展到28.4％，中国的连铸比从2.1％发展到6.2％；至1990年，世界和中国的连铸比分别发展到62.8％和22.4％；到2001年，又分别发展到87.6％和92.0％。2003年，中国连铸比达到95.3％左右，估计世界平均连铸比2003年接近90％。从统计数字可以看出，中国的连铸技术在近10多年内得到了迅速发展。
世界连铸技术的发展及我国存在的差距
世界上有许多连铸技术实力较强的公司，如西马克·德马格、奥钢联、日本JSP公司、达涅利(包括戴维)公司等。以板坯连铸机为例，西马克·德马格公司从1962年至2001年新设计和改造板坯连铸机共约370台；奥钢联从1959年至2000年新建和改造板坯连铸机共约181台；日本JSP公司截止2001年新建并改造板坯连铸机共约150台；达涅利的戴维公司也设计了10多台连铸机。2001年末，世界上共有各类投产的板坯连铸机约550台800流(有一些是重复改造的，按估计值未计入)。
截止到2002年底，中国共有551台(1749流)连铸机，其中板、方坯连铸机分别为101台(130流)、429台(1564流)，圆坯、异形坯连铸机分别为20台(52流)、1台(3流)。这些统计中，绝大部分连铸机是立足于中国国内设计制造的。
我国加入WTO后，人才、知识、科技与经济的全球化趋势越来越清晰地展现出来。由于历史及其他各方面原因，国外先进技术和管理方式显然具有竞争优势。近几年，我国经济发展较快，冶金企业投放的技改资金比较大，新上项目很多，连续铸钢项目也较多，但连铸机设备和技术大部分还是靠引进。我国薄板坯连铸连轧已经引进了将近10条生产线；从2000年开始，我国先后全部引进或引进核心部位设备与技术的常规板坯连铸机共有24台27流，还有继续引进的趋势；中薄板坯连铸机、异型坯连铸机全部引进；大方坯连铸机也有引进的倾向。其原因主要是我国连铸技术与国外先进水平还存在一定差距。以板坯连铸机为例，主要表现在： ●板坯连铸机本体设备的四个关键设备明显落后于国外。结晶器国外已采用紧凑式结构，我们还是老式的带外框架的结构；国内外新投产的板坯连铸机几乎全部采用液压振动装置，而我们还有许多新上的是机械电机振动装置；零号扇形段国外能够液压远程调辊缝，而我们还是液压垫块式结构；扇形段国外均能够液压夹紧、远程调辊缝和动态轻压下，而我们还是垫块式的停机调辊缝结构。
●除以上四大设备与国外相比存在一定差距外，配套设备中许多小的地方也存在不同程度的差距。
●液压系统、电气控制系统也在某些方面存在差距。
●连铸生产应用软件差距最大。
●国内技术资源不能有效整合。
就连铸技术本身的发展，国内专家有以下看法：
1、新材料是钢铁工业的永远追求
进入21世纪后，以高新技术为先导的“产业革命”在材料领域出现了一些令人瞩目的新现象，神奇的纳米材料可能孕育着社会经济的巨大变革，新材料是高新技术的基础。在材料工业的传统产业中，尽管有色金属及合金、陶瓷材料、塑料、复合材料的发展在一定程度上取代了钢材，但钢铁工业在国民经济、军事方面的支柱地位仍然是不可动摇的，钢材仍然被公认为是21世纪一种主要的建筑与工程材料。21世纪，全球经济将持续增长，对钢材的需求量也将继续增长。增长的同时，钢铁工业必须从“产量型”向“品种型”、“质量型”转变，如开发生产低合金高强度钢、优质合金钢、超级合金等新钢种。生产具有高洁净、高均匀性、超细晶粒的新一代钢铁材料会成为有实力的钢铁企业追求的目标，谁掌握了这些生产技术，谁的产品就会有更多的市场占有率。连续铸钢是钢铁工业生产中的一个重要工艺环节，目前连续铸钢已经能够浇铸绝大多数钢种，新材料的试制与开发对连铸工艺和设备将会提出更高的要求。
2、产品质量是连续铸钢的命脉
随着经济和社会的发展，连铸产品的质量将成为市场竞争的焦点之一。客户已经不满足“合格产品”这一理念，谁的产品质量更高、更好，谁就能在竞争中立于不败之地。例如汽车用深冲钢板，钢中[C]+[P]+[S]+[O]+[N]+[H]总和不大于0.01％。作为连续铸钢，就是要提高无缺陷坯的比率，在连铸工艺、设备和生产操作等多方面下功夫。
连铸产品合格率不仅仅取决于连铸机本身，由于连铸工艺的特殊性，需要进行浇铸的钢种往往对钢水的成分、夹渣、气体含量、温度有一定的要求。因此，连铸前工序的炉外精炼技术从20世纪80年代受到连铸工艺的重视之后，在90年代已成为必不可少的手段。如超铁素体不锈钢00Cr26Mol要求[C]+[N]≤0.015％；油气管线用钢[N]≤0.005％、[S]≤0.001％；轴承钢[O]≤0.001％。如此之高甚至更高的质量要求必须依靠炉外精炼技术来实现。新建的板坯连铸机一般根据所生产的钢种都考虑了完善的炉外精炼措施，而老连铸机的改造将会把炉外精炼作为首要的改造因素，以便给连铸机提供合格的钢水。炉外精炼可提高生产率、降低能耗、提高连铸坯和钢材质量、提高成材率、降低废品率等。对不同钢种、不同规模、不同轧材配备不同的炉外精炼技术必将得到更多的重视。
3、连铸技术发展应关注的问题
近终形和传统断面的板坯连铸机各有千秋
很多人把薄板坯、中厚板坯连铸机也称作近终形板坯连铸机。目前近终形板坯连铸连轧工艺还有较大的发展空间，但这类连铸连轧工艺的发展重点还是扩大产品品种，提高产品质量。过去曾有人认为，近终形连铸连轧工艺的出现将大量地取代传统断面的板坯连铸机和热连轧机。然而，由于钢种、产品用途、产品质量的实际情况，传统断面的板坯连铸机不但不会被近终形连铸连轧工艺大量代替，而且还会继续向前发展。
连铸机的高效化改造
今后若干年，新增连铸机的势头将会明显减弱，正在生产的连铸机的高效化改造会越来越多。不论是新建连铸机，还是老连铸机的改造，人们不会单一地追求高拉速、高产量，而综合经济效益、投入与产出的水平将成为连铸机高效化的基本准则。
连铸坯热装热送
热装热送能够最大限度地降低能耗，提高金属收得率，缩短从钢水到成材的生产周期时间。对于传统板坯连铸机，在总体设计时，热装热送将成为首要考虑的工艺过程。炉机匹配
炉机匹配是连续铸钢提高生产效率必须考虑的重要因素，在连铸机初步设计时就应该考虑周到。
液压振动是连铸机的关键技术
液压振动可以在浇注过程中调整振幅、频率、波形偏斜率(结晶器上升、下降时间及速度)，以取得最佳的负滑动时间和保护渣流动效果。液压振动在20世纪90年代中后期已得到迅速推广，在传统板坯连铸机上大有替代机械振动之趋势。
轻压下技术各有侧重
静态轻压下技术将根据钢种会被普遍采用，动态轻压下技术会越来越多地接受生产实践的考验。对于生产率高的板坯连铸机，为了减小维修工作量，缩短停机时间，远程快速调辊缝技术成为大型板坯连铸机必不可少的设备之一。在浇铸过程中，大压下量压下的铸轧技术有可能被人们重新看好。
冷却系统有待发展
针对不同连铸机、不同钢种及其它具体情况对板坯凝固传热及冷却规律的研究，将会继续深入下去。这种研究主要体现在结晶器一次冷却和辊子导向区域的二次冷却方面，对有些钢种来说还包括凝固完毕的自然冷却。二冷喷淋宽度随板坯宽度变化的无级调节会逐渐增多，随之而来的是大流量、宽范围的气水雾化喷嘴会较快推广。
生产更加纯净的钢种的要求
为了生产更加纯净的钢种，保护浇注、中间罐冶金、中间罐保护渣、结晶器保护渣、浸入式水口形状的深入研究和配套措施将成为最基本的工艺要求。
电磁搅拌将会继续使用
电磁冶金技术特别是结晶器钢流控制技术将根据钢种和拉速的要求会逐渐多地应用在高级钢种的浇铸中。对某些特殊钢种，如等轴晶比率要求较高的钢种，扇形段区域的电磁搅拌还会继续使用，甚至是某些钢种的必要措施。另外，在大量生产的钢种中，为了延长中间罐使用寿命，降低生产成本，浸入式水口快速更换装置的普及步伐会加快。结晶器液面控制和漏钢预报装置将会得到更多的应用
为了稳定生产操作并保证板坯质量，结晶器液面检控系统成为最常规的技术措施之一。结晶器漏钢预报装置在高效率、高拉速连铸机上也会更多地应用。自动开浇作为提高自动化水平的重要技术也会受到用户的重视。
总之，连铸机关键技术选用及配套使用的目的是为了提高连铸机的装机水平，提高连铸板坯质量，提高拉速、生产率、金属收得率，降低生产成本，最大限度地发挥连铸机的节能特点。连铸设备将会围绕工艺要求在设备结构的优化、可靠性、维修性、可操作性、使用寿命等方面进一步改进。
另外，在连铸工艺方面也有很多需要深入研究的技术，如包晶钢种连铸、减少铸坯半宏观偏析和宏观偏析技术、纯净钢的生产技术、不锈钢及其它特殊钢种的生产技术、高等级钢种的中间罐冶金生产技术、高效高速连铸等。
第二篇：我国炼钢-连铸技术发展和2010 年展望范文
我国炼钢-连铸技术发展和2010 年展望 殷瑞钰
钢铁研究总院北京10081 摘要：本文系统总结了2000 年以来国内炼钢-连铸技术的发展和主要的技术成果，分析了 目前炼钢-连铸生产技术的主要问题，并对2010 年我国炼钢-连铸的技术发展方向进行了系 统阐述。为了进一步提高国内炼钢-连铸的生产技术水平，必须确立21 世纪新一代钢铁厂的 新理念和新目标，通过对炼钢-连铸生产过程的系统优化、解析与集成，建立起高效、低成 本洁净钢生产平台。讨论了洁净钢生产平台建设面临的主要技术问题、解决方法和具体措施。关键词：炼钢、连铸、炉外精炼、洁净钢、流程工程 前言
进入新世纪以来，我国钢铁生产持续发展，钢产量增加，许多企业的技术装 备达到了国际水平，钢材品种与质量已接近或达到国际先进水平，上述事实说明 我国钢铁工业的发展已经进入一个新的时代。今后几年，我国钢铁工业不但应在 规模和质量等方面达到国际先进水平，而且在钢铁生产、工程设计、工艺与装备、节能减排、环保等方面的研究开发、生产运行都应走向国际前沿。
为实现上述战略目标，必须认真回顾总结新世纪以来我国钢铁工业特别是炼 钢-连铸生产技术发展的成就，分析存在的问题，研究今后炼钢-连铸技术的发展 趋势和方向，不断创新，为完善和发展新一代炼钢工艺流程做出贡献。1．炼钢-连铸生产和技术的发展
2000 年以来，国内炼钢-连铸生产和技术取得明显的进步，主要表现在以下 几个方面：
1.1 钢产量高速增长
图1 给出2000 年以来国内 钢铁产量增长趋势，粗钢产量从 2000 年1.285 亿吨增长到2007 年4.892 亿吨，平均年增长率为 18.2%。
转炉是目前中国最主要的
炼钢方法，转炉钢产量从2000 10 80 90 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 10000 20000 30000 40000 50000 比例(%)产量(万吨)年份 粗钢 转炉钢 电炉钢 转炉钢比例 电炉钢比例
图1 2000 年以来国内粗钢产量增长与 生产结构的变化 2 年的1.058 亿吨增长到2007 年的4.4 亿吨，平均年增长率为19.5%，高于国内粗 钢产量增长速度。转炉钢比例相应从2000 年的82.4%增长到90%左右。电炉也是目前国内主要炼钢方法，随着中国钢产量迅速增长，电炉钢比例在
2003 年以前缓慢增长，最高达17.6%；2004 年以后，由于转炉钢的快速增长，电 炉钢比例逐年降低，但电炉钢产量持续增长，和2000 年相比电炉钢产量翻了一番。在国内钢产量迅速发 展的同时，连铸比也不断 增长。如图2 所示，2000 年全国连铸坯产量为 1.096 亿吨，连铸比 85.3%；2007 年全国连铸 坯产量为4.74 亿吨，连铸 比96.95%。随着连铸比的
提高，成材率也相应提高，平均达到了96.2%，说明连铸技术的进步为我国钢铁 工业增产增效、节能减排做出了重要贡献。1.2 技术经济指标不断优化
国内炼钢-连铸生产技术的进步主要体现在各项技术经济指标不断优化。表1 给出2003 至2007 年国内转炉、电炉和连铸的主要技术经济指标变化情况。表1 2003 年以来国内大、中型钢铁企业炼钢-连铸技术经济平均指标变化 2003 2004 2005 2006 2007 钢铁料消耗，kg/t 1087.66 1091.62 1088.6 1085.9 1085 日历作业率，% 77.75 83.88 80.82 83.96 82.68 转 炉
平均炉龄，炉4630 5218 5785 6823 7921 电耗，kWh/t 403.29 422 385.2 352.5 328 电极消耗，kg/t 2.85 3.01 2.81 2.6 2.427 电 炉
冶炼周期，min 107.4 97.2 87.6 103.2 76.2 连铸比，% 95.22 97.51 97.51 98.53 98.86 日历作业率，% 70.99 74.16 64.34 79.87 80.26 连 铸
连浇炉数，炉/ 18.64 20.01 20.45 / 国内转炉炼钢技术进步主要体现在：完善溅渣护炉工艺，提高转炉炉龄；推 广强化供氧技术，提高转炉作业率；推广长寿复吹工艺，进一步降低钢铁料消耗 并提高以终点控制为核心的转炉自动化控制水平。年来电炉生产技术发生重大变化：采用大型高功率和超高功率电炉淘汰 60 65 70 75 80 85 90 95 100 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 0 10000 20000 30000 40000 50000 连铸比,成材率 /% 产量/万吨 年
连铸坯产量 连铸比 成材率
图2 2000 年后连铸坯产量、连铸比、成材率的变化 3 大批30 吨以下小型电炉；建设电炉-精炼-连铸-连轧现代化短流程生产线，采用 优化配料与供电制度，强化供氧提高化学能输入量和部分电炉采用热装铁水等新 工艺技术，达到降低冶炼电耗，缩短冶炼周期，实现多炉连浇。在此基础上，实 现电炉生产多元化，形成电炉-普钢长材、电炉-特殊钢长材、电炉-无缝钢管、电 炉-中厚板和电炉-薄板坯连铸连轧等多种生产线，完善了电炉钢产品结构，扩大 了生产品种。世纪90 年代，国内连铸基本以小方坯连铸为主，至2007 年已建成板坯
连铸机（宽度700mm 以上）175 台，237 流；薄（中）板坯连铸机17 台，18 流； 方坯和矩形坯连铸机（>150.150mm）437 台，1323 流；小方坯连铸机305 台，1027 流；圆坯连铸机48 台，173 流。全国总计连铸机996 台，2806 流，年生产 能力达到4.743 亿吨。应该看到新世纪以来，我国连铸呈继续快速发展的态势，而且自主开发的能力进一步提高。
随着国内炼钢-连铸技术的进步和技术经济指标的优化，获得明显经济效益： 据2007 年国内93 家大中型企业的统计，年利润达1479.82 亿元，比上年同期增 长49.78%。
1.3 建立现代化炼钢生产流程
2000 年以后国内钢铁企业重点开展钢铁生产流程与工艺结构的优化，基本 建立起现代化炼钢生产工艺流程：
转炉流程：铁水脱硫预处理→转炉复合吹炼→二次精炼→全连铸； 电炉流程：大型超高功率电炉（兑铁水）冶炼→二次精炼→全连铸。
近几年铁水脱硫预处理技术在国内广泛应用，主要采用KR 法石灰脱硫和喷 吹法脱硫（包括CaO、CaC2 喷吹，纯Mg 喷吹和Mg+CaO 喷吹）等方法。铁水 预处理的装备能力逐年提高，至2007 年铁水脱硫比已接近50%，宝钢、武钢、鞍钢等大型钢铁公司已基本实现100%铁水预处理。表2 给出目前国内常用的几 种铁水脱硫工艺技术的比较，说明国内铁水脱硫预处理工艺已经积累了比较丰富 的经验，为钢厂合理选择铁水脱硫预处理工艺提供了广泛的空间。表2 各种脱硫方法的技术比较
脱硫工艺石灰、CaC2 脱硫Mg 脱硫 脱硫方法KR 脱硫喷粉脱硫纯Mg 混合 脱硫剂CaO 粉CaO+CaC2 Mg Mg+CaO 4 终点[S](%)0.001~0.002 0.004~0.008 0.003~0.006 0.003~0.008 处理时间(min)8~15 23~28 10~15 10~15 处理温降(℃)25~30 30~35 8~12 10~15 脱硫剂消耗(kg/t)6~8 4(CaC2)~12(CaO)0.5~1.0 1.5~2.0 综合处理成本(元/t)[1] 17.21 65.03(CaC2)19.34 25.18 为提高转炉生产效率和扩大洁净钢生产比例，国内大多数转炉炼钢厂综合采 用铁水预处理、复合吹炼、强化供氧、终点动态控制和溅渣护炉等成套先进工艺 技术，较大幅度提高转炉的生产效率，降低生产成本，提高钢水的洁净度。2000 年以前国内电炉技术进步的重点是采用大型超高功率电炉淘汰小型电
炉，如2000 年我国电炉座数已从1600 多座减少到179 座，其中50 吨以上的大、中型电炉占全国电炉钢产量61%。2000 年以后国内电炉厂综合采用铁水热装、废钢预热、优化配料供电和供氧等先进技术，获得明显的效果。如表3 所示，电 炉采用铁水热装工艺冶炼电耗平均降低约67kwh/t 钢，减少电极消耗35%，缩短 冶炼周期10min。国内已有16 座60~150 吨电炉采用铁水热装工艺，其单位公称 吨的生产率超过了8000 吨/吨·年。
表3 国内大型电炉全废钢与兑铁水冶炼工艺的技术经济指标比较 统计工厂数 /个
吨位/MVA 生产工艺 铁水比 % 电耗 kwh/t 氧耗 M3/t 电极消 耗 kg/t 冶炼周 期 min 4 50~120 全废钢+预 热 0 334.25 36.59 2.57 57.00 10 50~150 废钢+铁水20-30 267.32 43.24 1.67 47.39 1.4 钢材洁净度与品种质量的进步表4 2007 年国内二次精炼设备能力 总汇（不包括吹Ar）
为了满足市场对洁净钢生产的需求，国 内钢厂普遍重视二次精炼工艺，完善二次精 炼设施。国内大、中型骨干企业钢水二次精 炼的比例从2000 年不足20%迅速增长到 2007 年64%。表4 给出2007 年国内各种二 次精炼设备的台数和公称吨位总计（不包括 吹Ar 在内）。
随着精炼设备的增长，二次精炼工艺技术也取得明显的进步，形成了以挡渣 精炼种类台数/台总公称吨位/吨 RH 61 9040 AOD 43 1712 VOD 27 1475 LF 295 23440 VD 32 2510 CAS-OB 16 2190 合计474 40367 5 出钢、合成渣洗、炉渣改质、白渣精炼和喂线与钢中夹杂物形态控制、钢水温度、成分精确控制以及真空脱碳、脱气、夹杂物上浮分离等核心技术为基础的二次精 炼工艺技术，能满足不同类型产品的批量生产，达到超低氧、超低碳和超低硫等 高品质洁净钢的质量要求。
二次精炼技术的发展使国内钢材的洁净度得到显著的提高：15 年前国内绝
大多数转炉厂生产的钢水洁净度（.(S+P+T.O+N+H)）波动在300~350.10-6，目 前国内多数钢厂已可以大批量生产钢水洁净度≤250.10-6 的洁净钢，宝钢、武钢、鞍钢和首钢等大型钢铁企业生产的部分钢种洁净度可以达到≤100.10-6。从表5 可以看出，国内生产的典型高附加值产品的洁净度已达到国际先进水平。表5 国内某些高质量要求洁净钢达到的水平(.10-6)钢种[C] [N] [S] [P] T[O] [H] 夹杂物其它 IF 钢<20 <20 <30 <100 <20 <2 d<20.m 高强度汽车板<50 <50 <100 <30 <2 d<20.m 管线钢(X80)<50 <10 <80 <20 <1 轴承钢(GCr15)<50 <100 <10 <1.5 d<10.m [Ti]≤30 帘线钢<40 <30 <100 <30 <2 d<10.m 无Al2O3 夹杂 高速铁路钢轨<40 <30 <100 <15 <1.5 d<20.m [Al]<40 电工钢(35W230)<24 <20 <10 <100 <15 <2 d<20.m 不锈钢(409L)<50 <70 <10 <150 <30 <2 d<20.m 钢材洁净度的大幅度提高导致我国钢铁工业产品结构发生了重大改变。如表 6 所示，近几年国内典型高品质钢种的生产比例迅速增长，不仅给钢铁企业带来 更大的经济效益，而且有力的支持了国家经济建设。表6 2000~2006 年典型高品质钢种增长率 钢种 铁道 用钢 大型 型钢
特厚板中厚板 冷轧 薄板 镀层板 冷轧电 工钢板 无缝管
2000 年产量/万吨158 360 76 1668 495 328 64 415 2006 年产量/万吨334 917 328 8214 2605 1625 330 1484 增长率/% 111.4 154.7 331.6 392.4 426.3 395.4 415.6 257.6 1.5 节能环保技术的发展 年份综合能耗转炉电炉 2000 920 28.88 265.59 2001 876 28.03 230.09 2002 815 24.01 228.94 2003 780 23.56 213.73 表7 国内炼钢工序能耗变化(kgce/t 钢)6近年来，国内钢铁企业高度重视 节能减排工作，研究开发和应用各种 先进的节能环保技术。如表7 所示，2000 年以来随着国内节能环保技术 的发展，吨钢综合能耗和电炉工序能耗逐年降低。和国际先进水平（日本转炉工 序能耗为-6kgce/t）相比仍有较大差距，说明国内转炉工序尚有较大的节能空间。实现负能炼钢的核心是要解决转炉煤气、蒸汽的回收和有效利用问题。转炉 煤气含硫低、热值高，适用于生产高品质石灰；而采用大型转炉蒸汽用于RH 或 VD 炉等真空处理设备也具有较大的经济效益。这些应是今后技术改造中应提倡 的节能环保技术。
目前国内转炉绝大多数采用OG 法除尘工艺，基本解决了转炉烟尘对环境的
严重污染。今后要进一步发展半干法或干法转炉除尘工艺，达到节水、节能和保 护环境的目标。近几年，太钢、包钢等钢厂推广采用转炉干法除尘新工艺代替 OG 法获得了明显的效益，如表8 所示。表8 国内投产的转炉干法除尘技术经济指标 工厂投产时间 除尘水耗 t/t 除尘电耗 kWh/t 煤气回收 Nm3/t 蒸汽回收 kg/t 作业率 % 太钢2006.8 0.01 1.6 103 83 100 包钢2006.9 0.05 3.54 85 21 100 宝钢2006.9 0.01 1.25 100.27 70.23 100 莱芜2004.7 0.01 2.95 76.17 27.72 96 炼钢渣和烟尘的回收与循环利用技术近几年在国内钢厂也得到充分重视，自 主研究开发的转炉渣闷渣处理和滚筒法或轮淬法炉渣连续处理等新工艺，在生产 实践中取得较好的应用效果。转炉烟尘含铁高，基本全部利用，作为烧结矿料或 冷却剂供转炉使用。马钢、包钢等企业试验采用15~20kg/t 钢的转炉渣作为石灰 的替代品返回转炉使用也取得一定成效。为实现炼钢厂固体废弃物“零”排放，提高资源利用率，今后应加强对炼钢渣和烟尘回收利用技术的研发与推广工作。连铸坯热送热装工艺可以大幅度降低加热炉燃料消耗，已被多数炼钢厂采
用。今后的工作应进一步提高铸坯的热送温度和装入温度，解决无缺陷铸坯生产 的关键技术和热装相关的冶金质量问题，进一步提高连铸坯热送热装比例。2004 761 26.57 209.89 2005 747 36.34 201.02 2006* 645 10.11 108.91 注：*按新公布的电折算系数统计。7 1.6 装备大型化与设备国产化率
近几年，炼钢-连铸生产装备的大型化 与设备国产化率日益提高。2003 年以后国 内钢铁企业大力建设100 吨以上的大、中 型冶炼设备。至2007 年底，国内200 吨以 上的大型转炉已达到24 座，公称总吨位为 6400 吨，和2003 年相比大型转炉的产能 增加1 倍。
最近2~3 年，为提高钢材洁净度，扩大高附加值钢材产品的生产规模，大多 数钢厂在配备LF 炉、CAS 和吹氩搅拌等常压二次精炼设备的基础上，针对板带 材的生产特别是冷轧薄板的生产，又新建了RH 和VD 等真空精炼设备。随着国 内薄板（特别是冷轧薄板）生产比例的增长，RH 真空精炼设备的增长尤为迅速。如图3 所示，2003 年以后国内已投产的RH 由20 台迅速增长到59 台，总吨位 达到9070 吨，比目前整个欧洲RH 的生产能力（总吨位5790 吨）大56%。二次精炼的发展促进了精炼设备国产化率的提高。国内已经掌握了自主设
计、制造、安装、调试大型二次精炼设备（如300tRH）的能力，在精炼设备工 艺布局、工序衔接以及不同产品的精炼工艺等方面不仅积累了丰富的经验，而且 加强了技术创新。如武钢新二炼钢厂采用RH 在线布置工艺，将RH 布置在转炉 出钢线上，并采用RH 钢水罐卷扬提升装置、双室平移交替和真空室整体吊装等 新技术，取得了良好的效果：可节约行车运行时间10min 左右，减少吊运过程温 降10℃，缩短RH 设备空置时间5min，使新二炼钢的RH 精炼处理比例达到80%。国内连铸技术的发展促进了连铸机设计和制造能力的提高，已能自主设计和
制造小方坯、方坯和板坯连铸机，并实现快速达产。从20 世纪90 年代初国产连 铸机以小方坯为主要机型的格局，逐步扩展到自主设计制造适应各种品种和规格 的方坯、圆坯及板坯和中薄板坯等多种机型。
我国自主设计和建造的曹妃甸京唐钢厂是国内大型钢铁联合企业建设的范
例，首次采用5500m3 超大型高炉、300 吨铁水包直装、全量铁水“三脱”预处 理与转炉高速冶炼、高拉速连铸和海水淡化等先进技术，标志着国内大型钢铁联 合企业设计与设备制造的综合水平达到国际先进。0 10 20 30 40 50 60 2009 已投产RH台 数/台 年份
1997 1967 1999 2001 2003 2005 2007 图3 历年来国内投产RH 的增长 8 国内炼钢-连铸生产设备大型化与国产化率的提高促使钢铁厂的建设投资明
显降低：大型联合企业（含冷轧、涂镀层、码头、电厂在内）的吨钢投资已降至 6500~6800 元；棒线材钢厂由于工序理顺和全面国产化，吨钢投资降低幅度更大。1.7 重大技术创新项目取得好成绩
科技进步是我国钢铁工业迅速发展的主要推动力。近几年，国内钢铁企业日 益重视企业技术进步和广泛开展科技创新活动，取得了大量的科技成果。表9 给出近几年国内冶金科技奖中炼钢-连铸成果获奖情况。表9 2005~2007 年冶金科技进步奖炼钢-连铸成果获奖情况 特等奖一等奖二等奖三等奖合计 2005 2 5 6 13 2006 2 3 9 14 2007 1 5 7 13 最近3~5 年国内钢铁企业积极研究开发和推广以下重大技术创新成果，取得 良好的成绩。
（1）转炉溅渣护炉与长寿复吹技术
近10 年来，转炉溅渣护炉技术在国内大、中、小型转炉上广泛推广，取得 了良好的成绩。全国转炉平均炉龄已接近8000 炉，最高炉龄已超过30,000 炉，使我国转炉炉龄达到国际领先水平。国 内自主研究开发的长寿复吹转炉技术，利用溅渣过程中形成的透气性炉渣蘑菇 头保护底吹喷嘴，使底吹喷嘴的寿命和 溅渣后转炉的炉龄同步，底吹喷嘴最高寿 命超过30,000 炉（武钢）。目前，钢铁研究总院已在国内近200 座转炉上推广采 用该项新工艺技术，达到炉龄超过10000 炉，复吹比100%和终点[C][O]≤0.0027 的良好效果，如图4 所示[2]。（2）转炉高效吹炼工艺
为了提高转炉的生产效率，不少转炉将供氧强度从传统的3.2~3.5Nm3/t.min 0.0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.00 0.02 0.04 0.06 0.08 0.10 0.12 0.14 0.16 重钢 [C][O]=0.00241 本钢 [C][O]=0.00258 武钢 [C][O]=0.00262 首钢 [C][O]=0.00272 [%O] [%C] 图4 长寿复吹转炉终点C-O平衡 9 提高到3.6~4.4Nm3/t.min，缩短了冶炼周期，加快转炉生产节奏，提高转炉生产 效率。如表10 所示，采用高效供氧技术的大型转炉供氧强度平均达到 3.65Nm3/t.min，冶炼周期缩短到36min ； 中型转炉供氧强度平均达到
3.5Nm3/t.min，冶炼周期缩短到34.5min；小型转炉供氧强度可达到4.0Nm3/t.min，冶炼周期缩短到24.7min。随供氧强度的提高转炉作业率大幅度提高，氧气与钢 铁料消耗略有降低，具有较明显的经济效益。
表10 国内大、中、小型转炉高效吹炼工艺的技术经济指标 炉型 炉容量 吨 统计 炉数 炉容 比 M3/t 供氧强度 Nm3/t.min 底吹强度 Nm3/t.min 钢铁料 消耗 kg/t 氧耗 Nm3/t 冶炼 周期 min 炉龄 炉 日历 作业 率 % 大型转炉200~300 14 0.86 3.65 0.03~0.15 1086.86 56.71 36.14 8199.00 60.61 中型转炉80~180 26 0.83 3.49 0.03~0.15 1093.95 56.67 34.52 15488.80 75.43 小型转炉<80 33 0.92 4.0 1079.5 58.9 24.7 10316 85.91（3）高效连铸技术
2000 年以后国内钢厂大力推广以高拉速为核心的高效连铸技术，取得了明
显的进步，形成了完整的高效连铸技术，主要包括：提高钢水质量，推广采用大 容量中间包全保护浇注；采用连续锥度结晶器提高热交换效率；采用板簧导向振 动减小振动轨迹误差；采用多点连续矫直，适当增加冶金长度；推广结晶器电磁 搅拌和优化二冷配水等工艺技术。高速连铸技术的推广不仅提高了连铸机的产 量，而且进一步改善了铸坯的表面质量和内部质量，基本实现无缺陷坯生产。如 表11 所示，通过连铸机高效化改造后，铸机的产量和拉速均有明显提高。表11 连铸机高效化改造前后技术经济指标对比 改造前改造后国际先进 坯形单流产量(万吨/年)拉速(m/min)单流产量(万吨/年)拉速(m/min)单流产量(万吨/年)拉速(m/min)小方坯5~8 1.5~2.0 12~15 2.5~3.0 / 3~3.5 板坯50 1.2 100 1.8 150~200 2~2.5 从表中可以看出，国内小方坯高效连铸技术已基本接近国际先进水平，但板坯高 效连铸技术尚与国际先进水平存在一定差距。今后要在提高板坯平均拉速和改进 板坯质量，提高铸机产量等方面开展更深入的研究工作。（4）连铸恒速浇注技术 10 连铸浇注过程由于钢水温度波动和供钢节奏的影响造成拉速的波动。随着拉 速波动量的增大，铸坯表面纵裂机率上升，表层卷渣严重，中心偏析恶化，氧、氮含量升高。为解决拉速波 动引起的铸坯质量问题，武 钢炼钢厂开发出“典型拉速 下连铸恒速浇注”技术。典 型拉速是指不同钢种在标准 浇注温度下所对应的标准拉
速，而恒速浇注是指保持典型拉速恒定不变（拉速允许波动.5%）的浇注过程。实现恒速浇注的关键技术是：○1 优化转炉与铸机的匹配，合理确定不同钢种的典 型拉速和浇钢时间；○2 加强工序时间控制，采用计算机在线进行生产调度；○3 加 强钢水温度控制，稳定过程温降，使中间包温度合格率≥90%。通过加强典型拉 速达标率的技术考核（如图5 所示[3]），使典型拉速达标率提高和稳定，铸坯综 合质量合格率大幅度提高，更重要的是促进了炼钢厂内所有工序的稳定运行和协 同运行，推动了从铁水脱硫直至连铸机出坯等所有工序的工艺优化和装备管理优 化。
（5）薄板坯连铸-连轧生产工艺达到国际先进水平
我国已建成13 条薄板坯连铸-连轧生产线（其中2 条为中厚度铸机），生产 能力超过3000 万吨/年。其中多项技术经济指标达到国际领先水平。珠钢CSP 薄板坯连铸机的作业率高达91.2%，薄板坯连铸-连轧的品种开发也取得重大进 展，可以大批量生产超高强度集装箱板（Re≥700MPa），2006 年珠钢生产薄规格（≤2mm）钢板的比例达到53.8%。包钢在薄板坯连铸-连轧生产工艺高效化和品 种开发等方面也做出了优异成绩，多年来在提高生产效率、改进工艺装备和产品 开发方面做了大量的、有成效的工作并实现了技术输出。唐钢双流薄板坯连铸-连轧生产线2005 年产量曾达300 万吨，最高连浇炉数达到34 炉。马钢CSP 生产 线在生产低碳冷轧料方面获得明显的进步，打通了铁水预处理-转炉冶炼-二次精 炼-薄板坯连铸-热轧-冷轧-镀锌-彩涂生产流程，2006 年产品冷轧比达到
69.2%，而且通过CSP 线成功地试制了无取向硅钢。涟钢在转炉吨位较小的情况 下克服种种困难，薄板坯连铸-连轧工艺也取得了优异的成绩，特别是≤2mm 热 图5 二分厂典型拉率与综合质量合格率对 比 0.0 4 0.0 5 0.0 6 0.0 7 0.0 8 0.0 9 0.0 1 0 0.0 1 9 9 8 1 9 9 9 2 0 0 0 2 0 0 1 2 0 0 2 2 0 0 3 2 0 0 4 2 0 0 5 2 0 0 6 9 9.6 0 9 9.6 5 9 9.7 0 9 9.7 5 9 9.8 0 9 9.8 5 9 9.9 0 典型拉率，% 综合质量合格率% 11 轧薄规格生产和通过RH 生产冷轧薄板和半无头轧制等方面取得了新的突破。济 钢采用中等厚度板坯连铸机的最高连浇炉数达到86 炉。（6）专线化生产技术
为实现高效、稳定、低成本生产洁净钢，宝钢开发出炼钢“专线化生产技术”，通过合理优化工艺布置和差异化的设备选型将钢厂生产线按品种进行分工，保证 某一类钢种固定在一条专业化产线上生产。专线化生产模式与传统生产的最大区 别在于：前者品种钢生产分工明确，相对固定，生产效率高，产品质量稳定；而 后者品种钢生产安排是随机的和不固定的，一旦发生生产节奏波动就会造成产品 质量的波动，工艺稳定性差。
目前宝钢炼钢厂已经建立了汽车板、厚板和硅钢三条专业化生产线，各生产 线的工艺装备、产品和工艺特点详表12。
表12 宝钢炼钢专线化生产的分工与产品、工艺特点 钢种主要工艺装备产品特点工艺特点 汽车板铁水包脱硫/混铁车脱硫－300 吨 复吹转炉－2#RH－2#板坯铸机 碳低[C]≤13.10-6 表面质量要求严格
提高RH 抽气能力和循环流量 结晶器电磁搅拌
厚板铁水包脱硫/混铁车脱硫－300 吨 复吹转炉－4#RH－3#板坯铸机 洁净度高，S、P、H 要求严格 板坯厚度规格大
大环流、高抽气量RH 连铸采用小辊密排、轻压下
硅钢混铁车（三脱、脱锰）－250 吨复 吹转炉－3#RH－6#板坯铸机 极低的C、S 含量，成份准确 抑制连铸发达的柱状晶 铁水“三脱”,RH 喷粉脱硫 中间包等离子加热 连铸扇形段电磁搅拌
通过推进专线化生产品种钢模式，不仅使钢种质量控制能力显著提高，而且 使RH 产能得到最大发挥，连铸机拉速进一步提高，产品质量的稳定性得到显著 改善。
（7）转炉负能炼钢技术
近5 年国内转炉平均炼钢工序能耗波
动在23~36kgce/t 钢，而宝钢、武钢、太钢 等10 余家钢厂转炉炼钢工序实现了负能 炼钢，说明在国内推广转炉负能炼钢技术 将具有明显的节能效果。
实现转炉负能炼钢的技术关键是采用 转炉高效冶炼工艺，进一步降低吨钢氧耗
和电耗，同时应努力提高转炉煤气和蒸汽的回收利用率。如图6 所示，转炉煤气 0 2 0 4 0 6 0 8 0 1 0 0 1 2 05 0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 ε =-0.43Q+39.02 ε : 转炉工序能耗 Q:煤气回收量
转炉工序能耗(kgce/t)煤气回收量(m 3/t)宝钢 莱钢 武钢 马钢 鞍钢
日本君津厂
图6 转炉煤气回收量与工序能耗 的关系 12 回收量>90m3/t 钢（煤气热值按7524kJ/m3 计算），蒸汽回收量>60kg/t 钢是实现转 炉工序负能炼钢的基本条件，在此基础上进一步降低吨钢氧、氮、电和燃料的消 耗，可进一步降低转炉工序能耗。（8）全自动转炉炼钢与终点控制技术
随着国内炼钢-连铸生产设备大型化和现代化的发展，不少钢厂积极研究开
发和推广转炉自动化炼钢工艺技术，以各生产环节准确计量为基础，通过终点副 枪动态控制或吹炼过程炉气分析实现炼钢过程计算机自动控制，进一步提高转炉 终点碳和温度的控制精度与命中率。宝钢、武钢、首钢迁安等大、中型转炉采用 副枪终点动态控制技术取得良好的应用效果：转炉全自动吹炼控制成功率达到
90%，碳控制精度为±0.02%，温度控制精度为±12℃时，碳温双命中率达到93%，补吹率降到5%以下，不倒炉直接出钢比例达到95%以上，达到国际先进水平[5]。马钢、本钢、攀钢等钢厂采用炉气分析技术实现转炉自动吹炼也取得较好的成效。马钢120t 转炉在目标碳含量0.03~0.07%范围内，碳的控制精度可以达到± 0.015%，温度控制精度为±16℃，碳温双命中率达88.6%，不倒炉出钢率提高到 92.9%，同时冶炼周期可缩短3min，喷溅率降低到7.7%[6]。1.8 炼钢-连铸生产中存在的主要问题
在认真总结近几年国内炼钢-连铸过程技术进步的同时，还必须充分注意到 目前尚存在的主要生产技术问题：
（1）炼钢厂能耗与国际先进水平相比仍有较大差距；
（2）炼钢厂环境治理和废弃物回收利用与国外先进水平相比有较大差距；（3）企业管理不够精细，应加强对废钢、石灰等辅料、耐材和铁合金的分 类管理，实现炼钢精料，进一步减少渣量，减轻转炉回硫，降低生产成本；（4）钢水成分控制精确度偏低，产品质量稳定性存在差距；
（5）设计理论与设计方法创新不多，炼钢厂平面布置研究不够，主要生产
设备的差异化选型研究不够，特别要注意避免精炼工艺装备选型和位置的失误所 造成炼钢-连铸的混乱运行，应该深入研究专线化生产品种钢和动态-有序的运行 模式。
2．2010 年炼钢-连铸技术发展展望
进入21 世纪后，社会对钢铁厂的要求发生了重大转变，从过去单纯要求钢 13 铁厂为社会进步不断提供低成本、高品质的钢材外，还要求充分发挥能源转换功 能节能减排，基本消除自身对社会环境造成的污染，同时要求钢铁厂具有大量处 理社会废弃物并融入循环经济社会的功能。由于社会基本要求的改变，新一代炼 钢工艺流程的兴起将成为历史的必然。
2.1 21 世纪新一代钢铁厂的新理念、新目标 世纪先进钢铁厂是在20 世纪现代化钢铁厂发展的基础上，为满足市场对 钢铁产品的需求和钢铁企业与社会和谐发展的要求而建设的新型钢铁厂，其基本 特点是：生产高效化、产品洁净化和对环境的无害化。
新一代钢铁流程将具有高效、低成本、稳定生产高品质钢材的钢铁产品制造 功能；提高资源能源利用效率、显著降低污染物排放的能源、资源转换功能和大 量消纳社会废弃物的再资源化功能，这是应该树立的新理念。
钢铁生产是典型的流程制造业，因此树立新理念还必须结合流程工业的基本 特点：系统复杂性、生产连续性、管理协调性和发展整体性，在有限的时间和空 间内将复杂的钢铁生产工艺过程有机地融为一体，实现炼钢-连铸生产过程动态 有序、连续紧凑和高效稳定的生产。
在新理念的指导下，研究开发适应21 世纪社会要求的新一代炼钢-连铸流程 应实现以下发展目标：
.新流程应具备高效化的生产特点，可以大批量、低成本、稳定地生产各 类不同品质的钢材；
.新流程应具备资源能源减量化、可循环和再利用的基本功能，建设环境 友好型清洁生产的新流程；
.新流程应具备社会大宗废弃物无害化、资源化处理的功能，实现钢铁工 业的可持续发展；
.新流程的工艺程序、流程网络（平面图等）易于实现企业内部生产自动 化、控制智能化和管理信息化。
总之，21 世纪新型钢铁厂要实现钢铁厂功能的转变，将钢铁生产与能源转 换、消纳社会废弃物三大功能有机地融为一体。我们应该设想，能否通过3~5 年努力使中国炼钢工艺和装备水平走到世界前列。2.2 炼钢厂的解析与集成 14 炼钢-连铸生产过程中各单元生产工序冶金功能的解析与集成是实现炼钢-连铸工艺流程优化的重要方法。如图7 所示，现代转炉炼钢技术的发展主要得益 于转炉冶炼功能的合理解析。传统转炉炼钢工艺包括脱硅、脱碳、脱磷、脱硫和 控制铁的氧化以及去除有害气体、非金属夹杂物等基本功能，由于脱硫、脱碳、脱磷、脱硅反应的热力学、动力学要求的不同，在同一反应容器内一起进行反应 往往造成顾此失彼、相互影响甚至相互制约，为此有必要按照不同产品性能的要 求，对转炉冶炼功能进行必要的解析和集成。形成了绝大多数国家采用的炼钢流 程：铁水脱硫-转炉脱硅、脱磷、脱碳。图7 现代转炉炼钢的功能解析
日本为了进一步提高转炉生产效率和冶炼钢水的洁净度，提出“分阶段冶炼” 的工艺思想，将出铁槽脱硅、铁水脱硫、脱磷与转炉脱碳相分离，达到显著提高 钢水洁净度和生产效率及减少渣量等优点。我国在吸收日本技术基础上，提出了 先脱硫-再脱硅、脱磷-后脱碳、升温、回收煤气的新工艺，并将之集成为一个炼 钢厂生产900 万吨/年左右规模的高效率、低成本、高端薄板产品的洁净钢生产平台，形成了如图7 所示的炼钢新工艺流程。
流程解析集成是优化工艺流程的重要手段，其特点是进一步提高冶金反应效 率，达到提高生产效率、降低生产成本和稳定质量的目的。在研究开发新一代炼 钢流程中必须强调树立新理念，明确新目标，对炼钢流程的功能进行深入解析与 集成研究。
2.3 建立高效、低成本洁净钢生产平台
建立高效、低成本洁净钢生产平台是今后几年国内各类钢铁厂都应努力实现 高炉混铁车转炉连铸 脱 硫 脱 硅 脱 磷 脱 碳 脱 氧
高炉铁水包 连铸 R H 炉渣返回 传统流程 新流程 15 的基本目标之一。为了建立高效、低成本洁净钢平台必须改变传统的质量概念，深入研究以连续运行为基本特点的炼钢厂，实现高效、低成本、稳定运行的生产 模式。
传统观点认为：质量问题主要包括产品合格率和产品性能两个要求。而广义 的质量概念认为：效率、成本和性能是产品质量的基本要素。效率应包括产品的 生产效率、资源和能源利用效率以及系统的技术优化；成本主要包括生产成本、管理成本、销售成本和资本成本等多种经济因素；性能应包括产品的加工性能、使用性能和可循环利用等因素。根据广义的质量概念，钢铁厂在考虑品种开发和 质量优化的过程中应综合考虑效率、成本和性能等因素，达到高效、优质和低成 本的目标。
产品洁净度是保障钢铁产品性能的基本要素，也是炼钢-连铸生产过程中控
制产品性能的基本功能。洁净钢是指对钢中夹杂物和杂质元素含量的控制达到能 够满足用户在钢材加工过程和使用过程的性能要求。因此，建立洁净钢生产平台 的基本目标是保证钢厂生产的全部钢材洁净度能达到洁净钢的基本要求，表13 给出典型钢种的洁净度控制要求。
建立洁净钢生产平台还应统筹考虑不同品种钢材生产的技术难度和市场份
额。通常可把钢铁产品分为普通、中档、高档和尖端商品四个级别，生产技术难 度可对应分为I~IV 级，随着产品档次的提高技术难度增大，而对应的市场份额 减小：普通商品约占50~60%，中档商品约占30~35%，高档商品约占10%左右，尖端商品约为2~4%。这说明尖端产品虽然反应出企业的产品开发能力和质量控 制水平，但在整个企业的经营活动中所占比重并不大。因此，建立洁净钢生产平台不能仅着眼于高端产品的研制，更要努力改善量大面广的中、低档商品的质量、生产效率和成本。
表13 典型钢种洁净度的建议控制水平杂质元素控制 钢材类型
[S]/% [P]/% [N]/% [H]/.10-6 T[O/]% 夹杂物控制
普通建筑用≤0.035 ≤0.040 / / ≤0.004 齿轮、轴件等* 0.002~0.025 ≤0.012 ≤0.008 / ≤0.0012 B、D 类 棒 材
轴承* 0.005~0.010 ≤0.012 ≤0.007 ≤2 ≤0.0008 B、D 类和TiN 普通建筑用≤0.030 ≤0.040 / / ≤0.004 硬线* ≤0.008 ≤0.015 ≤0.008 / ≤0.0025 尺寸≤25.m 线 材
弹簧* ≤0.012 ≤0.012 ≤0.008 ≤2 ≤0.0012 B、D 类 16 超低碳钢([C]≤25ppm)≤0.012 ≤0.015 ≤0.003 / ≤0.0025 尺寸≤100.m★ 低碳铝镇静钢≤0.012 ≤0.015 ≤0.004 / ≤0.0025 尺寸≤100.m★ 冷 轧
板无取向电工钢板≤0.003 ≤0.04 ≤0.002 / ≤0.0025 / 普通碳钢≤0.008 ≤0.02 ≤0.008 / ≤0.003 / 低合金钢≤0.005 ≤0.015 ≤0.008 / ≤0.003 A、B 类 高强度管* ≤0.002 ≤0.015 ≤0.005 / ≤0.002 A、B 类 热 轧 板 管
线抗HIC 管* ≤0.001 ≤0.007 ≤0.005 / ≤0.002 A、B 类
造船板、桥梁板等* ≤0.005 ≤0.015 ≤0.007 / ≤0.0025 A、B 类 高强度厚壁管* ≤0.002 ≤0.012 ≤0.005 ≤2 ≤0.002 A、B 类 低温管线* ≤0.002 ≤0.012 ≤0.005 ≤2.5 ≤0.002 A、B 类 管 线
抗HIC 管线* ≤0.001 ≤0.007 ≤0.005 ≤2 ≤0.002 A、B 类 普 通 碳 钢
海洋平台* ≤0.002 ≤0.005 ≤0.005 ≤2 ≤0.002 A、B 类
注：*表示要求严格控制连铸坯的中心偏析，/表示不做要求。★引自：日本铁钢协会高温プロセ ス部会，日本学术振兴会制钢第 19 委员会反应プロセス研究会，“ 大量生产规模における不纯物元素
の精炼限界 ”，1996 年 3 月，p.2 按照广义的质量概念建立洁净钢生产平台不是简单的脱硫、脱磷、脱氧等工 艺技术问题或品种质量问题，而应该包括工艺、设备、技术管理和生产运行等诸 多因素，实现高效、优质和低成本的目标。因此，如图8 所示，在炼钢厂内建立洁净钢生产平台必 须建立起与产品质量密切相关的生产技术系统、信息软件系统和管理运行系统。
洁净钢生产平台必须采用高效、稳定的运行 模式。通常炼钢-连铸制造流程中系统的产能不 仅仅决定于各单元工序的产能，还决定于工序间 物流的流通能力和效率。连续运行的制造流程 中，物流的运行动力学决定于上游工序的“推力”、下游工序的“拉力”。对于某 道工序（如转炉）如果前道工序推力大于本道工序相应的“拉力”则会发生物质 流的拥堵，如果后道工序拉力过强也会引起本工序物质流供给不足，影响流程整 体能力的发挥。为了平衡工序间的“推力”和“拉力”，需要在工序间建立一定 能力的缓冲工序以保证各工序间均衡稳定的生产。通常在工厂设计中大多采用钢 铁制造流程中物质流的均值静态运行模式，假定各工序间的物流是稳定和均衡 的。但在实际生产中物流往往是随机的和不稳定的，造成各工序间物流的不稳定 匹配-对应的紊流运行动力学模式，其结果是物流输入、输出波动，随机匹配，可受控性差，物流的流通能力和效率降低，如图9 所示。图8 洁净钢生产平台涉及的系统 17 例如：工序1—工序2 [)3 ')] 1 2 1 1 1 1 t..t、（t..t、（t..t [()3 ')] 2 2 2 1 2 2 t..t..t、t、（t..t [()()3 ] 3 2 3 1 ' 3 3 t..t..t、t..t、t.:通过系数<1 或<0.7 图9 钢铁制造流程物质流随机不稳定匹配-对应的紊流运行模式
为了实现高效化、稳定生产必须建立起铁水预处理-炼钢-二次精炼-连铸流程 中物质流的动态-有序、匹配-对应的运行动力学模式，特别是要尽可能避免随机 的无序“紊流”运行，实现有序“层流”运行的动力学机制，使输入物流和输出 物流基本稳定，整个流程基本可控，如图10 所示。
图10 钢铁制造流程物质流动态-有序、匹配-对应的层流运行模式 2.4 界面技术与共性技术 2.4.1 界面技术
研究高效化快节奏生产流程中各工序间的衔接和稳定运行规律，合理确定炼 铁-炼钢工艺界面和连铸-轧钢工艺界面中各工序间的时间节点、品质要求与温度 控制精度，减少或尽量避免各工序环节因生产延误、设备故障、安全事故等干扰 因素对全流程正常生产节奏和平稳运行的影响。图11 给出现代炼钢生产流程中 18 最主要的界面技术，其中包括外部界面（又称流程界面）和内部运行界面。如果 以炼钢-连铸作为一个整体的生产工序，其外部界面主要是“高炉-转炉界面”和 “连铸-热轧界面”；内部运行界面是“炼钢-连铸界面”。单 元 工 艺
炼铁炼钢-连铸连轧 烧结 焦炉
高炉转炉连铸 热连轧冷连轧
“ 一包到底” 加热炉 内部 界面 流程 界面 R H 系统 运行 技术
以大型化为基础的高 效化生产运行技术 以快节奏为基础的高 效化生产运行技术 以连续化为基础的高 效化生产运行技术
计划调度采购供应储运销售 生产指挥系统
图11 现代炼钢生产流程中的界面技术
界面技术是保证全流程动态-有序、连续-紧凑和高效-稳定生产的关键技术。在炼铁-炼钢界面应重点研究高炉-转炉之间各种物质流、能量流动态-有序运行的 界面技术。提倡采用以铁水包多功能化为特点的“一包到底”先进工艺，优化铁 水运输环节，避免重复倒运和不必要的转兑，缩短转运周期，减少铁水温降，提 高铁水预处理的效率。在连铸-热轧工艺界面重点开发高效铸机高拉速条件下高 温无缺陷坯生产技术、热送与热装工艺，提高热坯输送速度，完善热送保温措施，提高铸坯入炉温度。同时，要认真研究高温铸坯热装与直轧过程中的冶金学-材 料学问题，研究不同钢种高温热装-轧制过程中轧件的相变、组织变化、微细夹 杂物及第二相粒子析出规律和对成品材组织与性能的遗传特性，提出不同钢种的 最佳热送工艺。探索以“一钢多级”为目标，研究与不同级别钢材性能相适应的 控轧-控冷工艺和炼钢-二次精炼-连铸技术，实现炼钢-轧钢工艺过程的系统耦合。二次精炼是炼钢-连铸工艺区段内最重要的工序界面，具有保证炼钢与连铸 两大生产单元能力匹配与物流衔接，发挥时间节奏缓冲和钢水温度、成分调节等 重要作用，是实现动态-有序、连续-紧凑运行的重要工序。今后，随着铁水“三 脱”和转炉高速吹炼与高速连铸技术的发展，炼钢与连铸的生产节奏加快，生产 周期缩短，二次精炼工序将成为炼钢-连铸生产过程中的“时间瓶颈”。因此，研 究开发快速精炼技术特别是RH 快速精炼技术，大幅度缩短精炼时间是十分必要 的。同时，对炼钢厂内物流输送路线，特别是RH 等精炼装置在平面图中的合理 19 位置也必须给予高度重视和科学安排。这些都对今后的炼钢-连铸生产时间节奏 匹配、提高钢水质量和实现连铸机恒温、恒拉速的稳定化生产工艺具有重要意义。对加速钢水包周转和提高车间调度的有效性和生产能力的充分发挥具有重要作 用。
2.4.2 共性技术
从流程优化的角度考虑，炼钢-连铸区段内的主要共性技术是：炉机匹配技
术、钢水二次精炼的优化匹配技术、连铸高效化技术、精料技术、节能减排和环 保技术、过程信息化控制技术。（1）炉机匹配技术
新一代炼钢工艺流程应在采用先进成熟的工艺与装备技术的基础上，结合若 干新开发的工艺技术和匹配技术，通过界面技术的匹配、协调，形成优化组合的 生产流程。在新流程中转炉的容量并非越大越好，而应该依据产品大纲的定位和 合理布局的工厂结构，追求最佳的经济效益、环境效益和社会效益。炼钢炉的合 理容量不仅要和连铸机相匹配，而且还应适应轧机及其生产产品的需求，保证轧 机的生产高效化。
对于两套传统热带连轧机协同生产，其生产钢材的规模应在800 万吨/年以
上，适宜采用三座280~300 吨大型转炉。同样规模的企业若采用铁水全“三脱” 和转炉高速吹炼新工艺，由于炼钢节奏加快、冶炼周期缩短，应采用230~250 吨的脱碳转炉和相应的脱硅、脱磷预处理转炉。
对于中板生产规模在180 万吨/年左右的转炉厂一般应选择两座150~180 吨
转炉。对于生产规模在140~180 万吨/年以上的长型材钢厂一般可配置两座50~80 吨的转炉或两座80~100 吨的电炉。对于薄板坯连铸-连轧生产线为充分发挥连轧 机的生产能力，选择两座120~150 吨转炉或1 座230~250 吨转炉也可以选择两台 150~180 吨电炉与两流薄板坯铸机匹配是合理的。合理选择炼钢炉的吨位，稳定 和规范操作程序，提高设备自动化和智能化的运行水平是实现生产高效、稳定的 基础条件。
（2）钢水二次精炼的优化匹配技术
目前国内绝大多数钢铁厂均已配备了钢液二次精炼设施，过去配置二次精炼 装置往往单纯从精炼装备的冶金功能出发进行选择，而新一代钢铁流程要求根据 20 产品和生产流程动态-有序运行的特点合理选择精炼装置。也就是说选择二次精 炼装置不仅要重视冶金功能，而且还要注意其运行节奏和平面布置的合理安排。对于一般以生产普碳钢、低合金钢长材为主的钢厂，二次精炼装置应选择成本低、效率高的炉后吹氩/喂丝装置或CAS。对于以中、厚板材为主要产品的钢厂，二 次精炼设备主要应采用LF 精炼炉；如需生产部分高端产品，要求脱氢、深脱氧 和控制夹杂物，可同时匹配VD 真空精炼炉。对于以生产冷轧薄板为主体的炼钢 厂，由于要大量生产低碳或超低碳钢材，一般应选择RH 真空精炼设备，并合理 配备CAS 普通精炼设施。对于电炉厂一般应以LF 炉作为主要精炼设施，但为 了保证高品质钢材生产的需求，可同时配置VD 或RH 真空精炼设施。（3）连铸高效化技术
目前连铸高效化技术的主要目标是：根据不同钢种的特点合理提高拉速、确 定典型拉速并稳定拉速，实现恒拉速，保证铸坯的内部和表面质量，促进连铸高 效化。要根据轧机配置的要求选择优化和固定的连铸坯断面尺寸，确定合理的拉 速和连浇周期，相应确定精炼炉、炼钢炉的运行节奏和生产能力。进一步优化炼 钢-连铸的平面布置，保证物流通畅，缩短调运时间，减小温度波动，为实现连 铸机定时、定温、定速的稳定生产创造条件。
铸机断面的合理选择是实现全流程高效化生产的基础。通常对于生产薄板的 传统板坯铸机，连铸坯厚度以210~230mm 为宜，生产中厚板坯一般可选择连铸 坯厚度250~300mm，薄板坯连铸-连轧机组生产的薄铸坯厚度一般为70~90mm。对于小方坯连铸机生产普碳钢坯（包括低合金钢）断面为150mm.150mm 为宜，对于特殊钢生产连铸机断面可选择220mm.220mm~300mm.300mm 或其它相应 的矩形坯断面。（4）精料技术
这是一个系统的概念，即所有原材料都要符合冶炼、精炼与质量的要求，不
但铁水这一最重要的原料需进行预处理后再使用，其它原材料也都要精料，例如： 注重提高铁合金的质量，尤其要注重FeMn 的硅、铝、磷等元素含量，FeCr 中 的钛、磷含量，避免对洁净钢水的污染。要进一步提高石灰质量，提倡用回收的 转炉煤气烧石灰，严格控制石灰中的硫含量和SiO2 含量，提高石灰活性度。要 加强对耐火材料的质量监督和管理工作，积极研究开发新型连铸三大件耐火材 21 料；进一步降低耐火材料的消耗，并深入研究减轻耐火材料对钢水洁净度的污染。保护渣的质量稳定性对连铸坯表面质量有重要影响，今后不但要加强新型保护渣 的研究开发工作，而且要加强对保护渣质量的管理，严格控制保护渣的加入量，改进保护渣加入技术，进一步提高铸坯质量的稳定性。要加强对废钢的成份、块 度分类管理，特别是对于电炉厂要通过加强废钢管理减少加料次数，进一步降低 冶炼电耗。
（5）节能减排和环保技术
积极推行转炉负能炼钢工艺，争取实现转炉工序负能炼钢；进一步促进整个 炼钢-连铸工序低能耗运行；积极推广转炉闭罩冶炼、煤气回收和干法除尘等先 进技术，进一步加强煤气、蒸汽的回收与利用，降低放散率。低硫含量的优质转 炉煤气应主要用于生产石灰以降低石灰硫含量，大型转炉回收蒸汽应优先作为炼 钢车间内真空精炼设备的汽源，以提高能源转换效率，降低真空精炼的成本。要 进一步加强对转炉炉渣、烟气粉尘和废弃耐火材料等固体废弃物的利用与循环利 用技术的开发，争取实现炼钢-连铸生产无公害化的近“零排放”。积极研究开发 低品质蒸汽、煤气发电等新技术。
（6）生产信息化与过程智能化控制技术
随着社会信息化的发展和炼钢-连铸的生产日趋准连续化，炼钢-连铸生产过 程的信息化建设和智能化控制技术的发展尤为重要。今后应大力在国内炼钢厂推 广和完善信息中心和数据平台建设，实现计算机对炼钢-连铸全流程生产过程的 在线监控、故障诊断、生产和质量预报与生产调度寻优等信息管理功能，并开展 铁水预处理-炼钢-精炼-连铸过程的智能控制技术研究。
多年以来，由于国内不少炼钢-连铸原、辅材料质量不稳定，工艺规程不健
全，生产基本沿用人工经验控制技术。因此，生产的稳定性往往受到操作者个人 的体力、精力和经验所局限，造成人为的失误或波动，影响了工艺和产品的稳定 性。今后要在加强生产过程精细管理和淘汰落后工艺装备的同时，积极推广转炉 副枪动态控制、炉气分析过程控制以及连铸计算机控制等先进技术，进而逐步实 现计算机闭环在线智能控制，尽可能减少人为干扰，提高物流流量、成分、温度 的控制精度，保证产品性能和生产过程的稳定性。
今年是2008 年，是奥运会即将胜利召开的一年，现在我们召开全国炼钢-22 连铸工作会议，目的是要总结成绩、树立新理念、明确新目标，研究和开发新的 炼钢工艺流程，我们的目光是要看到2010 年以后战略目标的措施，并结合各单 位的实际情况积极探索进展。我们应该有抱负、有信心将中国的炼钢-连铸水平推向世界一流水平。参考文献 [1] 姜晓东，徐安军，田乃媛等，喷吹法和搅拌法铁水脱硫工艺成本的综合评估，炼钢，2006, Vol.22, No.4, P55-58.[2] 刘浏, 苏天森, 李凤喜, Technical Progress of Long Life Combined Blowing Converter Steelmaking in China, 第10 届日中钢铁学术会议论文集, 2004, P106-115.[3] 李凤喜, 李具中, 连铸“典型拉速下恒拉速”的生产实践, 第四界发展中国家连铸国际会
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第三篇：我国炼钢—连铸技术发展和2010年展望
我国炼钢—连铸技术发展和2010年展望 殷瑞钰(钢铁研究总院，北京100081)摘要：系统总结了2000年以来国内炼钢一连铸技术的发展和主要的技术成果，分析了目前炼钢－连铸生产技术的主要问题，并对2010年我国炼钢一连铸的技术发展方向进行了系统阐述。为进一步提高国内炼钢－连铸的生产技术水平，必须确立21世纪新一代钢铁厂的新理念和新目标，通过对炼钢－连铸生产过程的系统优化、解析与集成，建立起高效、低成本洁净钢的生产平台。讨论了洁净钢生产平台建设面临的主要技术问题、解决方法和具体措施。关键词：炼钢；连铸；炉外精炼；洁净钢；流程工程
中图分类号：TF7 文献标识码：A 文章编号：1002一1043(2008)06—0001一12 进入新世纪以来，我国钢铁生产持续发展，钢产量增加，许多企业的技术装备达到了国际水平，钢材品种与质量已接近或达到国际先进水平，说明我国钢铁工业的发展已经迈入一个新的时代。今后几年，我国钢铁工业不但应在规模和质量等方面达到国际先进水平，而且在钢铁生产、工程设计、工艺与装备、节能减排、环保等方面的研究开发、生产运行都应走向国际前沿。
为了实现上述战略发展目标，必须认真回顾总结近几年我国钢铁工业特别是炼钢连铸生产技术发展的成就，分析目前存在的问题，研究今后炼钢一连铸技术的发展趋势和方向，不断创新，为完善和发展新一代炼钢工艺流程做出贡献。1 炼钢－连铸生产技术的发展
2000年以来，国内炼钢一连铸技术取得明显的进步，主要表现在以下几个方面：
1．1 钢产量高速增长
图1给出2000年以来国内钢产量增长趋势，粗钢产量从2000年1．285亿t增长到2007年4．892亿t，平均年增长率为18．2％。
转炉是目前中国最主要的炼钢方法，转炉钢产量从2000年的1．0584亿t增长到2007年的4．4亿t，年平均增长率为19．5％，高于国内粗钢产量的增长速度。转炉钢比例相应从2000年的82．4％增长到90％左右。电炉也是目前国内主要的炼钢方法，随着中国钢产量迅速增长，电炉钢的生产比例在2003年以前缓慢增长，最高达17．6％；2004年以后，由于转炉钢的快速增长，电炉钢比例逐年降低。但电炉钢的产量持续增长，与2000年相比电炉钢产量翻了一番。
在国内钢产量迅速发展的同时，连铸比也不断增长。如图2所示，2000年全国连铸坯产量为1．096亿t，连铸比85．3％；2007年全国连铸坯产量为4．74亿t，连铸比96．95％。随着连铸比的提高，成材率也相应提高，达到了96．2％，这说明连铸技术的进步为我国钢铁工业增产增效、节能减排作出了重要贡献。
1．2 技术经济指标不断优化
国内炼钢一连铸生产技术的进步主要体现在各项技术经济指标不断优化。表1给出2003年至2007年国内转炉、电炉和连铸的主要技术经济指标变化情况。
国内转炉炼钢的技术进步主要体现在：完善溅渣护炉工艺，提高转炉炉龄；推广强化供氧技术，提高转炉作业率；推广长寿复吹工艺，进一步降低钢铁料消耗并提高以终点控制为核心的转炉自动化控制水平。
电炉生产技术发生重大变化：采用大型高功率和超高功率电炉淘汰大批30t以下小型电炉；建设电炉一精炼一连铸一连轧现代化短流程生产线，采用优化配料与供电制度，强化供氧提高化学能输入量和部分电炉采用热装铁水等新工艺技术，达到降低冶炼电耗，缩短冶炼周期，实现多炉连浇。在此基础上实现了电炉生产多元化，形成电炉一普钢长材、电炉一特殊钢长材、电炉一无缝钢管、电炉一中厚板和电炉一薄板坯连铸连轧等多种生产线，完善了电炉钢产品结构，扩大了生产品种。
连铸继续快速发展，自主开发的能力进一步提高。至2007年已建成板坯连铸机(宽度700mm以上)175台，237流；薄(中)板坯连铸机17台，18流；方坯和矩形坯连铸机(150mm×150mm以上)437台，1323流；小方坯连铸机305台，1027流；圆坯连铸机48台，173流。全国总计连铸机996台，2806流，年生产能力达到4．743亿t。
随着国内炼钢一连铸技术的进步和技术经济指标的优化，获得了明显的经济效益。据2007年国内93家大中型企业的统计，年利润达1479．82亿元，比上年同期增长49．78％。
1．3 建立现代化炼钢生产流程 2000年以后国内钢铁企业重点开展钢铁生产流程与工艺结构的优化，基本建立起现代化炼钢生产工艺流程。
转炉流程：铁水脱硫预处理→转炉复合吹炼→二次精炼→全连铸； 电炉流程：大型超高功率电炉(兑铁水)冶炼→二次精炼→全连铸。
近几年铁水脱硫预处理在国内广泛应用。铁水预处理的装备能力逐年提高，至2006年重点大中型钢铁企业铁水预处理比已达56．7％，宝钢、武钢、鞍钢等大型钢铁公司已基本实现100％铁水预处理。
表2给出目前国内采用的主要铁水脱硫工艺的技术经济指标对比，说明国内铁水预处理工艺已经积累了丰富的经验，为钢厂合理选择铁水脱硫预处理工艺提供了广泛的空间[1]。
为提高转炉生产效率和扩大洁净钢生产比例，国内大多数转炉炼钢厂综合采用铁水预处理、复合吹炼、强化供氧、终点动态控制和溅渣护炉等成套先进工艺技术，较大幅度提高转炉的生产效率，降低生产成本，提高钢水的洁净度。
2000年以前国内电炉重点是采用大型超高功率电炉淘汰小型电炉，如2000年我国电炉已从1600多座减少到179座，其中50 t以上的大、中型电炉钢产量占全国电炉产量61％。2000年以后，国内电炉厂综合采用铁水热装、废钢预热、优化配料供电和供氧等先进技术取得了明显的效果。如表3所示。大型电炉采用铁水热装工艺冶炼每吨钢电耗降低约67kWh，减少电极消耗35％，缩短冶炼周期10min。
1．4 钢材洁净度与品种质量的进步
为了满足市场对洁净钢生产的需求，国内钢厂普遍重视二次精炼工艺，完善二次精炼设施。国内大、中型骨干企业钢水二次精炼的比例从2000年不足20％迅速增长到2007年64％。表4给出2007年国内二次精炼设备的台数和吨位数据(不包括吹Ar设备在内)。
随着精炼设备的增长，二次精炼工艺技术也取得明显的进步，形成了以挡渣出钢、合成渣洗、炉渣改质、白渣精炼和喂线与钢中夹杂物形态控制、钢水温度、成分精确控制以及真空脱碳、脱气、夹杂物上浮分离等核心技术为基础的二次精炼工艺技术，能满足不同类型产品的批量生产，达到超低氧、超低碳和超低硫等高品质洁净钢的质量要求。
二次精炼技术的发展使国内钢材的洁净度得到显著的提高。15年前国内绝大 多数钢厂生产的钢水洁净度(ω(S+P+T．O+N+H))波动在(300～350)×10-6，目前国内多数钢厂已可以大批量生产钢水洁净度250×10-6以下的洁净钢，宝钢、武钢、鞍钢和首钢等大型钢铁企业生产的钢水洁净度可以达到100×10-6以下。从表5可以看出，目前国内生产的典型高附加值产品钢水洁净度已达到国际先进水平。
钢材洁净度的大幅提高使我国钢铁产品结构发生了重大改变。如表6所示，近几年国内典型高品质钢种的生产比例迅速增长，不仅给钢铁企业带来更大的经济效益，而且有力地支持了国家经济建设。1．5 节能环保技术的发展近几年国内钢铁企业高度重视节能减排工作，研究开发各种节能环保技术。如表7所示。2000年以来随着国内节能环保技术的发展，吨钢综合能耗和电炉工序能耗逐年降低。与国际先进水平(日本每吨钢转炉工序能耗为－6 kg标煤)相比仍有较大差距，说明国内转炉工序尚有较大的节能空间。
实现负能炼钢的核心是要解决转炉煤气、蒸汽的回收和有效利用问题。转炉煤气含硫低、热值高，适用于生产高品质石灰；而大型转炉蒸汽用于RH或VD炉等 真空设备也具有较大的经济效益。这些都是今后技术改造中应提倡的节能环保技术。
目前国内转炉绝大多数采用OG法除尘工艺，基本解决了转炉烟尘对环境的严重污染。今后要进一步发展半干法或干法转炉除尘工艺，达到节水、节能和保护环境的目标。近几年，太钢、包钢等钢厂推广采用转炉干法除尘新工艺代替OG法获得了明显的效益。如表8所示。
炼钢渣和烟尘的回收与循环利用技术近几年在国内钢厂也得到充分重视。自主研发的转炉渣闷渣处理和滚筒法或轮淬法炉渣连续处理等新工艺，在生产实践中取得了较好的应用效果。转炉烟尘含铁高，基本全部利用，作为烧结矿料或冷却剂供转炉使用。马钢、包钢等企业试验吨钢采用15～20kg的转炉渣作为石灰的替代品返回转炉使用也取得一定成效。为实现炼钢厂固体废弃物“零”排放，提高资源利用率，今后应加强对炼钢渣和烟尘回收利用技术的研发与推广工作。
连铸坯热送热装工艺可以大幅度降低加热炉燃料消耗，已被多数炼钢厂采用。今后的工作应进一步提高铸坯的热送温度和装入温度，解决无缺陷铸坯生产的关键技术和热装相关的冶金质量问题，进一步提高连铸坯热送热装比例。1．6 装备大型化与设备国产化率
近几年，炼钢一连铸生产装备的大型化与设备国产化率日益提高。2003年以后国内钢铁企业大力建设100 t以上的大、中型冶炼设备。至2007年底，国内200 t以上的大型转炉已达到24座，总吨位为6400t，和2003年相比大型转炉的产能增加1倍。
最近2～3年，为提高钢材洁净度，扩大高附加值钢材产品的生产规模，大多数钢厂在配备LF、CAS和吹氩搅拌等常压二次精炼设备的基础上，针对板带材的生产特别是冷轧薄板的生产，又新建了RH和VD等真空精炼设备。随着国内薄板(特别是冷轧薄板)生产比例的增长，RH真空精炼设备的增长尤为迅速。如图3所示，2003年以后国内已投产的RH由20台迅速增长到59台，总吨位达9070t，比目前整个欧洲RH的生产能力(总吨位5790t)大56％。二次精炼的发展促进了精炼设备国产化率的提高。国内已掌握了自主设计、制造、安装、调试大型二次精炼设备(如：300 t RH)的能力，在精炼设备工艺布局、工序衔接以及不同产品的精炼工艺等方面积累了丰富的经验，而且加强了技术创新。如武钢炼钢总厂四分厂采用RH在线布置工艺，将RH布置在转炉出钢线上，并采用RH钢水罐卷扬提升装置、双室平移交替和真空室整体吊装等新技术，取得了良好的效果：可节约行车运行时问10 min左右，减少吊运过程温降10℃，缩短RH设备空置时问5 min，使RH精炼处理比例达到80％。
国内连铸技术的发展促进了连铸机设计和制造能力的提高，已能自主设计和制造小方坯、方坯和板坯连铸机，并实现快速达产。从20世纪90年代初国产连铸机以小方坯为主要机型的格局，逐步扩展到自主设计制造适应各种品种和规格的方坯、圆坯及板坯和中薄板坯等多种机型。
我国自主设计和建造的曹妃甸钢厂是国内大型钢铁联合企业建设的范例，首次采用5500m3超大型高炉、300 t铁水包直装、全量铁水“三脱”预处理与转炉高效冶炼、高拉速连铸、海水淡化等先进技术，标志着国内大型钢铁联合企业设计与设备制造方面达到国际先进水平。
国内炼钢－连铸生产设备大型化与国产化率的提高使钢铁厂的建设投资明显降低：大型联合企业(含冷轧、涂镀层、码头、电厂在内)的吨钢投资已降至6500～6800元；棒线材钢厂由于工序理顺和全面国产化，吨钢投资降低幅度更大。1．7 重大技术创新项目取得好成绩
科技进步是我国钢铁工业迅速发展的主要推动力。近几年，国内钢铁企业日益重视企业技术进步和广泛开展科技创新活动，取得了大量的科技成果。表9给出近几年国内冶金科技奖中炼钢一连铸成果授奖情况。
最近3～5年国内钢铁企业积极研究开发和推广以下重大技术创新成果，取得良好的成绩。
(1)转炉溅渣护炉与长寿复吹技术。近10年转炉溅渣护炉技术在国内大、中、小型转炉上广泛推广，取得了良好的成绩。全国转炉平均炉龄已接近8000炉，最高炉龄已超过30000炉，使我国转炉炉龄达到国际领先水平。国内自主研究开发的长寿复吹转炉技术利用溅渣过程中形成的透气性炉渣蘑菇 头保护底吹喷嘴，使底吹喷嘴的寿命和溅渣后转炉的炉龄同步，底吹喷嘴最高寿命超过30000炉(武钢)。目前，钢铁研究总院已在国内近200座转炉上推广采用该项新工艺技术，达到炉龄10000炉以上，复吹比100％和终点[％C][％O]≤0．002 7的良好效果，如图4所示[2]。
(2)转炉高效吹炼工艺。为了提高转炉的生产效率，不少转炉将供氧强度从传统的3．2～3．5m3／(t·min)提高到3．6～4．4 m3／(t·min)，缩短了冶炼周期，加快了转炉生产节奏，提高了转炉生产效率。如表10所示，采用高效供氧技术使供氧强度平均达到3．65 m3／(t·min)，冶炼周期缩短到36 min；中型转炉供氧强度平均达到3．5 m3／(t·min)，冶炼周期缩短到34．5 min；小型转炉供氧强度可达到4．0m3／(t·min)，冶炼周期缩短到24．7min。随供氧强度的提高转炉作业率大幅度提高，氧气与钢铁料消耗略有降低，具有较明显的经济效益。
(3)高效连铸技术。2000年以后国内钢厂大力推广以高拉速为核心的高效连铸技术，取得了明显的进步，形成了完整的高效连铸技术，主要包括：提高钢水质量，推广采用大容量中间包全保护浇注；采用连续锥度结晶器提高热交换效率；采用板簧导向振动减小振动轨迹误差；采用多点连续优化二冷配水等工艺技术。高效连铸技术的推广不仅提高了连铸机的产量，而且进一步改善了铸坯的表面质量和内部质量，基本实现无缺陷坯生产。如表11所示，通过连铸机高效化改造后，铸机的产量和拉速有明显提高。
从表11中可以看出，国内小方坯高效连铸技术已基本接近国际先进水平，但板坯高效连铸技术尚与国际先进水平存在一定差距。今后要在提高板坯拉速和改进板坯质量，提高铸机产量等方面开展更深入的研究工作。
(4)连铸恒速浇铸技术。连铸浇铸过程由于钢水温度波动和钢水供应节奏的影响造成拉速的波动。随着拉速波动量的增大，铸坯表面纵裂机率上升，表层卷渣严重，中心偏析恶化，氧、氮含量升高。为解决拉速波动引起的铸坯质量问题，武钢炼钢厂二分厂开发出“典型拉速下连铸恒速浇注”技术。典型拉速是指不同钢种在标准浇注温度下所对应的标准拉速，而恒速浇注是指保持典型拉速恒定不变(拉速允许波动±5％)的浇铸过程。实现恒速浇注的关键技术是：优化转炉、二次精炼与铸机的协同、匹配，合理确定不同钢种的典型拉速和浇钢时间；加强工序时间控制，采用计算机在线进行生产调度；加强钢水温度控制，稳定过程温降，使中间包温度合格率达90％以上。通过加强典型拉速达标率的技术考核(如图5所示[3])，使典型拉速达标率提高和稳定，铸坯综合质量合格率大幅度提高，更重要的是促进了炼钢厂内所有工序的稳定运行和协同运行，推动了从铁水脱硫直至连铸机出坯等所有工序的工艺优化和装备管理优化。
(5)薄板坯连铸连轧生产工艺达到国际先进水平。我国已建成投产13条薄板坯连铸连轧生产线，生产能力超过3000万t／a。其中多项技术经济指标达到国际领先水平。珠钢CSP薄板坯连铸机的作业率高达91．2％。薄板坯连铸一连轧的品种开发也取得重大进展，可以大批量生产超高强度集装箱板(Rm≥770MPa)，2006年珠钢生产薄规格(2 mm以下)钢板的比例达到53．8％。包钢在薄板坯连铸连轧生产工艺高效化和品种开发等方面也做出了优异的成绩，多年来在提高生产效率、改进工艺装备和产品开发方面做了大量的、有成效的工作并实现了技术输出[4]。唐钢、马钢、涟钢、济钢等厂薄板坯连铸连轧生产线也在不同方面形成了各自的特点和特色。
(6)专线化生产技术。为实现高效、稳定、低成本生产洁净钢，宝钢开发出炼钢“专线化生产技术”，通过合理优化工艺布置和差异化的设备选型将钢厂生产线按品种进行分工，保证某一类钢种固定在一条专业化生产线上生产。专线化生产模式与传统生产的最大区别是：前者品种钢生产分工明确，相对固定，生产效率高，产品质量稳定；而后者品种钢生产安排是随机的和不固定的，一旦发生生产节奏波动就会造成产品质量的波动，工艺稳定性差。目前宝钢炼钢厂已经建成了汽车板、厚板和硅钢3条专业化生产线，各生产线的工艺装备、产品和工艺特点见表12。
通过推进专线化生产品种钢模式，不仅使钢种质量控制能力显著提高，而且使RH产能得到最大发挥，连铸机拉速进一步提高，产品质量的稳定性得到显著改善。(7)转炉负能炼钢技术。近5年国内转炉吨钢炼钢工序能耗平均波动在26～28 kg标煤，而宝钢、武钢、太钢等近10家钢厂工序能耗实现了负能炼钢，说明在国内推广转炉负能炼钢技术将具有明显的节能效果。实现转炉负能炼钢的技术关键是采用转炉高效冶炼工艺，进一步降低吨钢氧耗和电耗。同时应努力提高转炉煤气和蒸汽的回收利用率。如图6所示，转炉煤气回收量大于90m3／t(煤气热值按7524 kJ／m3计算)，蒸汽回收量大于60kg／t是实现转炉工序负能炼钢的基本条件，在此基础上进一步降低吨钢氧、氮、电和燃料的消耗可进一步降低转炉工序能耗。
(8)全自动转炉炼钢与终点控制技术。随着国内炼钢一连铸生产设备大型化和现代化的发展，不少钢厂积极研究开发和推广转炉自动化炼钢工艺技术，以各生产环节准确计量为基础，通过终点副枪动态控制或吹炼过程炉气分析实现炼钢过程计算机自动控制，进一步提高转炉终点碳和温度的控制精度与命中率。宝钢、武钢、首钢迁安等大、中型转炉采用副枪终点动态控制技术取得良好的应用效果：转炉全自动吹炼控制成功率达到90％，碳控制精度为±0．02％，温度控制精度为±12℃时，碳温双命中率达到93％．补吹率降到5%以下，不倒炉直接出钢比例达到95％以上，达到国际先进水平[5]。马钢、本钢、攀钢等钢厂采朋炉气分析技术实现转炉全自动吹炼也取得较好的成效。马钢120t转炉在目标碳含量(质量分数)在0．03％～0．07％范围内，碳的控制精度可以达到±0．015％，温度控制精度为±16℃，碳温双命中率达88．6％，不倒炉出钢率提高到92．9％。同时冶炼周期可缩短3 min喷溅率降低到7．7％[6]。
1．8 目前国内炼钢一连铸生产中存在的主要问题
在认真总结近几年国内炼钢连铸领域技术进步的同时，还必须充分注意到目前尚存在的主要技术问题：
(1)炼钢厂能耗与国际先进水平相比仍有较大差距；
(2)炼钢厂环境治理和废弃物回收利用与国外先进水平相比有较大差距；(3)企业管理不够精细，应加强对废钢、石灰等辅料、耐材和铁合金的分类管理，实现炼钢精料，进一步减少渣量，减轻转炉回硫，降低生产成本；
(4)钢水成分控制精确度偏低，产品质量稳定性存在差距；
(5)设计理论与设计方法创新不多，炼钢厂平面布置研究不够，主要生产设备的差异化选型研究不够，特别要注意避免精炼丁艺装备选型和位置的失误所造成炼钢一连铸的混乱运行，应该深入研究专线化生产品种钢和动态一有序的运行模式。2010年炼钢一连铸技术发展展望
进入21世纪后，社会对钢铁厂的需求发生了重大转变，从过去单纯要求钢铁厂为社会进步不断提供低成本、高品质的钢材外，还要求充分发挥能源转换功能，节能减排，基本消除自身对社会环境造成的污染，同时要求钢铁厂具有大量处理社会废弃物并融人循环经济社会的功能。由于社会基本要求的改变，新一代炼钢工艺流程的兴起将成为历史的必然。
2．1 21世纪新一代钢铁厂的新理念、新目标
21世纪先进钢铁厂是在20世纪现代化钢铁厂发展的基础上，为满足市场对钢铁产品的需求和钢铁企业与社会和谐发展的要求而建设的新型钢铁厂。其基本技术特点是：生产高效化、产品洁净化和对环境的无害化。新一代钢铁流程将具有高效、低成本、稳定生产高品质钢材的钢铁产品制造功能；提高资源能源利用效率、显著降低污染物排放的能源、资源转换功能和大量消纳社会废弃物的再资源化功能，这是应该树立的新理念。
钢铁生产是典型的流程制造业，因此树立新理念还必须结合流程工业的基本特点：系统复杂性、生产连续性、管理协调性和发展整体性，在有限的时间和空间内将复杂的钢铁生产工艺过程有机地融为一体，真正实现炼钢生产过程动态有序，连续紧凑和高效稳定的生产。
在新理念的指导下研究开发适应21世纪社会需求的新一代炼钢流程应达到以下发展目标：
(1)新流程应具备高效化的生产特点，可以大批量、低成本、稳定地生产各类高品质钢材；
(2)新流程应具备资源能源减量化、可循环和再利用的基本功能，建设环境友好型清洁化生产的新流程；
(3)新流程应具备社会大宗废弃物无害化处理的功能，实现企业内部管理信息化、控制智能和生产自动化，实现钢铁工业的可持续发展；
(4)新流程的工艺程序、流程网络(平面图等)易于实现企业内部生产自动化、控制智能化和管理信息化。
总之，21世纪新型钢铁厂要实现钢铁厂功能的转变，将钢铁生产与能源转换、消纳社会废弃物三大功能有机地融为一体。我们应该设想，能否通过3～5年努力使中国炼钢工艺和装备水平走到世界前列。2．2 炼钢厂的解析与集成
炼钢一连铸生产过程中各单元生产工序冶金功能的解析与集成是实现炼钢工艺流程优化的重要方法。如图7所示。
现代转炉炼钢技术的发展主要得益于转炉冶炼功能的合理解析。传统转炉炼钢工艺包括脱硅、脱碳、脱磷、脱硫和控制铁的氧化以及去除有害气体、非金属夹杂物等基本功能，由于脱硫、脱碳、脱磷、脱硅反应是氧化反应的热力学、动力学要求的不同，在同一反应容器内一起进行反应往往造成顾此失彼、相互影响甚至相互制约，为此有必要按照不同产品性能的要求，对转炉冶炼功能进行必要的解析和集成。形成绝大多数国家采用的炼钢流程：铁水脱硫一转炉脱硅、脱磷、脱碳。日本为了进一步提高转炉生产效率和冶炼钢水的洁净度，提出“分阶段冶炼”的工艺思想，将出铁槽脱硅、铁水脱硫、脱磷与转炉脱碳相分离，达到显著提高钢水洁净度和生产效率及减少渣量等优点。我国在吸收日本技术基础上，提出了先脱硫再脱硅、脱磷一后脱碳、升温、回收煤气的新工艺，并将之集成为一个炼钢厂生产900万t／a左右规模的高效率、低成本、高端薄板产品的洁净钢生产平台，形成了如图7所示的炼钢新工艺流程。
流程解析集成是优化]二艺流程的重要手段，其特点是进一步提高冶金反应效率，达到提高生产效率、降低生产成本和稳定质量的目的。在研究开发新一代炼钢流程中必须强调树立新理念，明确新目标，对炼钢流程的功能进行深入解析与集成研究。
2．3 建立高效、低成本洁净钢生产平台 建立高效、低成本洁净钢生产平台是今后几年国内各类钢铁厂都应努力实现的基本目标之一。为了建立高效、低成本洁净钢平台必须改变传统的质量概念，深入研究以连续运行为基本特点的炼钢厂，实现高效、低成本、稳定运行的生产模式。传统观点认为：质量问题主要包括产品合格率和产品性能两个要求。而广义的质量概念认为：效率、成本和性能是产品质量的基本要素。效率应包括产品的生产效率、资源和能源利用效率以及系统的技术优化；成本主要包括生产成本、管理成本、销售成本和资本成本等多种经济因素；性能应包括产品的加工性能、使用性能和可循环利用等因素。根据广义的质量概念，钢铁厂在考虑品种开发和质量优化的过程中应综合考虑效率、成本和性能等因素，达到高效、优质和低成本的目标。
产品洁净度是保障钢铁产品性能的基本要素，也是炼钢连铸生产过程中控制产品性能的基本功能。洁净钢是指对钢中夹杂物和杂质元素含量的控制达到能够满足用户在钢材加工过程和使用过程的性能要求。因此，建立洁净钢生产平台的基本目标是保证钢厂生产的全部钢材洁净度能达到洁净钢的基本要求。表13给出典型钢种的洁净度控制要求。
建立洁净钢生产平台还应统筹考虑不同品种钢材生产的技术难度和市场份额。通常把钢铁产品分为普通、中档、高档和尖端产品4个级别，生产技术难度可对应分为1～4级，随着产品档次的提高技术难度增大，而对应的市场份额减小：普通产品约占50％～60％，中档产品约占30％～35％，高档产品约占10％左右，尖端产品约为2％～4％。这说明尖端产品虽然反应出企业的产品开发能力和质量控制水平，但在整个企业的经营活动中所占比例并不大。因此，建立洁净钢生产平台不仅着眼于高端产品的研制，更要努力改善量大面广的中、低档产品的质量、生产效率和成本。
按照广义的质量概念，建立洁净钢生产平台不是简单的脱硫、脱磷、脱氧等工艺技术问题或品种质量问题，而应该包括工艺、设备、技术管理和生产运行等诸多因素，实现高效、优质和低成本的目标。因此，在炼钢厂建立洁净钢生产平台必须建立起与产品质量密切相关的生产技术系统、信息软件系统和管理运行系统。如图8所示。
洁净钢生产必须采用高效、稳定的运行模式。通常炼钢一连铸铸造流程中系统的产能不仅仅决定于各单位工序的产能，还决定于工序问物流的流通能力和效率。连续运行的制造流程中·物流的运行动力学决定于上游工序的“推力”、下游工序的“拉力”。对于某道工序(如转炉)如果前道工序“推力”大于本道工序相应的“拉力”则会发生物质流的拥堵；如果后道工序“拉力”过强也会引起本工序物质流供给不足，影响流程整体能力的l发挥。为了平衡工序问的“推力”和“拉力”，需要在工序间建立一定能力的缓冲工序以保证各工序问均衡稳定的生产。通常在工厂设计中大多采用钢铁制造流程中物质流的均值静态运行模式，假定各工序间的物流是稳定和均衡的。但在实际生产中物流往往是随机的和不稳定的．造成各工序间物流的不稳定匹配一对应的紊流运行动力学模式·其结果是物流输入、输出波动，随机匹配，可受控性差．物流的流通能力和效率降低，如图9所示。
为了实现高效化、稳定生产必须建立起铁水预处理一炼钢一二次精炼一连铸流程中物质流的动态一有序、匹配一对应的运行动力学模式，特别是要尽可能避免随机的无序“紊流”运行，实现有序“层流”运行的动力学机制，使输入物流和输出物流基本稳定，整个流程基本可控，如图10所示。
2．4 界面技术与共性技术 2．4．1 界面技术
研究高效化快节奏生产流程中各工序间的工序衔接和稳定运行规律，合理确定炼铁一炼钢工艺界面和连铸轧钢工艺界面中各工序问的时间节点、品质要求与温度控制精度，减少或尽量避免各工序环节因生产延误、设备故障、安全事故等干扰因素对全流程正常生产节奏和平稳运行的影响。图11给出现代炼钢生产流程中最主要的界面技术，其中包括外部界面(又称流程界面)和内部运行界面。如果以炼钢一连铸作为一个整体的生产工序，其外部界面主要是“高炉一转炉界面”和“连铸一热轧界面”；内部运行界面是“炼钢一连铸界面”。
界面技术是保证全流程动态一有序、连续一紧凑和高效稳定生产的关键技术。在炼铁一炼钢界面应重点研究高炉一转炉之间各种物质流、能量流动态一有序运行的界面技术。提倡采用以铁水包多功能化为特点的“一包到底”先进工艺，优化铁水运输环节，避免重复倒运和不必要的转兑，缩短转运周期，减少铁水温降，提高铁水预处理的效率。在连铸一热轧工艺界面重点开发高效铸机高拉速条件下高温无缺陷坯生产技术、热送与热装工艺，提高热坯输送速度，完善热送保温措施，提高铸坯人炉温度。同时，要认真研究高温铸坯热装与直轧过程中的冶金学一材料学问题，研究不同钢种高温热装一轧制过程中轧件的相变、组织变化、微细夹杂物及第二相粒子析出规律和对成品材组织与性能的遗传特性，提出不同钢种的最佳热送工艺。探索以“一钢多级”为目标，研究与不同级别钢材性能相适应的控轧控冷工艺和炼钢一二次精炼一连铸技术，实现炼钢一轧钢工艺过程的系统耦合。
二次精炼是炼钢一连铸工艺区段内最重要的工序界面，具有保证炼钢与连铸两大生产单元的能力匹配与物流衔接，发挥时间节奏缓冲和钢水温度、成分调节等重要作用。是实现动态有序、连续一紧凑运行的重要_T序。今后，随着铁水“三脱”和转炉高速吹炼与高效连铸技术的发展，炼钢与连铸的生产节奏加快，生产周期缩短．二次精炼工序将成为炼钢一连铸生产过程中的“时间瓶颈”。因此，研究开发快速精炼技术特别是RH快速精炼技术，大幅度缩短精炼时问是十分必要的。同时，对炼钢厂内物流输送路线，特别是RH等精炼装置在平面图中的合理位置也必须给予高度重视和科学安排。这些都对今后实现炼钢一连铸生产节奏匹配、提高钢水质量和实现连铸机恒温、恒拉速的稳定化生产工艺具有重要意义。对加速钢水周转和提高车间调度的有效性和生产能力的充分发挥具有重要作用。2．4．2 共性技术
从流程优化的角度考虑．炼钢一连铸区段内的主要共性技术是：炉机匹配技术、钢水二次精炼的优化匹配技术、连铸高效化技术、精料技术、节能减排和环保技术、过程信息化控制技术。
(1)炉机匹配技术。新一代炼钢工艺流程应在采用先进成熟的工艺与装备技术的基础上，结合若干新开发的工艺技术和匹配技术，通过界面技术的匹配、协调。形成优化组合的生产流程。新流程中转炉的容量并非越大越好，而应该依据产品大纲的定位和合理布局的工厂结构，追求最佳的经济效益、环境效益和社会效益。炼钢炉的合理容量不仅要和连铸机相匹配，而且还应适应轧机及其生产产品的需求，保证轧机的生产高效化。对于两套传统热带连轧机协同生产，其钢材的年生产规模应在800万t以上，适宜采用3座280～300t大型转炉。同样规模的企业若采用铁水全“三脱”和转炉高速吹炼新工艺，由于炼钢节奏加快、冶炼周期缩短，应采用230～250 t的脱碳转炉和相应的脱硅、脱磷预处理转炉。对于中板年生产规模在180万t左右的钢厂，一般应选择两座150～180t转炉。对于年生产规模在140～180万t以上的长型材钢厂一般可配置两座50～80t的转炉或两座80～100t的电炉；对于薄板坯连铸连轧生产线为充分发挥连轧机的生产能力，选择两座120～150t转炉或1座230～250t也可以选择两台150～180t电炉与两流薄板坯铸机匹配是合理的。合理选择炼钢炉的炉容，稳定和规范操作程序，提高设备自动化和智能化的运行水平是实现生产高效、稳定的基础条件。
(2)钢水精炼的优化匹配技术。目前国内绝大多数钢铁厂均已配备了钢水二次精炼设施，过去配置炉外精炼装置往往单纯从精炼装备的冶金功能出发进行选择，而新一代钢铁流程要求根据产品和生产流程动态一有序的特点合理选择精炼装置。对于一般以生产普碳钢、低合金钢长材为主的钢厂，二次精炼装置应选择成本低、效率高的炉后吹氩／喂丝装置或CAS。对于以中、厚板材为主要产品的钢厂。应采用LF；如需生产部分高端产品，要求脱氢、深脱氧和控制夹杂物，可同时匹配VD。对于以生产冷轧薄板为主体的炼钢厂，由于要大量生产低碳或超低碳钢材，一般应选择RH真空精炼设备，并合理配备CAS普通精炼设施。对于电炉厂一般应以LF炉作为主要精炼设施，但为了保证高品质钢材生产的需求，可配置VD或RH真空精炼设施。
(3)连铸高效化技术。目前连铸高效化技术的主要目标是：根据不同钢种的特点合理提高拉速、确定典型拉速并稳定拉速．实现恒拉速，保证铸坯的内部和表面质量，促进连铸高效化。要根据轧机配置的 要求选择优化和固定的连铸坯断面尺寸，确定合理的拉速和连浇周期，相应确定精炼炉、炼钢炉的运行节奏和生产能力。进一步优化炼钢一连铸的平面布置，保证物流通畅，缩短调运时间，减小温度波动，为实现连铸机定时、定温、定速的稳定生产创造条件。
铸机断面的合理选择是实现全流程高效化生产的基础。通常对于生产薄板的传统板坯铸机，连铸坯厚度以210～230mm为宜，生产中厚板坯一般可选择连铸坯厚度250～300mm，薄板坯连铸连轧机组生产的薄铸坯厚度一般为70～90mm。对于小方坯连铸机生产普碳钢坯(包括低合金钢)断面为150 mrn×150mm为宜。对于特殊钢生产连铸机断面可选择220rnm×220mm～300 mm×300mm或其它相应的矩形坯断面。
(4)精料技术。这是一个系统的概念，即所有原材料都要符合冶炼、精炼与质量的要求，不但铁水这一最重要的原料需进行预处理后再使用，其它原材料也都要精料。例如：注重提高铁合金的质量，尤其要注重FeMn的硅、铝、磷等元素含量，FeCr中的钛、磷含量，避免对洁净钢水的污染。要进一步提高石灰质量，提倡用回收的转炉煤气烧石灰，严格控制石灰中的硫含量和SiO2含量，提高石灰活性度。要加强对耐火材料的质量监督和管理工作，积极研究开发新型连铸三大件耐火材料；进一步降低耐火材料的消耗，并深入研究减轻耐火材料对钢水洁净度的污染。保护渣的质量稳定性对连铸坯表面质量有重要影响，今后不但要加强新型保护渣的研究开发工作，而且要加强对保护渣质量的管理，严格控制保护渣的加入量，改进保护渣加入技术，进一步提高铸坯质量的稳定性。要加强对废钢的成分、块度分类管理，特别是对于电炉厂要通过加强废钢管理减少加料次数，进一步降低冶炼电耗。
(5)节能减排和环保技术。积极推行转炉负能炼钢工艺，争取实现转炉工序负能炼钢；进一步促进整个炼钢一连铸工序低能耗运行；积极推广转炉闭罩冶炼、煤气回收和干法除尘等先进技术，进一步加强煤气、蒸汽的回收与利用，降低放散率。低硫含量的优质转炉煤气应主要用于生产石灰以降低石灰硫含量，大型转炉回收蒸汽应优先作为炼钢车间内真空精炼设备的汽源，以提高能源转换效率，降低真空精炼的成本。要进一步加强对转炉炉渣、烟气粉尘和废弃耐火材料等固体废弃物的利用与循环利用技术的开发，争取实现炼钢连铸生产无公害化的近“零排放”。积极研究开发低品质蒸汽、煤气发电等新技术。
(6)生产信息化与过程智能化控制技术。随着社会信息化的发展和炼钢连铸的生产日趋准连续化，炼钢一连铸生产过程的信息化建设和智能化控制技术的发展尤为重要。今后应大力在国内炼钢厂推广和完善信息中心和数据平台建设，实现计算机对炼钢一连铸全流程生产过程的在线监控、故障诊断、生产和质量预报与生产调度寻优等信息管理功能，并开展铁水预处理一炼钢一精炼一连铸过程的智能控制技术研究。
多年以来，由于国内不少炼钢一连铸原、辅材料质量不稳定，工艺规程不健全，生产基本沿用人工经验控制技术。因此，生产的稳定性往往受到操作者个 人的体力、精力和经验所局限，造成人为的失误或波动，影响了工艺和产品的稳定性。今后要在加强生产过程精细管理和淘汰落后工艺装备的同时，积极推广转炉副枪动态控制、炉气分析过程控制以及连铸计算机控制等先进技术，进而逐步实现计算机闭环在线智能控制，尽可能减少人为干扰，提高物流流量、成分、温度的控制精度，保证产品性能和生产过程的稳定性。
参考文献
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第四篇：连铸工艺范文
连铸工艺流程介绍
----冶金自动化系列专题
【导读】：转炉生产出来的钢水经过精炼炉精炼以后，需要将钢水铸造成不同类型、不同规格的钢坯。连铸工段就是将精炼后的钢水连续铸造成钢坯的生产工序，主要设备包括回转台、中间包，结晶器、拉矫机等。本专题将详细介绍转炉（以及电炉）炼钢生产的工艺流程，主要工艺设备的工作原理以及控制要求等信息。由于时间的仓促和编辑水平有限，专题中难免出现遗漏或错误的地方，欢迎大家补充指正。【发表建议】
连铸的目的: 将钢水铸造成钢坯。
连铸的工艺流程:
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。【查看全文】
连铸自动化控制工艺流程图
连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术。【查看全文】
连铸的主要工艺设备介绍:
钢包回转台
钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。【查看全文】
中间包
中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。【查看全文】
结晶器
在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。【查看全文】
拉矫机
在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。【查看全文】
电磁搅拌器
电磁搅拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。【查看全文】
冷却喷嘴
冷却喷嘴具有结构简单、喷雾均匀的特点，根据喷雾面积需要，可在集管上安装许多喷嘴，当喷嘴均匀排列时，可保证喷雾的互相交叉，并略有重叠部分，使整个集管喷射分布均匀；主要适用于连铸机、初轧和各种需要扁平喷雾冷却的机械设备中。【查看全文】
火焰切割机
火焰切割机也叫氧气切割。根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；【查看全文】
连铸系统也是一个比较复杂的系统，用到的自动化产品比较多，下面列举部分产品出来：
常用到的自动化设备：PLC、组态软件、变频器、工控机、工业以太网交换机等等。
连铸自动化控制工艺流程图
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连铸自动化控制工艺流程图：
将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。
有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等主要控制技术。
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水平连铸控制工艺流程图： 图片：
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生产线实景图：
连铸工艺详解
连铸的生产工艺流程：将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。
连铸钢水的准备
一、连铸钢水的温度要求：
钢水温度过高的危害：①出结晶器坯壳薄，容易漏钢；②耐火材料侵蚀加快，易导致铸流失控，降低浇铸安全性；③增加非金属夹杂，影响板坯内在质量；④铸坯柱状晶发达；⑤中心偏析加重，易产生中心线裂纹。
钢水温度过低的危害：①容易发生水口堵塞，浇铸中断；②连铸表面容易产生结疱、夹渣、裂纹等缺陷；③非金属夹杂不易上浮，影响铸坯内在质量。
二、钢水在钢包中的温度控制：
根据冶炼钢种严格控制出钢温度，使其在较窄的范围内变化；其次，要最大限度地减少从出钢、钢包中、钢包运送途中及进入中间包的整个过程中的温降。
实际生产中需采取在钢包内调整钢水温度的措施： 1）钢包吹氩调温
2）加废钢调温
3）在钢包中加热钢水技术
4）钢水包的保温
中间包钢水温度的控制
一、浇铸温度的确定
浇铸温度是指中间包内的钢水温度，通常一炉钢水需在中间包内测温3次，即开浇后5min、浇铸中期和浇铸结束前5min,而这3次温度的平均值被视为平均浇铸温度。
浇铸温度的确定可由下式表示（也称目标浇铸温度）：
T=TL+△T。
二、液相线温度：
即开始凝固的温度，就是确定浇铸温度的基础。推荐一个计算公式：
T=1536-{78[%C]+7.6[%Si]+4.9[%Mn]+34[%P]+30[%S]+5.0[%Cu]+3.1[%Ni]+1.3[%Cr]+3.6[%Al]+2.0[%Mo]+2.0[%V]+18[%Ti]}
三、钢水过热度的确定
钢水过热度主要是根据铸坯的质量要求和浇铸性能来确定。
钢种类别
过热度
非合金结构钢
10-20℃
铝镇静深冲钢
15-25℃
高碳、低合金钢
5-15℃
四、出钢温度的确定
钢水从出钢到进入中间包经历5个温降过程：
△T总=△T1+△T2+△T3+△T4+△T5 △T1出钢过程的温降；
△T2出完钢钢水在运输和静置期间的温降(1.0～1.5℃/min)；
△T3钢包精炼过程的温降（6～10℃/min）；
△T4精炼后钢水在静置和运往连铸平台的温降(5～1.2℃/min）；
△T5钢水从钢包注入中间包的温降。
T出钢 = T浇+△T总
控制好出钢温度是保证目标浇铸温度的首要前提。具体的出钢温度要根据每个钢厂在自身温降规律调查的基础上，根据每个钢种所要经过的工艺路线来确定。
拉速的确定和控制
一、拉速控制作用:
拉速定义:拉坯速度是以每分钟从结晶器拉出的铸坯长度来表示。拉坯速度应和钢液的浇注速度相一致。拉速控制合理,不但可以保证连铸生产的顺利进行,而且可以提高连铸生产能力,改善铸坯的质量.现代连铸追求高拉速。
二、拉速确定原则:
确保铸坯出结晶器时的能承受钢水的静压力而不破裂，对于参数一定的结晶器，拉速高时，坯壳薄；反之拉速低时则形成的坯壳厚。一般，拉速应确保出结晶器的坯壳厚度为12-14mm。
影响因素：钢种、钢水过热度、铸坯厚度等。
1）机身长度的限制
根据凝固的平方根定律，铸坯完全凝固时达到的厚度： 又机身长度：
得到拉速：
2）拉坯力的限制
拉速提高，铸坯中的未凝固长度变长，各相应位置上凝固壳厚度变薄，铸坯表面温度升高，铸坯在辊间的鼓肚量增多。拉坯时负荷增加。超过拉拔转矩就不能拉坯，所以限制了拉速的提高。3）结晶器导热能力的限制
根据结晶器散热量计算出，最高浇注速度：
板坯为2.5米/分
方坯为3-4米/分
4）拉坯速度对铸坯质量的影响
（1）降低拉速可以阻止或减少铸坯内部裂纹和中心偏析
（2）提高拉速可以防止铸坯表面产生纵裂和横裂
（3）为防止矫直裂纹，拉速应使铸坯通过矫直点时表面温度避开钢的热脆区。
5）钢水过热度的影响
一般连铸规定允许最大的钢水过热度，在允许过热度下拉速随着过热度的降低而提高，如图1所示。
6）钢种影响：就含碳量而言，拉坯速度按低碳钢、中碳钢、高碳钢的顺序由高到低。就钢中合金含量而言，拉速按普碳钢、优质碳素钢、合金钢顺序降低。
图1 拉速与温度对应表
第四节 铸坯冷却的控制
钢水在结晶器内的冷却即一冷确定，其冷却效果可以由通过结晶器壁传出的热流的大小来度量，如图2所示。
图2 钢水在结晶器内的冷却
1）一冷作用：一冷就是结晶器通水冷却。其作用是确保铸坯在结晶器内形成一定的初生坯壳。
2）一冷确定原则：一冷通水是根据经验，确定以在一定工艺条件下钢水在结晶器内能够形成足够的坯壳厚度和确保结晶器安全运行的前提。通常结晶器周边供水2L/mm·min。进出水温差不超过8℃，出水温度控制在45-500℃为宜，水压控制在0.4-0.6Mpa。
3）二冷作用:二次冷却是指出结晶器的铸坯在连铸机二冷段进行的冷却过程.其目的是对带有液芯的铸坯实施喷水冷却,使其完全凝固,以达到在拉坯过程中均匀冷却.4）二冷强度确定原则:二冷通常结合铸坯传热与铸坯冶金质量两个方面来考虑.铸坯刚离开结晶器,要采用大量水冷却以迅速增加坯壳厚度,随着铸坯在二冷区移动,坯壳厚度增加,喷水量逐渐降低.因此,二冷区可分若干冷却段,每个冷却段单独进行水量控制.同时考虑钢种对裂纹敏感性而有针对性的调整二冷喷水量.5）二冷水量与水压:对普碳钢低合金钢，冷却强度为：1.0-1.2L/Kg钢。对低碳钢、高碳钢,冷却强度为：0.6-0.8L/Kg钢。对热裂纹敏感性强的钢种，冷却强度为:0.4-0.6L/Kg钢，水压为0.1-0.5MPa，如图3所示。
图3 凝固系数与二冷水量关系
连铸过程检测与自动控制
一、连铸过程自动检测
（一）中间包钢液温度测定
1）中间包钢液温度的点测
用快速测温头及数字显示二次仪测量温度，如图4所示。
图4 二次温度测量仪
2）中间包钢液温度的连续测定
采用连续测温热电偶对中间包钢液温度进行连续测量，如图5所示。
图5 连续测温热电偶
（二）结晶器液面控制
1）放射性同位素测量法如图6所示：
图6 放射性同位素测量法
2）红外线结晶器液面测量法如图7所示：
图7 红外线结晶器液面测量法
3）热电偶结晶器液面测量法如图8所示：
图8 热电偶结晶器液面测量法
4）激光结晶器液面测量法如图9所示：
图9 激光结晶器液面测量法
（三）连铸机漏钢预报装置如图10所示：
图10 连铸机漏钢预报装置
（四）连铸二次冷却水控制如图11所示：
图11 连铸二次冷却水控制
（五）铸坯表面缺陷在线检测
1）工业电视摄象法如图12所示：
图12 工业电视摄象法
2）涡流检测法如图13所示：
图13 涡流检测法
二、连铸坯表面质量及控制
（一）连铸过程质量控制
1）提高钢纯净度的措施
（1）无渣出钢
（2）选择合适的精炼处理方式
（3）采用无氧化浇注技术
（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用
（5）选用优质耐火材料
（6）充分发挥结晶器的作用
（7）采用电磁搅拌技术，控制注流运动
（二）连铸坯表面质量及控制
连铸坯表面质量的好坏决定了铸坯在热加工之前是否需要精整，也是影响金属收得率和成本的重要因素，还是铸坯热送和直接轧制的前提条件。
连铸坯表面缺陷形成的原因较为复杂，但总体来讲，主要是受结晶器内钢液凝固所控制，如图14所示。
图14 连铸坯表面缺陷示意图
（三）连铸坯内部质量及控制
铸坯的内部质量是指铸坯是否具有正确的凝固结构、偏析程度、内部裂纹、夹杂物含量及分布状况等。
凝固结构是铸坯的低倍组织，即钢液凝固过程中形成等轴晶和柱状晶的比例。铸坯的内部质量与二冷区的冷却及支撑系统密切相关，如图15，图16所示。
图15 铸坯内部缺陷示意图
图16 “V”形偏析
1）减少铸坯内部裂纹的措施
（1）采用压缩浇铸技术，或者应用多点矫直技术
（2）二冷区采用合适夹辊辊距，支撑辊准确对弧
（3）二冷水分配适当，保持铸坯表面温度均匀
（4）合适拉辊压下量，最好采用液压控制机构
2）夹杂物的控制
从炼钢
精炼 连铸生产洁净钢，主要控制对策是：
（1）控制炼钢炉下渣量
● 挡渣法（偏心炉底出钢、气动法、挡渣球）
● 扒渣法：目标是钢包渣层厚＜50mm，下渣2Kg/t
（2）钢包渣氧化性控制
● 出钢渣中高（FeO+MnO）是渣子氧势量度。（FeO+MnO）↑板胚T[O]↑
（3）钢包精炼渣成分控制
不管采用何种精炼方法（如RH、LF、VD），合理搅拌强度和合理精炼渣组成是获得洁净钢水的基础。
合适的钢包渣成分：CaO/ Al2O3＝1.5～1.8，CaO/ SiO2=8～13，（FeO+MnO）＜5％。高碱度、低熔点、低氧化铁、富CaO钙铝酸盐的精炼渣，能有效吸收大颗粒夹杂物，降低总氧。
（4）保护浇注
● 钢水保护是防止钢水再污染生产洁净钢重要操作
● 保护浇注好坏判断指标：－△[N]＝[N]钢包－[N]中包；－△[Al]s＝[Al]钢包－[Al]中包
● 保护方法：①中包密封充Ar；②钢包
中间包长水口，△[N]＝1.5PPm甚至为零；③中间包
结晶器浸入式水口
(5)中间包控流装置
● 中间包不是简单的过渡容器，而是一个冶金反应容器，作为钢水进入结晶器之前进一步净化钢水
● 中间包促进夹杂物上浮其方法：
a.增加钢水在中间包平均停留时间t：t＝w/（a×b×ρ×v）。中间包向大容量深熔池方向发展。
b.改变钢水在中间包流动路径和方向，促进夹杂物上浮。
（6）中间包复盖剂
中间包是钢水去除夹杂物理想场所。钢水面上复盖剂要有效吸收夹杂物。
● 碳化稻壳；
● 中性渣：（CaO/SiO2=0.9～1.0）
● 碱性渣：（CaO+MgO/SiO2≥3）
● 双层渣
渣中（SiO2）增加，钢水中T[O]增加。生产洁净钢应用碱性复盖剂。
（7）碱性包衬
钢水与中间包长期接触，钢水与包衬的热力学性能必须是稳定的，这是生产洁净钢的一个重要条件。包衬材质中SiO2增加，铸坯中总氧T[O]是增加，因此生产洁净钢应用碱性包衬。
对低碳Al-K钢，中间包衬用Mg-Ca质涂料（Al2O3→0），包衬反应层中Al2O3可达21％，说明能有效吸附夹杂物。
（8）钢种微细夹杂物去除
● 大颗粒夹杂（>50μm）去除，采用中间包控流技术
● 小颗粒夹杂（<50μm）去除：
－中间包钙质过滤器
－中间包电磁旋转
（9）防止浇注过程下渣和卷渣
● 加入示踪剂追踪铸坯中夹杂物来源
● 结晶器渣中示踪剂变化
● 铸坯中夹杂物来源，初步估算外来夹杂物占41.6%二次氧化占 39%，脱氧产物为20%
（10）防止Ar气泡吸附夹杂物
对Al－K钢，采用浸入式水口吹Ar防止水口堵塞，但吹Ar会造成：
● 水口堵塞物破碎进入铸胚，大颗粒Al2O3轧制延伸会形成表面成条状缺陷
● ＜1mmAr气泡上浮困难，它是Al2O3和渣粒的聚合地，当气泡尺寸>200μm易在冷轧板表面形成条状缺陷。
为解决水口堵塞问题，可采用：
－钙处理改善钢水可浇性
－钙质水口
－无C质水口
目前还是广泛采用吹Ar来防止堵塞。生产洁净钢总的原则是：钢水进入结晶器之前尽可能排除Al2O3。
（11）结晶器钢水流动控制
三、连铸坯形状缺陷及控制
（一）鼓肚变形
带液心的铸坯在运行过程中，于两支撑辊之间，高温坯壳中钢液静压力作用下，发生鼓胀成凸面的现象，称之为鼓肚变形。板坯宽面中心凸起的厚度与边缘厚度之差叫鼓肚量，用以衡量铸坯彭肚变形程度。
减少鼓肚应采取措施 ：
（1）降低连铸机的高度
（2）二冷区采用小辊距密排列；铸机从上到下辊距应由密到疏布置
（3）支撑辊要严格对中
（4）加大二冷区冷却强度
（5）防止支撑辊的变形，板坯的支撑辊最好选用多节辊
图17 铸坯鼓肚示意图
（二）菱形变形
菱形变形也叫脱方。是大、小方坯的缺陷。是指铸坯的一对角小于90°，另一对角大于90°；两对角线长度之差称为脱方量。
应对菱变的措施 ：
（1）选用合适锥度的结晶器
（2）结晶器最好用软水冷却
（3）保持结晶器内腔正方形，以使凝固坯壳为规正正的形状
（4）结晶器以下的600mm距离要严格对弧；并确保二冷区的均匀冷却
（5）控制好钢液成分
（三）圆铸坯变形
圆坯变形成椭圆形或不规则多边形。圆坯直径越大，变成随圆的倾向越严重。形成椭圆变形的原因有：
（1）圆形结晶器内腔变形
（2）二冷区冷却不均匀
（3）连铸机下部对弧不准
（4）拉矫辊的夹紧力调整不当，过分压下
可采取相应措施：
（1）及时更换变形的结晶器
（2）连铸机要严格对弧
（3）二冷区均匀冷却
（4）可适当降低拉速
（四）夹杂物的控制
提高钢纯净度的措施：
（1）无渣出钢
（2）选择合适的精炼处理方式
（3）采用无氧化浇注技术
（4）充分发挥中间罐冶金净化器的作用
（5）选用优质耐火材料
（6）充分发挥结晶器的作用
（7）采用电磁搅拌技术，控制注流运动
（五）间包冶金
当前对钢产品质量的要求变得更加严格。中间包不仅仅只是生产中的一个容器，而且在纯净钢的生产中发挥着重要作用。
70年代认识到改变中间包形状和加大中间包容积可以达到延长钢液的停留时间，提高夹杂物去除率的目的；安装挡渣墙，控制钢液的流动，实现夹杂物有效碰撞、长大和上浮。80年代发明了多孔导流挡墙和中间包过滤器。
在防止钢水被污染的技术开发中，最近已有实质性的进展。借助先进的中间包设计和操作如中间包加热，热周转操作，惰性气氛喷吹，预熔型中间包渣，活性钙内壁，中间包喂丝，以及中间包夹杂物行为的数学模拟等，中间包在纯净钢生产中的作用体现得越来越重要。
在现代连铸的应用和发展过程中，中间包的作用显得越来越重要，其内涵在被不断扩大，从而形成一个独特的领域——中间包冶金。
中间包冶金的最新技术：
（1）H型中间包
（2）离心流中间包
（3）中间包吹氩
（4）去夹杂的陶瓷过滤器
（5）电磁流控制
图18 H型中间包 [连铸设备]钢包回转台
钢包回转台
钢包回转台：设在连铸机浇铸位置上方用于运载钢包过跨和支承钢包进行浇铸的设备。由底座、回转臂、驱动装置、回转支撑、事故驱动控制系统、润滑系统和锚固件6部分组成。
钢包回转台的作用是将位于受包位置的满载钢包回转至浇钢位置，准备进行浇注，同时将浇完钢水的空包转至受包位置，准备运走。钢包回转台大致有3种类型：
单臂钢包回转台：由底座、立柱、上转臂、上转臂驱动装置、下转臂、下转臂驱动装置组成。蝶形钢包回转台：由底座、升降液压缸、回转架、钢包支座、回转臂、平行连杆、驱动装置、防护板组成。
钢包回转台是连铸机的关键设备之一，起着连接上下两道工序的重要作用。钢包回转台的回转情况基本上包括两侧无钢包、单侧有钢包、两侧有钢包三种情况，而单个钢包重量已超过140吨。三种情况下，钢包回转台受力有很大不同，但无论在何种情况下，都要保证钢包回转台的旋转平稳，定位准确，起停时要尽可能减小对机械部分的冲击，为减少中间包液面波动和温降，要缩短旋转时间。因此，我们在变频器的容量选择上，留有余地，即比电机功率加大一级。同时利用变频器的s曲线加速功能，通过调整s曲线保证加、减速曲线平滑快速，减少对减速机的冲击，再通过PLC判断变速限位、停止限位实现旋转过程中高、低速自动变换及到位停车，同时满足了对旋转时间和平稳运行的要求。
[连铸设备]中间包
中间包是短流程炼钢中用到的一个耐火材料容器，首先接受从钢包浇下来的钢水，然后再由中间包水口分配到各个结晶器中去。
连铸机钢水包和结晶器之间钢水过渡的装置，用来稳定钢流，减小钢流对坯壳的冲刷，以利于非金属夹杂物上浮，从而提高铸坯质量。
[连铸设备]结晶器
在连续铸造、真空吸铸、单向结晶等铸造方法中，使铸件成形并迅速凝固结晶的特种金属铸型。
结晶器包括：
直型结晶器、弧形结晶器 curved mold：用于弧型和超低头型（椭圆型）连铸机上。
组合式结晶器 composite mold：由四块壁板组成，每块壁板又由一块铜板和一块钢（铁）板用螺栓连接而成。
多级结晶器 multi stage mold
调宽结晶器 adjustable mold：宽度可调的结晶器，一般只用于板坯连铸。
结晶器是连铸机的核心设备之一，直接关系到连铸坯的质量。结晶器的振动频率要求准确，并根据拉坯速度自动调整，在高振频时，由于电机负载率上升，转差率增加，导致振动频率有所降低，而为了保证振动频率的精确，需要打开变频器的转差补偿控制，在负载增加时，使变频器自动增加输出频率以提供在没有速度降低情况下所需要的电机转差率，补偿量正比于负载的增加量，并在整个调速范围内都起作用。
另外，结晶器的振动是由电机带动偏心机构旋转来实现的，因此表现为输出电流及母线电压呈现周期性震荡，在振动频率较高时有引起母线过电压故障的可能，通过允许变频器的母线调节功能，使变频器会基于直流母线电压自动调整输出频率，监测到母线电压瞬时升高时变频器会适当增加输出频率以减小引起母线电压升高的再生能量，这样做降低了出现变频器过压故障的可能性。
[连铸设备]拉矫机
拉矫机
在连铸工艺中，连铸机拉坯辊速度控制是连铸机的三大关键技术之一，拉坯速度控制水平直接影响连铸坯的产量和质量，而拉坯辊电机驱动装置的性能又在其中发挥着重要作用。交流电机变频调速技术日益成熟，交流变频驱动调速平稳，调速范围宽，对机械冲击低，交流电机维护量低，交流变频调速已取代直流调速，完全能够满足拉坯辊速度控制的需要。4、5号连铸机的拉矫机为五辊双机架三驱动，上拉坯辊、下拉坯辊、矫直辊由三台同型号电机共同驱动，完成引锭杆的上下传送运行和连铸坯牵引，三台电机必须保持同步，与一般的同步要求不同的是要保证三个辊面的线速度相同，而不是三台电机的转速相同，以避免出现负载分配不均引起母线过压、欠压、过载故障。
三台变频器接受相同的速度指令，按照同一频率运行，但由于三辊处于一个半径8m的圆弧段的不同位置上，若要保持三个辊面的线速度相同，则三台电机的转速实际应有轻微差别，加上三台电机的参数不可能完全相同，这就造成了三台电机同步的困难。如果打开母线调节功能，虽然可以在一定程度上避免由于不同步造成的母线电压升高，但会造成电机转速的不稳定，从而使拉速值波动，进一步影响到结晶器钢水液面和二冷配水的稳定，甚至有造成事故的危险。为此，我们利用变频器内置的PI控制功能，使三台电机构成主从驱动系统，即以上拉坯电机作为主驱动电机，工作在速度调节方式，下拉坯电机和矫直电机作为从动电机，工作在带有速度修正的速度调节方式下，通过比较主从电机的力矩电流产生偏差信号，从而修正从动电机的速度。变频器间的力矩电流信号传送可以通过变频器内置的模拟量输入、输出通道来实现，无需另外添加硬件。这种方法构成的主从驱动系统，结构简单，完全利用变频器内置功能实现，可以连续自动完成速度修正，应用在多辊传动的拉矫机上效果非常理想。
拉矫机和结晶器振动装置采用变频器调速系统，拉矫机变频器的启动、停止以及调速由PLC发送给拉矫机变频器，拉矫机的实际速度FM经光电隔离后再反馈给PLC，然后由PLC传送给相应仪表显示实际值。结晶器振动采用同调方式，即振动频率随拉速变化而变化，即根据下面的公式，来控制结晶器振动频率f:
计算出振动频率f由PLC发送给结晶器振动变频器，使结晶器的振动适应于拉速变化，系统框图如图所示。
[连铸设备]电磁搅拌器
电磁搅拌器 electromagnetic stirring, EMS：连续铸钢时，利用电磁力控制钢液凝固过程，改善铸坯质量的工艺。也称EMS技术。
电磁搅拌器（Electromagnetic stirring: EMS）的实质是借助在铸坯液相穴中感生的电磁力，强化钢水的运动。具体地说，搅拌器激发的交变磁场渗透到铸坯的钢水内，就在其中感应起电流，该感应电流与当地磁场相互作用产生电磁力，电磁力是体积力，作用在钢水体积元上，从而能推动钢水运动。
电磁搅拌器的安装位置和搅拌器模式
根据电磁搅拌器在铸机冶金长度上的不同安装位置大致有以下几种模式
结晶器电磁搅拌：Mold Electromagnetic stirring: MEMS 搅拌器安装在结晶器铜管外面 二冷区电磁搅拌：Strand Electromagnetic Stirring: SEMS 搅拌器安装在铸坯外面 凝固末端电磁搅拌：Final Electromagnetic stirring:FEMS 用于方坯连铸 搅拌器安装在铸坯外面
电磁搅拌器的冶金效果
搅拌位置
冶金效果
适用钢种
MEMS
增加等轴晶率
低合金钢
减少表面和皮下的气孔和针孔
弹簧钢
减少表面和皮下的夹杂物
冷轧钢
坯壳均匀化
中高碳钢等
稍稍改善中心偏析
SEMS
扩大等轴晶率
不锈钢
减少内裂
改善中心偏析
工具钢
减少中心疏松
FEMS
细化等轴晶
弹簧钢
有效地改善中心偏析
轴承钢
有效地改善中心缩孔和疏松
特殊高碳钢
[连铸工艺]火焰切割的工艺
厚度大于50mm的厚钢板一般采用火焰切割，也叫氧气切割。其工艺大体如下：
（1）根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；
（2）将氧气和燃气压力调至规定值；
（3）用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割点；
（4）在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，火焰白心尖端距钢板表面1.5～2.5mm；
（5）当起点达到燃烧温度（辉红色）时，打开切割氧气阀，瞬间就可进行切割；
（6）在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线以适当的速度移动割嘴继续往前切割；
（7）切割终了时，先关闭切割氧气阀，再关闭预热焰的氧气阀。
定尺切割
定尺方式有碰球定尺和非在线定尺切割:
(1)碰球定尺
即切割机定尺脉冲信号由定尺碰球发出，但由于钢坯表面的氧化皮的导电率差，尽管碰到了碰球，但不一定接触良好，为防止误切，系统利用拉矫机速度信号进行积分运算来计算坯长，并与定尺信号进行比较，确保定尺信号的准确性。
(2)非在线定尺切割
利用专门的非在线式铸坯长度测量装置，根据热坯热辐射的原理，通过探头锁定铸坯在导轨内的区域，当铸坯进入区域并占满整个区域后发出定尺信号，然后再给出剪切命令。
氧气切割的基本原理及过程。
氧气切割是利用气体火焰的热能将工件切割处预热到燃点后，喷出高速切割氧流，使金属燃烧并放出热量而实现切割的方法。气割过程有三个阶段：
⑴预热 气割开始时，利用气体火焰（氧乙炔焰或氧丙烷焰）将工件待切割处预热到该种金属材料的燃烧温度——燃点（对于碳钢约为1100～1150℃）。
⑵燃烧 喷出高速切割氧流，使已达燃点的金属在氧流中激烈燃烧，生成氧化物。
⑶吹渣 金属燃烧生成的氧化物被氧流吹掉，形成切口，使金属分离，完成切割过程。
氧气切割的三条件：
金属材料要进行氧气切割应满足以下三个条件：
1）金属燃烧生成氧化物的熔点应低于金属熔点，且流动性要好。
2）金属的燃点应比熔点低。
3）金属在氧流中燃烧时能放出大量的热量，且金属本身的导热性要低。
符合上述气割条件的金属有纯铁、低碳钢、中碳钢、低合金钢以及钛。其它常用的金属材料如铸铁、不锈钢、铝和铜等由于不满足此三条件，所以不能应用氧气切割，这些材料目前常用的切割方法是等离子弧切割。
[连铸设备]冷却喷嘴
连铸二次冷却的目的是对离开结晶器后的铸坯进行连续冷却 ,使之逐渐凝固 ,到切割机前完全凝固。凝固过程受铸坯的导热性、喷雾介质的冷却效果、以及铸坯质量等的限制。凝固过程应控制铸坯表面温度在浇注方向均匀下降。所以连铸坯二次冷却喷嘴的冷态特性 ,对连铸生产和保证连铸坯质量是非常重要的。对喷嘴生产厂家生产的喷嘴喷头的材质 ,要求有足够的强度 ,否则在运输、安装和检修中一旦有磕碰、紧固等现象 ,会造成喷嘴的水流量、喷射角度和水流密度分布变化 ,对连铸生产有不良影响。
冷却喷嘴具有结构简单、喷雾均匀的特点，根据喷雾面积需要，可在集管上安装许多喷嘴，当喷嘴均匀排列时，可保证喷雾的互相交叉，并略有重叠部分，使整个集管喷射分布均匀；主要适用于连铸机、初轧和各种需要扁平喷雾冷却的机械设备中。
连铸二冷喷嘴的类型、喷雾方法对铸坯冷却的影响 ,各类喷嘴冷却的优缺点 ,以及环型喷嘴嘴头的材质在检修中出现的问题。对包钢引进大方坯和大圆坯的汽雾喷嘴和国产喷嘴的冷态特性进行测试研究 ,测试结果表明 ,国产喷嘴的水流密度分布在中心的左右 ,分布均匀 ,对大方坯和大圆坯的横向均匀降温有益 ,但是国产喷嘴的喷射角度在测试的五种喷嘴中 ,有四种喷嘴符合国家黑色冶金对喷嘴喷射角度的要求 ,只有D40 197-1喷嘴在高压测试时超国家要求的 +4° ,有少量国产喷嘴在同压力条件下的流量误差在 1%～ 10 %之间。
[连铸设备]火焰切割机
图片：
厚度大于50mm的厚钢板一般采用火焰切割，也叫氧气切割。其工艺大体如下：
（1）根据切割钢板的厚度安装适当孔径的割嘴；
（2）将氧气和燃气压力调至规定值；
（3）用切割点火器点燃预热焰，接着慢慢打开预热氧气阀，调节火焰白心长度，使火焰成中性焰，预热起割点；
（4）在切割起点上只用预热焰加热，割嘴垂直于钢板表面，火焰白心尖端距钢板表面1.5～2.5mm；
（5）当起点达到燃烧温度（辉红色）时，打开切割氧气阀，瞬间就可进行切割；
（6）在确认已割至钢板下表面后，就沿着切割线以适当的速度移动割嘴继续往前切割；
（7）切割终了时，先关闭切割氧气阀，再关闭预热焰的氧气阀。
[连铸设备]钢包烘烤器
钢包在新砌后和盛装钢水前一般都需要烘烤，用来烘烤钢包的装置就称为钢包烘烤器，又称烤包器。
钢包烘烤器有在线烘烤器和离线烘烤器两大类，离线烘烤器有立式烘烤器和卧式烘烤器两种，另外还有专门烘烤中间包的中间包烘烤器。
第五篇：2.我国南方林业技术装备现状与发展趋势
我国南方林业技术装备现状与发展趋势
周玉申
（广东省岭南综合勘察设计院，广州 510520）
摘要：论述了我国南方林业技术装备的发展现状，提出了南方林业技术装备发展中存在的主要问题，预测了南方林业技术装备未来的发展趋势。关键词：林业技术装备，现状，发展趋势 林业技术装备发展现状
新中国成立后, 全国掀起轰轰烈烈的社会主义建设热潮，木材作为基本建设三大材之一，在国民经济建设中发挥着重要作用。为了合理高效开采木材、利用木材，全国掀起了生产机械化、自动化热潮，通过引进国外先进林业技术和装备, 并逐步吸收创新, 我国林业技术装备得到了很大的发展, 并陆续兴建了一批国营林业机械制造企业，成立了林业技术装备科研单位和大专院校，通过改进、改造和革新，研制了多种批量生产的林业机械产品，在林业生产中发挥着重大作用, 大大提高了劳动生产率,保障了全国营林和木材生产任务的完成，对国家经济建设做出了重要贡献。
由于长期的对木材的过量采伐，使我国的生态环境受到严重破坏，林业生产和发展出现了资源不可持续的困局和危机。1987 年起我国政府对林业发展进行了战略调整，实施了“天然林保护工程”，木材限额采伐等一系列政策。从此林业生产体系发生了重大变化，相应的林业技术装备也出现了较大的调整。一些与采伐运输机械相关的林机制造企业受到巨大冲击，而与木材综合利用相关的林产工业、家具生产机械和人造板机械则随着实行社会主义市场经济得到快速发展，部分国营林业机械制造企业经过改制后迅速壮大，成为中国人造板机械制造业的骨干企业。与此同时，一大批民营林业技术装备制造企业迅速崛起，进一步增强了中国林业装备制造业的发展活力，有力地推动了中国林业技术装备制造业的发展。
目前全国约有林业技术装备制造企业2000 家，其中具有一定规模的约有300 家；可提供营造林及木材生产机械设备500 多种，木材加工机械设备1100 多种，人造板生产机械设备800 多种；可提供成套的营造林装备、人工林培育和生产技术装备、采伐运输机械技术装备、木材加工技术装备、人造板生产技术装备、家具制造技术装备、森林火灾防御技术装备、林业有害生物防治技术装备、林业生物质资源利用技术装备，从生产企业、从业人员及所提供的产品品种来说，已成为世界上林业技术装备的生产大国。
总体而言, 在全国林业生产中, 国营林区、规模经营的大型林区木材生产作业的机械化程度比较高, 集体林区、个体经营的小型林区木材生产作业机械化和营林作业的机械化程度则比较低。在营林生产作业中, 目前仅苗圃育苗作业的主要工序基本实现机械化,而其他作业的机械化程度均不足10％, 与世界发达国家相比是差距最大的行业。木材加工、人造板生产、家具制造、林产工业、森林火灾防御等行业的技术装备，虽已实现生产机械化或自动化，但技术装备达到国际先进水平的很少，多数装备相当于发达国家20 世纪80 年代的水平，与世界发达国家相比差距很大。
广东省是计划经济建设时期全国五大重要林区之一。为了合理高效开采利用木材资源，支持国家国民经济建设，广东省林业生产系统掀起了轰轰烈烈的技术革新热潮，全省木材生产技术装备程度基本与全国重点林区同步，国营林区的木材生产基本实现机械化作业，由于我省的地形特点，集体林区的木材生产、营造林生产及其他作业的机械化程度相对较低，处于逐渐向作业机械化方向发展的过程中。但近十几年来, 随着林业政策的结构性调整，林业技术装备发展出现了较大的滑坡，除与木材综合利用相关的林产工业、家具生产和人造板企业得到快速发展外，而营林作业、一些林农的木材生产作业还停留在原始的人工作业状态中，这与国家现代化建设目标和现代林业发展很不相符。林业技术装备的落后状况与社会及相关部门的重视程度有关，这种状况不利于林业两大体系建设的加快实现。林业技术装备发展中存在的主要问题
我国林业技术装备制造业是“大而不强”，林业装备制造业工艺技术创新能力不强，尤其是主机设备的关键工艺技术缺乏创新，长期处于跟踪和模仿状态，产品质量、自动化程度和节能环保水平与国际先进产品相比差距较大，严重影响了我国林业装备产业的核心竞争力。虽然技术装备在我国林业生产中正发挥着重要作用，大大提高了林业作业质量和劳动生产率，为加快林业建设步伐做出了较为突出的贡献，但中国林业技术装备整体水平还很低，许多高技术产品仍依赖进口，一些生产领域急需的林业装备还是空白，如高端人造板生产设备、联合采伐设备及林副产品加工机械设备等。现有的林机装备达到国际先进水平的不多，约70%的装备相当于发达国家20 世纪80 年代的水平，虽然国产木工机械的总体技术水平高于其他林业技术装备，但与发达国家相比，在品种数量、产品功能、数控普及率、加工精度及环保指标等方面都还存在一定的差距。存在的主要问题：
2.1 林业行业生产技术装备发展不平衡
我国的林业技术装备起步较晚，林业技术装备的开发及生产能力基础薄弱；林业技术装备的开发缺乏系统性，专业之间发展很不平衡，长期受经济政策的影响，以木材生产和利用为目的，重视木材资源开发和综合利用技术装备的发展，忽视了营造林及相关专业技术装备的发展；重视大规模经营的国营企业林业生产技术装备的发展，忽视了小规模经营集体企业和林农的林业生产技术装备的发展；重视地理备件好的林区生产技术装备的发展，忽视了地理备件差的南方丘陵林区生产技术装备的发展。
2.2 开发品种结构与需求结构不协调
林业技术装备企业在产品开发上从企业经济效益出发，注重大型技术装备、工业生产线技术装备、大规模经营技术装备、应用面广的技术装备、经济效益好的技术装备的开发，而对小型技术装备、林农个体作业技术装备、小规模经营技术装备、应用面窄小的技术装备、经济效益不显著但社会效益好的技术装备的开发缺乏积极性。林业技术装备一机多用功能性不强，替代性差，价格高，推广难度大；简易、便携、低廉的技术装备少，创新能力不够，阻碍了斧、镰、锯等传统替代型技术装备的发展。
2.3 客观条件所限，影响了林业技术装备的推广和发展
由于南方丘陵山区林农经营作业分散，林业社会化服务专业化程度较低，专业服务组织发展缓慢，不适合大型林业技术装备的推广应用，而简易、便携、低廉的技术装备品种又少，现有小型技术装备故障率高，功能单一，配套性差，利用率不高，产品的质量不高，但价格偏高，影响了林业技术装备的推广和发展。
2.4 产品缺乏创新性，传统产品过剩
我国林业技术装备通过不断引进、消化、吸收国外具有代表性和先进的机型进行试验改进和完善，尽管形成了比较完备的林业机械种类，这些产品技术几乎全部来源于对国外产品的模仿，技术含量低、量大面广的产品重复建设严重，生产能力过剩，造成市场过度竞争，企业效益下滑；而适应林业产业结构调整的新产品开发滞后；林业技术装备具有复杂性和多变性，也就是批量小、品种多、变化快，许多产品开发创新投入少，创新能力薄弱，企业又无力加大科技创新的投入，无法从事基础性研究和原始开发；一些林业装备制造企业的技术、标准和管理落后，原材料、能源浪费严重；许多企业规模小、设备陈旧、产品档次低、观念落后，管理粗放，对长远发展缺乏规划和明确定位。
2.5 政策扶持力度不够，不利于林业技术装备的发展
由于林业行业所处的特殊环境和山区林农经营作业分散、经营成本高、影响因素多、经济效益差的特殊性，林业生产所采用的技术装备要求结构简易、携带方便、价格低廉，这样的技术装备对开发企业来说显然是无利可图的，生产企业做的越多就亏的越多，这就需要政府出面给予扶持，目前政府对业技术装备行业的支持扶助是不够的，国家相关部门已认识到这一问题，但落实管理工作还很薄弱，协调服务不足，不利于林业技术装备的发展。林业技术装备发展趋势
目前世界林业发达国家的林业生产已经集约化, 木材生产及其加工设备高度自动化, 林业灾害防御技术已实现了遥感、卫星监测和计算机智能控制等高新技术现代化, 营造林机械正处于由单工序机械化向多工序联合机械化发展, 林副产品加工机械向工厂化、标准化和商品化发展。
林业技术装备技术总的发展趋势是: 迅速吸收和应用电子信息科技发展的成就, 向智能、高效、多功能和大型化方向发展, 重视资源和生态的保护, 以及降低林产品生产作业成本的技术研究与应用。林业技术装备技术已逐步融合液压技术、现代微电子技术与控制技术、信息技术, 并注重与生物技术等的结合。许多智能化的林业技术装备研究成果已开始应用, 正在向林业机械作业的高效率、高质量、低成本和改善操作者的舒适性与安全性的方向发展。
我国林业技术装备发展趋势：从简单模仿、低端制造、自动化程度低向自主开发、中高端制造、机电液一体化转变；从高消耗、低成本、高增长向低消耗、高技术、稳增长转变；从适应森林养护、林业采伐、林产品加工向绿色环保、生态养护、低碳经济方面转变；产品从低附加值向中高附加值转变；林业装备关键技术从过多依赖进口向自主研发转变，建立具有自主知识产权的核心关键技术体系，为我国现代林业建设和发展提供强有力的支撑。要重点研究的内容
推进林业技术装备的发展, 既要遵循林业技术装备发展的规律,又必须从我国国情和林业生产实际出发, 把握我国林业技术装备发展的规律,明确发展目标, 选择符合国情、林情的发展道路。
提升林业技术装备发展要符合现代林业发展的总体要求，即“用现代发展观念引领林业, 用多目标经营做大林业, 用现代科学技术提升林业, 用现代物质条件装备林业, 用现代信息手段管理林业, 用现代市场机制发展林业, 用现代法律制度保障林业, 用扩大对外开放拓展林业, 用培育新型务林人推进林业, 努力提高林业科学化、机械化和信息化水平,提高林业产出率、资源利用率和劳动生产率, 提高林业发展的质量、素质和效益”。要把林业技术装备的发展, 置于推进工业化、城镇化、市场化、国际化的大背景中, 置于建设生态文明、推进现代林业的进程中, 从机电、林学、环境、管理、法律等多门学科, 从经济、政治、文化、社会等多个角度开展研究和整体推进。
我国林业技术装备发展的重点主要体现在: 加强林业技术装备技术研究开发和技术推广, 提高林业技术装备科技水平;积极构建新型科技创新体系, 集中力量解决林业技术装备技术近中期发展的瓶颈问题, 创新和拥有一批具有自主知识产权的核心技术及重大产品,着力提升林业技术装备水平, 推动我国林业技术装备由数量增长向质量、技术水平提高的发展方向转变。
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