连铸机毕业设计论文.doc

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1、河北工程大学毕业设计摘 要高效连铸通常定义为五高：即整个连铸坯生产过程是高拉速、高质量、高效率、高作业率、高温铸坯。本设计的内容主要包括简单的介绍了我国及世界铸钢技术的发展轨迹及未来连铸技术的发展方向。简单的介绍连铸机机型特点及选择使用的方法。本设计主要是从提高连铸机拉速和提高连铸机作业率两方面着手。从而提高连铸机设备的坚固性、可靠性和自动化水平，达到长时间的无故障在线作业，提高连铸机作业率水平。连铸工序采用多项先进技术，使得单线布置紧凑，使产品质量、生产成本、生产效率得到了优化。 关键词：连铸机型 方坯连铸 铸坯质量 结晶器优化AbstractEfficient continuous cas

2、ting is usually defined as five high : that the entire billet production process is high speed 、high quality 、 high efficiency、high operating rates. High temperature slab.The design covers the brief introduction to China and the world steel technology development path and future direction of continu

3、ous casting technology. Brief characteristics of continuous casting machine models and select the method used. This design is mainly to increase speed and improve the continuous casting machine continuous casting machine of two aspects Continuous casting machine equipment to enhance the robustness,

4、reliability and automation level, to achieve long trouble-free online operations and increase the rate of horizontal continuous casting machine operation. Continuous casting process uses a combination of advanced technology, making single compact layout, product quality, production costs, production

5、 efficiency has been optimized.Key words: continuous casting billet Slab quality Mold Optimization50河北工程大学毕业设计目 录摘 要IABSTRACTII第一章 绪论11.1 连续铸钢技术简介11.2 世界连铸技术的发展11.3 连续铸钢的优越性71.3.1 传统连铸进入工业成熟期的技术发展71.3.2 连续铸钢技术的最新发展及未来81.4 我国铸钢技术的开发与应用12第二章 连铸机的机型和特征142.1 连铸机的机型和特点142.2 连铸机的结构特征172.3 连铸机机型的选择17第三章 总体

6、设计193.1 总体方案的确立193.2 弧形连铸机总体设计计算与确定193.2.1 铸坯断面193.2.2 冶金长度（液心长度）213.2.3 拉坯速度233.2.4 连铸机生产能力的计算263.2.5 连铸机生产能力的计算283.2.6 校核铸坯是否完全凝固293.2.7 带液一点矫直的可能性293.2.8 连铸机流数的计算31第四章 振动装置设计及计算324.1 结晶器的振动参数324.2 振动机构的驱动功率（P）344.2.1 振动总负荷344.2.2 动负荷344.2.3 驱动功率P的计算35第五章 PROENGINEER软件简介36proe的简介：36第六章 结论43参考文献45附

7、录48致谢51第一章 绪论1.1 连续铸钢技术简介连续铸钢是一项把钢水直接浇铸成形的节能新工艺，它具有节省工序、缩短流程，提高金属收得率，降低能量消耗，生产过程机械化和自动化程度高，钢种扩大，产品质量高等许多传统模铸技术不可比拟的优点。自从20世纪50年代连续铸钢技术进入工业性应用阶段后，不同类型、不同规格的连铸机及其成套设备应运而生。20世纪70年代以后，连铸技术发展迅猛，特别是板、方坯连铸机的发展对加速连铸技术替代传统的模铸技术起到了决定性作用。 1.2 世界连铸技术的发展连铸坯的吨数与总铸坯(锭)的吨数之比叫做连铸比，它是衡量一个国家或一个钢铁工厂生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备

8、、工艺、管理以及和连铸有关的各生产环节发展水平的综合体现。1970-1980年，世界连铸比从44发展到284，中国的连铸比从21发展到62；至1990年，世界和中国的连铸比分别发展到628和224；到1999年，又分别发展到844和774。2000年中国连铸比发展到86，估计世界连铸比为87左右。从统计数字可以看出中国的连铸技术在近10年内得到了迅速发展。世界连铸技术的发展大体上经历了4个阶段：早期探索时期、工业应用推广时期、现代连铸技术大发展和完善时期、高速连铸技术和近终形连铸(薄板坯连铸和薄带坯连铸)技术发展时期。早期探索时期(20世纪50年代以前)连续浇铸液体金属的设想是19世纪中叶由美

9、国塞勒斯(GESellers)(1840年)、莱思(JLaing)(1843年)和英国贝塞麦(HBessemeI)(1846年)提出的，由于当时技术条件的限制，只能用于低熔点有色金属(如铅)的浇铸。最早的类似现代连铸的建议是1887年由德国德伦(RMDaelen)提出的，在其设备中已经包括上下敞口的水冷结晶器、二次冷却段、引锭杆、夹辊和铸坯切割设备等装置。1933年现代连铸之父德国容汉斯(SJung hans)开发了结晶器振动系统，从而奠定了工业上大规模采用连铸的工艺基础。同年，容汉斯在德国建成一台使用振动结晶器的立式连铸设备，并用其浇铸黄铜获得成功，月产量达1700t。1936年铝合金的连铸

10、也取得了成功。这样，从30年代开始，连铸工艺便进入有色金属的工业化阶段。但工业规模上实现钢的连铸要比有色金属困难得多，其主要原因是：钢的熔点比铝、铜高得多；钢的比热容较大，而导热系数较小，凝固速度较慢，不利于连铸；钢的生产规模也要大得多。1943年容汉斯在德国建成第一台浇铸钢水的试验性连铸机，提出了振动的水冷结晶器、浸入式水口和结晶器钢水面加保护剂等技术，为现代连续铸钢奠定了基础。第二次世界大战以后，世界各地相继建设了一些试验性和半工业性试验设备。1949年容汉斯在德国、阿勒德隆(AIleghengLudlun)公司在美国分别采用容汉斯振动结晶器系统在立式铸机上进行钢的连铸试验，1950年德国

11、曼内斯曼(Mannesmann)公司按容汉斯振动结晶器方式投产了一台工业试验性立式连铸机，后来使用振动结晶器成为标准的铸机模式。工业应用推广时期(20世纪5060年代) 从50年代起，连铸开始用于钢铁工业。世界上第一台工业生产性连铸机是1951年在苏联红十月钢厂投产的立式半连续装置，但作为连续式浇铸的铸机是1952年英国巴路(BarrOW)钢厂建立的双流立弯式连铸机。50年代投产的连铸机多为立式、单流，建筑高度大，投资多，连铸速度难于提高，铸坯断面小而且主要为方坯，生产规模较小。但此期间出现了一些专门从事连铸技术开发的集团，对后来连铸技术的发展和推广应用起了很大的作用。60年代连铸技术进入工业

12、性推广阶段，19631964年曼内斯曼公司相继建成了方坯和板坯弧形连铸机，这种机型较之立式连铸机高度低、操作方便，并能为工业上急需的热轧、冷轧带钢和厚板生产提供钢坯，很快就成为发展连铸的主要机型，对连铸的推广应用起了很大的作用。此外这时氧气转炉已用于钢铁生产，原有的模铸铸锭工艺已不能满足炼钢的需要，这也促进了连铸的发展。此期间还出现了旋转式圆坯连铸机、空心圆坯铸机和工字型异型坯连铸机。在英国的谢尔顿(Shelton)钢厂实现了全连铸(见连铸比)。现代连铸技术大发展和完善时期(20世纪7080年代末) 70年代由于国际能源危机的出现和连铸本身固有的节能优势，使连续铸钢进入迅猛发展时期。在世界粗钢

13、产量一直徘徊在7亿t左右的情况下，连铸坯产量却持续增长(见图4)。连铸设备和工艺技术日益完善，先后出现了结晶器在线调宽、带升降装置的盛钢桶回转台、多点矫直、连续矫直、压缩矫直、气水喷雾冷却、连铸电磁搅拌、保护浇注、中间罐冶金、上装引锭杆、轻压下、多节辊、二冷动态控制、在线质量控制、共振结晶器、液面自动控制、漏钢预报等一系列新技术、新设备和新工艺，有力地促进了连铸机生产率的提高，保证了连铸坯的质量。此外，转炉复吹技术、超高功率电弧炉和各种炉外精炼技术的发展与应用，以及钢铁工业朝着大型化、高速化、连续化方向发展，都为连铸的发展创造了条件。80年代连铸进入完全成熟的全盛时期，在世界范围内连铸比以每年

14、4的速度增长，1998年全世界连铸比达833，连铸已取代模铸成为占统治地位的浇铸工艺。连铸机设计、自动控制和铸坯质量都达到一个新的水平，从钢水的纯净化、温度控制、保护浇注、初期凝固现象对表面质量的影响，保护渣在高拉速下的行为和作用，结晶器综合诊断技术，冷却制度的最佳化，铸坯在凝固过程的力学问题，消除和减轻变形应力的措施以及控制铸坯凝固组织的手段等一系列冶金现象的研究；直到生产工艺、操作水平和装备水平的不断提高和完善，总结出完整的对铸坯质量控制和管理的技术。几乎所有的钢种都可以进行连铸，并逐步实现连铸坯热装轧制和连铸坯直接轧制。此期间一些工业发达国家已接近或基本上实现了全连铸化。图470年代以来

15、世界钢产量、连铸比增长图 纵坐标钢产量/Mt在几个产钢大国中，日本连铸发展最快，其生产能力和技术水平都处于世界领先地位，在1970年日本国连铸比不到10，到1985年已突破90，1997年达966。原联邦德国连铸发展也较快，1987年其连铸比已达879，1997年德国的连铸比达96，其技术水平较高，尤其是设备设计及制造技术居世界领先地位。法国的连铸在80年代以后也在迅猛发展，1987年连铸比即达931，仅次于日本。美国因拥有较大的初轧开坯能力，在70年代建设连铸机较少，发展较慢，自80年代以后加速了连铸的发展，到1990年连铸比已达671，1997年达947。前苏联是研究连铸较早的国家之一，6

16、0年代其连铸技术还处于世界领先地位，但它的炼钢设备以平炉为主，不适应连铸生产的特点，其连铸机又多为立式，生产能力较低，影响了连铸的发展，因此1985年以前连铸一直停滞不前，连铸比在10左右，1997年属于前苏联的一些国家的连铸比也只有339，远远低于世界平均水平。高速连铸技术和近终形连铸发展时期(20世纪80年代末90年代) 80年代中后期，以高质量、高温无缺陷铸坯生产为基础，实现高连浇率、高作业率、高拉速连铸技术迅速发展。为提高小方坯连铸机的生产率、降低生产成本，各国都设法消除结晶器坯壳与铜壁之间的气隙，改善传热，以提高拉速。为此提出了各种新型的结晶器。如康卡斯特(concast。)的凸型结

17、晶器(Convexmould)、奥钢联(VAI)的钻石结晶器(Di arnold mould)、达涅利(Danieli)的自适应结晶器(Danam mould)。使用这些新型结晶器可使120mm120mm方坯的拉速由28mmin增加到43mmin，150mm150mm方坯的拉速由2mmim增加到35mmin。经过近30年的努力，连续铸钢已取代钢锭模铸。各国广泛采用厚度为150250mm的连铸坯生产板材，但对市场需求量大的板带(中板、薄板)产品，仍存在加工量较大、能量消耗较高、生产周期较长、成本较高的问题，也即对连铸坯的厚度仍有进一步减薄的需要。因此开发浇铸更薄(5070mm)的板坯、更高的浇注

18、速度(56mmim)，使生产能力更具经济规模(80150万ta)的连铸技术，甚至开发从钢水直接浇成薄带的连铸技术，已成为世界钢铁界研究的热点。从1989年第一条薄板坯连铸连轧生产线投产以来，到90年代末已实现工业化生产的薄板坯连铸、连轧工艺有以下几种：紧凑式带钢生产工艺(CSP)、在线带钢生产工艺(IsP)、灵活薄板轧制工艺(FTSR)、连铸连轧工艺(cONROLL)、住友(Sumitomo)工艺(SMI)、蒂平斯(Tippens)带钢技术(TSP)、超薄热带工艺(uTHS)等。到1998年底全世界已投入生产或正在建设的薄板坯连铸连轧生产线共30条，总生产能力为每年4192万t热轧带钢。其中C

19、SP生产线18条，ISP生产线4条，FTSR生产线3条。1998年底，由新日铁和三菱重工共同开发的世界首套带钢直接浇铸设备在新日铁不锈钢事业部光钢铁厂开始工业化试生产，该工艺可将钢水直接浇铸成厚25mm、宽7601330mm的钢带，铸速2075mmin，从浇铸到卷取生产线全长689m。中国连铸技术的发展 中国是世界上研究和应用连铸技术较早的国家之一，自50年代中期就开始进行连铸技术的研究。1956年重工业部的钢铁研究所曾在一台简单的半连续铸机上浇铸80mm圆坯，1957年当时的上海钢铁公司中心实验室吴大柯主持设计并建成了一台立式连铸机，浇铸断面尺寸为75mm180mm的小矩形坯，这是中国第一台

20、工业性试验连铸机。1958年底，一台由北京钢铁学院徐宝升教授主持设计的生产性立式连铸机在重庆第三炼钢厂投产。1964年6月由徐宝升教授主持设计的一台大型方、板坯兼用弧形连铸机在该厂投产，这也是世界上最早的工业生产用弧形连铸机之一。在中国早期设计的连铸机上，很早就使用了钩头式永久引锭杆、钳式结构拉矫机和大型机械液压剪，这些设备在当时都是比较先进的。但在世界连铸技术大发展的60年代末到70年代末，由于缺乏与世界的交流，未能及时有效地借鉴先进技术，中国连铸发展速度明显减慢，到1978年用于生产的连铸机只有21台，连铸坯产量11270万t，连铸比仅为35。1979年以来，冶金工业部把发展连铸作为重大技

21、术政策，并在总结本国连铸生产经验的基础上，提出“以连铸为中心，炼钢为基础，设备为保证”的生产技术路线，促使中国连铸进入了新的发展时期。其后十余年里，引进了一批具有80年代先进水平的小方坯、板坯和水平连铸机。在引进的同时，原冶金工业部组织国内设计、科研、高等院校、设备制造厂家和生产厂家先后开展了小方坯连铸、板坯连铸、不锈钢连铸、合金钢连铸、水平连铸、高效连铸等技术的科研、设备和生产工艺攻关，积极消化移植国外技术，推进国产化进程。在此基础上，发展了一批具有现代化水平的方坯和板坯连铸机，使中国的连铸在80年代得到了很大的发展。连铸机台数、连铸坯产量、连铸比逐年上升(见图5)，连铸机机型齐全，布局和产

22、品结构日趋合理。连铸新技术不断推广应用，科研成果不断涌现，薄板坯和薄带坯连铸技术在此期间也取得重大阶段性成果。1985年出现了第一个全连铸钢厂武汉钢铁公司(武钢)第二炼钢厂，该厂在发展连铸过程中积累的成果和做法曾为中国连铸事业的发展提供了样板。80年代末到90年代，宝山钢铁集团公司(宝钢)、鞍山钢铁集团公司分别投产了从日本引进的大型双流板坯连铸机，太原钢铁公司、上海第三钢铁厂分别投产了由奥钢联(VAI)引进的不锈钢板坯连铸机。其中宝钢的两台双流板坯机，在装备技术、操作水平、铸机作业率和产品质量等方面都可与国际水平相媲美。1996年10月开工的武钢三炼钢厂投产一台从西班牙引进的高度现代化的双流大

23、板坯连铸机，成为中国第一家以全连铸方式投产的大型钢厂。1996年5月，珠江钢厂、邯郸钢铁总厂、包头钢铁公司三家企业引进德国西马克公司(SMS)CSF-薄板坯连铸连轧工艺协议签订，为中国的薄板坯连铸建设拉开了序幕。马鞍山钢铁公司也由康卡斯特公司引进一台近终形H型异型坯弧形连铸机，浇铸525mm300mm120mm和750mm456mm120mm两种异型坯。90年代中后期，中国高效连铸技术在方坯连铸领域取得突破性进展，广州钢铁公司150mm150mm3流铸机拉速达 30mmin；首都钢铁公司120mm120mm8流铸机工作拉速为3035mmin；济南钢铁公司120mm120mm4流铸机工作拉速为3

24、842mmim，单流年产量达15万t。同时攀枝花钢铁公司220mm1600mm的板坯拉速也取得了18mmin的高速浇铸的成果。经过近30年的发展，中国连铸已取得很大成就，到1997年1月，已建成连铸机280台821流(连铸机数量居世界第一)，其中板坯连铸机50台56流，方坯连铸机214台719流，其他类型连铸机16台38流，1998年生产连铸坯7883万t，连铸比达688。但与世界先进水平相比，在设备、自动控制、工艺技术和品种质量等方面，中国连铸技术都还有较大的差距，需要进一步改善和提高。发展趋向 连续铸钢技术自50年代步入工业化以来，以提高连铸生产率、改善连铸坯质量、降低连铸坯能耗、扩大连铸

25、坯品种为宗旨的新技术不断涌现和发展。展望21世纪，所能预测到的发展方向大致包括：近终形连铸(尤其是薄板坯和薄带坯连铸)、高速连铸、高质量产品的连铸，以及与三者相关的低过热度浇铸、半凝固加工和过程与质量控制等技术。90年代虽有几种薄板坯连铸工艺相继付诸工业化生产，但在实践中都遇到各种各样的问题，尚在不断改进和完善之中。这些技术基本上都是源于传统连铸技术，从整个近终形连铸技术来说它们只是在当前技术基础上的中间过渡技术。近终形连铸的巨大节能、高效、低投资优势将推动其进一步发展，在21世纪初期薄板坯连铸技术可望逐步完善，并取代大部分传统连铸热轧、冷轧工艺。近终形异型坯连铸和薄带连铸技术也将进一步发展并

26、进而完善。1.3 连续铸钢的优越性连铸过程是在连续状态下，钢液释放显热和潜热，并逐渐凝固成一定形状铸坯的工艺过程。钢在这种由液态向固态转变过程中，体系内存在有动量、热量和质量的传输过程，存在相变、外力和应力引起的变形等过程，所有这些过程均十分复杂，往往耦合进行或相互影响。与模一初轧开坯工艺相比，连铸工艺具有如下优点： (1)简化了铸坯生产的工艺流程，省去了模铸工艺的脱模、整模、钢锭均热和开坯工序。流程基建投资可节省40，占地面积可减少30，操作费用可节省40，耐火材料的消耗可减少15。 (2)提高了金属收得率，集中表现在两方面一是大幅度减少了钢坯的切头切尾损失；二是可生产出的铸坯最接近最终产品

27、形状，省去了模铸工艺的加热开坯工序，减少金属损失。总体讲，连铸造工艺相对模铸工艺可提高金属收得率约9。 (3)降低了生产过程能耗，采用连铸工艺，可省去钢锭开坯均热炉的燃动力消耗。可节省能耗1/41/2。(4)提高了生产过程的机械化、自动化水平，节省了劳动力，为提高劳动生产率创造了有利条件，并可进行企业的现代化管理升级。1.3.1 传统连铸进入工业成熟期的技术发展(1)目前国外的常规连铸生产已趋成熟，连铸机的作业率普遍大于80，大型板坯连铸机连铸约100200万t钢才漏钢一次，已基本可生产无缺陷铸坯(包括合金钢)。而中国连铸机生产稳定性较差，事故相对较多，作业率还偏低，铸坯质量还有一定的差距。

28、(2)近终形连铸连轧技术在国外已产业化或加快产业化步伐。目前，国外已投产和在建中的薄板坯连铸连轧生产线约有50多套，薄带连铸已建多台工业试验机组，预计不久将实现产业化。而中国还处于起步阶段。 (3)国外高效连铸技术进一步发展。国外低碳板坯速普遍大于2m/min，最高可达3.0m/min；130mm130mm和150mm150mm低碳方坯最大2 连铸生产设备 连铸机的发展大致经历了立式立弯式弧形超低头形水平等几个阶段。每次新机型的出现，说明了技术的进步。但每种机型都各有其特点，有它的最适应的范围，还没有一种机型完全取代其它机型的趋势。目前，连铸机除满足产量要求外，从生产率、铸坯品种质量、铸坯断面

29、、降低连铸机高度、节省基建和设备投资等方面综合分析，以弧形连铸机较为优越，它是应用的主要机型。但板坯连铸机的总趋向是用直弧型替代弧型，以消除可减轻铸坯内弧侧夹杂物积聚问题。据悉，日本NKK已将所有板坯连铸机改为直弧型。 连铸生产所用设备通常可分为主体设备和辅助设备两大部分。主体设备主要包括：(1)浇铸设备一钢包运输设备、中间包及中间包小车或旋转台；(2)结晶器及其振动装置；(3)二次冷却装置(小方坯连铸机、大方坯连铸机和板坯连铸机有很大差别)；(4)拉坯矫直机设备一拉坯机、矫直机、引锭链、脱锭与引锭子链存放装置；(5)切割设备一火焰切割机与机械剪切机等。辅助设备主要包括：(1)出坯及精整设备一

30、辊道、推(拉)钢机、翻钢机、火焰清理机等；(2)工艺设备一中间包烘烤装置、吹氩装置、脱气装置、保护渣供给与结晶器润滑装置等；(3)自动控制与测量仪表一结晶器液面测量与显示系统、过程控制计算机、测温、测重、测长、测速、测压等仪表系统。1.3.2 连续铸钢技术的最新发展及未来我国的双辊薄带连铸技术研究始于1984年，“七五”期间国内有上海钢铁研究所等多家单位把目光瞄准薄带连铸技术，有的单位开展了研究工作。其中东北大学生在异径双辊薄带连铸的开发研究中取得了较大成果。用高速钢连铸成薄带制作成锯条提供用户使用。近来东北大学生有将异径双辊薄带连铸改成同径双辊薄带连铸的设想。重庆大学也进行了同径双辊薄带连铸

31、的实验室研制工作。上海钢铁研究所从1984年开始研制第一台双辊薄带连铸机。至今，上海钢铁所研究中心的薄带连铸研究室完成了国家下达的薄带连铸“七五”、“八五”重大科技攻关任务，经冶金部、国家计委组织专家鉴定，取得了重大科研成果，业已先后建成三套内水冷同径双辊薄带连铸机组，并已成功地浇铸出2-4mm厚，250-600mm宽薄带坯数十吨，部分带坯经冷轧后的带钢其性能达到了相当于传统工艺生产带坯的国家标准，并已将部分铸带供用户使用，近年来，上海钢铁研究所的双辊薄带连铸技术得到国内许多钢铁企业的重视和欢迎，目前该项技术一边在向产业化方向迈进，一边正在向某些钢铁企业进行技术转让。但是由于在过去的研究过程中

32、投入资金及场地等条件的限制，某些单项技术的研究还有待于进一步深入，所以在产业化的进程中以及向企业推广过程中要进一步完善和提高这项技术。 我国双辊薄带连铸技术现状 上海钢铁研究所的双辊薄带连铸技术开发研究工作在国内处于领先地位，某些单项技术的研究，如双辊薄带连铸机组中，水口布流技术、水冷辊的结构设计、液压侧封顶紧装置、轧制力和速度闭环的自动检测与控制技术等均已接近或达到薄带连铸世界先进水平。图1（略）为双辊薄带连铸机示意图，这是一组结晶辊直径500mm-1200mm，辊面宽度250mm-600mm，能一次浇铸1吨2.5-4mm厚不锈钢薄带的连铸机试验机组，该机组采用了比较合理的新型水口进行布流，

33、自动化的侧封顶紧装置确保钢水严密封住，图2（略）为侧封顶紧与移动装置。采用新的辊套结构，辊套材料寿命长，冷却水走向较合理，图3（略）为双辊薄带连铸机结晶辊示意图，辊面温度场分布均匀。双辊采用二套独立的传动机构，并在控制上利用PLC计算机工作站对轧制力、速度进行闭环控制，轧制压力直接采用高精度应变式压力传感器来检测并实现T-V高精度闭环控制，夹送辊传动与主机同步，整个连铸过程可以由计算机自动完成预定的操作程序。对预紧力、轧制力、辊缝、水压、水温、水流量，转速等参数能集中采集、处理和显示。图4（略）为控制系统的工作流程框图。 经过在该机组上几十炉次的试验，基本上掌握了以18-8不锈钢为主的部分钢种

34、的开浇温度、布流方式、水口形状、连铸速度、液位高度、侧封技术、轧制力、铸带厚度、辊面涂层、二次冷却方式等参数和技术关键，连铸出的带坯表面光洁，经酸洗、抛光、冷轧、热处理等工序成品达到国家标准水平，部分产品已提供给用户使用。双辊薄带连铸技术开发过程是一个不断解决难题的过程。上海钢铁研究所在1984年建成的我国第一台双辊薄带连铸机，钢水由一台容量为50kg的中频感应炉提供，进行了一系列探索性试验和研究，至1987年又建成了第二套双辊薄带连铸机，该机双辊直径为500mm，辊面宽度为250mm，“八五”期间上海钢研所又承担了国家重点科研攻关项目继续对双辊薄带连铸技术进行攻关，并于1996年建成了第三套

35、机组，其辊径达1200mm，辊面宽度为600mm，能一次浇铸1吨薄带坯。上海钢铁研究所经十余年科研攻关所取得的科研成果以及建成的三套双辊薄带连铸机组，为薄带连铸技术在我国实现产业化，向钢铁企业推广奠定了良好的基础。上海钢铁研究所同时又同上海大学、北京科技大学、北京自动化研究院等单位合作开展了这一领域的多项研究工作，如工艺参数匹配、硅钢和不锈钢浇铸分析，带坯凝固机理及热流计算、带坯组织与性能、带坯轧制工艺参数检测等等。近期，上海钢铁研究所的双辊薄带连铸技术已向钢铁企业推广，在这过程中这项技术又有了突破性的进展。最新建成的一台薄带连铸机的热调试表明，铸带速度已从原先的25-30m/min，提高至4

36、0m/min左右，轧制力及液位高度、辊缝等工艺参数更趋合理，连铸带坯质量有明显提高，基本消除了横向裂纹和纵向裂纹。钢包温降问题、侧封板和水口及中间包在线加热问题得到解决，液压侧封顶紧与移动装置能将钢水严密封住，铸带边缘光滑，铸带边部质量有明显提高，侧封的使用寿命也成倍延长。自动检测和控制系统又有新的提高。预计我国双辊薄带连铸技术将在本世纪未下世纪初实现产业化。 对我国双辊薄带连铸技术发展的展望 薄带连铸技术工序少，能大大减少基建投资和能源消耗。若将从钢锭至冷轧带的成本计为100%，那么薄板连铸至冷轧带的成本只有55%。而薄带连铸至冷轧带的成本仅为12%，因此薄带连铸对于不锈钢生产厂和没有热轧设

37、备的中小钢铁企业具有很大的吸引力。市场经济使企业家们从注重钢铁产量转变为追求经济效益，不但国外的大工厂在研究开发薄带连铸，近年国内已有几十家钢铁企业先后来到上海钢铁研究所，他们对薄带连铸的产业化开发寄予厚望，有的干脆当场拍板，参与到双辊薄带连铸的产业化开发过程中来，有的对现有技术要求转让。市场需要薄带连铸，薄带连铸也需要市场。至今，上海钢研所研究中心薄带连铸研究室一方面在为产业化继续攻关，另一方面，正在把这项技术推广给具有远见并具备一定条件的企业，其中硅钢薄带连铸和不锈钢薄带连铸的技术转让工作分别进行到了设备设计和热调试的阶段。由国家计委、冶金部下达的“双辊薄带连铸产业化”“九五”国家重点科技

38、攻关项目也正在展开工作。我们预计，在国家、企业和科研人员的共同努力下，我国的双辊薄带连铸技术开发一定能赶上世界先进水平，实现产业化。在实现产业化的进程中以下问题必须引起高度重视、某些技术难题还有待解决。 （1）必须具备足够的开发费用。国外薄带连铸试验投入巨资暂且不说，就我国“八五”攻关实际情况而言，某些单项关键技术的迟迟不能解决，很大程度上是受制于开发费用的原因。国个大多采用合作开发方式筹集资金的技术，我国应该采用股份制的形式来发挥国家、企业和社会公众的积极性，解决资金短缺的矛盾。开发薄带连铸这样的一种高新技术，应该以技术开发研究实际需要框算资金，而不能让资金来限制这项技术的发展。我国作为钢铁

39、生产和消费大国，薄带连铸这个世界公认的冶金前沿技术的开发成功，对于提高劳动生产率，增强企业的竞争实业，对于确立我国在该领域的地位具有广泛的社会效益和巨大的经济效益。任何一项高收益的投资都是有风险的，为了我国二十一世纪钢铁工业的振兴，我们目前投资于薄带连铸是明智的选择，我们应该果断地投资。 （2）为了提高薄带连铸机的连铸经济效益必须提高连铸坯的表面质量和内在质量，增加浇铸的钢水量。薄带连铸研究开发的事实已经表明，薄带连铸的优势在于节省大量的基建和设备投资、水电能源和工人费，而它目前影响效益的主要因素也很明显，一是铸带质量对收得率的影响，二是由于薄带连铸每次浇铸时消耗的中间包、水口、侧封板耐火材料

40、等辅料在一次铸钢量少的情况下对吨钢成本产生的影响以及一次铸钢量少对收得率及劳动生产率的影响。国外的研究分析也表明，薄带连铸要达到一定的年产量及质量水平才能体现出它的经济效益。为此在该项技术的产业化进程中要解决的主要矛盾应围绕以上二点进行。这里包含着许多技术难题，包括钢水纯净度、布流技术、结晶辊技术、侧封技术、液位稳定技术、自动控制技术、质量跟踪与冷轧工艺技术等等。我们可以把这引起技术分为三类，一类是国际、国内都没有解决的难题或是虽有国外报道但无法得以的这些技术；第二类是国内其它领域或项目已经解决或是可以移值的技术，第三类是国外已研制成功且有引进可能的技术，对于第二、三类技术我们只需引进、移值，

41、不必从头开始研制，否则我们将浪费有限的时间，永远跟在别人后面。这类技术包括上述的钢水纯净度，不必重点设专题研究，炉外精炼技术日趋成熟和多样化，国内完全有能力提供比较纯净的钢水。水冷辊的铜质辊套在国内要马上解决辊面镀Ni的问题有困难，靠薄带连铸课题组去研究这个问题是得不偿失的，而国外成熟的薄带连铸铜质辊套已经商品化。液位高度的检测与控制是影响铸带表面质量的关键之一，日本新日铁公司的薄带连铸液位波动已能控制到1.6mm以内，而我国搞了十年攻关液位波动还难以控制在以上数据的20倍以内，我国在这方面的基础技术较落后，如果一味关起门来摸索，是难以赶上国际薄带连铸总体水平的。侧封板耐火材料我们目前只做过1

42、吨以下钢水量的连铸试验，根据使用情况分析要达到浇铸3吨以上钢水是困难的，而国外的侧封技术对于连铸10吨以上钢水甚至一次浇铸92吨钢水均能胜任，引进侧封材料，可以把我们的科研力量集中到研究侧封机构上，这样可以加快侧封技术的研究进程，把一定的力量放到电磁与固体相结合的侧封研究中是必需的，因为国外对该项技术保密性极强，连是否实际使用电磁侧封也不愿透露，而侧封要满足长时间浇铸是必须解决的问题。在某些单项技术引进或移植的基础上，我国双辊薄带连铸技术在短期内实现产业化是有可能的，从前面所述的解决带坯质量和提高连铸钢水量的总目标着手，探讨如下： 带坯质量 铸带的质量问题包括纵向裂纹、横向裂纹、表面碴点、冷隔

43、、横向厚度公差、纵向厚度公差等。目前发现带坯表面有时存在碴点，细小的纵向裂纹和横向纹裂。横向厚度公差是铸带横截而成为楔型（中间厚二边薄），纵向厚度公差是铸带长度方向厚度不均匀。碴点的产生是纯净不够的钢水以及在浇铸过程中钢水产生二次氧化。横向裂纹的形成主要是沿带宽方向的传热不均匀引起冷却速率不一致，裂纹区域的冷却速率要比无缺陷区域小，冷却不均匀产生不均匀收缩应变，局部的拉伸应变的积聚导致了裂纹的产生。铸带楔型的产生主要是由于结晶辊工作面的变形引起的。铸带长度方向公差同液面波动、轧制力、铸带速度等因素有关。纵向裂纹是由于熔融钢水在熔池表面的波动产生冷块以及二次氧化的产物、钢碴在熔池表面的积留并进入

44、辊缝造成不均匀热传导所致。冷隔的形成是侧封板吸热挂上冷钢脱落后进入熔池及熔池表面浮碴进入辊缝形成的。 连铸钢水量 连铸时的一次浇铸钢水量大小直接影响连铸成本，它同铸带质量一样是这项技术的关键问题。影响我国薄带连铸一次铸钢量的因素较多，主要有连铸线速度、钢水保温时间、侧封寿命、水口寿命，而连铸线速度跟自动化技术、配套辅机、结晶辊材质等有关。 由上面分析可见，在薄带连铸过程中，某些单项技术是有其相对独立性的，但在影响连铸坯质量，一次浇铸钢水量的因素中，许多问题间是有联系的，我们既要看到矛盾的特殊性，又要看到矛盾的普遍性，抓住主要矛盾。为了得到质量好的薄带，要利用炉外精炼的钢水。一次铸钢量少于5-1

45、0吨，钢包要有保温措施，中间包要注入保护气体，中间包耐火材料层提高保温性，并在线加热。熔池表面及侧封板表面用气体燃料，这样的目的是防止侧封吸热过多和钢水温降过快及二次氧化，以增加浇铸钢水量和提高铸带质量。水口要保证钢水沿辊面方向均匀分布，并利用滑动水口的滑板连同高精度的液压伺服机构作为控制钢水流量、流速的执行机构；其指令由控制及采集水冷辊转速、水冷辊辊缝和轧制力及液位高度探测器闭环的自动化浇铸控制系统提供，侧封机构能保证连续浇铸10分钟以上的液压顶紧移动侧封配上在线加热装置防止浇铸过程中产生冷钢。结晶辊为铜质表面镀Ni辊套，浇铸速度50m/min以上，铜质辊套可提高连铸速度，对于提高铸坯质量和

46、产量均是必要的，目前国外的薄带连铸机均倾向采用铜辊。连铸带坯经二次冷却（不锈钢固溶温度控制在1100左右，硅钢在1300左右，冷却至600）后无芯卷取。在以上的描述中有的是硬件，有的是软件，硬件大多可以利用现有相关技术或移植或引进，软件是较难从外面得到的，它包括连铸中工艺参数（轧制力、铸带速度、液位波动、铸带厚度之间的关系等）、主辅机和自动化系统匹配，铸带质量同各部分设备运作之间关系以及技术人员素质和技术、管理水平。只有解决了硬件问题，再配上好的软件，薄带连铸的产业化才会成为现实。1.4 我国铸钢技术的开发与应用第一 我国与工业发达国家起步时间相差不大。世界第一条薄板坯连铸连轧CSP生产线19

47、89年在美国Nucor 的Crawfondsville 厂投产。我国第一条薄板坯连铸连轧CSP生产线1999年在珠钢钢厂投产，只相差1 0年。而钢铁方面其他技术我国起步晚得多。以氧气顶吹转炉为例，西欧、北美、日本等国家在20世纪50年代起步，而我国这一技术的成套引进是在80年代投产的宝钢。我国工业技术落后的重要原因之一是我国工业现代化过晚； 第二 我国从20世纪90年代以来，国民经济增长速度加快，国内市场对钢材的需求强劲，为薄板坯连铸连轧技术的发展提供了巨大空间；第三 我国地方重点钢铁企业面临结构调整，需要由长材为主转向以板材为主。薄板坯连铸连轧技术由于其独特的优势-工艺紧凑、投资省、建设周期

48、短，而适应了结构调整的需要。薄板坯连铸连轧技术的应用，加快了各省重点钢铁企业结构调整的步伐。这一些都超出了人们的预料。当前，对我国来说，当务之急是充分发挥薄板坯连铸连轧技术特点进行产品开发，我们不能满足于薄板坯连铸连轧生产线产量的增加，而应把注意力转向产品品种的开发上。随着第二代CSP技术的发展，目前，薄板坯连铸连轧生产的产品品种已覆盖板带材品种的85%以上，在不同厂家已生产过包晶钢、电工钢、深冲钢、铁素体和奥氏体不锈钢及多相钢等热轧带卷。近几年开发的新品种主要有管线钢(x52、x60、x80) ，DQ级深冲钢、集装箱钢、高耐候性能钢。最近，包钢攻克多项技术难关，终于成功地开发出微合金钢和低合金钢，填补了我国这一研究领域里的空白，形成了具有我国自主知识产权的核心技术。1.5本设计的主要任务1、方坯连铸机总体设计及计算 (1)拉坯速度