【连铸技术】
拼译：continuous castiing process
即连续铸钢技术。它是使一包或多包钢水经一组特殊的冷却装置连续地浇铸成一定断面形状铸坯的技术。用于连铸钢水的特殊冷却装置称连铸机，它由大包台架(或回转台)、中间包及中间包车、结晶器及其振动装置、二次冷却装置、拉坯矫直机、切割装置、输送辊道、冷床及引锭装置等组成。连铸技术的实质就是控制冷却技术。由中间包注入结晶器的钢水，受到水冷铜壁的强烈冷却作用形成坯壳，并凝结在引锭头上。拉坯矫直机夹持引锭杆带动带液芯的铸坯从结晶器内拉出，并在多组夹辊的支托和导向下，由喷水设备冷却，直至完全凝固。通过拉坯矫直机矫直后的铸坯，由切割装置切成定尺待轧。
连铸、LD转炉和宽带钢连轧被誉为现代冶金3大突破性技术。与传统的钢水模铸相比，连铸具有简化生产流程(省掉整模、脱模、均热、初轧等工序)、节约能源(每吨钢减少100～130kg标准煤)、提高成坯率(7%～15%)、提高产品质量、改善劳动条件、便于实现机械化和自动化等突出优点，因而受到钢铁界的高度重视。目前，全世界已建成1400多台各种类型连铸机，年产连铸坯4．6×106t，连铸比达64%以上。连铸完全取代模铸指日可待。连续浇注液体金属的设想是在19世纪中叶提出来的。但直到20世纪30年代，铅、铜、铝等有色金属的连铸才先后用于生产。经过不断的探索与研究，在第二次世界大战后，建成首批各具特色的试验或半工业性试验的连续铸钢装置。进入50年代，钢的连铸开始走向工业化。在整个连铸技术开发阶段，奠基性和开创性的研究成果有：1840年美国塞勒斯(G．E．Sellers)取得连续浇注铅管的专利；1843年美国雷恩(J．Laing)获得另一项连续浇铸铅管的专利，其中提出使芯棒运动以防止浇铸材料粘结的设想；1846年英国贝塞麦(H．Bessmer)获得在一对水冷辊之间连续浇铸玻璃或铅、锡等金属带卷的专利；1856年贝塞麦又获得一项用旋转的双辊连续浇注可锻铸铁板的专利。并于次年提出了一项防止浇铸材料与水冷辊粘结的技术措施；1886年美国阿塔(B．Atbea)提出立式连铸机的基本构想，并设计出1台间歇拉坯的立式连铸机；1889年德国达兰(R．M．Daelen)最早设计出1台与现代连铸机有类似构成的立式连铸机，它已经包括上下敞口的水冷铜结晶器、二次冷却段、夹辊、切割装置、引锭杆等；1933年德国容汉斯(S．Junghans)取得结晶器振动系统专利，为工业上大规模采用连铸技术奠定了基础。并在德国建成世界第1台立式工业性生产黄铜的连铸机，可月产黄铜1700t，容汉斯被人们誉为“现代连铸之父”；1935年美国斯考维尔制造公司采用浇注辊的方法投产1台连铸铜板的设备。该设备用到1937年；1936年德国费莱因特轻金属厂投产1台半连续浇铸铝合金的设备；1946～1947年英国劳莫尔厂、美国巴布考克－威尔柯克斯厂、奥地利布雷坦菲尔德厂、德国杜依斯堡－胡金根厂等建成了世界第1批连续铸钢试验或半工业性试验装置，炼钢设备能力为90～7500kg；此后，结晶器振动成为连铸的必备工艺；1951年前苏联红十月钢厂建成世界第1台半连续大型铸钢机，浇铸180×800mm2不锈钢板坯，生产能力达3．6×104t／a；1952年英国巴路钢厂建成1台单流立式小方坯连铸机，浇铸50×50～100×100mm2碳素钢及部分不锈钢小方坯。并于1956年，该厂将铸机改造为立弯式，使铸坯经拉矫机后顶弯成水平方向，切割出坯。这种立弯式连铸机比原来的立式连铸机高度降低约20%。该厂还于1958年开发成功双流浇铸技术；1958年意大利特尔尼厂建成1台8流小方坯连铸机；1961年前联邦德国迪林根厂建成立弯式单流板坯连铸机，浇铸最大断面尺寸为200×1520mm2的低碳钢板坯；1962～1965年法国SAFE和前联邦德国曼内斯曼开发成功浸入式水口保护渣浇铸技术，使连铸坯的表面质量得到明显的改善；1963年瑞士冯·莫斯厂建成第1台弧形小方坯连铸机，使铸机高度比相应的立式连铸机降低约50%。弧型连铸机的开发成功被看作是连铸工业化进程中的一项重大技术突破；1964年前联邦德国迪林根厂建成1台弧形大板坯连铸机，最大铸坯尺寸为250×1600mm2；1966年前苏联乌拉尔机器厂建成1台低头型(椭圆型)连铸机；1968年美国国家钢公司威尔顿厂生产1台4流低头型大板坯连铸机。美国通用电机公司和英国戴维－劳维公司建成半工业试验性水平连铸机。20世纪70年代开始，连铸技术迅速普及。各类连铸机的基本设计已趋定型。通过综合运用已开发成功的各项设备及工艺技术，使连铸技术向提高生产能力和提高铸坯质量方向飞速发展。1970年全世界生产连铸坯2600×104t，连铸比仅6%。两次世界性石油危机，促进了连铸技术的发展。1980年世界连铸坯产量达20400×104t，连铸比提高到30%；80年代增长更快，到1990年连铸坯产量已达到45000×104t，连铸比达64．3%。连铸生产规模空前扩大，连铸机的生产能力成倍增加。一些国家的连铸比已达到或接近100%。目前，年产连铸坯在300×104t以上的大型连铸机，在世界上已不罕见。日本新日铁大分厂4No连铸机，1985年8月份产量达36×104t；美国印地安那港厂1983年投产1台双机双流板坯连铸机，与250t转炉匹配，月浇钢约1000炉，月产坯25×104t以上，1987年产连铸坯305×104t。板坯、大方坯和小方坯每流的年平均生产能力已由1985年的34×104t、6×104t和4×104t提高到1990年的100×104t、20×104t和10×104t。连铸机生产能力的提高，与采用如下一些技术有关：1．采用多炉连浇技术。由于多炉连浇节省了准备时间和降低中间包衬及水口等的消耗，具有明显的经济效益。据统计，5炉连浇与单炉连铸相比，铸坯产量可提高约50%，金属收得率提高约3%，操作费用降低约25%。为了保证多炉连浇的顺利进行，已经开发成功一系列关键技术。(1)1968年，奥钢联最先在1台连铸机上采用钢包回转台，实现快速换包，使空、满包交替可在1～2min内完成；(2)采用大容量中间包。最大中间包容量已由70年代的42t增加到80年代的75t(日本钢管福山厂)，这不仅为更换钢水包提供了充裕的时间，而且可以实现换包期间不降低拉速；(3)结晶器在线调宽技术。过去改变钢种或变更铸坯断面尺寸，都必须中断一次浇注。设备更换和准备时间最少需40～60min。1972年日本新日铁广畑厂首次采用宽度可调的分段式板坯结晶器；1976年日本川崎制铁水岛厂采用可于浇铸时在线调宽的无级调节板坯结晶器及异钢种连浇技术，使连续浇注时间大大延长。2．采用上装引锭杆技术。可使两次浇钢间的准备时间缩短到10min以内。3．采用连铸设备定期检修。关键设备实现快速更换，离线检修。如1967年前联邦德国曼内斯曼公司已开发成功快速更换台，把结晶器、振动框架、支托辊等设备全部组装在一起，预先调试好，安放在铸机旁备用。一旦发生漏钢事故，能在1h内更换完毕。现代大型连铸机的二冷扇形段，一般都可以实现快速更换。4．实现高拉速 由于采用冷却格栅(1966年，前联邦德国康卡斯特公司)、步进梁(1972年，日本神户制钢)、辊子分段和细辊密排等取代结晶器下面的导辊，加强了对出结晶器坯壳的支托，使拉速显著提高。日本钢管福山厂N05大板坯连铸机最大拉速达3m／min，平均拉速为2．5m／min。目前，几乎所有的钢种都可以连铸，而且在许多情况下，连铸坯轧材的性能优于钢锭开坯轧材。这与近年来开发成功的一系列铸坯质量保证技术密切相关：(1)铸坯纯净度保证技术。各种炉外精炼法、钢包注流保护、浸入式水口保护渣浇注等技术的开发与应用，既可保证供连铸钢水的高纯净度，又可实现全程保护的无氧化浇注，使铸坯在非金属夹杂物等纯净度方面明显优于钢锭。(2)铸坯裂纹防止技术。板坯连铸拉坯机多辊驱动及压缩浇注、多点矫直及连续矫直、气一水喷嘴均匀冷却等项技术的应用，基本上杜绝了铸坯表面及内部裂纹的产生。(3)改善铸坯中心疏松和中心偏折技术。采用中间包钢水调温，实现低过热度浇注、结晶器或二冷上段或末段电磁搅拌技术、铸坯轻压下和连续锻压等项技术，可以明显改善甚至完全消除中心疏松和中心偏折缺陷。当前，连铸技术的开发重点和发展趋势是：(1)进一步扩大连铸生产能力，提高连铸比。今后一段时间将通过新建部分连铸机和已有连铸机的更新改造，进一步提高连铸的生产水平，预计到2000年全世界的连铸比可达90%以上。(2)加速发展连铸坯热送和直轧工艺。长期以来，钢铁工业一直以实现连铸坯直接轧制这个高效率、短流程为目标。日本新日铁
厂于1981年6月首先在生产上采用连铸板坯的直轧工艺。新日铁室兰厂、八幡厂、日本钢管福山厂、韩国浦项钢厂等先后采用了连铸板坯的直轧工艺。美国纽克公司诺福克二厂是首先采用连铸小方坯直轧工艺的示范厂。目前，全世界连铸坯热装率约为30%，日本连铸坯的热装和直轧率达60%以上。到2000年，连铸坯的热装和直轧工艺将成为连铸轧钢间衔接的主要生产流程。(3)近形连铸技术将取得突破性进展。近形连铸技术即生产接近成品断面形状的连铸坯的技术，通常是指扁形产品而言，包括薄板坯、薄带等。为了与炼钢炉的生产能力相匹配，要求近形连铸具有极高的拉坯速度。1986年10月前联邦德国施罗曼·西马克(SMS)公司在自己的铸造车间建立了1台“漏斗形”结晶器的立弯式连铸机，以6m／min的拉速浇注出50×1600mm2薄板坯。继之，于1987年在美国纽克公司克拉福兹维莱厂采用该项技术，建设世界上第1套薄板坯连铸连轧生产线(CSP)，1989年建成投产，1991年已达到设计能力80×104t／a。1987年11月，联邦德国曼内斯曼·德马克(MDH)公司在胡金根厂已有的双流板坯连铸机的一流上，经过精心改造，采用超薄形浸入水口和直弧型结晶器，生产出了60×1900mm2和70×1200mm2薄板坯，并开发成功铸轧技术，使铸坯出铸机时减薄到22mm或40mm。该公司为意大利的芬那威迪厂提供1套年产50×104t称之为ISP的薄板坯连铸连轧生产线设备，生产15×1330mm2优质钢和不锈钢(占40%)成卷热带坯。这类在传统连铸技术基础上采用新型结晶器和新型浸入水口技术而开发成功的薄板坯连铸技术，有很强的生命力，正在迅速工业化，大有取代新建传统大型板坯连铸机的趋势。【参考文献】：1 Wolf M，Stilli A．连铸技术的最新进展．北京：中国金属学会连续铸钢学会，19882 蔡开科．连续铸钢，北京：科学出版社，19903 陈家祥．连续铸钢手册，北京：冶金工业出版社，19914 姜永林．连铸生产概论．沈阳：东北工学院出版社，1992(东北大学姜永林教授撰)