煉鋼連鑄生產工藝分析與研究

宋衛東 吳金鐘 吳志會

摘要：隨著現代化建設進程的飛速發展，鋼鐵行業成為影響一個國家的工業化程度的主要因素之一。隨著各行各業對鋼鐵質量日益增高的需求，許多新型煉鋼技術被引進到鋼鐵企業中并得到廣泛應用，效果在煉鋼連鑄工作中尤為明顯，大大提高了煉鋼連鑄的生產效率。以提高連鑄產品的質量為行業發展目標和追求，研究探索新型的煉鋼連鑄工藝，減少在目前的連鑄過程中容易出現的質量問題將是整個煉鋼行業急需攻克的兩大技術要點。只有這樣才能滿足我國現代化建設需要更為優質的鋼鐵產品這一訴求，也只有這樣才能夠擴大鋼鐵行業的市場，增加鋼鐵行業所帶來的經濟效益。

關鍵字：煉鋼連鑄，生產工藝，分析

引言：煉鋼連鑄技術在有效節約能源、提高金屬煉鋼產量和鑄坯的質量等方面遠遠優于傳統的鑄鋼技術。所以合適的連鑄生產工藝可以推動煉鋼連鑄行業的發展。煉鋼連鑄生產的主要步驟包括以下幾個：首先融化的鋼水在經過水冷結晶器加工之后，會凝固成一層硬殼，接下來從結晶器的出口處拉出凝固的硬殼，然后對硬殼進行噴水冷卻，等到全部凝固，最后對完全凝固好的半成品進行切割，切割成具體尺寸的毛坯料。目前在金屬冶煉行業中，連鑄生產工藝除了鑄鋼之外，對于銅、鋁等材料也可以用于坯料鑄造。

1連鑄鋼坯缺陷來源

要針對煉鋼連鑄工藝進行分析和研究，首先要清楚在煉鋼連鑄生產中存在的問題和缺陷，才可以有針對性的進行工藝研究和改進。而連鑄鋼坯缺陷的形成主要是以下幾個原因導致的，包括成份不勻，中心疏松和穿晶，偏析，皮下氣泡，內部夾渣。

首先連鑄鋼坯成份不勻這一缺陷是由于吹氬時間短，導致鋼水攪拌不充分，如果還存在吹氬槍插入深度過淺，會導致鋼坯成分更加不勻;其次，連鑄鋼坯中心疏松和穿晶這一缺陷是因為鋼水的材質導致的，如果鋼水碳成分較多，就會出現這一缺陷。如果還存在二次冷卻速度過快，也會導致這一缺陷;對于連鑄鋼坯偏析這一缺陷是由鋼坯冷卻速度和內部化學成分這兩種因素共同決定的，在工程實踐中為了避免偏析，通常會采用降低冷卻速度的辦法;而對于連鑄鋼坯皮下氣泡這一缺陷是因為在澆鑄過程中，空氣進入鋼水中，造成了皮下氣泡的出現，在工程實踐中為了避免連鑄鋼坯皮下氣泡的出現，會對鋼水進行脫氧處理，檢查保護渣是否受潮;最后連鑄鋼坯內部夾渣則是由于鋼水內部不純凈，雜質多。

2連鑄工藝技術分析

隨著煉鋼連鑄生產的不斷發展，目前已經形成了比較完善的煉鋼連鑄生產工藝，其中在行業內應用最為普遍的是薄板連鑄連軋工藝，也叫做緊湊式熱帶生產工藝，優點在于工藝過程緊湊，生產時間短。工藝流程分為煉鋼、連鑄薄板坯、 剪切、加熱、高壓水除鱗和冷卻。除了薄板連鑄連軋工藝外，煉鋼連鑄行業內還有許多其他各具特色并且已經極為完善成熟的工藝，例如靈活性薄板坯軋制，CONROL工藝技術，QSP工藝技術。

2.1靈活性薄板坯軋制

靈活性薄板坯軋制通過提高薄板坯厚度，增加了軋機機架的方法保證了產品質量和內部組織的性能，三點除鱗、鐵素體軋制和半無頭軋制技術在其中也得到了應用，靈活性薄板坯軋制工藝流程分為首先通過薄板坯連鑄機和旋轉式除鱗機，然后再隧道式加熱爐中進行加熱，通過二次除鱗機，立輥軋機，粗軋機得到粗糙的半成品，最后經過保溫輥道，精軋機，層流冷卻，地下卷取機等多道工序加工得到最終的產品。

2.2 CONROL工藝技術

CONROL工藝技術是由西門子奧鋼聯公司進行研發和設計的，該公司在原有鋼板軋機的基礎上進行修整和改造，最終研發出 CONROL 工藝技術支持下的鋼坯鑄造工藝。西門子奧鋼聯公司這一工藝技術可以實現薄板鋼坯的鑄造 ，并且該工藝中由于鋼坯拉伸速度的降低，緩解和改善了以往加工工藝中出現的結晶器磨損這一問題。除此之外工藝中將薄板鋼坯的長度變小，這就意味著鋼水輸送到加熱爐的輥道的長度也變小了，大大節約了生產成本，提高了經濟效益。CONROL工藝技術的流程分為首先通過鋼包加熱爐和薄板坯連鑄機進行加工處理，其次在步進梁式加熱爐中加熱，最后經過立輥軋機和可逆式粗軋機粗加工，在架精軋機和地下卷取機的精加工處理中得到成品。

2.3 QSP工藝技術

QSP工藝技術來自于日本鋼鐵企業，它主要針對中厚板坯的生產，QSP工藝技術的優點包括連鑄機生產速度快，生產質量高。QSP工藝生產流程和靈活性薄板坯軋制相似，不同之處在于薄板鋼坯剪切之后，輥底式隧道加熱爐會進行二次加熱，軋機再加工后得到產品。

3.連鑄生產工藝優化

連鑄生產工藝優化是通過控制頭尾坯的質量和數量以及含鈮鋼表面橫裂紋控制技術實現的。前者的理論基礎是因為在煉鋼連鑄生產過程中，升速和降速的時間較長的兩個階段分別是剛開始澆鑄時（澆鑄速度呈現上升趨勢，逐漸提速），結束連鑄時（此時的速度呈現降低趨勢），過長的升降速時間會引起這兩個階段的鋼坯質量不同于生產中期階段的鋼坯質量，生產中期階段的鋼坯質量由于連鑄速度穩定，質量好，但是剛開始澆鑄時和結束連鑄時的產品質量則相對較差，這對連鑄件的整體質量會造成極大的影響。因此要對連鑄生產工藝進行優化可以縮短剛開始澆鑄時間和結束連鑄時間，大幅度減少頭尾坯的數量明，延長連鑄生產中期時間，這一方法可以大幅度提高了連鑄生產的整體質量，減少殘次品，不合格件的數量，增加經濟效益和產品合格率。

對于含鈮鋼表面橫裂紋控制技術則是通過采用了鈮微合金化的成分設計，提高產品的低 溫沖擊韌性和焊接性能。不過該方法有一定缺陷，容易與鋼水中的碳、氮反應得到化合物，增加鋼水雜質。所以應用這一方法優化連鑄生產工藝時需要盡量將雜質吹至鋼水表面，提前清除。

結語

鋼鐵企業的迅猛發展和高效生產，使得煉鋼連鑄生產工藝走入研發者的視野，在鋼鐵鑄造行業中，煉鋼連鑄效率和產品質量成為制約因素。為滿足我國現代化建設需要更為優質的鋼鐵產品這一訴求，急需以提高連鑄產品的質量為行業發展目標和追求，進行研究探索新型的煉鋼連鑄工藝，提高煉鋼連鑄生產出的產品質量和增加經濟效益。

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