金属凝固及连铸连铸发展概况
连铸技术的发展状况及高效连铸
机作业率大大提高（≥８０％）。
１．２高效连铸的主要作用
１．２．１
连铸坯产量大幅度提高
００４
从１９８９年到２００１年我国连铸坯产量由１
投资３～４亿元。
万ｔ增加到１２ ０００万ｔ以上，连铸比由１６．３％提高 到８７．５％。如果只靠投资新建铸机，而没有连铸机 的高效化，新建和原有铸机都是那样的低生产率，要 想达到这样的总产量是不可想象的，无论资金投入、 场地占用等许多方面都是难以承受的。高教连铸技 术为钢铁行业的调整结构降低成本作出了贡献。 １．２．２ 实现炼钢车间的炉机匹配 我国的转炉车间炉容从几吨到２００ ｔ都有小方坯 生产。由于小方坯铸机生产能力低，３台转炉配４、５ 台甚至６台连铸机，匹配关系复杂混乱，工艺制度不 能保证。这反过来又影响了铸机生产和铸坯质量。 经过连铸机的高效化改造，设备可靠性增加，浇 铸速度提高，连铸机的台时产量大幅提高。实现了各 种模式的炉机匹配生产。如原３炉４、５机全连铸炼 钢车间只需要３台铸机．１炉对１机生产。原来炉容 较小的３炉２机加模铸的车间可实现３炉对２机的 全连铸生产。 炉机匹配后的最大好处全车间生产顺行，工艺制 度得以执行。钢水的温度、氧化性、到位时间都可保 证。这又促进了铸机生产的稳定、高速、优质。 １．２．３经济效益 实现高教连铸使各项技术指标提高，消耗下降， 铸坯质量改善，可使企业降低成本节省投资，获得很 大的经济效益。 连铸直接效盎首钢三炼钢厂统计，由于提高合 格坯收得率、节省备件费用、减少耐材消耗等可降低 连铸坯成本约７元／ｔ。广钢转炉厂节省中间包材料 及提高铸坯收得率可降低连铸坯成本１０元／ｔ。 综合经济效益包括降低冶炼消耗、降低连铸成 本、提高综合成材率等，见表４。
４５０
ｍｍ，带厚度２．３～３．２
ｍｍ，拉速达３５～７０ ｍ／ｒａｉｎ，该生产线计划于２００１年
连铸技术国内外现状及发展趋势
连铸技术国内外现状及发展趋势
连铸技术是钢铁工业中的重要技术之一，它可以实现高效连续生产，提高生产效率，降低成本。
目前，国内外的连铸技术都在不断发展和完善中。
在国内，连铸技术已经实现了从单流到双流、三流、四流等多流程的升级。
同时，还出现了带分段式结晶器、上下扫描式结晶器等新型结晶器，提高了连铸成材率和质量。
此外，国内的连铸技术还在不断推广智能化生产、绿色环保等方面的应用。
在国外，美国、日本等发达国家在连铸技术方面也有很多创新。
例如，美国的Hazelett连铸技术可以实现高品质的铝合金连铸，日本的CCS连铸技术则可以实现高浓度的钢水连铸。
此外，欧洲的一些连铸厂还在探索使用第三方能源进行加热，以实现更高的能源利用效率。
未来，随着新材料、新工艺、新技术的不断涌现，连铸技术将继续发展和创新。
同时，环保、智能化、自动化等方面也将成为连铸技术发展的重要方向。
- 1 -。
金属冶炼中的连铸技术
有色金属行业
其他行业
连铸技术也可用于铜、铝、锌等有色金属的生产中。
除钢铁和有色金属行业外，连铸技术还可应用于航空航天、汽车、机械制造等领域中。
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CHAPTERBiblioteka 连铸技术的基本原理在连铸过程中，钢水从液态逐渐冷却凝固，形成固态铸坯。
钢水凝固
钢水在结晶器内通过与冷却水接触，将热量传递给冷却水，实现快速冷却。
金属冶炼中的连铸技术
汇报人：可编辑
2024-01-06
目录
连铸技术概述连铸技术的基本原理连铸技术的工艺流程连铸技术的优缺点分析连铸技术的应用实例
01
CHAPTER
连铸技术概述
连铸技术是一种将液态金属连续浇注到铸型中，形成一定形状和规格的铸坯或铸件的生产工艺。
定义
连铸技术具有高效、节能、环保等优点，能够提高金属的收得率和生产效率，降低生产成本，同时改善铸件的质量和性能。
传热过程
控制钢水的温度和冷却速度是连铸过程中的关键，直接影响到铸坯的质量和生产效率。
温度控制
03
CHAPTER
连铸技术的工艺流程
钢水成分控制
钢水温度调整
去除杂质
钢水搅拌
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根据产品要求，对钢水成分进行严格控制，确保其化学成分符合标准。
通过加热或冷却，将钢水温度调整至适宜的浇注温度，以保证连铸过程顺利进行。
特点
连铸技术起源于19世纪中叶，当时主要用于生产玻璃和陶瓷等非金属材料。
起始阶段
20世纪初，人们开始尝试将连铸技术应用于金属材料的生产，但技术和设备尚不成熟，存在很多问题。
初步发展阶段
《连铸工艺与设备》讲稿1
另外，还可以按铸坯断面形状分为方坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异形坯连铸机、方/板坯兼用型连铸机等。
按钢水的静压头可分为高头型、低头型和超低头型连铸机等。
3.1立式连铸机
立式连铸机是20世纪50年代至60年代初的主要机型。立式连铸机，从中间罐到切割装置等主要设备均布置在垂直中心线上，整个机身矗立在车间地平面以上。采用立式连铸机
图0-2 1972年以来我国连铸坯产量和连铸比的增长
1-钢总产量；2-连铸比；3-连铸坯产量
3连铸机的机型及其特点
连铸机的分类方式很多。按结晶器是否移动可以分为两类：
1）固定式结晶器：包括固定振动结晶器的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等。这些机型已成为现代化连铸机的基本机型，如图3所示。
进入20世纪60年代，弧形连铸机的问世，使连铸技术出现了一次飞跃。世界第一台弧形连铸机于1964年4月在奥地利百录厂诞生。同年6月由我国自行设计制造的第1台方坯和板坯兼用弧形连铸机在重钢三厂投入生产。此后不久，在前联邦德国又上马了1台宽板弧形连铸机，并开发应用了浸入式水口和保护渣技术。同年英国谢尔顿厂率先实现全连铸生产，共有4台连铸机11流，主要生产低合金钢和低碳钢，浇注断面为140mm×140mm和432mm×632mm的铸坯。也开发应用了浸入式水口和保护渣技术。1967年由美钢联工程咨询公司设计并在格里厂投产1台采用直结晶器、带液心弯曲的弧形连铸机。同一年在胡金根厂相继投产了2台超低头板坯连铸机，浇注断面为(150～250)mm×(1800～2500)mm的铸坯，该铸机至今仍在运行。
金属冶炼过程中的连铸技术
中大型钢厂由于规模较大，连铸技术 主要用于生产大型钢材和特殊钢材， 如大型矩形坯、板坯、方坯等。
中大型钢厂的连铸技术应用中，通常 采用先进的连铸工艺流程，如电磁搅 拌、结晶器振动、动态二冷等，以提 高产品质量和降低能耗。
中大型钢厂的连铸机通常采用多流形 式，以提高生产效率和降低成本。
不锈钢冶炼的连铸技术应用
06
连铸技术的应用实例
小型钢厂的连铸技术应用
小型钢厂由于规模较小，连铸技 术主要用于生产小型钢坯和钢材 ，如小型圆钢、小型矩形坯等。
由于设备规模较小，连铸机通常 采用单流或双流形式，便于维护
和操作。
小型钢厂的连铸技术应用中，通 常采用传统的连铸工艺流程，如 钢水注入、结晶器冷却、二次冷
却等。
中大型钢厂的连铸技术应用
板坯连铸技术主要用于生产薄板和钢板，广泛应用于汽车、船舶、建筑、家电等 领域。
板坯连铸技术的优点包括高精度、高质量、高效率等，是现代金属板材制造的重 要技术之一。
圆坯连铸技术
圆坯连铸技术主要用于生产圆形的钢坯，主要应用于石油、 化工、电力等领域。
圆坯连铸技术的优点包括高效率、低成本、节能环保等，是 现代圆形结构件制造的重要技术之一。
智能化与自动化
智能化
随着人工智能和大数据技术的应用，连铸技术正朝着智能化方向发展。通过建立智能化监控系统，实 时监测生产过程，对异常情况自动预警和处理，提高生产安全性和稳定性。
自动化
自动化是提高连铸生产效率和产品质量的重要手段。通过自动化设备、机器人和自动化控制系统，实 现连铸生产过程的自动化操作，减少人工干预，提高生产效率。
05
连铸技术的发展趋势
高效化与节能化
高效化
随着技术的不断进步，连铸技术正朝着提高生产效率和降低能耗的方向发展。 通过优化工艺参数、改进设备结构和采用先进的控制技术，实现连铸生产的高 效化，提高铸坯质量和产量。
连铸连轧知识点
连铸连轧知识点一、连铸工艺的发展连铸是钢铁生产中重要的工艺环节，其发展历程与钢铁工业的整体发展密切相关。
自20世纪50年代初连铸技术诞生以来，它一直是提高钢铁生产效率和降低成本的重要手段。
随着科技的进步和环保要求的提高，连铸工艺也在不断发展和改进。
二、连铸工艺的基本原理连铸是一种连续铸造的工艺，其基本原理是将熔融的钢水通过结晶器冷却并形成凝固的铸坯，然后将铸坯连续地从结晶器中拉出，通过轧机进行轧制，最终得到所需的钢材。
三、连铸工艺的特点1、高效性：连铸工艺可以实现连续生产，提高生产效率，降低能耗。
2、节能性：相比传统的模铸工艺，连铸工艺可以节约能源，降低生产成本。
3、灵活性：连铸工艺可以根据市场需求生产不同规格、不同种类的钢材。
4、环保性：连铸工艺可以减少废弃物的产生，降低环境污染。
四、连铸工艺的应用范围连铸工艺广泛应用于各种钢铁产品的生产，包括板材、带材、型材、管材等。
随着技术的发展，连铸工艺也逐渐应用于有色金属、稀有金属等领域。
五、连铸工艺的未来发展方向随着科技的不断发展，连铸工艺的未来发展方向主要集中在以下几个方面：1、智能化：利用先进的自动化技术和智能化设备，提高生产过程的自动化水平和生产效率。
2、绿色化：进一步降低能耗和废弃物排放，实现生产过程的环保和可持续发展。
3、高效化：研发更高效的连铸技术，提高生产速度和产品质量。
薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟薄板坯连铸连轧是一种高效、节能的钢材生产工艺，具有较高的生产效率和产品质量。
在轧制过程中，钢材的组织形态和性能特点对产品的质量和使用性能具有重要影响。
因此，薄板坯连铸连轧轧制区组织模拟成为了一个备受的研究领域。
通过组织模拟，可以深入了解轧制过程中材料的组织变化和性能特点，为工艺优化和产品性能提升提供理论支持和实践指导。
薄板坯连铸连轧轧制区背景及基础概念薄板坯连铸连轧是指将液态钢水倒入薄板坯连铸机中进行连续铸造，然后将连铸坯送入轧机进行连续轧制。
连铸技术国内外现状及发展趋势
连铸技术国内外现状及发展趋势
随着钢铁工业的不断发展，连铸技术作为钢铁生产中的重要工艺技术，也在不断发展和改进。
本文旨在探讨连铸技术的国内外现状和发展趋势。
一、连铸技术国内外现状
1. 国内现状
目前我国连铸技术已经成为钢铁生产中的主要工艺技术之一，国内的连铸设备和技术水平也不断提高。
目前，我国铸造模具、连铸机、冷却系统等连铸设备已经实现国产化，并且在连铸技术的研究和应用方面也取得了不少成果。
然而，与国外相比，我国的连铸技术仍然存在一定的差距。
2. 国外现状
国外的连铸技术相对较为成熟，特别是在技术水平和设备精度方面已经达到了相当高的水平。
目前，欧美等发达国家的连铸技术已经开始向高端化、多功能化方向发展，能够适应更加复杂的钢铁材料生产需求。
二、连铸技术的发展趋势
1. 高端化
随着我国钢铁产业的不断发展，钢铁材料的品质和精度要求也越来越高。
因此，连铸技术也需要不断提升，向高端化方向发展。
2. 多功能化
在连铸技术的应用过程中，还需要考虑人工智能、大数据、机器
视觉等技术的应用。
未来，连铸技术将朝着多功能化的方向发展。
3. 绿色化
连铸技术的发展也需要考虑环保和资源节约。
因此，在设备制造和生产过程中，需要更多地考虑环保和资源节约问题，实现连铸技术的绿色化。
综上所述，连铸技术作为钢铁生产中的重要工艺技术，其国内外现状和发展趋势也在不断变化。
随着技术的不断提升和应用范围的扩大，连铸技术有望在未来实现更加高端化、多功能化和绿色化的发展。
第一讲 凝固理论的发展概论
金属及合金的生产、制备一般都要经过熔炼与铸造，通 过熔炼，得到要求成分的液态金属，浇注在铸型中，凝固后 获得铸锭或成型的铸件，铸锭再经过冷热变形以制成各种型 材、棒材、板材和线材。
钢水包
H H Hi
现场操作 显示单元
长水口
Hc
中间包
注速Vs 管理文档
计算机处理 单元
T
快速凝固； 定向凝固；
等离子熔化技术；
激光表面重熔技术； 半固态铸造；
扩散铸造；
调压铸造。 定向结晶装置原理图
河北联合大学冶金与能源学院 10
【阶段三】近代，凝固学的发展进入了新的历史时期
对凝固过程的认识逐渐从经验主义中摆脱出来，对经典理论的局限性有了进一步的认识：
(1)1964年日本的大野笃美，受北大西洋冰山的启发，用氯化铵水溶液模 拟钢液凝固做了大量的试验研究，提出了晶粒游离和晶粒增殖的理论， 并发现了凝固前沿“过冷度减小”的概念，从而使人们从静止的观点发 展到用动态的观点来分析凝固过程。1973年出版了“金属凝固学”。 (2)1965-1968牛津大学材料系J.D.Hunt教授创立J-H经典共晶生长理论
【因素】结晶与否由液态物质的黏度和冷却速度决定。 黏度小，冷却速度慢容易结晶； 黏度大，冷却速度快则容易得到非晶态物质。
河北联合大学冶金与能源学院
1
【微观实质】 从微观来看，凝固就是金属原子 (atom) 由“近程有序 (short range)” 向 “ 远 程 (long-distance) 有 序 ” 的 过 渡 (transition)，使原子成为按一定规则排列的(tactic)晶体；纯金 属的液态结构是由原子集团、游离原子、空穴或裂纹组成的。 原子集团由数量不等的原子组成，其大小为 10-10m 数量级， 在此范围内仍具有一定的规律性，成为“近程有序”。 【宏观现象】 从 宏 观 (macrocosmic) 来 看 ， 就 是 把 液 态 金 属 储 存 (deposited)的热量(quantity of heat)传给外界而凝固成一定形 状的固体。 凝固技术是以凝固理论为基础进行凝固过程控制的工程 技术，是对各种凝固过程控制手段的综合应用。其目标是以 尽可能简单、节约、高效的方法获得具有预期凝固组织的优 质制品。
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教学内容 课程介绍 凝固热力学-1 凝固热力学-2 凝固动力学 单相合金的凝固 多相合金的凝固 凝固过程中液态金属的流动 铸件凝固组织控制
主题（topics） 什么是凝固和连铸？学习目的；主要内容；课程大纲；课程要求。 液态金属结构；二元合金的稳定相平衡；溶质平衡分配系数；液-固相界面成分及界 面溶质分配系数。 自发形核；非自发形核；固-液相界面结构；晶体生长方式。 凝固过程的溶质再分配；金属凝固过程中的“成分过冷”；界面稳定性与晶体形态； 胞晶组织与树枝晶；微观偏析；固-液界面非线性动力学理论。 概述；共晶合金的凝固；偏晶合金的凝固；包晶合金的凝固。 液态金属的对流；枝晶间液态金属的流动；宏观偏析；微重力场下的金属凝固特点。 铸件凝固组织的形成； 等轴晶的晶粒细化；凝固组织中偏析及控制；凝固收缩及其 控制。 金属凝固成形方式概述；连铸与模铸的比较；连续铸钢工艺流程简述；国外连铸发 展过程和现状；我国连铸发展概况。 连铸机型及特点；连铸机的主体设备。 钢液的流动特点；浇注过程流动水力学；流动的物理模拟；流动的数学模拟。 连铸坯的凝固冷却过程；结晶器内坯壳的形成；连铸坯凝固过程的热平衡；结晶器 传热；二冷区的传热；连铸坯的凝固传热的数学模型。 钢水准备；中间包钢水温度控制；拉速确定和控制；铸坯冷却控制；提高连铸机作 业率。 保护渣的功能；保护渣分类、如何正确使用保护渣；保护渣与铸坯质量的关系。 凝固组织；纯净度；表面质量；内部质量；形状缺陷；最终产品对连铸坯质量要求。 热装与热送工艺流程和优点；发展概况；技术关键；热装与连铸连轧的高温冶金学 问题；近终形连铸发展历史；薄板坯连铸；薄带连铸；长产品近终形连铸。
Tuesday, November 27, 2018
Tuesday, November 27, 2018
3、简化工序，缩短流程
模铸与连铸生产流程示意图
Tuesday, November 27, 2018
4、连铸坯质量好于钢锭、品种扩大
原因：模铸凝固时间长，元素偏析显著； 连铸坯断面小，冷速大，树枝晶间距小，偏析轻； 目前，几乎所有的钢种均采用连铸工艺生产。
5、易于实现机械化和自动化
设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅 从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。
6、占地少，易于实现规模化生产（诞生了大型钢铁企业） 7、优化了钢铁生产流程（铁水预处理、炼钢、精炼）
问题：1）漏钢；2）铸坯容易产生裂纹。
Tuesday, November 27, 2018
连浇炉数：
•小方坯：349炉； •大方坯：1129炉； •板坯：1721炉。
Tuesday, November 27, 2018
2、连铸机机型分类
按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结 晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机；另一 类是同步运动式结晶器的各种连铸机。 还可以按铸坯断面形状分为:方坯连铸机、圆坯连铸 机、板坯连铸机（薄板、中厚板及厚板）、异型连 铸机、方/板坯兼用型连铸机等. 按钢水的静压头可分为: 高头型、低头型和超低头型连铸机等。
三、连续铸钢工艺流程及机型简述
1、连续铸钢工艺流程 2、连铸机类型
Tuesday, November 27, 2018
1、连续铸钢工艺流程
主要环节：钢包、中间包、 结晶器、结晶器振动装置、 二次冷却和铸坯导向装置、 拉坯矫直装置、切割装置、 出坯装置等。
Tuesday, November 27, 2018
Tuesday, November 27, 2018
二、连铸与模铸的比较（优点和缺点）
优点：
1、连铸坯综合成材率高
模铸：84～88%；连铸：95%以上 原因：模铸切头切尾损失10-20%； 连铸切头切尾损失1-2%。
Tuesday, November 27, 2018
2、降低能耗
采用连铸工艺比传统工艺可节能1/4-1/2。 原因：省去开坯工艺。 模铸：钢锭→均热炉→初轧→连轧 连铸：连铸坯→连轧
9
10 11 12 13 14 15 16
连续铸钢发展概况
连铸设备 连铸过程流体流动现象 连铸坯的凝固传热 连铸工艺 连铸保护渣 连铸坯质量 连铸坯热装、热送与近终形连铸
Tuesday, November 27, 2018
内容：
1. 金属凝固成形方式；
2. 连铸与模铸的比较； 3. 连续铸钢工艺流程及机型； 4. 国外连铸发展过程； 5. 我国连铸发展概况。
Tuesday, November 27, 2018
一、金属凝固铸造； 2、砂型铸造：
3、压铸；
4、振动式连铸； 5、移动式连铸；
连铸
6、喷雾成形。
Tuesday, November 27, 2018
去年世界钢产 量 15 ～ 16 亿吨， 连 铸 比 95% 以 上。
特点
铸坯做垂直直线运动，不受强制性弯曲变性力作用，适合浇注裂纹敏感性强的钢； 铸坯冷却均匀，非金属夹杂物上浮条件良好，钢的成分和夹杂物偏析较少； 铸机高度大，钢水静压力大，铸坯的鼓肚变形较突出，不适合浇注大断面； 机身高（30米以上），厂房高度大，投资大。
铸坯由拉坯机拉出结晶器完全凝固后，被顶弯装置弯成弧形，然后在水平位置上矫直； 保持了立式连铸机在垂直方向上进行浇注和凝固的特点； 设备总高度有所降低，但变化不大，是连铸设备从立式向弧形发展中的一种过度机型。
Tuesday, November 27, 2018
•固定式结晶器类：
1、立式连铸机 2、立弯式连铸机 3、直结晶器带液芯弯曲和矫直 连铸机 4、全弧形连铸机 5、超低头（椭圆形）连铸机 6、水平式连铸机
Tuesday, November 27, 2018
六种连铸机特点比较
连铸机类型
立式 立弯式 直弧形 弧形 全弧形 超低头 水平式