高效连铸

随着连铸技术迅猛发展和日趋成熟，生产操作稳定性大为提高，但高效连铸技术推广尚有很大空间。由于连铸高效化须综合考虑所浇钢种及其热敏感性、热传导性、中心组织质量等因素，同时还要在工艺上创造适宜条件。高效连铸在连铸生产中所占比例还较低。高效连铸技术的开发，主要是从提高连铸机生产率和提高连铸坯质量两方面着手。

（1）提高连铸机生产率

连铸机生产率的提高，实际上是在保证铸坯质量的前提下，浇铸速度、铸机作业率、连浇炉数的全面提高。中国钢材生产结构是长型材较多，板材比较少（约40%）。对于小方坯连铸机，提高生产率的核心是提高拉速。对于板坯连铸机而言提高生产率的核心是提高连铸机作业率。这是因为板坯连铸机的拉速受炉机匹配条件及铸机本身冶金长度的限制，过高拉速所造成的漏钢危害对板坯连铸机的影响远远高于小方坯连铸机。

（2）提高连铸坯质量

铸坯质量决定着最终产品的质量，提高铸坯质量是各钢铁企业努力实现的目标之一。提高连铸坯的质量包括：提高铸坯洁净度（控制钢中非金属夹杂物数量、类型、尺寸、分布、形态）；提高铸坯表面质量（减少纵裂纹、横裂纹、星形裂纹、夹渣）和提高铸坯内部质量（减少中间裂纹、角部裂纹、中心线裂纹、疏松、缩孔、偏析）。连铸坯质量控制策略为：铸坯洁净度决定于钢液进人结晶器之前的各工序；铸坯表面质量决定于钢液在结晶器的凝固过程；铸坯内部质量决定于钢液在二冷区的凝固过程 。

国际上连铸机的高作业率及铸坯质量保证体系已经达到高的水平，早已达到或超过中国的攻关目标，进入90年代国际上也在追求连铸高速拉坯。据报导日本国板坯连铸机的拉速在国际上遥遥领先。方坯连铸提高拉速的试验研究和各国之间的竞争热潮是在进入90年代以后。在80年代末一些单位曾发表过一些提高拉速的试验和设想的报导，但是具有工业生产实用价值的提高拉速的技术方案是在1994年以后提出的。世界几个制造连铸机专业公司提出的技术方案和可以达到的拉速指标，所提出的提高拉坯速度的技术措施主要是改进结晶器的结构，提高结晶器的综合导热能力，以及延长结晶器的长度到900～1000mm。德马克的技术在斯洛伐克的一家工厂试用已取得实绩，奥钢联的技术措施将在中国的杭州钢厂和武汉钢铁公司的第一炼钢厂实施。中国的一些设计研究单位及设备制造厂也相继宣布可以进行高效化改造或具有高效改造的技术措施。

高效连铸是指中国的一种高效率连铸技术。中国常规连铸机的技术经济指标是：150mm×150mm方坯的拉速在2.0m/min以下；120mm×120mm方坯在3.0m/min以下，板坯连铸的拉速为1.0～1.2m/min，铸机作业率大都在60%～70%。为此在第9个五年计划（1995～1999年）的国家科技攻关任务中提出要实现连铸的高效率，即高效连铸 。

高效连铸的具体要求是

（1）拉坯速度：150mm×150mm方坯≥3.0m/min；120mm×120mm方坯≥4.2m/min，厚度≥180mm的板坯≥1.8m/min。

（2）铸机作业率≥85%。

（3）铸坯无缺陷率≥90%。

小方坯连铸机的单流年产量由5～8万t提高到12～15万t。攻关任务由连铸技术国家工程研究中心与有关科研院校，工厂合作承担，方坯以广州钢铁股份有限公司，板坯由攀枝花钢铁集团公司为依托单位。高效连铸的攻关内容包含钢水质量的提高；浇铸工艺的优化改进；改进结晶器的结构和提高导热能力；结晶器振动装置适于高拉速需要，要求振动轨迹误差小，运动平稳；二冷系统适当加强，满足高拉速特点；拉矫系统将单点矫直改为连续矫直或两点矫直。其他相关技术包括结晶器保护渣的性能要求适应高拉速条件，加强自动控制，设备快速更换等一系列技术措施。攻关目标已于1998～1999年完成，方坯连铸的高效技术已在中国10多个工厂的连铸机上转化成功，如首都钢铁公司的第三炼钢厂、济南钢铁公司的第一炼钢厂等的方坯连铸机上都实施了高效化改造，连铸机的铸坯拉速、作业率、铸坯质量均有大幅度的上升综合指标均达到或接近高效攻关目标要求。其他指标也相应得到改善。连铸机单流的年产量超过10万t，济南钢铁公司第一炼钢厂的方坯连铸机改造后的年流产量已达15万t。

连铸机改造及提高生产效率在中国有很大的经济效益，中国共有连铸机300多台，总计流数在1000流以上，其中方坯连铸机200多台，约占总台数2/3，小方坯连铸机流年产量平均6万t，如果高效改造实现，小方坯连铸的总生产能力将提高近1倍，可节约的基建投资费用是很可观的，同样板坯连铸高效改造在全国推广，其经济效益也是巨大的 。2100433B

连铸切割要想真正起到高效率、节约成本的目的，除了连铸切割机、连铸割嘴之外，连铸气体的选择也很重要，传统的工业燃气--乙炔，火焰温度高，但切割有熔渣，燃烧污染大，已经被人们摒弃。新型工业燃气--天然气工业燃气（是加入稀土燃料增益剂的天然气，稀土燃料增益剂的作用是提高天然气的活性，可增加天然气的温度），是连铸火焰切割气体的最佳选择，可以充分利用连铸切割机的高效、自动化的切割方式，结合天然气工业燃气本身的高温度，再加上其清洁能源的机制，在连铸切割中不仅可以提高切割效率，更能节约燃气成本。

在连铸设备中，结晶器是连铸机的关键部件，钢液通过结晶器壁散热冷却，形成一定厚度的坯壳。目前高效连铸结晶器一次冷却普遍采用水缝管式结构，水缝作为结晶器冷却水通道，结晶器冷却水以9-12m/s 的速度自下而上从水缝中流过，使结晶器具有良好的冷却效果。

为实现高拉速，要求结晶器具有足够的冷却强度，主要通过采用高效结晶器铜管和高精度水缝技术实现。高效结晶器铜管内腔几何形状采用连续锥度或多锥度，以适应铸坯的凝固收缩规律，减小坯壳与结晶器铜壁之间的气隙热阻，尤其是减小角部气隙热阻，增加传热效率；水缝采用高精度窄水缝设计，其宽度一般取3.5-4mm，窄水缝能提高冷却水的流速，水缝高精度可改善水流的均匀性，保证结晶器冷却强度。结晶器一次冷却保证铸坯出结晶器时，形成厚度均匀而强度足够的坯壳，以能抵抗钢液静压力和拉坯力，避免漏钢事故 。

连铸割嘴是用于连铸切割的专用割嘴，连铸割炬的嘴头部分，由此喷出切割氧流及预热火焰的混合气流。比普通割嘴大，可切割厚度厚，一般由割嘴体、割嘴芯、割嘴外壳组成。

连铸割嘴的好坏直接决定切割质量的好坏及切割割缝的大小、钢材成本的节约，质量好的连铸割嘴正常情况下能用3个月，并且保证割缝，如150cm的钢坯3mm割缝，质量不好的连铸割嘴用4天以后割缝就会越来越大，影响切割质量，浪费钢材。

使用神麒新型连铸割嘴前后效果对比图：（左：使用前；右：使用后）