立式連鑄發(fā)展簡(jiǎn)史

立式連鑄是最早用于工業(yè)生產(chǎn)的連鑄技術(shù)。1933年德國(guó)容漢斯(S.Junghans)發(fā)明結(jié)晶器振動(dòng)技術(shù)，解決了由于初凝坯殼與結(jié)晶器粘連而引發(fā)的拉漏問(wèn)題后，連鑄進(jìn)入工業(yè)應(yīng)用，50年代到60年代前期，世界各國(guó)相繼建設(shè)立式連鑄機(jī)，但是由于這種類型鑄機(jī)建設(shè)費(fèi)用高、生產(chǎn)效率受高度的限制，加之連鑄技術(shù)尚不完善，所以發(fā)展速度緩慢。

世界上第一臺(tái)工業(yè)試驗(yàn)性立式連鑄機(jī)于1946年在英國(guó)的勞莫爾工廠(Low Maor)建成，澆鑄小斷面鑄坯。第一臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)用小方坯立式連鑄機(jī)于1952年在英國(guó)的巴路(Barro)鋼廠建成，第一臺(tái)板坯連鑄機(jī)(半連續(xù)立式鑄機(jī)，板坯斷面為180mm×800mm)在前蘇聯(lián)紅十月鋼廠建成。

中國(guó)第一臺(tái)工業(yè)試驗(yàn)立式連鑄機(jī)于1956年在上海鋼鐵研究所建成。第一臺(tái)工業(yè)生產(chǎn)型立式連鑄機(jī)于1958年建成于重慶第三鋼鐵廠，澆鑄斷面為170mm×250mm。1964年弧型連鑄機(jī)問(wèn)世，立式連鑄機(jī)的建設(shè)多為弧型鑄機(jī)替代，但尚有少數(shù)立式鑄機(jī)仍在建設(shè)，甚至80年代還有新建立式連鑄機(jī)的，中國(guó)太原鋼鐵公司第三煉鋼廠即在1985年建設(shè)一臺(tái)半連續(xù)澆鑄不銹鋼、合金鋼的立式鑄機(jī)。立式鑄機(jī)大部分還在繼續(xù)發(fā)揮作用，但也有部分已經(jīng)拆除或改建。立式連鑄機(jī)以前蘇聯(lián)擁有量最多，法國(guó)次之。

澆鑄和鑄坯凝固全部過(guò)程都是在垂直狀態(tài)中進(jìn)行的連續(xù)鑄鋼|煉鐵類型。這種連鑄|軋鋼的中間罐、結(jié)晶器、二冷區(qū)、拉矯機(jī)、切割設(shè)備以及接受定尺鑄坯等一系列設(shè)備和操作均布置在一條垂直的中心線上(見(jiàn)圖1)。鋼水從中間罐注入結(jié)晶器后，初凝鑄坯經(jīng)二冷區(qū)加速凝固，由拉坯機(jī)以設(shè)定的拉速拉出，經(jīng)切割后，定尺鑄坯進(jìn)入翻鋼斗中，翻斗接受鑄坯后將鑄坯放至水平狀態(tài)由輸送輥道運(yùn)出(地坑式鑄機(jī)有提升機(jī)將鑄坯提至地坪面上后再由地面輥道輸出)，或者由翻鋼斗傾斜倒到斜式履帶運(yùn)輸機(jī)，由履帶運(yùn)輸機(jī)將鑄坯送到地面上由地面輥道輸出，再由拉鋼(或推鋼)機(jī)將鑄坯推到集中冷床上。

1—中間罐;2—結(jié)晶器;3—二冷區(qū);4、5—拉坯機(jī);6—切割設(shè)備;

7—翻鋼斗;8—坑下輸送輥道;9—提升機(jī);10—地面輥道

立式連鑄主要工藝特點(diǎn)是：

(1)鋼液從中間罐注入直立的結(jié)晶器，鋼液中大顆粒夾雜物及部分小夾雜有可能上浮到表面，使用保護(hù)渣澆注時(shí)，夾雜可被保護(hù)渣吸收，而殘留在鑄坯內(nèi)的夾雜物分布較均勻，不會(huì)出現(xiàn)弧型連鑄時(shí)鑄坯內(nèi)夾雜物在內(nèi)弧面積聚現(xiàn)象。

(2)鑄坯的冷卻均勻，凝固組織對(duì)稱性好。

(3)坯在凝固過(guò)程及在鑄機(jī)內(nèi)不受彎曲、矯直等外力的作用，鑄坯內(nèi)部不會(huì)有機(jī)械應(yīng)力引起的裂紋缺陷，且由于鋼水靜壓力較大，易于凝固補(bǔ)縮，所以立式連鑄適宜于澆注合金鋼及裂紋敏感性高的鋼種。

但是立式連鑄設(shè)備總高度大，由于鑄坯在垂直狀態(tài)凝固，設(shè)備總高度還要隨澆鑄坯斷面的增加和拉速度的提高而增大，鑄坯定尺愈長(zhǎng)鑄機(jī)高度愈大，一般立式鑄機(jī)的高度比弧型連鑄機(jī)的高度大兩倍，澆鑄同類型斷面鑄坯，弧型鑄機(jī)只有立式鑄機(jī)高度的1/3。

如大型板坯或方坯鑄機(jī)的高度(澆鑄平臺(tái)到輸出輥道的上表面距離)在30m以上，一般較小斷面的立式鑄機(jī)高度也需20m左右，所以廠房高度很高或需將鑄機(jī)部分設(shè)備建在地坑中(中國(guó)唐山鋼廠一煉鋼車間的立式鑄機(jī)地坑深度為18m)。

因此立式連鑄的基建工程量大，廠房或地坑的建設(shè)費(fèi)用高。此外鑄坯的運(yùn)出較麻煩，一旦鑄造過(guò)程出現(xiàn)故障、鑄機(jī)只能停止工作。自20世紀(jì)60年代弧型連鑄機(jī)問(wèn)世以來(lái)，立式連鑄機(jī)的建設(shè)基本上為弧型機(jī)替代。

連鑄機(jī)可以按多種形式來(lái)分類。若按結(jié)構(gòu)外形可把連鑄機(jī)分為立式連鑄機(jī)，立彎式連鑄機(jī)，帶直線段弧形連鑄機(jī)，弧形連鑄機(jī)，多半徑橢圓形連鑄機(jī)和水平連鑄機(jī)。隨著連鑄技術(shù)的發(fā)展，又開(kāi)展了輪式連鑄機(jī)，特別是薄板坯連鑄機(jī)的研究。

如果按照連鑄機(jī)所澆鑄的斷面的大小和外形來(lái)區(qū)分，連鑄機(jī)又可分為板坯連鑄機(jī)、小方坯連鑄機(jī)，大方坯連鑄機(jī)、圓坯連鑄機(jī)、異形斷面連鑄機(jī)和薄板坯連鑄機(jī)。在方坯連鑄機(jī)中也包括矩形坯連鑄機(jī)，通常把澆鑄斷面或當(dāng)量斷面積大于200×200mm的鑄坯叫大方坯，斷面或當(dāng)量斷面積小于160×160mm的鑄坯叫小方坯，寬厚比大于3矩形坯稱為板坯。

若按連鑄機(jī)在共用一個(gè)鋼水包下所能澆鑄的鑄坯流數(shù)來(lái)區(qū)分，則可分為單流、雙流或多流連鑄機(jī)。

連鑄割嘴是用于連鑄切割的專用割嘴，連鑄割炬的嘴頭部分，由此噴出切割氧流及預(yù)熱火焰的混合氣流。比普通割嘴大，可切割厚度厚，一般由割嘴體、割嘴芯、割嘴外殼組成。

連鑄割嘴的好壞直接決定切割質(zhì)量的好壞及切割割縫的大小、鋼材成本的節(jié)約，質(zhì)量好的連鑄割嘴正常情況下能用3個(gè)月，并且保證割縫，如150cm的鋼坯3mm割縫，質(zhì)量不好的連鑄割嘴用4天以后割縫就會(huì)越來(lái)越大，影響切割質(zhì)量，浪費(fèi)鋼材。

使用神麒新型連鑄割嘴前后效果對(duì)比圖：（左：使用前；右：使用后）

連鑄切割要想真正起到高效率、節(jié)約成本的目的，除了連鑄切割機(jī)、連鑄割嘴之外，連鑄氣體的選擇也很重要，傳統(tǒng)的工業(yè)燃?xì)?-乙炔，火焰溫度高，但切割有熔渣，燃燒污染大，已經(jīng)被人們摒棄。新型工業(yè)燃?xì)?-天然氣工業(yè)燃?xì)猓ㄊ羌尤胂⊥寥剂显鲆鎰┑奶烊粴?，稀土燃料增益劑的作用是提高天然氣的活性，可增加天然氣的溫度），是連鑄火焰切割氣體的最佳選擇，可以充分利用連鑄切割機(jī)的高效、自動(dòng)化的切割方式，結(jié)合天然氣工業(yè)燃?xì)獗旧淼母邷囟?，再加上其清潔能源的機(jī)制，在連鑄切割中不僅可以提高切割效率，更能節(jié)約燃?xì)獬杀尽?