连铸设备

70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展 1.2.5 70年代两次能源危机推动了连铸技术迅速发展
经历了1973 年 1974年第一次全球能源危机之后 年第一次全球能源危机之后， 经历了 1973年 ～ 1974 年第一次全球能源危机之后 ， 1973 积极采用连铸的势头更加强烈。1979年的第二次能源危 积极采用连铸的势头更加强烈。1979年的第二次能源危 机成为推动了连铸的飞速发展的主要动力。 机成为推动了连铸的飞速发展的主要动力。 70年代连铸技术的大发展在不断改善产品质量和提 70年代连铸技术的大发展在不断改善产品质量和提 高铸机生产率基础上取得的， 高铸机生产率基础上取得的，而两次能源危机又正好为 推动连铸的发展提供了客观契机。 推动连铸的发展提供了客观契机。 从本世纪70年代开始，日本异军突起。 1980年 从本世纪70年代开始，日本异军突起。到1980年， 70年代开始 日本连铸机数量已达156 156台 日本连铸机数量已达156台，连续铸钢产量占钢总量的 比例已超过60 60﹪ 而从世界范围看，1980年连铸钢产量 比例已超过60﹪。而从世界范围看，1980年连铸钢产量 已逾2亿吨，相当于1970年产量的8 1970年产量的 已逾2亿吨，相当于1970年产量的8倍。
1.3 连铸机的机型及其特点
按结晶器是否移动可以分为两类： 按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结 可以分为两类 晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机， 晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立 式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、 式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连 铸机、水平式连铸机等； 铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶 器的各种连铸机。 器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移 铸坯与结晶器壁间无相对运动， 动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接 近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯, 近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式 连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连 连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、 铸机，轮带式连铸机等。 铸机，轮带式连铸机等。
1 概 述
1.1 连铸过程
钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。 钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这 一想法经过一百多年的努力探索， 一想法经过一百多年的努力探索 ， 终于使该技 术在本世纪70 年代开始大规模用于实际， 70年代开始大规模用于实际 术在本世纪 70 年代开始大规模用于实际 ， 并逐 步形成了今天的连铸技术。 步形成了今天的连铸技术。 主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶 主要设备由钢包、中间包、结晶器、 器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、 器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯 矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。 矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成
90年代以后连铸技术又面临 1.2.7 90年代以后连铸技术又面临 一场新的革命
目前所能预测的发展方向大致包括近 终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、 终形连铸（尤其是薄板坯，薄带铸轧）、 高速浇铸、高清洁性产品的连铸、 高速浇铸、高清洁性产品的连铸、低过热 度浇铸、 度浇铸、半凝固加工技术和过程与质量系 统控制技术等。 统控制技术等。
炼钢生产的大炉容量、 炼钢生产的大炉容量 、 高浇铸温度和钢本身 比热低，这些在有色金属生产中未曾遇到过。 比热低，这些在有色金属生产中未曾遇到过。 一项最重要的开拓性工作是如何提高一台连 铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。 铸机的浇铸能力，最关键的是浇铸速度。 1913年 1913 年 ， 瑞典人皮尔逊提出结晶器以可变的 频率和振幅做往复振动的想法。 频率和振幅做往复振动的想法。 1933年德国人容汉斯 （ Junghans） 1933 年德国人容汉斯（ S.Junghans ） 真正将 年德国人容汉斯 这一想法付诸实施。 这一想法付诸实施
连铸机机型示意图
立式连铸机； 立弯式连铸机 立弯式连铸机； 直结晶器多点弯曲连铸机 1—立式连铸机；2—立弯式连铸机；3—直结晶器多点弯曲连铸机 立式连铸机 直结晶器弧形连铸机； 弧形连铸机 弧形连铸机； 4—直结晶器弧形连铸机；5—弧形连铸机； 直结晶器弧形连铸机 多半径弧形（ 6—多半径弧形（椭圆形）连铸机；7—水平式连铸机 多半径弧形 椭圆形）连铸机； 水平式连铸机
还可以按铸坯断面形状分为: 还可以按铸坯断面形状分为: 按铸坯断面形状分为 方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、 方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异 型连铸机、 板坯兼用型连铸机等. 型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等. 钢水的静压头可分为 可分为: 按钢水的静压头可分为: 高头型、低头型和超低头型连铸机等。 高头型、低头型和超低头型连铸机等。
50年代开始步入工业化 1.2.3 50年代开始步入工业化
初期的连铸设备大部分装在特殊钢生产厂。 初期的连铸设备大部分装在特殊钢生产厂 。 设备设计主要被容汉斯、 罗西和原苏联包揽， 设备设计主要被容汉斯 、 罗西和原苏联包揽 ， 机型主要是立式。 50年代制造的 40台连铸机中 年代制造的40 台连铸机中， 机型主要是立式 。 50 年代制造的 40 台连铸机中 ， 25%是立弯式。 有25%是立弯式。 世界上第一台工业生产性连铸机是1951 年 世界上第一台工业生产性连铸机是 1951年 1951 在原苏联红十月钢厂投产的立式半连续式装置。 在原苏联红十月钢厂投产的立式半连续式装置 。 它是双流机，断面尺寸180mm×600mm 180mm mm。 它是双流机，断面尺寸180mm×600mm。 作为连续式浇铸的铸机是1952 年建在英国 作为连续式浇铸的铸机是 1952年建在英国 1952 巴路钢厂的双流立弯式铸机， 其生产断面尺寸 巴路钢厂的双流立弯式铸机 ， 50mm 50mm 180mm 90mm的小方坯。 mm× mm和 mm× mm的小方坯 为50mm×50mm和180mm×90mm的小方坯。
1954年投用的加拿大阿特拉斯钢厂 （ Atlas） 1954 年投用的加拿大阿特拉斯钢厂（ Atlas ） 年投用的加拿大阿特拉斯钢厂 的方板坯兼用不锈钢连铸机。 的方板坯兼用不锈钢连铸机。它可以生产一流的 168mm 620mm mm× 168mm×620mm 板 坯 ， 也 可 以 生 产 两 流 的 150mm 150mm方坯。 mm× mm方坯 150mm×150mm方坯。 宽板坯铸机于1959年建在原苏联的新列别茨 宽板坯铸机于1959年建在原苏联的新列别茨 1959 克厂。 克厂。日本住友和罗西为新日铁光厂提供的世界 上第一台不锈钢宽板坯连铸机在1960 12月投产 1960年 月投产， 上第一台不锈钢宽板坯连铸机在1960年12月投产， 宽度为1050mm。 1050mm 宽度为1050mm。 在整个50年代 在整个50年代，连续铸钢技术尽管开始步入 50年代， 工业生产， 但产量很少， 1960年的产量仅为 年的产量仅为115 工业生产 ， 但产量很少 ， 1960 年的产量仅为 115 万吨，连铸比仅为0 34﹪ 万吨，连铸比仅为0.34﹪。
同 步 运 动 结 晶 器 连 铸 机 机 型
双辊式连铸机； 1—双辊式连铸机；2—单辊式连铸机 双辊式连铸机 单辊式连铸机 双带式连铸机； 3—双带式连铸机； 双带式连铸机 单带式连铸机； 4—单带式连铸机；5—轮带式连铸机 单带式连铸机 轮带式连铸机
立式连铸机
20世纪50年代至60年代的主要机型 世纪50年代至60年代的主要机型。 是20世纪50年代至60年代的主要机型。立式连铸机 从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心 线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式 线上，整个机身矗立在车间地平面以上。 连铸机浇注时， 连铸机浇注时，由于钢液在垂直结晶器和二次冷却 段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮， 段冷却凝固，钢液中非金属夹杂物易于上浮，铸坯 四面冷却均匀， 四面冷却均匀，铸坯在运行过程中不受弯曲矫直应 力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好， 力作用，产生裂纹的可能性较小，铸坯质量好，适 于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。 于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。
60年代弧形铸机引发的一场革命 1.2.Βιβλιοθήκη Baidu 60年代弧形铸机引发的一场革命
采用了弧形连铸后， 采用了弧形连铸后，连铸技术的应用才实现了一次真 正的突破，不仅提供了生产率，降低了设备投资， 正的突破，不仅提供了生产率，降低了设备投资，而且更 有利于安装在原有的钢厂内。 有利于安装在原有的钢厂内。 1952年德国人欧 . 1952 年德国人欧. 萨波尔提出弧形连铸机的概念早在 年德国人欧 来了。瑞士冯. 莫斯于1956 1956年也申请了同一思路的弧形连 来了 。 瑞士冯 . 莫斯于 1956 年也申请了同一思路的弧形连 铸 机 专 利 。 1960 年 中 国 的 徐 宝 教 授 也 设 计 了 一 台 浇 200mm 200mm方坯的弧形铸机。 mm× mm方坯的弧形铸机 200mm×200mm方坯的弧形铸机。最先把弧形结晶器连铸机 的设想付诸工业性试验的却是德国曼内斯曼公司。 的设想付诸工业性试验的却是德国曼内斯曼公司。 从全球来看，到本世纪60年代末，铸机总数已达200 从全球来看，到本世纪60年代末，铸机总数已达200 60年代末 多台，尽管总的设备能力已近5000 t/a,但实际上连铸钢 5000万 多台，尽管总的设备能力已近5000万t/a,但实际上连铸钢 的产量只有2600 t/a。 2600万 的产量只有2600万t/a。
40年代连续铸钢的试验开发 1.2.2 40年代连续铸钢的试验开发
40年代钢的连铸试验开发主要集中在美 在 40 年代钢的连铸试验开发主要集中在美 国和欧洲。 国和欧洲。 虽然振动式结晶器是钢得以顺利连铸的 开创性的技术关键， 开创性的技术关键，但真正有效防止坯壳与 结晶器粘结的突破性进展的技术贡献， 结晶器粘结的突破性进展的技术贡献，应当 归功于英国人哈里德（Halliday） 归功于英国人哈里德（Halliday）提出的 负滑脱”概念，这有改善润滑、 “负滑脱”概念，这有改善润滑、减轻粘结 的优点，更便于实现高速浇铸。 的优点，更便于实现高速浇铸。
80年代连铸技术日趋成熟 1.2.6 80年代连铸技术日趋成熟
连铸已不再是一种“保密的工艺” ◆ 连铸已不再是一种“保密的工艺”。 ◆ 普遍建立了人员培训和教育制度 ◆ 预防性维护 钢包冶金的完善化有利于连铸的操作。 ◆ 钢包冶金的完善化有利于连铸的操作。 结晶器自动调宽、流式结晶器液面控制、 ◆ 结晶器自动调宽、流式结晶器液面控制、漏 钢预报、 钢预报、中间包等离子加热等
振动结晶器的构想和付诸实施， 振动结晶器的构想和付诸实施，不仅使浇 铸速度提到一个较高的水平， 铸速度提到一个较高的水平，而且是连铸技术 成为通向钢铁领域发展的基石。从此， 成为通向钢铁领域发展的基石。从此，连续铸 钢技术经历了“从本世纪40年代的试验开发、 40年代的试验开发 钢技术经历了“从本世纪40年代的试验开发、 50年代开始步入工业生产、60年代弧形铸机的 50年代开始步入工业生产、60年代弧形铸机的 年代开始步入工业生产 出现、70年代由能源危机推动的大发展 年代由能源危机推动的大发展、 出现、70年代由能源危机推动的大发展、到80 年代日趋成熟的技术和90年代面临新的变革” 年代日趋成熟的技术和90年代面临新的变革” 90年代面临新的变革 60年历史发展历程 年历史发展历程。 的60年历史发展历程。
1.2 连铸的发展史
1.2.1 早期尝试 美国亚瑟（B.Atha）（1866年 ）（1866 美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德国土木 工程师达勒恩（R.M.Daelen）(1877年 工程师达勒恩（R.M.Daelen）(1877年)最早提出 以水冷、 以水冷、底部敞口固定结晶器为特征的常规连铸 概念。前者采用一个底部敞开、 概念。前者采用一个底部敞开、垂直固定的厚壁 铁结晶器并与中间包相连，施行间歇式拉坯； 铁结晶器并与中间包相连，施行间歇式拉坯；后 者采用固定式水冷薄壁铜结晶器、施行连续拉坯、 者采用固定式水冷薄壁铜结晶器、施行连续拉坯、 二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。 二次冷却，并带飞剪切割、引锭杆垂直存放装置。 1920～1935年间 连铸过程主要用于有色金属， 年间， 1920～1935年间，连铸过程主要用于有色金属， 尤其是铜和铝的领域。 尤其是铜和铝的领域