连铸方坯形状及截面尺寸的分析研究

连铸方坯形状及截面尺寸的分析研究

蔡唯成蔡力

摘要：论述了连铸方坯对不同产品用途、规格所需的压缩比，分析了矩形连铸坯截面优于方形坯；指出优化截面尺寸，选择近终形截面连铸是发展方向。

关键词：连铸坯；压缩比；截面尺寸

分类号：TF777

Analysis of the cross-section shape and size of continuous casting

billet

CAI Wei-cheng

（Willsway Studio, Maanshan 243005, China）

CAI Li

（Shanghai Baosteel(Group)Corp., Shanghai 201900. China）Abstract：The reduction ratio for various purposes and specification of products have been studied. It shows that the rectangle billet is preferable to that of square. Optimizing the section size and chosing the nearest shape are the development direction of continuous casting.

Key words：continuous casting billet; reduction ratio; section size▲

1 前言

连铸坯的形状及其截面尺寸是连铸机工程技术和结构设计的第1位参数，也是现代化钢铁厂工程设计的核心问题。其选择和设计质量的高低，涉及到冶炼装备、连铸机和轧钢机能否高效率运行，是决定企业能否低成本生产、综合经济效益高低的大问题。

到1998年底，我国共建有连铸机306台，882流，其中方坯连铸机233台，776流。而120～150mm小方坯连铸机占绝大多数，这种小方坯连铸机每流生产铸坯量应为10～14万t／a，但实际产量较低。就全国而言，高效率铸机很少，整体潜能未能发挥。

为发展连铸生产，提高连铸比，不能盲目地“通用标准”模式化的建设，追求数量上的增长（90年代共建小方坯连铸机159台），而轻视了冶炼、轧钢工序的变革和重组、同步技术改造的重要性，也不太注重连铸坯形状和截面尺寸的多样化与冶炼、轧钢的最佳匹配关系以及综合经济性的深究，造成资金及资源有形、隐形和无形的浪费和损失。

2 设计原则

连铸坯形状、截面尺寸、定尺长度（单重）的选择、设计原则应为：（1）钢材产品质量第一。能获得均匀度、细密度高，表面质量好的铸坯，保证必需的、适度的压缩比，使轧材获得优良的组织性能。

（2）形状、截面尺寸和定尺长度最佳化。使产品综合成材率、定尺率最高，产品小时产量最佳化，满足产品大纲与年产量的要求。

（3）冶炼装备与轧钢机的匹配性、双向适应性好，同时铸机适浇性好。

（4）能满足热送热装和热直接轧制的要求，最大限度地节能降耗。

（5）综合经济效益好，产品成本最低化。

以此为依据，进行连铸机其他主要技术参数（拉速、产量、流数、连浇炉数、开浇流数、弧形半径、振频、二冷水量及分配、拉矫力等）、结构型式的设计研究。同时，在新厂设计时，对冶炼工艺、装备和轧钢工艺、轧机组成，按上述原则设计研究，使冶炼、连铸、轧钢三方面设计最优化并一体化。对传统旧厂改造，则要研究冶炼、轧机的变革及重组，以获取连铸的最佳效益。

3 压缩比（连铸坯截面面积／产品截面面积）

3.1 一般最小压缩比

由于连续浇铸、结晶器冷却、铸坯二次强冷连续化过程，致使连铸坯结晶组织致密，偏析、中心疏松和端头缩小比钢锭大为改善，纵向组织的均匀性良好。因此，压缩比可较钢锭低。

对一般普碳钢连铸坯，如生产只要求强度性能达标的钢材产品，压缩比为4～5时可满足要求。而对于优质钢、合金钢连铸坯，最小压缩比值不得低于10。

3.2 产品性能质量要求的压缩比

各种不同性能要求的钢材产品对连铸坯所需的压缩比，见表1。

表1 产品质量要求连铸坯所需压缩比

自由锻造要

轴、供锻造用坯按轴径用途要求计算而定，供毛坯一般取8 求

4 产品规格与铸坯截面尺寸的关系

用连铸方坯轧制成各种类型的钢材，由于产品形状复杂，且规格组

距繁多，因此连铸坯截面尺寸应相对应的多样化，如图1所示。

图1 连铸方坯截面尺寸与产品规格的关系

由图1可见，120～150mm连铸小方坯用于生产Φ5.5～Φ22mm线材、

≤Φ30mm棒材和小型异型材，其压缩比完全可以满足，还必需增加粗轧

道次，增加机架数量。因而并不是最经济的截面尺寸；而对于轧制＞

Φ40mm合金钢棒材，16号工槽钢，22、30kg／m（新系列）、24kg／m

轻轨等又偏小，不能满足要求；只适合Φ500mm×2／Φ300mm×5、

Φ550mm×1／Φ450mm×3这类轧机生产。而对于连续式轧机，必需增加

粗轧机架数量，并提高终轧速度才能生产Φ10～Φ16mm小规格棒材，而

且这种增量有一定限度。同时，也说明为适应大、中型钢材、合金钢棒

材生产，必需大力兴建中型和大型方坯连铸机。

对于120mm×120mm～150mm×150mm这种截面尺寸，仅适于小于20t

小转炉、小于30t小电炉、在没有二次精炼装置、粗放冶炼、敞开浇注

的条件下，是其钢水的连铸适浇截面尺寸。当前，如再大量地兴建这种

类型的连铸机，将促使大量落后的横列式小型轧机在机前增设开坯机或

粗轧机组，其结果会产生新生的低水平装备同构化。