高拉速连铸技术研究

摘　要：钢铁企业为我国经济增长和基础设施建设立下了汗马功劳，新时期各工业部门亦对钢铁质量提出了更新、更高的要求。面对这些要求，高拉速连续铸钢技术展现出不可比拟的优势。本文简述了高拉速连铸技术的研究热点及其特色技术，高拉速连铸技术的最大特点就是生产效率高、钢材质量好，高拉速连铸技术的特色技术主要有高拉速连铸保护渣、结晶器非正弦振动、结晶器电磁制动、精细二次冷却管理等技术。

关键词：高拉速连铸　研究热点　特色

一、前言

现阶段，我国正在由钢铁大国向钢铁强国转变，钢铁工业为我国经济增长和基础设施建设做出了巨大贡献。连续铸钢技术，简称连铸，对于提高钢铁产品质量及钢铁行业生产效率等方面具有重要的意义。通过一个国家的连铸技术水平，可以窥探该国钢铁工业的现代化程度。连铸生产过程中，在保证钢铁产品质量的前提下，提高拉速是进一步展现连铸技术优势的主要方向。高拉速连铸技术受到世界范围内各钢铁企业、技术公司、设备制造者的高度关注，是一项前景广阔的前沿技术。

二、高拉速连铸技术研究热点

随着钢铁冶炼技术的不断进步，高拉速连铸技术持续发展并逐渐成熟。但是，由于高拉速连铸技术各个技术指标依钢种类型、生产企业规模等而有所不同，目前这项技术的普及程度还不高。时下，高拉速连铸技术的研究热点主要有以下两个方面：

1.保证钢坯质量

钢铁质量的好坏直接由钢坯质量决定。通常条件下，钢坯质量由钢坯整体洁净度、钢坯表面清洁程度、钢坯内核质量决定。实际生产中，钢坯中杂质含量，亦即钢坯整体洁净度由结晶器之前钢水质量决定，钢坯表面清洁程度由高拉速连铸过程决定，钢坯内核质量由连铸过程结束后的二次冷却过程决定。

2.提高生产效率

在保证上述铸坯质量的前提之上，尽可能的提高生产效率是各个钢铁企业的生产要求。目前国内小方坯高拉速连铸技术已处于世界一流水平，但是对于板坯连铸机，由于提高拉速后造成的漏钢具有比小方坯高拉速连铸更大的负面影响，目前提高其生产效率的主要手段仍是提高作业率。

三、高拉速连铸技术特色

1.高拉速连铸保护渣

随着连续铸钢技术中拉速的不断提高，钢铁生产中很容易发生漏钢及铸坯表层质量不达标等问题。针对这些问题，国内外学者从事了大量的研究，这其中一个重要的内容就是连铸保护渣研究。目前板坯铸机拉速已达到3.0 m/min，薄板坯铸机拉速已可达到6.0m/min，且获得了良好的铸坯质量，如此高拉速的实现离不开优良的高拉速连铸保护渣。

连铸拉速的提高带来了很多新问题，如：热流增大，打破了结晶器原有的热平衡，并使结晶器所受摩擦力增大；钢水流速大使结晶器内部钢液面波动，易导致卷渣；保护渣消耗量降低，使得形成的液膜薄且不均匀，进而使其无法达到要求；坯壳在结晶器内停留时间段，易形成微小裂缝。

通过分析以上问题不难看出，高拉速连铸对保护渣的要求主要有以下几点：连铸高拉速条件下仍要保持一定的保护渣消耗量；保护渣形成的液膜应具有较好的性，以导热并降低摩擦力；具有较好的去除异物并保持物性的能力。为满足连铸高拉速对其的要求，保护渣应该具有低粘度，低熔化、结晶及凝固温度，此外，还应有较快的熔化速度和合适的碱度，从而使其在高拉速条件下仍能保持足够的消耗量。

2.结晶器非正弦振动技术

结晶器是连铸铸钢机的核心部件，它对稳定连铸操作和提高铸坯质量均有重大意义。目前常用的高拉速结晶器主要有凸形结晶器、自适应结晶器、钻石结晶器、移动式履带结晶器等几种。结晶器非正弦振动已成为发展高效连铸的关键技术，其应用可在提高拉速的同时保证良好的铸坯质量并减少漏钢。

在连铸高拉速非正弦振动技术技术中加入非正弦振动因子，改善了传统正弦振动的限制，使其具有最佳振动模式特点，能显著改善，减小摩擦，增加独立震动参数数量，增大波形曲线调节能力，增强了连铸技术对不同钢种的适应性。除此之外，这项技术对钢坯表面夹渣和偏析、皮下纯净度和结晶器内凝固传热也有积极影响。非正振动技术已成为实施高拉速连铸及提高铸坯质量的关键，而非正弦振动因子的确定则是非正弦振动技术的核心内容之一。

3.结晶器电磁制动技术

随着连铸拉速的不断提高，钢水口处钢液的速度较大，容易出现拉漏的现象。与此同时，由于钢水出口浸入的深度加大，钢水中的气泡、杂质等不容易上浮而自行移除，钢水流速过大引起坯壳表面波动形成的卷渣也引乏钢坯表面缺陷。

针对这些问题，同时结合钢水出口的具体实际，上世纪八十年代，冶金工作者发明了结晶器电磁制动技术。这项技术的原理是通过电磁作用在钢水上产生的力来降低钢水流速，从而抑制由于连铸拉速上升造成的不利影响。国内今年来也积极将该项技术应用到实际生产中，并取得了不错的成果。

4.精细二次冷却管理技术

由铁矿石冶炼产生的钢水到高拉速连铸机产生的铸坯是钢水的一次冷却过程，这个过程需严格控制各项生产参数并不断提高生产工艺；二次冷却则指高拉速连铸机产生的铸坯冷却至室温的过程，两个冷却过程都非常重要，关乎钢铁产品质量。一般情况下，钢铁企业重视第一个冷却过程，而对二次冷却过程不是特别关注。

现行的静态二次冷却配水模型已经越来越不能满足优质钢材生产的二冷需求，动态的二次冷却配水模型正在不断的成熟之中。动态二次冷却配水模型密切结合钢种、生产工艺等变化不断调整冷却条件，从而保证二次冷却的针对性和有效性。

四、小结

目前，高拉速连铸技术已成为各个钢铁公司的研究及应用热点。高拉速连铸技术可以显著的提高生产效率，提升钢材质量。由于连铸机拉速较高，高拉速连铸技术具有很多技术特色，其中高拉速连铸保护渣、结晶器非正弦振动技术、结晶器电磁制动技术、精细二次冷却管理技术等具有代表性。可以窥见，该项技术会在不断的应用与研究中不断完善、创新，从而为钢铁企业带来更大收益。

参考文献

[1]幸伟，袁德玉.高效连铸的发展状况及新技术[J].钢铁研究，2010，10.

[2]孟祥宁，朱苗勇，刘旭东.高拉速连铸结晶器非正弦振动因子研究[J].金属学报，2007，02.

[3]段大福.高拉速用连铸保护渣的研究现状[J].炼钢，2005，02.

[4]刘文红，谢檀，纪振平，等.连铸二冷配水先进控制策略的研究及应用[J].钢铁研究学报，2007，05．