高效连铸和近终型连铸生产技术

高效连铸和近终型连铸生产技术近终形连铸是指在保证成品钢材质量的前提下，尽量缩小连铸坯的断面，使之更接近最终产形状的连铸过程。与传统的连铸工艺相比，近终形连铸能够简化生产工艺减少设备、缩短生产线、节约能源、提高成材率。国内有关钢铁企业在近终形连铸技术的应用上亦取得了值得关注的成绩。目前，国内有关单位对此进行了积极的研究和开发。由有关专家撰写的此篇文章，系统介绍了近终形连铸技术的发展现状与趋势，值得有关钢铁企业特别是准备上此项目的企业参考和借鉴。

按照连铸坯的断面来分，近终形连铸可分为薄板坯连铸、带钢连铸、异形坯连铸、空心管坯连铸等。

薄板坯连铸

世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线于1989年在美国纽柯公司的克劳福兹维尔厂建成投产。经过短短十几年的发展，到2002年底，全世界已建成56条薄板坯连铸连轧生产线，而我国是世界上建有薄板坯连铸连轧生产线最多的国家。1996年，我国与德国西马克公司签订了三家捆绑引进CSP技术设备合同，这三家分别是：广州珠江钢铁有限责任公司、邯郸钢铁公司、包头钢铁公司。1999年8月和11月，珠钢与邯钢相继投产，包钢于2001年8月建成投产。唐山钢铁公司、涟源钢铁公司和马鞍山钢铁公司也分别与意大利的达涅利公司、日本的三菱重工、德国的西马克—德马克公司签订了薄板坯连铸连轧技术设备引进合同。鞍钢从奥地利的奥钢联公司引进了一套中等厚度(135mm)的薄板坯连铸机，并依靠国内技术集成，建设连轧生产线。此外，本溪钢铁公司、唐山新丰钢铁有限公司、济南钢铁公司也在兴建薄板坯连铸连轧生产线，计划于2005年投产。

薄板坯连铸连轧工艺各种各样。其中比较成功并在世界各地建有生产线的类型有CSP、ISP、CONROLL、FTSRQ、TSP、SUMITOMO等。

CSP(Compact Strip Production)工艺是由德国的西马克公司开发的目前最流行的薄板坯连铸连轧生产工艺，世界上第一条薄板坯连铸连轧生产线即为该公司所建。CSP薄板坯连铸的主要工艺特点为使用漏斗型结晶器。漏斗型结晶器上口断面较大，满足了长水口插入、保护渣熔化的需要。

ISP(Inline Strip Production)工艺是由德国的德马克公司开发。早期的ISP薄板坯连铸机使用传统的平行板型结晶器、薄片状浸入式水口，铸坯出结晶器厚度为60mm，在二冷区经液芯压下降低至45mm。后来由于薄片状水口寿命低、铸坯表面质量较差等问题而改用橄榄球形结晶器。

CONROLL工艺是由奥钢联工程技术公司开发的，其连铸的特点为铸坯较厚，一般为75-130mm，采用平行板式结晶器，实际已属于中薄板坯连铸。

FTSRQ(Flexible Thin Slab Rolling for Quality)工艺是由意大利达涅利公司开发的，其薄板坯连铸机的主要特点为使用所谓H2(High Speed，High Quality)结晶器。H2结晶器呈漏斗形，铸坯横断面由凸形逐渐变为矩形。

TSP(Tippins-Samsung Process)工艺为美国蒂金斯公司推出，其连铸部分采用传统的中等厚度(125mm)的板坯，使用平行板式结晶器。

Sumitomo工艺是日本住友金属开发的，铸坯厚度为90-100rmn，采用平行板式结晶器。总之，目前的薄板坯连铸与传统的板坯连铸本质上没有太大的区别。但是，为了适应铸坯厚度较薄的特点，世界各国薄板坯连铸机普遍采用新的技术，如漏斗形结晶器、H2结晶器、液压非正弦振动、电磁制动、带液芯压下(或铸轧、动态轻压下、轻压下)、二冷气—雾冷却。此外，薄板坯连铸拉速高，出结晶器坯壳厚度较薄，故二冷段只能采用小辊径、小辊距的密排辊布置方案。薄板坯连铸生产的铸坯直接进加热炉，要求铸坯无缺陷。

我国在“七五”、“八五”期间对薄板坯连铸技术进行了开发，在兰州钢厂建成了半工业性的试验机组，于1990年10月拉出了50mm*900nnn的国内第一块薄板坯。20世纪90年代中期，我国在大连重型机械集团公司建成一套薄板坯连铸试验机组，进行了普碳钢和低合金钢的拉坯试验并取得了铸轧技术的试验成功。尽管我国有能力自主建设薄板坯连铸机，但在关键的工艺和设备上与国外还有一定的差距，因此有必要加强这方面的开发研究以取得新的突破。

带钢连铸

用连铸机直接浇铸厚度为l-10mm的连铸坯的生产工艺为带钢连铸。经带钢连铸机生产的产品可直接当热轧带钢使用，也可进入冷轧机轧成厚度小于lmm的冷轧带钢。与传统的板坯或薄板坯连铸经热轧再进行冷轧生产厚度小于0.5mm的冷轧带钢工艺相比，带钢连铸可节省设备投资50%，生产成本降低20%，生产过程中的能耗、污染、温室气体的排放也会大幅度下降。20世纪80年代世界各国对带钢连铸的研究达到了高潮。德国、日本、意大利、美国、英国、法国、中国、韩国等国家的40多个钢铁企业及研究机构从事带钢连铸的试验，共研制了20多台不同类型的连铸机进行试验研究或半工业性规模试验。

带钢的厚度太薄，很难使用传统的固定式结晶器完成初始的凝固过程，因此带钢连铸机与传统的连铸机大不相同。国内外试验过的带钢连铸机的机型多种多样，有辊式、带式、直槽式、移动活块式。经多年的研究比较，辊式带钢连铸机最有希望工业化，而其它类型的带钢连铸机逐渐被人们所抛弃，仅有少数科研机构还在进行研究。辊式连铸机主要有以下几种形式：

水平双辊式。这是目前带钢连铸机使用最多的形式。连铸时钢液被注入到两个互相平行、安装高度相同、等径的金属冷却辊及侧封挡板围成的空间内。与冷却辊表面接触的钢液凝固成坯壳，被旋转的冷却辊不断挤压并拉出。冷却辊之间的间隙为带钢的厚度，冷却辊的长度或两侧封挡板内表面之间的距离即为带钢的宽度。

倾斜双辊式。倾斜双辊式的两个冷却辊不在同一高度，两个冷却辊轴心的连线与水平方向成一定夹角，采用特制的浇铸水口将钢液注入到两辊之间，其它部分的结构与水平双辊式的相似。

异径双辊式。异径双辊式与倾斜双辊式的主要区别在于上下两个冷却辊的直径不同，上面的冷却辊的直径较小，已凝固的带钢由刮刀从下辊上剥下。

单辊式。单辊式连铸机是使用水冷旋转辊使钢液从辊子上部或侧面紧贴着辊子表面流出，钢液在辊子上被激冷而形成薄的带钢。用这种方法主要浇铸厚度小于lmm的极薄材料或生产非晶合金等。国内自1958年开始研究带钢连铸，80年代以后先后试制了3台同径双辊式带钢连铸机、2台异径双辊式带钢连铸机。第一台同径双辊式连铸机的辊径为200mm，辊宽为150mm；第二台连铸机辊径为500mm，辊宽为250mm，浇铸了500多炉次厚度为1-3mm、宽度为250mm的304不锈钢带；第三台连铸机更为实用，辊径为1200mm，辊宽为600mm，于1995年开始试验，已浇铸了60多炉次宽580mm、厚2-5mm的不锈钢带。

辊式带钢连铸机目前存在的主要问题是冷却辊的侧封及带钢的质量。大多数双辊式连铸机采用耐火材料制成的侧挡板，由支承结构顶向冷却辊的边墙。侧挡板必须能够承受热侵蚀、热冲击及钢的化学侵蚀，还必须具有低的热导率，以免在挡板的内表面生产不需要的凝固。侧封不严时带钢的边缘生产飞边、毛刺或被撕裂，形成不规则的边部。目前使用的材料主要有氮化硼、氧化铝、氮化硅、石墨、石英等，但效果都不甚理想，主要问题是寿命低、成本高，不适应工业化生产的需要。带钢的质量问题．主要有夹杂和冷块、表面裂纹、边缘毛刺。带钢连铸连轧产品能够替代传统的薄规格热轧产品和部分的冷轧产品，是薄规格扁平材生产的发展趋势，其工业化应用己指日可待。2001年美国纽柯公司在克劳福兹维尔厂建造世