连续铸钢及其发展
连铸技术的发展状况及高效连铸
机作业率大大提高（≥８０％）。
１．２高效连铸的主要作用
１．２．１
连铸坯产量大幅度提高
００４
从１９８９年到２００１年我国连铸坯产量由１
投资３～４亿元。
万ｔ增加到１２ ０００万ｔ以上，连铸比由１６．３％提高 到８７．５％。如果只靠投资新建铸机，而没有连铸机 的高效化，新建和原有铸机都是那样的低生产率，要 想达到这样的总产量是不可想象的，无论资金投入、 场地占用等许多方面都是难以承受的。高教连铸技 术为钢铁行业的调整结构降低成本作出了贡献。 １．２．２ 实现炼钢车间的炉机匹配 我国的转炉车间炉容从几吨到２００ ｔ都有小方坯 生产。由于小方坯铸机生产能力低，３台转炉配４、５ 台甚至６台连铸机，匹配关系复杂混乱，工艺制度不 能保证。这反过来又影响了铸机生产和铸坯质量。 经过连铸机的高效化改造，设备可靠性增加，浇 铸速度提高，连铸机的台时产量大幅提高。实现了各 种模式的炉机匹配生产。如原３炉４、５机全连铸炼 钢车间只需要３台铸机．１炉对１机生产。原来炉容 较小的３炉２机加模铸的车间可实现３炉对２机的 全连铸生产。 炉机匹配后的最大好处全车间生产顺行，工艺制 度得以执行。钢水的温度、氧化性、到位时间都可保 证。这又促进了铸机生产的稳定、高速、优质。 １．２．３经济效益 实现高教连铸使各项技术指标提高，消耗下降， 铸坯质量改善，可使企业降低成本节省投资，获得很 大的经济效益。 连铸直接效盎首钢三炼钢厂统计，由于提高合 格坯收得率、节省备件费用、减少耐材消耗等可降低 连铸坯成本约７元／ｔ。广钢转炉厂节省中间包材料 及提高铸坯收得率可降低连铸坯成本１０元／ｔ。 综合经济效益包括降低冶炼消耗、降低连铸成 本、提高综合成材率等，见表４。
４５０
ｍｍ，带厚度２．３～３．２
ｍｍ，拉速达３５～７０ ｍ／ｒａｉｎ，该生产线计划于２００１年
《连续铸钢》课件
有色金属行业
连续铸钢也可用于生产 铜、铝等有色金属材料
。
机械制造行业
连续铸钢生产的钢材可 用于制造各种机械零件
和设备。
其他领域
连续铸钢还可应用于建 筑、石油、化工、航空
航天等领域。
02
连续铸钢工艺流程
钢水的准备
总结词
钢水准备是连续铸钢工艺流程的起始环节，其目的是确保钢 水具备合适的化学成分和温度，为后续工艺提供稳定的基础 。
智能化控制
通过智能化控制技术实现生产过程的 自动化和智能化，提高产品质量和降 低能耗。
拓展应用领域与市场
总结词
新材料领域
随着工业领域的发展和需求的不断变化， 连续铸钢技术的应用领域和市场也在不断 拓展。
连续铸钢技术在制造高性能、高强度材料 方面具有优势，可应用于航空航天、汽车 、高铁等领域。
新工艺领域
结晶器的选择与维护
总结词
结晶器是连续铸钢工艺中的重要设备，其选择和维护对铸坯的质量和连铸机的稳 定运行至关重要。
详细描述
根据铸坯的规格和材质，选择合适的结晶器材质和结构。同时，为确保结晶器的 使用寿命和减小能耗，需定期对结晶器进行维护和保养，如清洗、涂层保护和更 换等。
二次冷却工艺
总结词
二次冷却工艺是连续铸钢工艺中的关键环节之一，其目的是控制铸坯的冷却速度，进而影响铸坯的组织结构和机 械性能。
优化设备维护方案
制定科学合理的设备维护和保养方案，降低 维护成本。
提高操作人员素质
加强操作人员的培训和技能提升，提高操作 水平和应对能力。
灵活应对市场需求
加强市场调研和预测，灵活调整生产和销售 策略，应对市场需求波动。
04
连续铸钢的未来发展
世界连铸技术的发展
世界连铸技术的发展世界连铸技术的发展大体上经历了4个阶段：早期探索时期、工业应用推广时期、现代连铸技术大发展和完善时期、高速连铸技术和近终形连铸(薄板坯连铸和薄带坯连铸)技术发展时期。
早期探索时期(20世纪50年代以前) 连续浇铸液体金属的设想是19世纪中叶由美国塞勒斯(G．E．Sellers)(1840年)、莱思(J．Laing)(1843年)和英国贝塞麦(H．BessemeI’)(1846年)提出的，由于当时技术条件的限制，只能用于低熔点有色金属(如铅)的浇铸。
最早的类似现代连铸的建议是1887年由德国德伦(R．M．Daelen)提出的，在其设备中已经包括上下敞口的水冷结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割设备等装置。
1933年现代连铸之父德国容汉斯(S．Jung hans)开发了结晶器振动系统，从而奠定了工业上大规模采用连铸的工艺基础。
同年，容汉斯在德国建成一台使用振动结晶器的立式连铸设备，并用其浇铸黄铜获得成功，月产量达1700t。
1936年铝合金的连铸也取得了成功。
这样，从30年代开始，连铸工艺便进入有色金属的工业化阶段。
但工业规模上实现钢的连铸要比有色金属困难得多，其主要原因是：钢的熔点比铝、铜高得多；钢的比热容较大，而导热系数较小，凝固速度较慢，不利于连铸；钢的生产规模也要大得多。
1943年容汉斯在德国建成第一台浇铸钢水的试验性连铸机，提出了振动的水冷结晶器、浸入式水口和结晶器钢水面加保护剂等技术，为现代连续铸钢奠定了基础。
第二次世界大战以后，世界各地相继建设了一些试验性和半工业性试验设备。
1949年容汉斯在德国、阿勒德隆(AIleghengLudlun)公司在美国分别采用容汉斯振动结晶器系统在立式铸机上进行钢的连铸试验，1950年德国曼内斯曼(Mannesmann)公司按容汉斯振动结晶器方式投产了一台工业试验性立式连铸机，后来使用振动结晶器成为标准的铸机模式。
工业应用推广时期(20世纪50～60年代) 从50年代起，连铸开始用于钢铁工业。
结晶器振动
第1章绪论第1章绪论1.1连续铸钢技术的发展钢水凝固成型有两种方法：传统的模铸法和连续铸钢法。
连续铸钢是把液态钢用连铸机浇注、冷凝、切割而直接得到铸坯的工艺。
是连接炼钢和轧钢的中间环节，是炼钢厂的重要组成部分[1]。
连铸的出现从根本上改变了一个世纪以来占统治地位的钢锭——初轧工艺，为炼钢生产向连续化、自动化方向的发展开辟了新的途径[2]。
1.1.1 连续铸钢技术的发展历程早在十九世纪中期美国人塞勒斯(1840年)、赖尼(1843年)和英国人贝塞麦(1846年)就曾提出过连续浇注液体金属的初步设想，并用于低熔点有色金属的浇铸；但类似现代连铸设备的建议是由美国人亚瑟(1886年)和德国人戴伦(1887年)提出来的。
他们的建议中包括有水冷的上下敞口的结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割装置等设备，当时用于铜和铝等有色金属的浇铸。
1933年德国人容汉斯建成第一台结晶器可以振动的连铸机，并用其浇铸黄铜获得成功，后又用于铝合金的工业生产。
结晶器振动的采用，不仅可以提高浇注速度，而且使钢液的连铸生产成为可能，容汉斯因此成为现代连铸技术的奠基人。
但连续铸钢步入工业生产阶段，应当归功于英国人哈里德提出的“负滑脱(Negative Strip)”概念。
在哈里德的负滑脱振动方式中，结晶器下振速度比拉坯速度快，铸坯与结晶器壁间产生了相对运动，真正有效的防止了铸坯与结晶器壁的粘结，使钢连续浇铸的关键性技术得以突破[3]。
1.1.2 连续铸钢的优越性连续铸钢与模铸的根本差别在于模铸是在间断的情况下，把一炉钢水浇注成多根钢锭，脱模之后经初轧机开坯得到钢坯；而连铸是把一炉钢水燕山大学工学硕士学位论文连续地注入结晶器，得到无限长的铸坯，经切割后直接生产铸坯。
基于这一根本差别，连铸和模铸比较，就具有许多明显的优越性[4-9]：(1)简化了钢坯生产的工艺流程，节省大量投资，省去了模铸工艺中脱模整模均热及初轧等工序，缩短了钢水到钢坯的周期时间。
钢铁冶炼过程中连续铸造技术的应用
钢铁冶炼过程中连续铸造技术的应用钢铁产业一直是国民经济中的重要支柱产业之一，而钢铁冶炼是钢铁产业的核心环节之一。
在现代化工业生产中，连续铸造技术已经广泛应用于钢铁冶炼过程中，其优势在于能够大幅度提高产量、降低成本、保证质量稳定性以及环保节能等方面。
本文将从连续铸造技术的原理、优势以及应用范围等方面进行详细探讨。
一、连续铸造技术的原理钢铁冶炼过程中，传统的铸造方式是将熔化的金属倒入成型模具中进行加工，这种方式具有可塑性强、成型精度高的特点。
然而，由于钢厂的生产需求越来越高、规模越来越大，使得炉顶工具升降的时间成为瓶颈，从而限制了钢铁生产的速率。
传统铸造方式的生产能力显然满足不了社会发展的需要。
连续铸造技术的应用，成为了解决这一问题的有效途径。
连续铸造技术运用了连续铸机的原理，将熔融金属通过上下两端持续循环，铸造出连续不断的板材，从而大幅增加了生产效率。
与传统铸造技术相比，其原理特点在于分为三个环节：浇注熔融金属、凝固铸坯、定尺剪切。
1. 浇注熔融金属：在连续铸造技术中，熔化的钢水通过熔炉或电弧炉被输送到连续铸机的浇注室内。
这是最关键的一环，也就是将钢水稳定地浇入铸造机器的连铸结晶器。
2. 凝固铸坯：浇注钢水后，铸机顶部的冷却水开始喷淋在钢水上方喷注成薄雾形式，逐渐冷却钢水，框架中的铸蛇板缓慢前行，从而使得钢水逐渐凝固成坯，而且是一段一段地连续进行的，从而得到了一条连续的存在凝固层的铸坯。
3. 定尺剪切：铸坯通过抛光后，被就位在连铸机前部的设备剪切成预定尺寸的钢板，然后被送送到下一个生产环节。
二、连续铸造技术的优势1. 高效率：通过高效的连续铸造过程，产生的钢材可以一直持续取出，大大提高了生产效率，并降低了铸造工艺的复杂性。
相较于传统铸造技术，连续铸造技术的生产能力可提高10至20倍不等。
2. 质量稳定：连续铸造技术的铸造过程在浇注、冷却及剪切等关键环节上，均采取了高度的自动化控制系统，更能控制钢坯质量，降低干裂、悬露、表面打裂等缺陷的产生。
8连铸原理
一、连续铸钢的发展
1、连续铸钢发展概况： ⑴1933年德国人Junghans（容汉斯）建设 第一台连铸机； ⑵1951年前苏联建设了第一台不锈钢板坯连 铸机； ⑶1952年英国建设了第一台小方坯连铸机； ⑷1954年德国建设了第一台圆坯连铸机。
2、我国连续铸钢技术发展：
⑴1957年进行试验研究； ⑵1958年在重钢建成双流连铸机，浇注 175×200mm铸坯； ⑶1960年在唐钢建成立式方坯连铸机； ⑷1964年在重钢建成弧形板坯连铸机（世界最 早弧形连铸机）。
⑵板坯连铸机的特点
钢包支撑（回转台、升降、称量、长水 口、钢包加盖） 中间包和中间包车（大容量、内设挡墙、 侵入式水口、塞棒控制、滑动水口、升 降、横移） 结晶器（在线调宽、液面自控、漏钢预 警） 二次冷却（上半部分强水冷、中部和下 部气-水冷却；支撑装置为小辊距密排辊）
⑵板坯连铸机的特点
轧机规格 高速线材 420/250轧机 铸坯断面，mm 方坯：100× 100~150× 150 方坯：90× 90~140× 140 矩坯：＜100×150 方坯：100× 100~180× 180 矩坯：＜150×180 方坯：140× 140~180× 180 矩坯：＜140×260 板坯：（120~180）×(700~1000） 板坯：（120~180）×(700~1000） 板坯：（150~250）×(900~2100） 板坯：（150~350）×(1200~2100） 板坯：（150~350）×(1200~1600） 板坯：（100~200）×(700~1350） 板坯：（120~350）×(700~1600） 板坯：（120~350）×(900~1900）
三、连铸工艺参数的设计原理
连续铸造技术与应用
金属的凝固与结晶
凝固过程
金属在冷却过程中，从液态逐渐转变 为固态，发生相变和组织转变，需要 控制冷却速度和温度梯度，以获得理 想的组织和性能。
结晶过程
金属结晶过程中，原子或分子的排列 方式发生变化，形成晶格结构和晶体 形态，对金属的力学性能和物理性能 产生影响。
铸坯的形状与尺寸
铸坯形状
根据产品需求和工艺要求，铸坯的形状和尺寸需要进行合理的设计和控制，以 满足后续加工和使用的需求。
有色金属行业
在有色金属行业中，连续铸造技术主 要用于铜、铝、锌等金属的加工和生 产。
通过连续铸造技术，可以生产出各种 规格的有色金属材料，如铜板、铜管 、铝型材等，广泛应用于电力、建筑 、交通等领域。
非金属材料行业
非金属材料行业是连续铸造技术的重要应用领域之一，主要用于生产玻璃纤维、 玻璃钢管、陶瓷管等非金属材料。
安全管理
企业重视安全生产管理，制定了一系列安全操作规程和应急预案， 确保生产过程的安全可靠。
生产线的经济效益与社会效益
经济效益
该生产线采用连续铸造技术，提高了生产效率和产品质量，降低了能耗和生产成本，为 企业带来了显著的经济效益。
社会效益
该生产线的建设符合国家产业政策和环保要求，能够推动钢铁行业的转型升级和绿色发 展，同时为社会提供了高质量的钢材产品，满足了市场需求。
市场接受度有限
虽然连续铸造技术具有很多优势，但由于其 成本较高、技术难度较大，市场接受度有限 。
D
未来发展趋势与展望
技术创新
智能化发展
未来将继续推动连续铸造技术的创新，提 高产品质量和降低生产成本。
随着智能化技术的不断发展，未来连续铸 造技术将更加智能化，实现自动化生产和 智能化管理。
连铸知识培训
3、浇注温度如何确定？
连铸浇注温度是指中间包钢水温度。钢水浇注温度包括两部分：一 是钢水凝固温度（也叫液相线温度），因钢种不同而异。二是钢水过热 度，即超过凝固温度的值。以TC代表浇注温度，TL代表液相线温度， ΔT代表钢水过热度，则：TC=TL+ΔT
4、液相线温度如何计算？
计算TL有不同的公式，常用的公式如下：
ΔT２为吹氩搅拌（或其他炉外处理）钢水温降（转炉吹 氩时间一般为3～5min）。吹氩钢水温降与钢包容量、 吹氩时间有关。吹氩引起的温降为4～6℃/min。
ΔT３为钢包运输、静置时间的钢水温降。钢包内钢水自 然温降与钢包衬耐火材料质量、钢包加覆盖剂或加盖等 有关。一般为1～1.5℃/min。
ΔT４为浇注过程中钢水温降，一般是小于1℃/min。
现在连铸机生产的钢坯断面有圆坯、小方坯、 矩形坯、板坯、异形坯等几个断面。方坯断面规 格用其边长数值相乘来表示；板坯或矩形坯则用 连铸坯的厚度值与宽度值相乘来表示；圆形连铸 坯则用其直径尺寸来表示；异形坯平常较少，比 如工字形坯、中空圆坯等。
连铸机按结构外形可分为立式连铸机、立弯 式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式 连铸机等。立恒炼钢厂三台连铸机和新区炼钢厂 的三台连铸机均是弧形连铸机，立恒炼钢厂的连 铸机为8m弧，新区炼钢厂的为6m弧。
对结晶器倒锥度的要求是什么？ 钢水浇入结晶器冷却凝固生成坯壳，进而收
缩脱离铜壁，形成气隙，使传热减慢，延缓了坯 壳生长。为了减少气隙，加速钢水的传热和坯壳 生长，通常将结晶器做成下口断面比上口断面小， 这称为结晶器的倒锥度。
绪论
1.绪论1.1连续铸钢工艺在国内外的发展情况1.1.1 连续铸钢生产工艺在国外的发展情况早在19世纪中期，英国的贝塞麦就提出了连续浇铸液态金属的设想，随后其他国家的科学家也进行了相应的研究，但是终因当时的科学技术水平低，限制了连铸的成功。
现代连铸工艺的奠基人——S.荣汉斯提出并发展了结晶器振荡装置之后，才奠定了连铸在工业上应用的基础。
1950年荣汉斯和曼内斯曼合作，建造了世界上第一台能浇铸5t 钢水的连铸机。
19世纪60年代后，连铸进入稳步发展时期。
70年代以来，连铸生产技术围绕提高连铸生产率，改善铸坯质量，降低连铸能耗这几个中心课题，已经有了长足的发展。
80年代连铸技术的进步，主要表现在对铸坯质量设计和质量控制方面到一个新的水平，已逐步实现连铸坯热送和直接轧制，由于这一新工艺能够大幅度地降低能耗，缩短生产周期，因而已成为目前连铸发展的主要方向。
1.1.2 连续铸钢生产工艺在国内的发展情况中国是世界上开发和应用连铸技术较早的国家之一，上世纪50年代就进行过连铸方面的试验研究。
进入20世界80年代末和90年代以来，宝山钢铁公司和鞍山钢铁公司分别在1989年和1990年投产了从日本引进的大型双流板坯连铸机。
国家对发展连铸技术一直予以高度重视，大力发展连铸生产和建设成为我国钢铁技术发展的重要政策。
1.2连续铸钢生产工艺1.2.1 连续铸钢生产工艺简介连续铸钢与普通模铸不同，它不是把高温钢水浇铸在一个个钢锭模内，而是将高温高水连续不断地浇铸到一个或一组实行强制水冷带有：“活底”的铜模内。
待钢水凝固到具有一定厚度的坯壳后，则从铜模的另一端拉出“活底”，这样铸钢坯就会连续从铜模下口被拉出来。
这种使高温钢水直接浇铸成钢坯的新工艺，就是连续铸钢。
它完全改变了在钢铁生产中一直占统治地位的“模铸—开坯”工艺，大大地简化了从钢水到钢坯的生产工艺流程。
1.2.2连续铸钢的工艺流程连续铸钢的一般生产工艺流程，是由炼钢炉炼出来的合格钢水，经盛钢桶运送到浇铸位置，通过中间罐铸入强制水冷的铜模—结晶器内。
国内外全连铸发展概况
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连 铸 的发 展 。 年 代 以 后 , 日本 、 德 国 等 工业
发达国 家后来居 上。 尤其是 日本 , 年 代后 期
才 从前 苏 联 、 德 国 等 国家 引进 连 铸 技 术 , 接 着
投入大 量人 力 、 物力进行 消化 、 吸 收和 科研开
简版-连续铸钢
液凝固成形的基本方法，其典型特征是生产过
程的间续化(discontinuous)。
Chapter 6 Continuous Casting of Steel
连铸与模铸工艺流程对比
Chapter 6 Continuous Casting of Steel
与模铸—初轧开坯工艺相比，连铸铸钢工 艺具有如下优点：
立式连铸机
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， 铸坯四面冷却均匀，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， 适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。
比，金属收得率提高约8-14%（其中：板坯约
10.5%，大方坯约13%，小方坯约14%）。
（3）降低了生产过程能源消耗，采用连铸工艺，可
省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗。可使能量消耗 降低1/4 - 1/2。 （4）提高了生产过程的机械化、自动化水平。
Chapter 6 Continuous Casting of Steel
Types of CC
Basic Caster Process Equipment CC Machine Anatomy
Chapter 6 Continuous Casting of Steel
按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式
结晶器（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、椭圆形 连铸机、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。这种机型的结晶器与铸坯同步 移动，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,如双辊 式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式 连铸机，轮带式连铸机等。
特殊钢连铸技术的发展及关键技术研究
结晶器液面自动控制 结晶器自动加渣 结晶器漏钢预报 结晶器振动在线检测
3、特殊钢连铸关键技术
3.1 全程保护浇注
全程保护浇注：连铸过程中 为避免钢水二次氧化而采取的 保护措施。钢水运行轨迹为：
钢包-中间包-结晶器 具体环节包括：
——大包液面的保护 —— 大包至中包间注流的保护： —— 中包液面的保护 —— 中包至结晶器间注流的保护 —— 结晶器液面的保护 全程保护浇注示意图
连铸技术优化发展阶段（1980~至今）
主要技术包括： 间包冶金技术 结晶器冶金技术（流动控制、空心保护渣） 结晶器热流成像及漏钢预报 非正弦振动技术 连铸机辊列设计技术（液芯压下、末端压下） 现代电磁技术应用（电磁制动、电磁搅拌） 无缺陷铸坯生产技术等。
1.2 特殊钢模铸与连铸生产流程的比较
—— 能源消耗解析
省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等 工序。由此可节省基建投资费用约40%，减少占地 面积约30%，劳动力节省约70%。
提高了金属收得率 采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率 为84-88%，而连铸工艺则为95-96%，金属收得率 提高10-14%。
—— 连续铸钢的优越性
降低了能源消耗
采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。
装备； 科技前沿：航空航天、核能、海洋开发。
国内现状及存在的问题
发展现状：生产装备进步，产能大国，总体技术水平相对落后。 主要问题：
—— —— —— —— ——
产品结构不合理，高端品种不足； 工艺技术差距明显，产品质量欠稳定； 资源和能源消耗高，制约可持续发展； 产业集中度与专业化程度低，缺少规模经济效益 基础研究薄弱，共性关键技术自主研发能力不足
【新中国钢铁技术进步巡礼】连续铸钢
连续铸钢连续铸钢是五十年代发展起来的新技术。
它比起用钢锭模铸钢的方法，具有成材率高、节省能源、改善劳动条件、提高生产效率等优点，正在逐步取代传统的模铸技术。
一九八七年日本连铸比达到94%，联邦德国88%，法国93%，英国65%，美国59%，巴西46%，韩国84%。
中国连铸技术起步不晚，但发展缓慢，最早的是一九五七年上海钢铁公司中心试验室（上海钢铁研究所前身）建设的一台工业性试验的高架75×180毫米立式连铸机，一九五八年投入试验；一九五八年在重钢三厂建设了一台坑下175×250毫米立式连铸机，并采用了机械剪切；一九六○年由北京黑色冶金设计院设计的唐钢150×150毫米立式连铸机投入试验与生产；一九五九年首钢、大连钢厂进行了倾斜式连铸机的试验，但都未转入生产。
一九六四年，在重钢三厂兴建了中国第一台弧形连铸机，这台1700毫米板坯、方坯两用连铸机经过短期试验，投入生产。
这种新型连铸机当时在国际上还处在初创阶段。
弧形连铸机克服了立式连铸机设备高、生产不便的弱点，于是上海、天津、首钢、重钢等钢铁厂先后建设了弧形连铸机。
到一九七二年，全国已有连铸机30余台（包括试验机组），当年产连铸坯50万吨，连铸比2.2%。
但这些连铸机都存在装备水平低、结构薄弱等缺点，生产不正常。
当时上海有12台连铸机，经常生产的只有7台，一九七二年产量34万吨，其中上钢三厂的连铸机是全国连铸机中生产比较正常的一台。
为了提高连铸机的生产水平，冶金部于一九六九年、一九七二年、一九七四年、一九七九年四次召开全国连铸会议，推广上海的经验；另一方面，与第一机械工业部共同组织科研、教学、设计、生产单位在上钢一厂联合攻关。
在攻关中，洛阳耐火材料研究所、青岛耐火材料厂、上海第一、第二耐火材料厂研制出熔融石英长水口，钢铁研究总院、攀枝花钢铁研究院、上钢一厂等研制了保护渣，使连铸机成功地采用了浸入式水口保护渣浇注工艺，基本上解决了板坯表面质量缺陷，铸坯合格率由84%提高到99%（三号机）；同时，还试验成功钢包吹氩工艺，扩大了连铸钢品种，铸成了造船板、深冲铝镇静板、锅炉板坯。
钢的连续浇铸讲解
降低了能源消耗
采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。
生产过程机械化、自动化程度高
设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅 从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。
提高质量，扩大品种
几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、 硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺 生产，而且质量很好。
1.2连铸的发展史
1.2.1 早期尝试
美国亚瑟（B.Atha）（1866年）和德国土木 工程师达勒恩（R.M.Daelen）(1877年)最早提出 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、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；后 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。 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。
1.2.2 40年代连续铸钢的试验开发
在40年代钢的连铸试验开发主要集中在美 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，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，应当 归功于英国人哈里德（Halliday）提出的 “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。
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：一类是固定式结 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、椭圆形连 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。这种机型的结晶器与铸坯同步移 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,如双辊式 连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连 铸机，轮带式连铸机等。
连铸发展史
连铸发展史
连铸是一种常见的金属制造工艺，其发展史可以追溯到古代。
从古代的手工连铸到现代的自动连铸，连铸技术在金属加工领域起着重要作用。
最早的连铸技术可以追溯到公元前2700年的古埃及，当时人们利用铜制造铸件。
随着时间的推移，连铸技术逐渐扩展到其他材料，如铁和钢。
在中国古代，连铸技术在唐代得到广泛应用，铸铁技术在宋代取得了重大突破。
随着工业革命的到来，连铸技术迎来了一次革命性的进展。
19世纪末，英国工程师索尔·白朗宁提出了连铸连轧的概念，这一概念奠定了现代连铸技术的基础。
20世纪初，德国工程师奥古斯特·拜尔开发了连铸机，实现了连续铸造钢铁的可能。
这一技术的引入极大地提高了生产效率，并推动了钢铁工业的发展。
近年来，随着科技的进步，连铸技术不断创新。
引入计算机控制和自动化系统，可以提高生产效率和产品质量，并减少人工操作。
此外，连铸技术的应用范围也在逐渐扩展，不仅局限于铁和钢的生产，还包括铝合金、铜合金等材料的连铸工艺。
总之，连铸作为一项重要的金属制造工艺，其发展经历了漫长的历史。
从古代的手工工艺到现代的高度自动化系统，连铸技术在金属加工领域中发挥着不可替代的作用。
随着科技的发展，连铸技术仍然在不断创新，为各行各业的金属加工提供了更高效、更精确的解决方案。
连铸原理
3、中间包的设计
③角度的确定 ❖ 原则：保证耐火材料的稳定性；残钢易于脱
除；操作人员易于观察结晶器液面。一般为 9～13° ④宽度的确定 ❖ 宽度依照容量进行确定。一般应尽量提高深 度，减小宽度，以降低浇余、减少热损失。
3、中间包的设计
⑷中间包水口流量的控制 ①定径水口控制 ❖ 对水口的要求：孔径在整个浇注过程基本不变，以
加工； ❖ 较好的耐磨性能及抵抗热应力的性能；器主要尺寸计算 ①结晶器断面尺寸的确定 ❖ 圆坯结晶器
❖ 方坯结晶器
4、结晶器的设计
❖ 矩坯结晶器
C—调整值，断面小于160mm2时，C为1； 断面大于160mm2时，C为1.5
4、结晶器的设计
❖ 板坯结晶器 结晶器宽边
2、连铸机的基本参数计算
❖ ⑶拉速设计 当液芯长度等于冶金长度时的拉速为连铸机 的最大拉速，最大拉速一般为工作拉速的 1.15～1.2倍。
限制拉速提高的因素：
❖ 钢种的影响。碳素高凝固系数大，拉速高； 合金钢凝固系数小，拉速应适当小一点；一 般同断面的合金钢拉速比碳素钢低20～30%。
❖ 铸坯断面的影响。随着断面增加，拉速应减 小。
三、连铸工艺参数的设计原理
⑶连铸机流数 ⑷连铸机作业率 ⑸金属收得率
三、连铸工艺参数的设计原理
⑹浇注时间 ⑺准备时间
三、连铸工艺参数的设计原理
附：连铸钢水金属平衡图
2、连铸机的基本参数计算
⑴弧形半径的确定 ①按照经验确定 ❖ 按照断面确定
小方坯连铸机R＝（30～40）铸坯厚度 大方坯连铸机R＝（30～50）铸坯厚度 板坯连铸机 R＝（40～50）铸坯厚度 ❖ 按照钢种确定 普碳钢和低合金钢R＝（30～40）铸坯厚度 优质钢和高合金钢R＝（40～50）铸坯厚度
新编连续铸钢手册 01第一篇 总论
表 1-3 20 世纪 70 年代大型转炉炼钢厂实现全连铸工厂
国别 工厂名
投产 年份
美国
麦克劳斯公司特 伦顿厂
1969
机型 铸机数 流 弧形 4 双流
铸坯断面 mm 230×（910~1524）
转炉 年产量 数量×吨位 万 t
5×110t 240
法国
敦刻尔克厂二转 炉车间
1972
弧形
3 双流
250×1650
追溯连铸技术发展的进程，大致可以分为以下几个阶段。
1.1 世界连续浇铸技术的发展经历 1.1.1 连续浇铸方法的提出
最早提出将液态金属连续浇铸成形的设想可追溯到 19 世纪 40 年代，1840 年美国的塞 勒斯（G.. E. Sellers），1843 年莱恩（J. Laing）以及 1846 年英国的贝赛麦（H. Bessemer）提 出了各种连续浇铸有色金属的方法，贝赛麦获得用双辊法浇铸可锻铸铁的专利（1856 年）， 在 20 世纪 30 年代以前连续浇铸只是在有色金属中应用，例如低熔点金属铅、锌，也有用于 浇铝、铜的。
表 1-2 世界主要工业国 1970－1980 年间连铸坯产量与连铸比上升情况
国家
连铸增长
1970 年
连铸坯产量 万t
连铸比 ％
1980 年
连铸坯产量 万t
连铸比 ％
连铸坯平均年增长量 万t
连铸比平均年增长 %
日本 527 5.6 6627.1 59.5 610.0 5.39
德国 372.6
8.3 2016.2 46.0 164.4 3.77
由德国人德伦提出立式连铸机的雏形和 S. 容汉斯的结晶器振动技术组合。在 1933 年 容汉斯在德国建成一台浇铸黄铜的立式连铸机，并取得成功。1943 年容汉斯又建了一台浇 钢的试验机组，第二次世界大战结束，世界各主要工业国都对连铸技术进行研究，在 1946～ 1947 年间，第一批连续铸钢试验装置分别建于美国的巴布考克和威尔考克斯公司（Babcock & Wilcox）、英国的劳莫尔公司（Low Maor）、日本尼崎钢管厂，以后奥地利的布雷坦费尔 德钢厂、英国钢铁学会（BISRA）和美国阿·勒德隆（Alleghenyludlum）钢公司都建设了试 验设备。在此基础上，第一台生产型立式连续铸钢机于 1950 年在德国曼内斯曼（Mannesman） 建成。随后，1951 年原苏联红十月冶金厂建成一台浇铸不锈钢的立式半连续铸机，往后英 国巴路厂（Barrow）、加拿大阿特拉斯厂都建造立式连铸机，中国也于 1958 年在重庆第三钢 铁厂建成一台工业生产用双流矩形坯立式连铸机，当时德国、苏联是建设立式连铸机的积极 者。
连续铸钢技术的发展探究
连续铸钢技术的发展探究随着工业技术的不断发展，铸钢技术的进步也成为了人们关注的热点。
在过去，铸钢技术的生产速度缓慢，生产过程中还存在着许多的缺点，例如，生产效率，钢品质量等等。
为了弥补这些缺点，铸钢技术的学者和科学工作者通过不断的探索和实验，终于在20世纪初期研发出了连续铸钢技术。
下面我们就来详细探讨一下连续铸钢技术的发展历程。
一、连续铸钢技术的产生背景随着第二次世界大战的爆发，战争给世界各国的生产造成了极大的破坏，大量的军需物资的生产成为了当时各国经济上的繁重任务。
而其中一个瓶颈就是钢铁工业。
战争期间，铸钢技术的不足成为了制约军需生产的瓶颈之一。
铸钢技术的生产速度缓慢，生产出的钢材的品质也无法满足实际生产需要，这给钢铁的生产造成了不小的影响。
为了解决这个问题，科学家们开发了一种新的技术——连续铸造技术，以填补传统铸造技术的空缺，提高钢材的生产效率，降低成本，从而进一步推动钢铁工业的发展。
二、连续铸钢技术的研究与实践理论上，连续铸钢技术的实现还需要满足一些关键技术的发展和突破，例如高温高压的环境、铸造机械的开发和制造、连续钢水的控制等等。
这些制约因素在20世纪初已经有了重大进展。
1、高温高压的环境。
连续铸钢要求在高温高压的环境下铸造，需要测试和开发出新型浇注器，能够在高温高压下恰当地进行浇铸。
此外，连续铸造还需要解决传统连铸过程中的缺点，如钢坯结缝、折断等等，这些也是高温高压使得显得更难处理的并发症。
2、铸造机械的开发和制造。
铸造机器是实现连续铸钢技术的关键工具。
随着科技不断进步和人们对连铸技术的深入研究，新型连铸用机械得以应运而生，极大地提高了生产效率，并有效解决了传统铸钢技术中的诸多问题。
3、连续钢水的控制。
为了提高钢材的品质，需要在铸造过程中对钢水的成分、温度、氧化性、气体等正细的控制。
而这个过程需要高度精准的平衡，并建立有良好的控制系统，使得铸造过程稳定可控，铸出的钢材品质符合要求以及出坯效果优化。
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。
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• 还可以按铸坯断面形状分为: 方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异 型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等. 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。
连铸机机型示意图
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 4—直结晶器弧形连铸机；5—弧形连铸机； 6—多半径弧形（椭圆形）连铸机；7—水平式连铸机
第七章 连续铸钢及其发展
7.1 连铸过程
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，终于使该技 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。
主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振 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。
椭圆形连铸机机型示意图
水平连铸机
• 结晶器、二次冷却区、拉矫机、切割装置等设备安装 在水平位置上。中间包与结晶器是紧密相连的,相连 处装有分离环。拉坯时，结晶器不振动，而是通过拉 坯机带动铸坯做拉-反推-停不同组合的周期性运动来 实现的。
• 高度最低的连铸机。设备简单、投资省、维护方便。 结晶器内钢液静压力最小，避免了铸坯的鼓肚变形， 中间罐与结晶器之间是密封连接，有效地防止了钢液 流动过程的二次氧化；铸坯的清洁度高，夹杂物含量 少，一般仅为弧形连铸机的1/8-1/6。
• 为了改善铸坯质量，在弧形连铸机上采用直结晶器，在结晶 器下口设2-3m垂直线段，带液芯的铸坯经多点弯曲，或逐 渐弯曲进入弧形段，然后再多点矫直。垂直段可使液相穴内 夹杂物充分上浮，因而铸坯夹杂物的不均匀分布有所改善， 偏析减轻。
弧形连铸机机型示意图 a—全弧形连铸机；b—多点矫直的弧形连铸机
多点弯曲、多点矫直连铸机机型示意图
7.4 连续铸钢的优越性
• 简化了工序，缩短了流程
省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。 由此可节省基建投资费用约40%，减少占地面积 约30%，劳动力节省约70%。
• 提高了金属收得率
采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为 84%-88%，而连铸工艺则为95%-96%，金属收 得率提高10%-14%。
同 步 运 动 结 晶 器 连 铸 机 机
型
1—双辊式连铸机；2—单辊式连铸机 3—双带式连铸机； 4—单带式连铸机；5—轮带式连铸机
立式连铸机
• 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，铸 坯四面冷却均匀，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， 适于优质钢、合金钢和对裂纹敏感钢种的浇铸。
• 降低了能源消耗
采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。
• 生产过程机械化、自动化程度高
设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从 根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。
• 提高质量，Biblioteka 大品种几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、 硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺 生产，而且质量很好。
弧形连铸机
• 是世界各国应用最多的一种机型。弧形连铸机的结晶器、二 次冷却段夹辊、拉坯矫直机等设备均布置在同一半径的1/4 圆周弧线上；铸坯在1/4圆周弧线内完全凝固，经水平切线 处被一点矫直，而后切成定尺，从水平方向出坯。弧形连铸 机的高度比立弯式连铸机又降低了许多，仅为立弯式连铸机 的1/3，因而基建投资减少了。
椭圆形连铸机
• 结晶器、二次冷却段夹辊、拉坯矫直机均布置在 1/4椭圆圆弧线上。椭圆形圆弧是由多个半径的圆 弧线组成，其基本特点与全弧形连铸机相同。它又 进一步降低了连铸机和厂房的高度。可为低头和超 低头连铸机。
• 低头或超低头连铸机的机型是根据连铸机高度(H) 与铸坯厚度(D)之比确定的。连铸机高度是指从结 晶器液面到出坯辊道表面的垂直高度。H/D=2540时，成为低头连铸机；H/D<25时，则称为超低 头连铸机。
工艺流 程演示
7.2 连铸的发展史
1、现代炼钢技术的发展（连铸技术的作用） （1） 1947年－1974年：
技术特点：转炉、高炉的大型化；以模铸－初轧 为核心，生产外延扩大。
（2） 1974年－1989年：
技术特点：全连铸工艺，以连铸机为核心。
（3） 1989年－现在：
技术特点：连铸－连轧工艺，以薄板坯，连铸－连轧为代 表，钢厂向紧凑化发展。
1—盛钢桶；2—中间罐； 3—导辊；4—结晶器； 5—拉辊；6—切割装置； 7—移坯装置
立弯式连铸机
• 立弯式连铸机是连铸技术发展过程的过渡机 型。立弯式连铸机是在立式连铸机基础上发 展起来的，其上部与立式连铸机完全相同， 不同的是待铸坯全部凝固后，用顶弯装置将 铸坯顶弯90oC，在不同方向切割出坯，它主 要适用于小断面铸坯的浇铸。
• 2、 21世纪钢铁工业发展趋势 • （1） 产品更加纯洁化 • （2） 生产工艺更加高效低耗 • （3） 生产过程对环境更加友好
7.3 连铸机的机型及其特点
• 按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结 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、椭圆形连 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。这种机型的结晶器与铸坯同步移 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,如双辊式 连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连 铸机，轮带式连铸机等。
7.5 连铸机的台数、机数、流数
• 台数
凡是共用一个盛钢桶，浇注1流或多流铸坯的1套连续铸钢设 备称为1台连铸机。
• 机数
凡具有独立传动系统和独立工作系统，当它机出现故障，本 机仍能照常工作的一组连续铸钢设备，称之为1个机组。1台 连铸机可以由1个机组或多个机组组成。
• 流数
1台连铸机能同时浇注铸坯的总根数称之为连铸机的流数。 1台连铸机有1个机组，又只能浇注1根铸坯，成为1机1流；