连铸技术的现状及发展趋势

连铸技术的现状及发展趋势

肖和佳

上海马钢机电科技有限责任公司，上海 200092

摘要：随着科学技术的发展，连铸技术的发展也越来越趋向于成熟。本文主要介绍了连铸技术在国内外的发展现状和趋势，用到电磁冶金、终形连铸、中间包的加热、结晶器液压振动、在线调宽、摩擦力监控和中间包连续测温等技术，在介绍技术的同时，又联系现实的生产状况，分析了它的发展状况。

关键词：连铸技术；现状；发展；趋势

一、近终形连铸技术的介绍

近终形连铸技术就是一种集连铸、轧制和热处理为一体的可以生产特殊新材料的一种技术，它最大的特点就是快速凝固，这样可以生产出传统轧制工艺无法生产的材料。连铸技术分为多种，下面介绍薄板坯连铸和薄带连铸技术。对于薄板坯连铸技术，薄板坯连铸技术早在1989年就开始投产，在美国最先兴起，结合了德国当时最先进的生产技术。随着时代的发展，薄板坯连铸技术也日渐成熟，早先只有国外公司拥有这种生产技术，现在，中国已经成为薄板坯连铸产能最大、生产线最多的国家。对于薄带连铸技术，它相对于其它连铸技术更为先进，它属于冶金领域中一项前沿技术。它又分为前期传统的技术和现代薄带连铸技术，区别于以前它最大的特点就是薄带连铸技术更加综合，它集连铸、轧制和热处理技术为一体，生产的薄带坯更加精细，并且可以一次成型。现在的连铸技术中最受关注还有就是双辊薄带连铸技术，它广受关注的原因就是此种高效的生产工艺可以提高生产效率，增加高额的经济效益^[1]。双辊薄带连铸这种工艺非常复杂，所以至今没有完全掌握，虽然近些年有些突破性进展，但是，想要达到商业化量产阶段是不可能的，还是需要大量的研究和探索工作。其中有几大问题，第一就是生产中的裂纹，这是制约此项技术发展的重大原因之一。第二就是厚度不均匀的问题，现在能实现的厚度就是在小范围内波动，但还是不利于冷轧过程的进行。第三就是连铸的速度，上面也提到，现在的技术不足，生产成品的速率低下，不能满足商业化需求。第四就是薄带的宽度小，并且侧封还不理想。剩下的还有铸辊的材质问题、钢液的氧化问题、二次冷却问题等等。

电磁冶金

电磁搅拌技术

电磁搅拌就是改变钢液流场的一种技术，通过电磁的力量让控制钢液的流动，可以间接控制产品的质量。这种技术最大的优点就是非接触性和无污染性，对于非接触性，就是电磁搅拌使用的电磁搅拌力，区别于传统的冶金更具有科学性和技术性，也显的比较专业。实际的工作工程中，这种技术会受到各种不确定因素，需要的非常专业的技术操控，也需要非常高的工艺功底才行。电磁搅拌主要分为三大类型，分别是结晶器电磁搅拌、二冷段电磁搅拌和二冷二段电磁搅拌。对于结晶器电磁搅拌技术，它是一种最普遍的技术，因为它适合于各种连铸机，并且它的技术优点多，比如，可以减少铸坯里边的杂质和改善表面的质量。但它的使用会影响液面自动控制系统，所以必须在结晶器的下方安置电磁搅拌装置，而且一般是外置的电磁搅拌的技术^[2]。对于二冷段电磁搅拌，它还分为二冷一段和二冷二段电磁搅拌技术，一段的二冷电磁搅拌技术，安装在结晶器的足辊处。因为它易安装、成本低等特点，所以它最受欢迎。相对于第一种，二段的二冷电磁搅拌技术，可以显著的促进铸坯的晶粒细化。对于凝固末端电磁搅拌，它为了保证搅拌最终的效果，一般都是安装在凝固末端，使用的设备的液芯直径要在70毫米左右并且可调节，这样才对高碳含量的钢种的浇铸有显著效果。

电磁制动技术

电磁制动主要是通过在钢液经过的地方施加和流速相垂直的磁场，通过物理学中的欧姆定律就可以算得感应电流，然后涉及洛伦兹力和磁感应强度等知识，让产生的作用力阻止钢液的流动。在上世纪八十年代就出现了电磁制动技术，直到现在，这种技术一直在更新换代，逐步走向完善。电磁制动主要分为三种，最早是局部磁场技术由瑞典和日本联合研究的一种技术，这种技术在钢液出口处设有两个制动区域，当时很流行，但是随着实际使用的增加，越来越多的问题涌现出来。首先，局部磁场的磁场范围有限，所以磁场区域窄，如果钢液流速很快就没法得到足够的减速，制动效果很不好。其次就是有些钢液会从浸入式水口直接流出，完美躲开磁场区域导致沟道的出现，影响钢质。对于条形磁场，也是上世纪末开发的一种制动装置，由于它的磁场覆盖面积广，有稳定的钢液制动效果，所以在当时广受欢迎。它只有一点缺点很致命，就是磁场位置和水口出流的角度如果不合适则会影响制动效果。对于流动控制结晶器，相对于上边提到的两种制动器，它是优点最多的，它可以通过安装在结晶器液面的上部磁极控制液面波动，还可以通过下部磁极控制钢流的冲击深度，流速越大控制力越强，考虑非常全面。但是物理因素是不可避免地，对于坯宽、坯速等对电磁的制动还是有影响的，需要做到精确处理这些变量。

中间包加热和结晶器技术

对于中间包加热技术，是为了控制中间包的钢水温度来提高生产、改善质量的方法之一。因为在生产过程中，会有热损耗，所以温度相对偏低的钢液是需要重新加热的。目前，中间包加热的方法有多种，比如电弧、电渣、等离子、电磁加热等。种种实践得出现在的磁感应加热和等离子体加热是最受欢迎的

^[3]。首先采用电磁加热时，加热器要放在中间包底部，因为这样既可以加热又可以让杂质上浮，效率更高，成本更低。采用等离子体加热时，就是用高温等离子对钢水进行加热，优点就是等离子体装置方便调节，影响加热的变量好控制，不污染环境。结晶器有在线调宽技术和非正弦振动技术，在线调宽技术主要就是提高铸机的作业率，能提高生产能力和生产效率。非正弦振动技术的目的就是为了防止拉漏和拉裂事故，结晶器不振动的话就会导致铸坯质量低下的问题，因为冷却的钢液会和结晶器粘合。在技术问世以来，它就广受认可，在高质量的生产过程中起着决定性作用。对于其它像摩擦力监控技术和测温等技术，在生产制造中也是起着不容小觑的作用。

总结：随着科学技术的不断进步，我国的连铸技术也在逐步完善，虽然和其它国家有着一定的差距，但是相信在不久的未来，以我国的发展能力，定会在连铸技术领域占据国际领先地位。因此，我国应该不断地引进新技术，不断创新，为提高连铸技术做贡献，为我国的发展做贡献。

参考文献：

[1] 陈亚贤,姚曼.结晶器振动阻力在线监测应用研究.中国金属学会2001年中国钢铁年会论文集.北京:中国金属学会,2001:682—685．

[2] 欧阳民,万翔,丘文生.中间包钢水连续测温技术在韶钢的应用.钢铁研究,2007,5(3):43—44．

[3] 郑大鹏,孔德才,田彬.结晶器调宽控制系统的原理与应用.可编程控制器与工厂自动化(PLC&FA),2007(12):108

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