【正文】 這種結晶器結構簡單，生產強度較低，適用于小批量產品（如化學試劑和生化試劑等）的生產。結晶槽可用于連續(xù)操作或間歇操作。結晶槽可用作蒸發(fā)結晶器或冷卻結晶器。稱之為連鑄設備的 “心臟 ”。 (4) 薄板坯連鑄連軋技術已引入大中型企業(yè)，我國薄板坯連鑄 /連軋生產已跨入世界先進行列，它對改變我國鋼材產品結構，提高板帶比，改變熱軋帶卷的市場競爭力起重大的變革作用。要重視工藝軟件技術開發(fā)與創(chuàng)新，新技術要用出實效來。提高連鑄機作業(yè)率以增加連鑄機產量還有較大發(fā)展?jié)摿?。小方坯連鑄機單流產量已達到國際先進水平。 與國外的差距和比較 (1) 我國連鑄比已超過世界平均水平，接近工業(yè)發(fā)達國家水平，連鑄比可以說接近飽和狀態(tài)。 商業(yè)規(guī)模用雙輥法生產薄帶產品已在 Nucor Castrip 裝置開始了。在前期生產中，主要是集中解決設備、機電、檢測、計算機調試和操作人員的 培訓。 2021年 7月，第一個商業(yè)帶卷供給用戶，進行酸洗、冷軋和鍍鋅，到 2021年 11月，總計生產帶卷 12021t。 Castrip 裝置性能見表 16。 2021年 2月開始建立雙輥薄帶連 鑄機，鋼水來自電爐車間并配有 LF。 表 15 薄帶坯連鑄設備參數(shù) 項 目 參 數(shù) 鑄輥直徑 /mm 1500 鑄速 / 30～ 100最高 150 鑄帶厚度 /mm ～ 在線變形量 /% 10～ 30 帶寬 /mm 1100～ 1450 卷重 /t 30 鋼水重 /t 90 中間包鋼水重 /t 18 額定年產量 /萬 t 40 澳大利亞 BHP 和日本的 IHI 在澳大利亞的 Wollongong 進行了實驗室和中間工廠雙輥薄帶試驗。存在問題：表面質量比常規(guī)熱軋加冷軋工藝生產的板材略差，成品冷軋板表面質量為一般水平；連鑄薄帶坯中存在顯微疏松，經冷軋不能焊合；用連鑄薄帶坯經冷軋生產的板材，其延伸率偏低，為常規(guī)工藝生產板材波動范圍的下限。計劃年產帶鋼 40萬 t，產品規(guī)格為 ～ 厚、 800～ 1450mm 寬。整個流程長約 70m。表 15列出了 Eurostrip 克雷弗爾德廠薄帶坯連鑄設備。 設在克虜伯、蒂森不銹鋼公司克雷弗爾德廠的歐洲第一套工業(yè)生產性薄帶坯連鑄生產線（ Eurostrip）是由德國蒂森公司、法國尤齊諾鋼鐵公司、意大利特而尼特鋼廠和奧鋼聯(lián)設備制造公司聯(lián)合建立的，它是在過去 Terni 廠和 Isbergues 廠內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 21 中間試驗所取得經驗和知識的基礎上建立的，于 1999年 2月 25日奠基并于 1999年12月 10日進行第一爐熱試。 (3) 薄帶連鑄技術進展 薄帶連鑄技術已由中間試驗進入工業(yè)性階段。其工藝特點：輥輪（結晶器）與凝固鋼帶之間無相對運動，無摩擦力；冷卻速度快（ 102℃ /s），凝固時間短（ ）；拉速快， 30～ 90m/min；冶金長度短， ；不需保護渣；可生產 2～5mm薄帶。但目前還是以雙輥法為主要機型。其優(yōu)點是：簡化工序；減少投資；節(jié)約能源；成品質量好；環(huán)保好。但目前尚不能生產汽車外面板。 BHP 公司的 North Star 廠生產流程： AC 電爐 →LF→ 連鑄機（ 90mm914～1524mm） → 切割 → 除鱗 → 加熱爐 → 除鱗 →2 粗軋機（ 90mm→30mm ） → 隧道窯→ 除鱗 →6 機架精軋機（ ～ 914～ 1524mm） → 層流冷卻 → 卷取 該生產線的熱軋板表面質量改進措施：結晶器厚度增大到 90mm，卷渣減輕；結晶器采用 EMBR；三次去鱗。 該流程特點：特寬中厚板坯（最大板坯寬度近 ）；在線可調的液壓振動；漏斗狀結晶器；扇行段多節(jié)輥；漏鋼預報系統(tǒng)；自動加保護渣；二冷動態(tài)控制（氣水冷卻）；動態(tài)軟壓下（ Soft Reduction）和液芯控制系統(tǒng)（ Liquid Pool Control System）；在線裝備電解低倍檢驗機（ Electrolytic Macroetch Machine），評價薄坯內部質量；連鑄連軋生產厚板， 150mm 厚板坯軋成 50mm 厚板材，壓縮比為 3，內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 20 鋼板性能合格；生產線上有水淬箱防止鑄坯裂紋。中等厚度連鑄機生產線統(tǒng)計見表 14。中厚板坯連鑄保持了傳統(tǒng)厚板坯（ 200～250mm）與薄板坯（ 50～ 70mm）連鑄的優(yōu)點，又克服了薄板坯表面質量不良的缺點。 (15) 成材率 成材率是反映企業(yè)技術與管理水平的綜合指標，主要有：平均鋼水成材率（鋼水 → 連鑄坯） %；平均鑄 坯成材率（鑄坯 → 熱軋卷） %；綜合鋼水成材率（鋼水 → 熱軋卷） %。 薄板坯連鑄 /連軋為生產板材小于 產品提供了潛力。這類產品主要為經酸洗交貨的熱軋卷，深加工用料或供冷軋用料。這類產品生產成本較低，原材料要求不嚴，需求量大，利潤可觀。產品開發(fā)主要分為三類：（ 1）對表面質量要求不高的 B 級產品。 C＞ %, Mn＜ %；內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 18 C＞ %, Mn＞ %）、包晶鋼、不銹鋼（ C＜ %， Cr＞ 13%； Cr＞ 17%,Ni＞ 8%）、硅鋼 (C＜ % Si＞ %)、管線鋼 (HSLAC≤% Mn＜ % Nb/V/Ti)、合金結構鋼、微合金鋼。采用 LCR 可減輕中心疏松和中心偏析，有利于細化枝晶，可適當增加坯厚，有利于改善鑄坯表面質量，還可供給較薄板坯，軋制薄規(guī)格產品，節(jié)省后續(xù)軋制，增加生產靈活性。 (12) 液芯軟壓下（ LCR）和動態(tài)軟壓下（ DSR）技術應用 結晶器帶液芯軟壓下是在鑄機上部還是 延伸到整個液芯長度上，根據(jù)冶金質量和鋼種而定。 (11) 結晶器電磁制動技術 EMBR 應用 薄板坯拉速比厚板坯高，在結晶器彎月面區(qū)鋼水流動強度則大 3～ 4倍，極易造成凝固坯殼卷渣。 (9) 連鑄薄板坯厚度 薄板坯連鑄發(fā)展有四個重要變化：不再追求愈薄愈好，對于年產 250萬 t 雙流 CSP 工廠一般以 70mm 厚度為宜，也可以選擇 90mm 厚度；鑄機垂直段加長到8mm以上；板坯寬度 1560mm以上；初軋加精軋機組。工作拉速以 4～ 5m/min 為宜。 (8) 精煉工藝優(yōu)化控制 包括：無渣或少渣出鋼；鋼水中 [Ca]/[Al]s 和 [Ca]/[S]比控制；鈣處理后的軟攪拌。 可見，對以廢鋼為主爐料的電爐鋼廠，采用薄板坯連鑄 /連軋生產優(yōu)質薄板，內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 17 必須在原料條件上下功夫：廢鋼分類管理，選用優(yōu)質廢鋼；廢鋼加海綿鐵；廢鋼加鐵水（ 30%～ 50%）。殘余元素對超低碳鋼（ ULC）產品質量的影響如表 13所示。 (7) 鋼中殘余元素控制 對于電爐薄板坯連鑄連軋流程來說，主要是控制鋼中殘余元素的含量。 (6)薄板坯連鑄生產中的幾個問題 目前與薄板坯連鑄 /連軋生產線配置的煉鋼爐有轉爐流程和電爐流程兩種，而我國是以轉爐流程為主。 (5)薄板坯連鑄工藝設備特點 除繼承厚板坯連鑄的成熟技術外，還開發(fā)了適合于薄板坯連鑄的新技術：漏斗狀結晶器（核心技術）；薄壁式浸入式水口；帶液芯鑄軋技術；高拉速保護渣；結晶器非正弦液壓振動。 由此可知，在相同澆注速率條件下，薄板坯結晶器內流動強度比厚板坯要大4倍，容易把保護渣卷入凝 固殼。結晶器空間小，拉速高，流動強度大，容易卷渣。 鑄坯比表面積大，溫度高， FeO皮嚴重，高壓水除鱗不干凈，影響薄板表面質量。表面積 /體積比增加，在相同鋼水潔凈度條件下，夾雜物易集 中在鑄坯皮下，影響冷軋板的表面質量。 表 10 不同類型連鑄凝固特點 項 目 厚板坯 薄板坯 薄帶坯 尺度 /mm 150～ 300 20～ 70 2～ 4 拉速 / ～ 4～ 6 30～ 90 完全凝固時間 t/s 600 60 1 結晶器熱流 / 1～ 3 2～ 3 8～ 10 液相穴長度， m 10 5 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 15 表 11 鑄坯冷卻參數(shù)比較 鑄坯尺寸 /mm mm 比表面 / 冷卻速度 /℃ .s1 凝固終點溫度 /℃ 250 1500 900～ 1000 50 1500 1150～ 1200 鑄坯內部結構致密，偏析小 250mm1500mm鑄坯，晶粒尺寸 60μm；50mm1500mm鑄坯，晶粒尺寸 40μm。這是薄板坯快速凝固的一個很大優(yōu)點。薄板坯散熱面積增加約 4倍，拉速快約 5倍，使鑄坯表面溫度更高進入精軋機組，有利于減小軋制變形抗力。傳統(tǒng)厚板坯完全凝固需 10min 以上，而薄板坯僅需 1min 左右，因此厚板坯液芯長度一般為 20～ 25m，而薄板坯液芯長度僅為 5～ 6m。 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 14 薄板坯連鑄工藝 優(yōu)點 與傳統(tǒng)厚薄板坯連鑄相比，薄板坯連鑄技術的優(yōu)勢如表9所示。經過十多年的發(fā)展，全世界已建成薄板坯連鑄 /連軋生產線達 32條 44流連鑄機，形成每年約 4630萬 t/流的生產能力。 (3) 薄板坯連鑄工藝多樣化 薄板坯連鑄連軋生產線是以薄板坯連鑄機開發(fā)商而命名的： CSP：西馬克（ SMS）開發(fā)； ISP：德馬克（ Demag）開發(fā)，現(xiàn)與 SMS 合并為 SMS－ Demag，并稱今后不再有 ISP； FTSR：達涅利（ Danieli）開發(fā)； QSP：住友金屬（ SMI）開發(fā)； CONROLL：奧鋼聯(lián)（ VAI）開發(fā)。目前世界上已有 25座鋼廠建立了 39流 CSP 連鑄 /連軋生產線，薄板坯厚度 40～ 70mm，寬度 900～ 1680mm，熱軋帶鋼厚度 ～ 25mm。短 流程鋼廠建設薄板坯連鑄機和中等厚度板坯連鑄機已成為聯(lián)合企業(yè)的競爭對手，現(xiàn)在世界上鋼鐵企業(yè)幾乎不再建設長流程的厚板坯連鑄機。厚板坯、薄板坯、中等厚度板坯連鑄的優(yōu)點比較如表 7所示。就產品質量而言，傳統(tǒng)厚度的板坯明顯優(yōu)于連鑄薄板坯。通常，厚板坯： 200～ 250mm，單流年產量 200萬 t；薄板坯 40～ 70mm，單流年產量 50～ 70萬 t；中薄板坯 90～ 120mm，單流年產量 100～ 150萬 t；中厚板坯 130～ 150mm，單流年產量 150～ 200萬 t。對于現(xiàn)代化熱軋帶鋼生產線，澆注板坯厚度對達到這些基本要求有重要影響。 薄板坯連鑄技術的發(fā)展 (1) 板坯連鑄工藝的發(fā)展 供熱連軋生產線坯料的發(fā)展經歷了鋼綻 → 厚板坯連鑄 → 薄板坯連鑄 /連軋 →薄帶坯連鑄等幾個階段。鑄坯內部缺陷的產生主要決定帶液芯的鑄坯在二冷區(qū)的凝固過程。要清除鑄坯表面缺陷，應采用以下技術：結晶器鋼液面穩(wěn)定性控制；結晶器振動技術；結晶器內凝固坯殼生長均勻性控制技術；結晶器鋼液流動狀況合理控制技術；結晶器保護渣技術。 表 6 高級鋼材對潔凈度的要求 產品分類 鋼種 代表規(guī)格 產品材質特性要求 清潔度要求 薄板 DI 罐 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼 ~ 飛邊裂紋 T[O]20106,D20μ m 深沖鋼 超低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼 ~ 超深沖，非時效性 表面線狀缺陷 [C]20 106，[N]20106,T[O]20106， D100μ m 蔭罩鋼 低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼 ~ 防止圖像侵蝕 D100μ m,低硫化 導架結構材 13%Cr ~ 打眼加工時的裂紋 D100μ m 42Ni D5μ m， [N]50106 中厚板 管線鋼 X52~70級低合金鋼 10~40mm 氫引起的裂紋 夾雜物形態(tài)控制 低硫化， S10 106 低溫用鋼 9%Ni 10~40mm 低溫脆化 P%,S% 抗層狀撕裂鋼 結構高強鋼 10~40mm 層狀撕裂 低磷化、低硫化 無縫管 座圈材 軸承鋼 Φ50~300mm 轉動疲勞壽命 T[O]10 106, [Ti]20 106 凈化管 不銹鋼 Φ 10 mm 電解浸蝕時的 表面光潔度 T[O]20 106, [N]50 106， D5μ m 棒材 軸承 軸承鋼 Φ 30~65 mm 轉動疲勞特性 T[O]10 106, [Ti]15 106 D15μ m 滲碳鋼 SCM43 420 疲勞特性、加工性 T[O]15 106，P% 線材 輪胎鋼絲 SWRH7 82B Φ ~ mm 冷拔斷裂 非塑性夾雜 D20μm 彈簧鋼 SWRS SiCr 鋼 Φ ~10 mm Φ ~ mm 疲勞特性、 殘余應變性 非塑性夾雜 D20μm (5) 提高鑄坯表面質量的控制技術方面 內蒙古科技大學本科生畢業(yè)設計說明書 12 鑄坯表面質量好壞是熱送熱裝和直接軋制的前提條件。連鑄過程鋼水再污染，主要決定于鋼水二次氧化、鋼水與環(huán)境（空氣、渣、包襯）相互作用、鋼水流動的穩(wěn)定性、鋼渣乳化卷渣。 b) 連鑄坯潔凈度是一個系統(tǒng)工程。 (4) 提高連鑄坯潔凈度技術方面 a) 連鑄坯潔凈度評價包括：鋼