連鑄設(shè)備連續(xù)鑄鋼技術(shù)優(yōu)勢(shì)

這種先進(jìn)的鑄造技術(shù)因國內(nèi)外鋼鐵工業(yè)的高速發(fā)展而在國內(nèi)外得到普及。它可被應(yīng)用于生產(chǎn)連續(xù)鑄鋼錠、有色金屬錠，連續(xù)鑄管等鋼材的生產(chǎn)。和普通鑄造過程相比較，連續(xù)鑄造制造過程具有很顯然的優(yōu)勢(shì)如下:

1、根據(jù)連續(xù)鑄造工業(yè)制造的原理優(yōu)勢(shì)可知，在整個(gè)制造過程中，熔融的液態(tài)金屬被結(jié)晶器、二次冷卻設(shè)備快速冷卻，形成微觀組織致密、均勻的鋼材，從微觀組織上提高機(jī)械性能。普通模鑄很難保證鑄件上部和下部組織均勻;

2、普通鑄造所必須的冒口在連續(xù)鑄造生產(chǎn)時(shí)成為非必須選項(xiàng)，保障生產(chǎn)的連續(xù)鑄錠質(zhì)量的均一性。不必像普通鑄鋼那樣軋制時(shí)切頭去尾，節(jié)約金屬，甚至可以提高鋼材生產(chǎn)的收得率至99%以上;

3、連鑄鑄造原理決定這種制造過程工序更簡單，除去了造型及其它造型準(zhǔn)備工序，減小了生產(chǎn)占用土地面積，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度;

4、機(jī)械化和自動(dòng)化生產(chǎn)模式很容易在連續(xù)鑄造生產(chǎn)中推行，大規(guī)模的連鑄生產(chǎn)保障產(chǎn)品質(zhì)量的均衡穩(wěn)定，直接把連軋生產(chǎn)無縫對(duì)接到連鑄生產(chǎn)線的末端組成連鑄連軋生產(chǎn)線。連鑄連軋使得鋼材的生產(chǎn)更為迅捷高效 。

連續(xù)鑄鋼技術(shù)的主要設(shè)備主要包括:鋼包、鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間罐、結(jié)晶器、二次冷卻及導(dǎo)向裝置、結(jié)晶器振動(dòng)裝置、拉矯機(jī)、引錠存放裝置、切割裝置、鑄坯運(yùn)出裝置等。連鑄技術(shù)的生產(chǎn)工藝主要包括以下幾個(gè)過程。首先，將開采的鐵礦石放入煉鋼爐中進(jìn)行燒結(jié)熔融變?yōu)橐簯B(tài)鋼水，調(diào)質(zhì)除去氮硫磷等工序形成滿足連續(xù)鑄造冶煉要求的鋼水，鋼包從高爐里取出鋼液并置于鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)上，經(jīng)鋼包回轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)使得鋼包置于中間包上方澆位;然后，打開鋼包底部滑門開關(guān)，將鋼水注入到中間包中，調(diào)節(jié)鋼水液位和對(duì)鋼水做中間包冶金處理:澆鑄開始，調(diào)節(jié)塞棒控制鋼水按照生產(chǎn)要求流速進(jìn)入結(jié)晶器內(nèi)，在結(jié)晶器內(nèi)進(jìn)行鋼液冷卻使得液流形成結(jié)殼形成鑄件，經(jīng)結(jié)晶器振動(dòng)和二次冷卻裝置，使鋼水由外至內(nèi)逐步形成鑄坯;鑄坯經(jīng)拉矯機(jī)拉出并經(jīng)二冷短冷卻矯直形成凝固鑄坯;最后，鑄坯經(jīng)切割裝置切割形成特定長度的鑄件，經(jīng)過傳送裝置進(jìn)行批量處理或直接進(jìn)入連軋環(huán)節(jié)。經(jīng)過上述連鑄工藝過程，形成特定形狀和長度的鑄坯。根據(jù)工業(yè)生產(chǎn)需要，部分鑄坯需經(jīng)加熱和扎制等工序，調(diào)節(jié)其組織成分和晶粒大小，使其變成符合特定力學(xué)性能要求的鋼材 。

生產(chǎn)鋼材，鐵、純鐵及鐵合金的工業(yè)被稱為鋼鐵工業(yè)，鋼鐵工業(yè)是一個(gè)工業(yè)化國家的基礎(chǔ)工業(yè)，鋼產(chǎn)量和質(zhì)量是衡量國家工業(yè)水平的指標(biāo)。連鑄技術(shù)的出現(xiàn)及高速發(fā)展使得連續(xù)鑄鋼的生產(chǎn)具備生產(chǎn)流程短、能源消耗低、鑄造造成本低、生產(chǎn)率率高等特征。比普通鑄造生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯且易于自動(dòng)化。

連鑄技術(shù)相對(duì)傳統(tǒng)的模鑄技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。由于連鑄工藝產(chǎn)品收得率極高，易于實(shí)現(xiàn)工業(yè)自動(dòng)化，勞動(dòng)強(qiáng)度低等原因迅速獲得普及，但是現(xiàn)今鋼鐵產(chǎn)業(yè)日益過剩。時(shí)下互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)高速發(fā)展，國家推出鋼鐵產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)及“互聯(lián)網(wǎng) ”戰(zhàn)略為克服地理距離障礙和日漸增人力成本，遠(yuǎn)程監(jiān)控生產(chǎn)制造己經(jīng)被用于實(shí)際生產(chǎn)中，逐漸形成社會(huì)發(fā)展趨勢(shì)。

連續(xù)鑄造是將金屬融化成液體，然后把液態(tài)金屬澆入一套冷凝設(shè)備中，在金屬部分冷凝的情況下，從冷凝設(shè)備的另一段拉出某特定長度和形狀的鑄造件的制造過程。這是一種主流的鋼鐵成型方法。用于該制造流程的設(shè)備我們稱之為連鑄設(shè)備或連鑄機(jī) 。

連鑄設(shè)備國外連續(xù)鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

美國人亞瑟(B.Atha)和德國人達(dá)勒恩(R.M.Daelen)分別在1866年和1877年提出以水冷、底部敞口固定結(jié)晶器為特征的常規(guī)連鑄概念。1840年Sellers在美國申請(qǐng)了連續(xù)鑄錠鉛管的專利。1846年第一次出現(xiàn)了應(yīng)用旋轉(zhuǎn)雙輥式水冷連鑄機(jī)制造出的鉛、錫、玻璃材質(zhì)薄板，與此同時(shí)有人提出移動(dòng)結(jié)晶器和垂直澆注的設(shè)計(jì)構(gòu)思。1910-1935年間，連鑄制造方法開始應(yīng)用于銅和鋁等有色金屬鑄造，變頻和振動(dòng)結(jié)晶器想法被瑞典人皮爾遜提出。值得注意的是德國人Junghans于1933年發(fā)明了立式帶振動(dòng)結(jié)晶器的連鑄機(jī)并進(jìn)行銅鋁合金澆鑄取得極大進(jìn)步，大大的提高了連鑄生產(chǎn)澆鑄速度，為鋼鐵領(lǐng)域應(yīng)用連鑄生產(chǎn)技術(shù)奠定了堅(jiān)實(shí)的發(fā)展基礎(chǔ)。

40-50年代，首臺(tái)實(shí)驗(yàn)用鋼液澆注連鑄機(jī)由德國人容漢斯(Junghans)設(shè)計(jì)建成。隨后相繼在美國、英國等國建成了中間性試驗(yàn)連鑄機(jī)。與此同時(shí)英國人提出“負(fù)滑脫”概解決了高速澆鑄坯殼與結(jié)晶器粘結(jié)的問題。連續(xù)鑄造技術(shù)處在工業(yè)試驗(yàn)層次，這些連鑄設(shè)備主要安裝應(yīng)用于特殊鋼生產(chǎn)廠。整個(gè)50年代，連續(xù)鑄鋼年產(chǎn)量約為115萬連鑄比僅0.34%左右，連續(xù)鑄鋼技術(shù)整體處于工業(yè)入門階段。

60年代，連續(xù)鑄造技術(shù)開始大規(guī)模應(yīng)用于鋼鐵制造廠，連鑄機(jī)行業(yè)最具革命性意義’的是弧形鑄機(jī)的誕生。這個(gè)突破是由德國曼內(nèi)斯曼公司通過把弧形結(jié)晶器連鑄機(jī)的設(shè)想付諸工業(yè)性試驗(yàn)而獲得。從全球范圍來講，截止上世紀(jì)60年代末，連續(xù)鑄機(jī)總數(shù)接近200臺(tái)，連續(xù)鑄鋼的年產(chǎn)量超過2600萬t，連鑄設(shè)備總生產(chǎn)能力可達(dá)5000萬t 。

70年代，連續(xù)鑄造技術(shù)經(jīng)歷了兩次全球性能源危機(jī)，能源緊張的巨大壓力給連續(xù)鑄造行業(yè)帶來了巨大的發(fā)展契機(jī)，推動(dòng)了連鑄設(shè)備逐漸開始普及。從世界范圍看，連續(xù)鑄鋼產(chǎn)量占鑄鋼總產(chǎn)量比例己超過60%，年產(chǎn)量將近2億t，連續(xù)鑄鋼年產(chǎn)量超過1970-年的8倍之多。

80-90年代，連續(xù)鑄造技術(shù)作為一種成熟的冶金鑄造技術(shù)被世界各國所采用，各個(gè)鋼鐵生產(chǎn)商也普遍建立了完善的教育、培訓(xùn)和生產(chǎn)維護(hù)制度;在生產(chǎn)工藝方面，鋼包冶金工藝得到不斷的完善使得連鑄生產(chǎn)控制更加簡捷，結(jié)晶器自動(dòng)調(diào)寬技術(shù)出現(xiàn)增加了鑄坯制造柔性，流式結(jié)晶器液面控制、漏鋼預(yù)報(bào)、中間包等離子加熱等技術(shù)的涌現(xiàn)進(jìn)一步提高了連續(xù)鑄鋼鑄坯質(zhì)量和生產(chǎn)的自動(dòng)化。90年代，連續(xù)鑄造技術(shù)又掀起了一場(chǎng)新的變革，許多新的連鑄技術(shù)被先后提出，部分已處于開發(fā)試生產(chǎn)階段。

進(jìn)入21世紀(jì)后，連鑄制造工藝和連鑄設(shè)備都取得了很大飛躍。結(jié)晶器的改進(jìn)，電磁攪拌技術(shù)的出現(xiàn)使得連鑄生產(chǎn)獲得質(zhì)地更均勻的鑄坯;電磁制動(dòng)技術(shù)的應(yīng)用，薄板坯連鑄，近終形連鑄的出現(xiàn)減少了產(chǎn)品生產(chǎn)流程降低了生產(chǎn)成本，中間包冶金，保護(hù)渣技術(shù)等方面采用新技術(shù)快速獲得高質(zhì)量、高強(qiáng)度鋼材，提高連鑄生產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本。

連鑄設(shè)備國內(nèi)連續(xù)鑄造技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

我國連鑄技術(shù)研究起步發(fā)展也比較早，中國己經(jīng)成為鋼鐵生產(chǎn)大國。我過連鑄技術(shù)的發(fā)展從上世紀(jì)50年代開始，最典型的代表包括:重工業(yè)部鋼鐵綜合研究設(shè)計(jì)制造的圓坯半連鑄試驗(yàn)裝置;上海鋼鐵建成一臺(tái)用于生產(chǎn)方坯的高架立式連鑄機(jī);唐山鋼鐵廠設(shè)計(jì)制造并建成中國第一臺(tái)應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)的立式連鑄機(jī)。

60年代后，我國發(fā)展的連鑄機(jī)以立式連鑄機(jī)為主，整體上連鑄生產(chǎn)率還很低，而弧形連鑄技術(shù)的開發(fā)和使用則進(jìn)入快速發(fā)展階段。整個(gè)70年代，我國連鑄生產(chǎn)技術(shù)水平因此遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于國外生產(chǎn)水平，我國連鑄的發(fā)展一度出現(xiàn)了落后和停滯。

80年代初期我國分別從西德施羅德引入了生產(chǎn)板坯的弧形連鑄機(jī)和用于生產(chǎn)小方坯的連鑄機(jī)設(shè)備。這些連鑄設(shè)備和連鑄技術(shù)的引進(jìn)和消化吸收使得我國連鑄技術(shù)的水平得到了提升，促進(jìn)了我國連鑄技術(shù)的發(fā)展和創(chuàng)新，有力的推動(dòng)了我國連鑄技術(shù)的發(fā)展和進(jìn)步。

90年代初，我國凌源鋼廠生產(chǎn)了中國第一臺(tái)用于生產(chǎn)方坯的連鑄機(jī)，值得注意的是該連鑄機(jī)的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)采用了將近20項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，性能優(yōu)良具有國際先進(jìn)水平實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)第一次實(shí)現(xiàn)完全國產(chǎn)化。自90年代中期，“九五”重點(diǎn)攻關(guān)課題-連鑄機(jī)高效化改造課題的提出揭開了高效化連鑄改造的序幕。高效化連鑄改造突破性進(jìn)展最早由廣鋼集團(tuán)與連鑄技術(shù)國家工程研究中心合作取得，經(jīng)改造后的鑄機(jī)可生產(chǎn)無缺陷率在90%以上，鑄機(jī)作業(yè)率達(dá)85%以上，拉坯速度最高可達(dá)3 .7 m/min 。90年代末，我國連鑄機(jī)的發(fā)展進(jìn)入高產(chǎn)出世界其中包括首都鋼廠順利的做到把小方坯連鑄機(jī)的拉坯速度提高到5 m/min以上，產(chǎn)量提高30%以上。

馬鞍山鋼鐵設(shè)計(jì)研究院在21世紀(jì)初開發(fā)了組合式弧形引錠桿拉坯、引錠桿存放裝置、雙輥摩擦驅(qū)動(dòng)等連鑄新技術(shù)，并首次成功將新技術(shù)應(yīng)用于錫鋼集團(tuán)三機(jī)三流合金鋼方坯連鑄生產(chǎn)中，在全國范圍內(nèi)引起連鑄設(shè)備設(shè)計(jì)、制造業(yè)廣泛關(guān)注。我國己經(jīng)成功構(gòu)建一套可生產(chǎn)鋼種多樣、齊全、成熟的連鑄工業(yè)制造體系。為止我國連鑄比達(dá)到99.8%，己基本實(shí)現(xiàn)了全連鑄鋼鐵生產(chǎn) 。

隨著當(dāng)前我國互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的高速發(fā)展，中國網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展速度超過了世界上任何一個(gè)國家，互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)行業(yè)空前繁榮，遠(yuǎn)程控制和服務(wù)業(yè)也初露崢嶸。遠(yuǎn)程控制這一塊的趨勢(shì)是一一先進(jìn)的現(xiàn)代控制技術(shù)和圖形技術(shù)慢慢融入遠(yuǎn)程控制軟硬件系統(tǒng)中，遠(yuǎn)程控制正朝著簡單易用，實(shí)用便利、鏈接無縫、高質(zhì)保真、高性價(jià)比等方向發(fā)展，迅速融入了我們的生活。監(jiān)控技術(shù)信息傳輸方式由傳統(tǒng)的模擬信息傳輸快速發(fā)展到數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、信息化傳輸。以Internet技術(shù)，TCP/IP協(xié)議和WWW規(guī)范為基礎(chǔ)的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)逐漸發(fā)展為遠(yuǎn)程監(jiān)控的主流趨勢(shì)。這類監(jiān)控設(shè)備以軟件架構(gòu)為主要特征，使用者可以依據(jù)自己的身份權(quán)限和角色訪問服務(wù)器，獲取與自己權(quán)限相對(duì)應(yīng)的監(jiān)控和管理內(nèi)容，排除超出權(quán)限操作導(dǎo)致監(jiān)控錯(cuò)誤情形發(fā)生。就情況來看，由于ARM類單片機(jī)在的高速發(fā)展，遠(yuǎn)程監(jiān)控開發(fā)朝著以嵌入式系統(tǒng)為硬件架構(gòu)基礎(chǔ)的方向發(fā)展。嵌入式結(jié)構(gòu)具備體積小、結(jié)構(gòu)簡單，尤其是隨著智慧型手機(jī)的高速發(fā)展，嵌入式硬軟件系統(tǒng)具在處理器性能、本地化處理能力及互聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程服務(wù)接入的獨(dú)立實(shí)現(xiàn)方面都取得了極大的提高，在監(jiān)控系統(tǒng)中引入嵌入式結(jié)構(gòu)硬軟件極大的拓展了遠(yuǎn)程監(jiān)控的范圍和遠(yuǎn)程監(jiān)控的質(zhì)量。只有把監(jiān)控技術(shù)和最新科技緊密的結(jié)合起來用新技術(shù)促進(jìn)監(jiān)控技術(shù)的發(fā)展才能更加便捷的實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控，滿足新條件下對(duì)實(shí)時(shí)性要求更苛刻的挑戰(zhàn)。因此在監(jiān)控技術(shù)發(fā)展的道路上必須實(shí)時(shí)了解新技術(shù)動(dòng)態(tài)，把最好最新的技術(shù)更快更好地應(yīng)用到遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)中來以滿足人們的多樣化需求 。

在連續(xù)鑄造制造設(shè)備上實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控是一個(gè)比較復(fù)雜的過程。經(jīng)過對(duì)遠(yuǎn)程控制方案進(jìn)行了大量的遴選和調(diào)研，確定并設(shè)計(jì)出一套可應(yīng)用于連鑄設(shè)備的嵌入式遠(yuǎn)程控制系統(tǒng);進(jìn)行了包括硬件系統(tǒng)和配套軟件系統(tǒng)最優(yōu)化選取、搭建和研究，構(gòu)建一套基于ARM平臺(tái)的GPRS遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng);依據(jù)連鑄設(shè)備生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)要求進(jìn)行了連鑄設(shè)備生產(chǎn)線WinCC組態(tài)監(jiān)控界面設(shè)計(jì)和網(wǎng)頁遠(yuǎn)程監(jiān)控界面設(shè)計(jì);搭建了用于支撐遠(yuǎn)程控制控制數(shù)的控制參數(shù)數(shù)據(jù)庫，構(gòu)建了實(shí)現(xiàn)底層設(shè)備與WEB控制頁面之間數(shù)據(jù)交換的驅(qū)動(dòng)層，并對(duì)連鑄設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)性能從準(zhǔn)確性、快速性和穩(wěn)定性方面進(jìn)行測(cè)試和分析，基本實(shí)現(xiàn)連鑄設(shè)備遠(yuǎn)程無線監(jiān)控遠(yuǎn)程控制參數(shù)的瀏覽、查詢、修改、程序的遠(yuǎn)程上下載功能要求。在研究和設(shè)計(jì)過程中取得了一些科研成果如下:

(1)對(duì)連鑄設(shè)備生產(chǎn)控制系統(tǒng)進(jìn)行研究，分析控制設(shè)備硬件結(jié)構(gòu)連接拓?fù)涮卣?，依?jù)生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)協(xié)議，連鑄生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)和設(shè)計(jì)要求和監(jiān)控內(nèi)容，提出了遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案。

(2)研究了連鑄設(shè)備遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)功能總體設(shè)計(jì)，依次研究并進(jìn)行了控制系統(tǒng)硬軟件搭建積累了豐富的實(shí)際動(dòng)手經(jīng)驗(yàn)，提高了系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)能力，掌握了監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)的處理，Web服務(wù)器設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，建立控制數(shù)據(jù)庫和CGI與SQLite交互的實(shí)現(xiàn)方法。

(4)研究了WinCC和Web連鑄設(shè)備監(jiān)控界面的設(shè)計(jì)包括參數(shù)界面，動(dòng)態(tài)圖形界面，趨勢(shì)界面和報(bào)警界面，建立了控制參數(shù)關(guān)系模型，控制參數(shù)數(shù)據(jù)表，驅(qū)動(dòng)層進(jìn)而建立了參數(shù)控制數(shù)據(jù)庫，詳細(xì)研究了初始化模塊，數(shù)據(jù)連接模塊和信息采集模塊的工作原理和運(yùn)行過程。

(5)公司和學(xué)校工控中心之間搭建該遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)，并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可行性、穩(wěn)定性、快速性、準(zhǔn)確性測(cè)試分析，通過分別對(duì)比本地控制、遠(yuǎn)程WinCC控制和網(wǎng)頁控制結(jié)果證實(shí)該設(shè)計(jì)基本滿足控制要求具備遠(yuǎn)程實(shí)現(xiàn)連鑄設(shè)備控制需求 。2100433B

《連鑄設(shè)備及工藝》從連續(xù)鑄鋼的基本知識(shí)展開，介紹了連鑄設(shè)備及連鑄工藝方面的知識(shí)，主要內(nèi)容包括：連續(xù)鑄鋼概述、弧形連鑄機(jī)、鋼的結(jié)晶與連鑄坯的凝固、連鑄操作工藝、中間包冶金和保護(hù)澆注、連鑄坯質(zhì)量控制和薄板坯連鑄技術(shù)?！哆B鑄設(shè)備及工藝》由馮阿強(qiáng)主編，胡長喜、王政兵、李國彬參加編寫；董明君審稿。

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）

轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)出來的鋼水經(jīng)過精煉爐精煉以后，需要將鋼水鑄造成不同類型、不同規(guī)格的鋼坯。連鑄工段就是將精煉后的鋼水連續(xù)鑄造成鋼坯的生產(chǎn)工序，主要設(shè)備包括回轉(zhuǎn)臺(tái)、中間包，結(jié)晶器、拉矯機(jī)等。