双辊薄带连铸技术发展

表 １ 薄带连铸、薄板坯连铸和传统板坯连铸的特征值比较
连铸技术
产品
结晶器平 凝固 冶金
拉（转）速
铸机钢
厚度
均热流量 时间 长度
／（ｍ／ｍｉｎ）
水量 ／ｔ
／ｍｍ
／（ＭＷ／ｍ２） ／ｓ ／ｍ
薄带连铸 ２￣４ ３０￣９０ ６￣１０ ＜ １ ＜ ０．５ ＜ ４００
薄板坯连铸 ２０￣６０ ４￣６ 约 ２ 约 ６０ ＞ ５ 约 ９００
早在 １９ 世纪中叶， 亨利·贝塞曼（ Ｈｅｎｒｙ Ｂｅｓｓｅｍｅｒ） 就曾在 Ｓｔ．Ｐａｎｃｒａｓ 厂进行了从钢水直接得到钢板的 尝试。方法是将钢水浇入两个辊子之间， 铸成厚 １ ｍｍ， 长 １ ０００ ｍｍ 的薄板。以后， Ｈａｚｅｌｅｔｔ 提出环辊轧 机（Ｒｉｎｇｍｉｌｌ）方案， １９４０ 年证实了浇铸硅钢和不锈钢 的可能性。但由于质量问题和技术不过关等原因， 未
能实现工业化生产。 １９７３ 年 石 油 危 机 的 发 生 促 进 了 日 本 和 欧 美 加
速开发薄板坯和带钢连铸技术。为了节约能源， 日本 采用高速凝固技术进行了薄板坯和薄带连铸工艺的 开发； 英国钢铁公司也利用欧州轧钢联合基金进行 该项目的研究； 美国研究了从钢水直接生产钢板的 可行性。其中美国纽柯公司最先将该技术应用到工 业大生产。迄今为止， 世界上已建成 ４０ 多套实验用 薄带连铸机。
Ｓｃａｌｅ Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｅｄｇｅ［ Ｊ］ ． Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌｍａｋｅｒ， １９９８，２５（ ２） ：３９．
（ 责任编辑： 胡玉香）
Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ Ｔｗｉｎ－ｒ ｏｌｌ Ｔｈｉｎ Ｓｔｒ ｉｐ Ｃｏｎｔｉｎｕｏｕｓ Ｃａｓｔｉｎｇ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
摘 要： 综述了双辊薄带连铸技术的发展历史和特点， 详细介绍了双辊薄带连铸技术在国内的发展状况， 分析
了该技术发展过程存在的几个主要问题及今后的发展方向。
关键词： 双辊 薄带连铸 发展历史
中图分类号： ＴＦ７７７
文献标识码： Ａ
收稿日期： ２００６－ ０６－ ２３
世界上按常规工艺生产板带材已有 ７０ 多年历 史， 板带比已成为衡量一个工业化国家钢铁工业水 平的重要标志之一。世界先进工业国家钢铁工业的 板 带 比 一 般 在 ４０％￣６０％ ， 我 国 板 带 比 １９９７ 年 为 ３２％， ２０００ 年才达到 ３５％［ １］ 。
在这样的背景下， 比薄板坯连铸连轧技术更进 一步的一种技术— ——薄带连铸技术也几乎同时被提 了出来［ ４－ ６］ 。薄带连铸技术所生产的薄带坯通常只 有 １ ｍｍ￣１０ ｍｍ， 比薄板坯的厚度还要低一个数量 级， 因而可以省去整套热轧机组， 大幅降低设备投资 和产品成本， 具有更加诱人的前景。 １ 薄带连铸技术的发展历史及工艺特点
总第 １０３ 期 ２００６ 年第 ３ 期
文章编号： １６７２－ １１５２（ ２００６） ０３－ ０００４－ ０３
山西冶金 ＳＨＡＮＸＩ ＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹ
Ｔｏｔａｌ １０３ Ｎｏ． ３， ２００６
双辊薄带连铸技术发展
闫 欣 １ 王贺利 １ 雷作胜 ２ 任忠鸣 ２ 邓 康 ２
（ １． 太原钢铁（ 集团） 有限公司， 山西 太原 ０３０００３； ２． 上海大学上海市钢铁冶金新技术应用开发重点实验室， 上海 ２０００７２）
传统板坯连铸 １５０￣３００ １￣２．５ １￣２ ＞ ６００ ＞ １０ ＞ ５ ０００
２ 国内薄带连铸技术的发展状况 我国开发薄带连铸技术起步较早。在“七五”期
间， 国家计委曾组织东北大学、上海钢铁研究所等单 位， 开展异径双辊、同径双辊薄带连铸机的开发， 建 立了不同类型的试验机。“八五”期间， 国家计委资 助上海钢铁研究所对同径双辊薄带连铸项目攻关， 国家教委资助重庆大学开展薄带连铸技术相关理论 研究。以下是几家单位开发成果［ ７］ 的简要介绍。
在薄带连铸的研究开发方面， 较多的小组选用 了双辊连铸工艺。目前已有 ３ 台双辊薄带连铸机实 现了工业规模生产， 且均采用立式双辊连铸工艺。以 在 克 虏 伯·蒂 森 不 锈 钢 公 司 克 雷 费 尔 德 厂 进 行 工 业 性生产的立式双辊薄带连铸机为例， 该工艺的流程 简图见图 １［ ６］ 。浇铸过程中， 钢包中的钢水经由中间 包流入两个反方向旋转的水冷辊与侧封板组成的熔
计，２０００（ ３） ：５６． ［ ６］ ＪＯ．伊森博格，Ｏ．洛克林．薄带连铸的最新进展［ Ｊ］ ．上海冶金设
计，１９９９（ １） ：５１． ［ ７］ 孟繁德，施红家．薄带连铸技术的发展与展望［ Ａ］ ．２００１ 年全国
凝固与先进成形理论和技术学术研讨会（ 西安， 论文集待出） ． ［ ８］ 吴卫平．双辊薄带坯 连 铸 设 备 的 侧 封 技 术 研 究［ Ｊ］ ．上 海 钢 研，
在这种情况下， 于 ２０ 世纪 ８０ 年代末提出的双
·６·
山西冶金
第 ２９ 卷
辊薄带连铸电磁侧封 技 术［ ， １０， １１］ 为 从 根 本 上 解 决 此 问题指明了一个全新的发展方向。所谓电磁侧封技 术， 就是在双辊的两个端面上， 施加一个特定的电磁 场， 通过作用于液态金属上的电磁感应力来达到侧 封的目的。显然， 由于电磁场的超距作用， 无需与液 态金属相接触就可以实现金属液的侧封， 避免了侧 封板的消耗和磨损， 具有固体侧封板所无法比拟的 优越性。 ４ 结语
薄板坯连铸连轧技术在 ２０ 世纪 ８０ 年代中期一 经提出就受到广泛关注， 被认为是正在孕育着的钢铁 工业的一场新的技术革命［ ２，３］ 。薄板坯的厚度通常为 ４０ ｍｍ￣８０ ｍｍ， 是传统连铸板坯的 １／３￣１／６， 因此， 生 产过程中可取消粗轧机而直接进入精轧机， 使吨钢设 备投资大幅降低， 经济效益十分显著。其中以 ＣＳＰ 和 ＩＳＰ 为代表的薄板坯连铸连轧工艺已经投入较大规模 的工业化生产， 但在生产的品、质上尚未完全达到传 统连铸连轧的水平， 仍处在不断发展完善之中。
东北大学于 １９８３ 年建立了 １ 号异径双辊连铸 机， １９９０ 年又建立了 ２ 号异径双辊连铸机。２ 号连铸 机 的 辊 径 分 别 为 ５００ ｍｍ 和 ２５０ ｍｍ， 辊 身 宽 度 为 ２１０ ｍｍ， 铸辊采用直流电机驱动。浇注出的 ２．１ ｍｍ× ２０７ ｍｍ 的高速钢带钢坯经过小变形量热轧后， 被用 作切口铣刀和锯条。“八五”期间， 东北大学建立了 近终形铸轧实验室， 研制出新的浇注系统和侧封板， 利用 ２５０ ｋｇ 感应炉铸出 Ｗ６ 高速钢带。
（ ３） 钢液在熔池中的布流。由于薄带比薄板的 厚度小了一个数量级， 钢液在熔池中的分布是否均 匀将直接决定薄带的质量， 因此水口的设计变得至 关重要。
（ ４） 双辊薄带连铸中的侧封问题。所谓侧封， 是 在双辊薄带连铸机中， 为了防止钢水从辊的两端溢 漏而设计的密封装置。侧封技术是双辊薄带连铸技 术中最关键的技术之一， 其成败最终决定薄带连铸 技术能否大规模地应用于工业生产。目前国内外薄 带连铸研究开发中用得最多的是固体侧封板［ ， ８， ９］ 采 用固体侧封板不可避免地存在侧封材料的磨损问 题， 导致连铸过程不能长时间连续稳定地进行。
１９９６（ ６） ：３６． ［ ９］ 施红家．双辊薄带连铸侧封技术研究［ Ｊ］ ．上海钢研，１９９８（ ２） ：２２． ［ １０］ Ｋ．Ｅ．Ｂｌａｚｅｋ， ｅｔａｌ． 双 辊 薄 带 钢 铸 轧 电 磁 侧 封 可 行 性 工 业 试 验
［ Ｊ］ ．世界钢铁，１９９２（ ２） ：１７． ［ １１］ Ｋ．Ｅ．Ｂｌａｚｅｋ， Ｗ．Ｆ．Ｐｒｅａｇ， Ｊ．Ｇ．Ｒａｃｈｆｏｒｄ， Ｙ．ｈ．Ｗａｎｇ， Ｍ．Ｍｏｈｒｉ．Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ
薄带连铸技术发展至今， 已经能够组织工业规 模的生产， 可以说获得了很大的成功， 但仍然存在着 诸多问题， 亟待解决。
（ １） 最佳铸轧工艺的选择。铸轧工艺包括浇注 温度、铸轧速度、铸轧压力等， 如何合理有效地选择 这些工艺参数， 以达到最佳的效果， 是一个根本性的 问题。
（ ２） 铸辊材质的选择和结构设计。薄带连铸中 的铸辊无疑是这一技术的核心设备。选择什么样的 材料制造铸辊才能既保证极大的冷却强度， 又避免 铸辊的变形， 是一个复杂而重要的问题。
（ １） ：２６． ［ ２］ 梁小平，潘复生，丁培道，徐楚韶．近终形连铸技术的现状及发展
趋势［ Ｊ］ ．材料导报，１９９６（ ４） ：２４． ［ ３］ 唐方林．薄板坯连铸连轧评述［ Ｊ］ ．钢铁研究， ２０００（ ７） ：１． ［ ４］ 朱铮．带钢连铸技术的发展和现状［ Ｊ］ ．上海金属，２０００（ ９） ：３． ［ ５］ Ｒ．Ｓｔｅｆｆｅｎ， Ｋ．Ｈ．Ｔａｃｋｅ．薄 带 钢 连 铸 的 现 状［ Ｊ］ ．上 海 宝 钢 工 程 设
上海钢铁研究所从“七五”开始， 前后共建成 ３ 套试验机组， 具体参数见表 ２。从“九五”开始， 上海 钢铁研究所与企业合作， 进行这项技术的产业化， 先 后 在 江 苏 、浙 江 、湖 南 、福 建 转 让 了 几 台 小 规 格 薄 带 钢连铸机， 钢水重量达 ２ ｔ， 带宽度为 ２５０ ｍｍ￣３８０ ｍｍ， 厚 度 为 ２ ｍｍ￣３ ｍｍ， 钢 带 的 质 量 有 很 大 提 高 ， 被用作冷轧的坯料。
在国内， 上海地区是较早进行薄带连铸技术研 究的地区， 取得了显著的成效， 有着丰富的技术经验 积累。同时， 上海地区钢铁企业相对比较集中， 且实 力雄厚， 有着无与伦比的技术创新推动力。如果能够 联合政府、企业和科研院所进行集体攻关， 必能极大 地推动该技术产业化的进程。
参考文献 ［ １］ 徐才发．近终形薄带连铸工艺技术比较［ Ｊ］ ．冶金能源，１９９７， １６
ＹＡＮ Ｘｉｎ１ ＷＡＮＧ Ｈｅｌｉ１ ＬＥＩ Ｚｕｏｓｈｅｎｇ２ ＲＥＮ Ｚｈｏｎｇｍｉｎｇ２ ＤＥＮＧ Ｋａｎｇ２
（ １． Ｔａｉｙｕａｎ Ｉｒｏｎ ａｎｄ Ｓｔｅｅｌ（ Ｇｒｏｕｐ） Ｃｏ．Ｌｔｄ．， Ｔａｉｙｕａｎ ０３０００３ ； ２． Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ， Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ， Ｓｈａｎｇｈａｉ ２０００７２）