冶金文化節(jié)PPT

1、連續(xù)鑄鋼 發(fā)展與展望亨利貝塞麥?zhǔn)翘岢鲞B鑄思想的第一人。他在1858年鋼鐵協(xié)會倫敦會議的論文模鑄不如連鑄中提出了這一設(shè)想，但一直到20世紀(jì)40年代，連鑄工藝才實(shí)現(xiàn)工業(yè)應(yīng)用。在這一段時(shí)間內(nèi)，由于鋼的高熔點(diǎn)和高導(dǎo)熱率等原因，研究人員遇到了許多問題。在連續(xù)鑄鋼開始出現(xiàn)時(shí)，最先使用的是立式連鑄機(jī)。這種連鑄機(jī)有一個(gè)用彈簧固定的結(jié)晶器，產(chǎn)量通常很低，且因?yàn)殇撆c結(jié)晶器粘結(jié)，漏鋼并不少見。振動結(jié)晶器的想法應(yīng)歸功于德國人SeigfriedJunghans，他首創(chuàng)了有色金屬的連續(xù)鑄造。1952年，英國巴羅鋼廠將這個(gè)概念引入煉鋼領(lǐng)域，當(dāng)時(shí)使用的是德國曼內(nèi)斯曼提供的直結(jié)晶器立式連鑄機(jī)。這便是工業(yè)化連續(xù)鑄鋼的開端。 世界

2、連鑄技術(shù)的發(fā)展大體上經(jīng)歷了4個(gè)階段：早期探索時(shí)期、工業(yè)應(yīng)用推廣時(shí)期、現(xiàn)代連鑄技術(shù)大發(fā)展和完善時(shí)期、高速連鑄技術(shù)和近終形連鑄(薄板坯連鑄和薄帶坯連鑄)技術(shù)發(fā)展時(shí)期。連續(xù)澆鑄液體金屬的設(shè)想是19世紀(jì)中葉由美國塞勒斯(GESellers)(1840年)、萊思(JLaing)(1843年)和英國貝塞麥(HBessemeI)(1846年)提出的，由于當(dāng)時(shí)技術(shù)條件的限制，只能用于低熔點(diǎn)有色金屬(如鉛)的澆鑄。最早的類似現(xiàn)代連鑄的建議是1887年由德國德倫(RMDaelen)提出的，在其設(shè)備中已經(jīng)包括上下敞口的水冷結(jié)晶器、二次冷卻段、引錠桿、夾輥和鑄坯切割設(shè)備等裝置。1933年現(xiàn)代連鑄之父德國容漢斯(SJu

3、ng hans)開發(fā)了結(jié)晶器振動系統(tǒng)，從而奠定了工業(yè)上大規(guī)模采用連鑄的工藝基礎(chǔ)。同年，容漢斯在德國建成一臺使用振動結(jié)晶器的立式連鑄設(shè)備，并用其澆鑄黃銅獲得成功，月產(chǎn)量達(dá)1700t。1936年鋁合金的連鑄也取得了成功。1943年容漢斯在德國建成第一臺澆鑄鋼水的試驗(yàn)性連鑄機(jī)，提出了振動的水冷結(jié)晶器、浸入式水口和結(jié)晶器鋼水面加保護(hù)劑等技術(shù)，為現(xiàn)代連續(xù)鑄鋼奠定了基礎(chǔ)。第二次世界大戰(zhàn)以后，世界各地相繼建設(shè)了一些試驗(yàn)性和半工業(yè)性試驗(yàn)設(shè)備。1949年容漢斯在德國、阿勒德隆(AIleghengLudlun)公司在美國分別采用容漢斯振動結(jié)晶器系統(tǒng)在立式鑄機(jī)上進(jìn)行鋼的連鑄試驗(yàn)，1950年德國曼內(nèi)斯曼(Mannes

4、mann)公司按容漢斯振動結(jié)晶器方式投產(chǎn)了一臺工業(yè) 試驗(yàn)性立式連鑄機(jī)，后來使用振動結(jié)晶器成為標(biāo)準(zhǔn)的鑄機(jī)模式。從50年代起，連鑄開始用于鋼鐵工業(yè)。世界上第一臺工業(yè)生產(chǎn)性連鑄機(jī)是1951年在蘇聯(lián)紅十月鋼廠投產(chǎn)的立式半連續(xù)裝置，但作為連續(xù)式澆鑄的鑄機(jī)是1952年英國巴路鋼廠建立的雙流立彎式連鑄機(jī)。50年代投產(chǎn)的連鑄機(jī)多為立式、單流，建筑高度大，投資多，連鑄速度難于提高，鑄坯斷面小而且主要為方坯，生產(chǎn)規(guī)模較小。但此期間出現(xiàn)了一些專門從事連鑄技術(shù)開發(fā)的集團(tuán)，對后來連鑄技術(shù)的發(fā)展和推廣應(yīng)用起了很大的作用。60年代連鑄技術(shù)進(jìn)入工業(yè)性推廣階段，19631964年曼內(nèi)斯曼公司相繼建成了方坯和板坯弧形連鑄機(jī)，這種

5、機(jī)型較之立式連鑄機(jī)高度低、操作方便，并能為工業(yè)上急需的熱軋、冷軋帶鋼和厚板生產(chǎn)提供鋼坯，很快就成為發(fā)展連鑄的主要機(jī)型，對連鑄的推廣應(yīng)用起了很大的作用。此外這時(shí)氧氣轉(zhuǎn)爐已用于鋼鐵生產(chǎn)，原有的模鑄鑄錠工藝已不能滿足煉鋼的需要，這也促進(jìn)了連鑄的發(fā)展。此期間還出現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)式圓坯連鑄機(jī)、空心圓坯鑄機(jī)和工字型異型坯連鑄機(jī)。在英國的謝爾頓鋼廠實(shí)現(xiàn)了全連鑄。70年代由于國際能源危機(jī)的出現(xiàn)和連鑄本身固有的節(jié)能優(yōu)勢，使連續(xù)鑄鋼進(jìn)入迅猛發(fā)展時(shí)期。在世界粗鋼產(chǎn)量一直徘徊在7億t左右的情況下，連鑄坯產(chǎn)量卻持續(xù)增長。連鑄設(shè)備和工藝技術(shù)日益完善，先后出現(xiàn)了結(jié)晶器在線調(diào)寬、帶升降裝置的盛鋼桶回轉(zhuǎn)臺、多點(diǎn)矯直、連續(xù)矯直、壓縮矯直

6、、氣水噴霧冷卻、連鑄電磁攪拌、保護(hù)澆注、中間罐冶金、上裝引錠桿、輕壓下、多節(jié)輥、二冷動態(tài)控制、在線質(zhì)量控制、共振結(jié)晶器、液面自動控制、漏鋼預(yù)報(bào)等一系列新技術(shù)、新設(shè)備和新工藝，有力地促進(jìn)了連鑄機(jī)生產(chǎn)率的提高，保證了連鑄坯的質(zhì)量。80年代連鑄進(jìn)入完全成熟的全盛時(shí)期，在世界范圍內(nèi)連鑄比以每年4的速度增長，1998年全世界連鑄比達(dá)833，連鑄已取代模鑄成為占統(tǒng)治地位的澆鑄工藝。直到生產(chǎn)工藝、操作水平和裝備水平的不斷提高和完善，總結(jié)出完整的對鑄坯質(zhì)量控制和管理的技術(shù)。幾乎所有的鋼種都可以進(jìn)行連鑄，并逐步實(shí)現(xiàn)連鑄坯熱裝軋制和連鑄坯直接軋制。此期間一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家已接近或基本上實(shí)現(xiàn)了全連鑄化。80年代中后期

7、，以高質(zhì)量、高溫?zé)o缺陷鑄坯生產(chǎn)為基礎(chǔ)，實(shí)現(xiàn)高連澆率、高作業(yè)率、高拉速連鑄技術(shù)迅速發(fā)展。為提高小方坯連鑄機(jī)的生產(chǎn)率、降低生產(chǎn)成本，各國都設(shè)法消除結(jié)晶器坯殼與銅壁之間的氣隙，改善傳熱，以提高拉速。為此提出了各種新型的結(jié)晶器。如康卡斯特的凸型結(jié)晶器、奧鋼聯(lián)的鉆石結(jié)晶器、達(dá)涅利的自適應(yīng)結(jié)晶器。使用這些新型結(jié)晶器可使120mm120mm方坯的拉速由28mmin增加到43mmin，150mm150mm方坯的拉速由2mmim增加到35mmin。 連續(xù)鑄鋼長期以來一直局限在電爐鋼廠內(nèi)，大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)1970年才開始生產(chǎn)連鑄板坯。借助科學(xué)理論對凝固現(xiàn)象的深入了解推動了連鑄的發(fā)展。煉鋼技術(shù)在同一時(shí)期內(nèi)的發(fā)展也是

8、連鑄工業(yè)化的一個(gè)先決條件。低成本的電爐煉鋼和聯(lián)合鋼鐵廠的堿性氧氣轉(zhuǎn)爐煉鋼比平爐更能保證連鑄鋼水的供應(yīng)。今天，在這些煉鋼工藝中，比重最大的是氧氣煉鋼，占到了633，相比之下，電爐和平爐分別占331和36。 連鑄工藝的主要優(yōu)勢可概括為：收得率比模鑄提高1012，成本降低20；由于從鋼水到終產(chǎn)品的生產(chǎn)環(huán)節(jié)減少了，所需人時(shí)降低；取消了脫模、加熱和初軋，設(shè)備投資低；有實(shí)現(xiàn)全連鑄和高度自動化的可能性。 由于這些固有的優(yōu)點(diǎn)，隨著澆鑄產(chǎn)品質(zhì)量的提高，連鑄延伸進(jìn)了模鑄的領(lǐng)域，普及度迅速提高。 1970年，連鑄鋼僅占粗鋼產(chǎn)量的4，而到今天，已經(jīng)達(dá)到了驚人的88。世界鋼鐵供大于求的形勢即將消退，供需平衡即將恢復(fù)，粗

9、鋼產(chǎn)量年平均增長速度4。2001年連鑄鋼產(chǎn)量8503億t；2002年增長了62，達(dá)到9036億t。2003年粗鋼產(chǎn)量為9648億t，較前一年增長了68；而2004年的粗鋼產(chǎn)量達(dá)到了105億t，增幅88，該年連鑄產(chǎn)量達(dá)到937億t。 在產(chǎn)鋼大國中，中國占據(jù)世界連鑄鋼產(chǎn)量的2372，其后是日本1276和美國1038。中國連鑄比9120，低于工業(yè)國的平均水平，但高于88的世界平均水平。在提高世界平均連鑄比方面，中國仍將扮演重要角色。 鋼鐵生產(chǎn)者已經(jīng)開始尋找能夠充分發(fā)揮連鑄優(yōu)點(diǎn)的技術(shù)。德國SMS首當(dāng)其沖于1989年在紐柯安裝了薄板坯連鑄機(jī)。這臺連鑄機(jī)上的漏斗形結(jié)晶器是新鮮事物，而其余部分的結(jié)構(gòu)則與普通

10、連鑄機(jī)相似。這推動了薄板坯連鑄機(jī)在全球范圍的工業(yè)化進(jìn)程，產(chǎn)品厚度介于4070mm，正常拉坯速度55mmin。 薄板坯連鑄的成功并沒能阻止鋼鐵生產(chǎn)者繼續(xù)探索更薄的連鑄技術(shù)，研發(fā)重心是貝塞麥最初提出的帶鋼連鑄概念。1999年，紐柯、BHP和IHI發(fā)起了Castrip工藝的工業(yè)化進(jìn)程，蒂森克虜伯、于齊諾爾和VAI的Eurostrip也開始用鋼水直接澆鑄帶鋼。 在這種雙輥帶鋼連鑄工藝中，鋼水灌注到兩個(gè)逆向轉(zhuǎn)動的澆鑄輥之間，兩個(gè)陶瓷側(cè)擋板壓在澆鑄輥上，故構(gòu)成了一個(gè)鋼水池。鋼水在鑄輥上產(chǎn)生凝殼，凝殼延伸到兩輥間的接觸點(diǎn)，在此處合成一體，隨著穿過鑄輥縫而形成連續(xù)的鋼帶，向下移動離開連鑄機(jī)。形成2mm厚帶鋼的

11、這個(gè)過程大約需要04s。根據(jù)鋼帶厚度、鑄輥尺寸和鋼水池深度的不同，澆鑄速度通常從40mmin到130mmin不等。 最早的近終形連鑄是為工字梁和型鋼開發(fā)的，用八字形異型坯取代了方坯和矩形坯。工字梁異型坯降低了軋制的成本與能耗，提高了生產(chǎn)效率，其普通規(guī)格為（4801050）（355450）（120165）mm，拉坯速度04525mmin。經(jīng)過近30年的發(fā)展，中國連鑄已取得很大成就，到1997年1月，已建成連鑄機(jī)280臺821流(連鑄機(jī)數(shù)量居世界第一)，其中板坯連鑄機(jī)50臺56流，方坯連鑄機(jī)214臺719流，其他類型連鑄機(jī)16臺38流，1998年生產(chǎn)連鑄坯7883萬t，連鑄比達(dá)688。但與世界先進(jìn)水平相比，在設(shè)備、自動控制、工藝技術(shù)和品種質(zhì)量等方面，中國連鑄技術(shù)都還有較大的差距，需要進(jìn)一步改善和提高。 發(fā)展趨向 連續(xù)鑄鋼技術(shù)自50年代步入工業(yè)化以來，以提高連鑄生產(chǎn)率、改善連鑄坯質(zhì)量、降低連鑄坯能耗、擴(kuò)大連鑄坯品種為宗旨的新技術(shù)不斷涌現(xiàn)和發(fā)展。展望21世紀(jì)，所能預(yù)測到的發(fā)展方向大致包括：近終形連鑄(尤其是薄板坯和薄帶坯連鑄)、高速連鑄、高質(zhì)量產(chǎn)品的連鑄，以及與三者相關(guān)的低過熱度澆鑄、半凝固加工和過程與質(zhì)量控制等技術(shù)。90年代雖有幾種薄板坯連鑄工