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連續(xù)鑄造技術(shù)

《鑄造技術(shù)》2/2002　　　　　　　　　　　　　　費(fèi)　勁等:連續(xù)鑄造技術(shù)的發(fā)展概況及展望　　　　　　　　　　　　　　 75

力發(fā)展連鑄的戰(zhàn)略思想,成為加速發(fā)展連鑄的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。從1989年起,連鑄坯產(chǎn)量的增長(zhǎng)成為中國(guó)鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)的主要部分。從1994年起,連鑄坯產(chǎn)量的增長(zhǎng)超過(guò)了鋼產(chǎn)量增長(zhǎng)的絕對(duì)量,帶動(dòng)了中國(guó)鋼產(chǎn)量的迅速增長(zhǎng)。1998年中國(guó)鋼鐵工業(yè)的連鑄比達(dá)到67%[5]。2　連鑄技術(shù)發(fā)展的基本趨勢(shì)

軋或冷軋鋼帶作為母帶,在進(jìn)入高溫流程前,對(duì)母帶進(jìn)

行一定的表面處理。低溫母帶以一定速度由下而上穿過(guò)凝固器中一定高度的鋼液,母帶使其表面附近的鋼液降溫,在母帶表面的兩側(cè)形成新生相凝固層。當(dāng)鋼帶離開(kāi)鋼液表面時(shí),新生相凝固層和母帶結(jié)合在一起,形成數(shù)倍于原母帶厚度的鑄帶。剛剛離開(kāi)熔池時(shí),鑄帶新生相凝固層的表面還處于半凝固狀態(tài),置于凝固器上方的軋輥對(duì)鑄帶進(jìn)行表面平整初軋,從而得到表面平整、厚度均勻的連鑄薄帶,實(shí)現(xiàn)連鑄———熱軋———冷軋連續(xù)在線一次完成。圖2是反向凝固連鑄薄帶技術(shù)的原理示意圖。目前該技術(shù)尚處于實(shí)驗(yàn)研究階段,但它是薄帶近終形連鑄技術(shù)的1個(gè)前沿性的重要研究方向[7]。

常規(guī)連續(xù)鑄造技術(shù)在鋼鐵制造過(guò)程中已經(jīng)全面取代了模鑄,成為占統(tǒng)治地位的材料生產(chǎn)技術(shù)。目前,就總的成品鋼生產(chǎn)來(lái)講,世界上大部分國(guó)家的連鑄比已超過(guò)90%。90年代后,連續(xù)鑄造技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一些新的動(dòng)向,主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面:一是開(kāi)發(fā)和完善新的連鑄技術(shù);二是在連鑄技術(shù)的基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)新材料。2.1　開(kāi)發(fā)和完善新的連鑄技術(shù)21111　近終形連鑄

近終形連鑄是指直接生產(chǎn)出接近產(chǎn)品最終尺寸和形狀的連續(xù)鑄造方式[6]。節(jié)省能源,,隨,最近幾年異形坯的連鑄或連鑄連軋技術(shù)異軍突起。目前,最引人注目的是連鑄連軋(TSCC2DR)技術(shù)。通過(guò)不斷的探索和改造,

已有幾種薄/中厚板坯連鑄連軋工藝相繼付諸工業(yè)化。如德國(guó)西馬克公司的緊湊帶鋼生產(chǎn)線(CSP);德國(guó)西馬克公司的在線生產(chǎn)帶鋼線(ISP);德國(guó)西馬克公司、蒂森公司和法國(guó)的于齊洛爾公司合作開(kāi)發(fā)的CPR工藝;奧地利奧鋼聯(lián)的中厚度板坯連鑄連軋生產(chǎn)線(

CR);意大利丹尼利公司的FTSR工藝;美國(guó)梯平公司與韓國(guó)三星集團(tuán)合作開(kāi)發(fā)的TSP工藝[6]等等。這些連鑄連軋生產(chǎn)線雖然有一定的差別,但仍具有一些共同的特點(diǎn)或優(yōu)點(diǎn),即“薄”———大多數(shù)為50～70mm厚“;快”———鑄造速度可達(dá)8m/min以上;“連”———連鑄和軋制連成一體。圖1是一種典型的CSP生產(chǎn)線示意圖。

圖2　反向凝固連鑄薄帶技術(shù)原理示意圖

Fig.2　Schematicshowofacontinuouscastingprocess

　　盡管近終形連鑄中的許多技術(shù)已經(jīng)或接近付諸工

業(yè)生產(chǎn),但仍然存在許多待研究和解決的問(wèn)題;從整個(gè)近終形連鑄技術(shù)來(lái)看,它們屬于1種中間過(guò)渡性技術(shù)。作為近終形連鑄的更進(jìn)一步目標(biāo)是由鋼液直接澆注成20mm以下至幾毫米的薄帶坯。但由于其技術(shù)難度

比薄板坯連鑄的難度還大,目前還處在試驗(yàn)研究當(dāng)中。21112　單晶連鑄

單晶連鑄技術(shù)是建立在日本學(xué)者Ohno發(fā)明了OCC(OhnoContinuousCasting)技術(shù)[8]基礎(chǔ)上的。OCC技術(shù)也就是熱型連鑄技術(shù),它的理論基礎(chǔ)是金屬

凝固過(guò)程中的晶核游離理論。其技術(shù)關(guān)鍵是在保證連續(xù)鑄造過(guò)程順利進(jìn)行的前提下,使得在熱型結(jié)晶器中的熔體凝固從內(nèi)部開(kāi)始,液穴形狀與一般連鑄是相反的。采用這種技術(shù)生產(chǎn)的鑄錠內(nèi)部缺陷少,性能可得到顯著地改善。在一定條件下,可以獲得單晶線材,如

1.連鑄機(jī)　21均熱爐　31軋機(jī)　41冷卻段　51卷取機(jī)

銅單晶。單晶連鑄產(chǎn)品除了具有優(yōu)美的外觀品質(zhì)及健全的內(nèi)部品質(zhì)外,還具有優(yōu)異的塑性加工性能和優(yōu)良的電學(xué)性能。單晶連鑄技術(shù)將先進(jìn)的定向凝固技術(shù)和高效的連鑄技術(shù)相結(jié)合,其進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)研究無(wú)疑是連鑄技術(shù)的1個(gè)巨大進(jìn)步[9]。

圖1　1種典型的CSP生產(chǎn)線示意圖

Fig.1　AtypicalCSPproductionline

　　20世紀(jì)80年代,1種反向凝固連鑄薄帶的近終形連鑄技術(shù)在德國(guó)提出。其基本原理是將一定厚度的熱

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