炼钢连铸生产工艺分析与研究

宋卫东 吴金钟 吴志会

摘要：随着现代化建设进程的飞速发展，钢铁行业成为影响一个国家的工业化程度的主要因素之一。随着各行各业对钢铁质量日益增高的需求，许多新型炼钢技术被引进到钢铁企业中并得到广泛应用，效果在炼钢连铸工作中尤为明显，大大提高了炼钢连铸的生产效率。以提高连铸产品的质量为行业发展目标和追求，研究探索新型的炼钢连铸工艺，减少在目前的连铸过程中容易出现的质量问题将是整个炼钢行业急需攻克的两大技术要点。只有这样才能满足我国现代化建设需要更为优质的钢铁产品这一诉求，也只有这样才能够扩大钢铁行业的市场，增加钢铁行业所带来的经济效益。

关键字：炼钢连铸，生产工艺，分析

引言：炼钢连铸技术在有效节约能源、提高金属炼钢产量和铸坯的质量等方面远远优于传统的铸钢技术。所以合适的连铸生产工艺可以推动炼钢连铸行业的发展。炼钢连铸生产的主要步骤包括以下几个：首先融化的钢水在经过水冷结晶器加工之后，会凝固成一层硬壳，接下来从结晶器的出口处拉出凝固的硬壳，然后对硬壳进行喷水冷却，等到全部凝固，最后对完全凝固好的半成品进行切割，切割成具体尺寸的毛坯料。目前在金属冶炼行业中，连铸生产工艺除了铸钢之外，对于铜、铝等材料也可以用于坯料铸造。

1连铸钢坯缺陷来源

要针对炼钢连铸工艺进行分析和研究，首先要清楚在炼钢连铸生产中存在的问题和缺陷，才可以有针对性的进行工艺研究和改进。而连铸钢坯缺陷的形成主要是以下几个原因导致的，包括成份不匀，中心疏松和穿晶，偏析，皮下气泡，内部夹渣。

首先连铸钢坯成份不匀这一缺陷是由于吹氩时间短，导致钢水搅拌不充分，如果还存在吹氩枪插入深度过浅，会导致钢坯成分更加不匀;其次，连铸钢坯中心疏松和穿晶这一缺陷是因为钢水的材质导致的，如果钢水碳成分较多，就会出现这一缺陷。如果还存在二次冷却速度过快，也会导致这一缺陷;对于连铸钢坯偏析这一缺陷是由钢坯冷却速度和内部化学成分这两种因素共同决定的，在工程实践中为了避免偏析，通常会采用降低冷却速度的办法;而对于連铸钢坯皮下气泡这一缺陷是因为在浇铸过程中，空气进入钢水中，造成了皮下气泡的出现，在工程实践中为了避免连铸钢坯皮下气泡的出现，会对钢水进行脱氧处理，检查保护渣是否受潮;最后连铸钢坯内部夹渣则是由于钢水内部不纯净，杂质多。

2连铸工艺技术分析

随着炼钢连铸生产的不断发展，目前已经形成了比较完善的炼钢连铸生产工艺，其中在行业内应用最为普遍的是薄板连铸连轧工艺，也叫做紧凑式热带生产工艺，优点在于工艺过程紧凑，生产时间短。工艺流程分为炼钢、连铸薄板坯、 剪切、加热、高压水除鳞和冷却。除了薄板连铸连轧工艺外，炼钢连铸行业内还有许多其他各具特色并且已经极为完善成熟的工艺，例如灵活性薄板坯轧制，CONROL工艺技术，QSP工艺技术。

2.1灵活性薄板坯轧制

灵活性薄板坯轧制通过提高薄板坯厚度，增加了轧机机架的方法保证了产品质量和内部组织的性能，三点除鳞、铁素体轧制和半无头轧制技术在其中也得到了应用，灵活性薄板坯轧制工艺流程分为首先通过薄板坯连铸机和旋转式除鳞机，然后再隧道式加热炉中进行加热，通过二次除鳞机，立辊轧机，粗轧机得到粗糙的半成品，最后经过保温辊道，精轧机，层流冷却，地下卷取机等多道工序加工得到最终的产品。

2.2 CONROL工艺技术

CONROL工艺技术是由西门子奥钢联公司进行研发和设计的，该公司在原有钢板轧机的基础上进行修整和改造，最终研发出 CONROL 工艺技术支持下的钢坯铸造工艺。西门子奥钢联公司这一工艺技术可以实现薄板钢坯的铸造 ，并且该工艺中由于钢坯拉伸速度的降低，缓解和改善了以往加工工艺中出现的结晶器磨损这一问题。除此之外工艺中将薄板钢坯的长度变小，这就意味着钢水输送到加热炉的辊道的长度也变小了，大大节约了生产成本，提高了经济效益。CONROL工艺技术的流程分为首先通过钢包加热炉和薄板坯连铸机进行加工处理，其次在步进梁式加热炉中加热，最后经过立辊轧机和可逆式粗轧机粗加工，在架精轧机和地下卷取机的精加工处理中得到成品。

2.3 QSP工艺技术

QSP工艺技术来自于日本钢铁企业，它主要针对中厚板坯的生产，QSP工艺技术的优点包括连铸机生产速度快，生产质量高。QSP工艺生产流程和灵活性薄板坯轧制相似，不同之处在于薄板钢坯剪切之后，辊底式隧道加热炉会进行二次加热，轧机再加工后得到产品。

3.连铸生产工艺优化

连铸生产工艺优化是通过控制头尾坯的质量和数量以及含铌钢表面横裂纹控制技术实现的。前者的理论基础是因为在炼钢连铸生产过程中，升速和降速的时间较长的两个阶段分别是刚开始浇铸时（浇铸速度呈现上升趋势，逐渐提速），结束连铸时（此时的速度呈现降低趋势），过长的升降速时间会引起这两个阶段的钢坯质量不同于生产中期阶段的钢坯质量，生产中期阶段的钢坯质量由于连铸速度稳定，质量好，但是刚开始浇铸时和结束连铸时的产品质量则相对较差，这对连铸件的整体质量会造成极大的影响。因此要对连铸生产工艺进行优化可以缩短刚开始浇铸时间和结束连铸时间，大幅度减少头尾坯的数量明，延长连铸生产中期时间，这一方法可以大幅度提高了连铸生产的整体质量，减少残次品，不合格件的数量，增加经济效益和产品合格率。

对于含铌钢表面横裂纹控制技术则是通过采用了铌微合金化的成分设计，提高产品的低 温冲击韧性和焊接性能。不过该方法有一定缺陷，容易与钢水中的碳、氮反应得到化合物，增加钢水杂质。所以应用这一方法优化连铸生产工艺时需要尽量将杂质吹至钢水表面，提前清除。

结语

钢铁企业的迅猛发展和高效生产，使得炼钢连铸生产工艺走入研发者的视野，在钢铁铸造行业中，炼钢连铸效率和产品质量成为制约因素。为满足我国现代化建设需要更为优质的钢铁产品这一诉求，急需以提高连铸产品的质量为行业发展目标和追求，进行研究探索新型的炼钢连铸工艺，提高炼钢连铸生产出的产品质量和增加经济效益。

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