連鑄連鑄的發(fā)展二戰(zhàn)之后，連鑄發(fā)展非常迅速今天鋼鐵生產(chǎn)者普遍相信連鑄至少和模鑄一樣在經(jīng)濟(jì)上是合理的，并且能與大部分高質(zhì)量鋼的生產(chǎn)系列相匹配。這項技術(shù)不斷開發(fā)的目的在于改善鋼的性能，這促使生產(chǎn)特殊高級鋼時企業(yè)對其生產(chǎn)工藝過程不斷進(jìn)行調(diào)整。使用連鑄系統(tǒng)的理由有：(l）和初軋機(jī)組（小型車間）相比，降低投資費用；(2）和傳統(tǒng)的鑄錠相比，提高10%的生產(chǎn)能力；(3）在整個鑄坯長度上鋼的成分較均勻；中心質(zhì)量比較好，尤其是板坯；高的內(nèi)表面質(zhì)量，比其他需要昂貴的清理表而的工序節(jié)省；(4)高度的自動化；(5)益于保護(hù)環(huán)境；(6)較好的工作條件設(shè)備類型首臺連鑄機(jī)是立式連鑄機(jī)，可是，由于橫斷面的增大，注流長度的增加，而且主要是隨著澆注速度的增加，這種設(shè)備迫使廠房建筑高度增加。這些因素也導(dǎo)致了具有冶金影響的液相長度的大大增加。連鑄坯的液相長度由下式?jīng)Q定：L=D2/4x2Vc這里，D=鑄壞厚度(mm）x=凝固特征系數(shù)(mm/min1/2）對于全部的冷卻長度這些值達(dá)到26-33。Vc=拉坯速度(m分）為了減少廠房高度，首先研制出將鋼水倒人立式結(jié)晶器中，并且在彎曲之前讓鋼水完全凝固的連鑄系統(tǒng)，或彎曲時鑄坯仍處在液相，這種系統(tǒng)隨后發(fā)展為弧形結(jié)晶器，這是目前最常用的方法。立式連鑄機(jī)和那些鑄坯在完全凝固時被彎曲的連鑄機(jī)都有一個長直的液相，這大大增加了成本。然而從維修的角度看，這些系統(tǒng)有冶金學(xué)優(yōu)點。鑄坯內(nèi)部仍為液相就進(jìn)行彎曲的連鑄機(jī)比完全凝固后再彎曲的立式連鑄機(jī)更好，它不需要修建與立式連鑄機(jī)一樣高的廠房。然而，液相彎曲系統(tǒng)要求更高的初期投資和更大的維護(hù)費用?；⌒芜B鑄機(jī)是考慮了投資費用和維護(hù)費用的折衷產(chǎn)物，而且可以在冶金上實現(xiàn)。連鑄適合于生產(chǎn)任何橫斷而的產(chǎn)品：正方形的、長方形的、多邊形的、圓形的、橢圓形斷面都可以。也有些基本斷面的例子，如管坯、板坯、大型坯、方坯。斷面寬厚比大于1.6的鑄壞通常稱為板坯。方坯鑄機(jī)生產(chǎn)正方形或近于方形、圓形或多邊形斷面，斷面尺寸達(dá)到160mm的產(chǎn)品。較大斷面或那些寬厚比小于1.6的產(chǎn)品用大型坯鑄機(jī)生產(chǎn)。現(xiàn)在80x80到300x300mm的方坯以及50-350mm厚300-2,500mm寬的板坯都用這種方式生產(chǎn)。連鑄比已經(jīng)迅速增長，尤其在最近幾年。這本質(zhì)上是鑄坯寬度和拉坯速度的增加。每個注流每分鐘生產(chǎn)出的產(chǎn)品已超出了如下數(shù)據(jù)：板坯5噸大型坯1噸方坯350kg最后，我們應(yīng)該提到水平連鑄機(jī)，它已經(jīng)應(yīng)用于有色金屬和鑄鐵的生產(chǎn)，而且可以進(jìn)一步開發(fā)用于鋼的生產(chǎn)。R.Thielmann和R.Steffen針對用水平連鑄機(jī)生產(chǎn)非合金鋼和合金鋼方坯的發(fā)展?fàn)顩r提出了一份綜合報告。水平連鑄機(jī)比傳統(tǒng)連鑄機(jī)有如下三個顯著優(yōu)勢：(1)低的建筑高度和建設(shè)費用：(2)防止鋼水二次氧化的方法簡單；(3)由于鋼水靜壓力非常低，沒有鑄壞變形。澆鑄技術(shù)鋼水由澆注大包注入中間包后流人敞口的水冷銅結(jié)晶器。首先結(jié)晶器底部用一個引錠桿塞住，然后由它將熱的鑄坯從結(jié)晶器拉出進(jìn)人連續(xù)拉輥。鑄坯從結(jié)晶器開始凝固,然后經(jīng)過冷卻系統(tǒng)，到達(dá)拉環(huán)輥，在拉輥中繼續(xù)傳送。引錠桿在進(jìn)入切割裝置之前或之后與鑄環(huán)分離。切割裝置可能是火焰切割機(jī)或熱切割機(jī)，其行進(jìn)速度與熱鑄坯相同，它將熱鑄坯切割成所需長度。使用中間包的目的是將確定的鋼水量分流到一個或多個結(jié)晶器。這可以通過使用塞棒、滑動水口或其他力法控制的水口來實現(xiàn)。中間包的初始狀態(tài)根據(jù)其耐火襯材料的不同可以是冷的、溫的或熱的。對于要求嚴(yán)格的鋼使用浸入盒保護(hù)鋼液注流以防止其氧化。結(jié)晶器不僅形成鑄坯斷面而且吸收一定的熱量，使鑄坯到達(dá)結(jié)晶器出口時坯殼有足夠的運送強(qiáng)度。依據(jù)所鑄鑄坯的尺寸和形狀，結(jié)晶器可以用銅管或硬質(zhì)銅合金制成。按慣例，管狀結(jié)晶器用于較小斷面。結(jié)晶器的內(nèi)表面可以使用鉻或鉬鍍層以減少磨損并且適合于澆鑄過程中從合金傳熱。結(jié)晶器的錐度是為了與鋼的收縮、拉速和鋼種匹配?，F(xiàn)在使用的結(jié)晶器長度約為400-1,200mm,但通常在700-800mm之間。結(jié)晶器壁粘鋼問題通常通過按正弦規(guī)律振動結(jié)晶器和加入潤滑劑（油或連鑄保護(hù)渣）以消除結(jié)晶器與鋼水之間的摩擦加以解決。潤滑劑，尤其是連鑄保護(hù)渣，有一個附加的冶金功能。潤滑劑的選擇取決于所要求的質(zhì)量和連鑄條件；尤為重要的是所選擇的連鑄保護(hù)渣必須嚴(yán)格與質(zhì)量工藝匹配。結(jié)晶器內(nèi)鋼液面可以人工控制或進(jìn)行自動控制，兩者中任何一種都可用于保持液面穩(wěn)定或滿足輸人的鋼水量，如與拉坯速度的變化相適應(yīng)。人工控制通過調(diào)整中間包塞棒或流出速率實現(xiàn)。自動控制系統(tǒng)則可以通過放射測位儀或紅外線放射儀或用安裝在結(jié)晶器壁的測溫探針測溫來確定鋼液面，并且通過操作水口塞棒機(jī)構(gòu)（對于穩(wěn)定流速）或控制拉輥速度（變化拉速）來補(bǔ)償任何鋼液面的變化。連鑄中使用的引錠桿類型取決于連鑄機(jī)的類型。立式連鑄機(jī)可以使用剛性引錠桿，而組合式的或靈活式的引錠桿必須用于弧形連鑄機(jī)。引錠桿與鑄坯可以采用不同方式連接，一種是用連接部件（平板、螺釘、碎條鋼）將鋼液與引錠桿焊接在一起；另一種是在引錠桿頭部鑄造一個特殊連接頭，它能使引錠桿像打開扣環(huán)那樣進(jìn)行脫錠。鑄坯離開結(jié)晶器時的坯殼厚度首先取決于鋼液與結(jié)品器的接觸長度，它也依賴于結(jié)晶器的具體導(dǎo)熱系數(shù)和鋼水進(jìn)人結(jié)晶器時的過熱度。它可以由下面的拋物線公式進(jìn)行精確計算：C=xt式中：C-坯殼厚度(mm)x凝固特性（mm/min1/2)t-凝固時間(min)鑄坯在結(jié)晶器內(nèi)或附近的凝固特性是20到26，它取決于操作條件；二冷區(qū)是29到33.離開結(jié)晶器時鑄坯坯殼厚度約為鑄坯厚度的8-10%，它取決于拉坯速度。結(jié)晶器下面的二冷區(qū)加速了鑄坯的凝固過程。通常使用水進(jìn)行冷卻，但有時也用水和空氣的混合物或壓縮空氣。為了適應(yīng)冷卻劑的流速，二冷區(qū)被分成很多部分。通過噴嘴將需要的水量噴到整個鑄壞上。與鑄坯斷面和拉速有關(guān)的鋼水靜壓力可能會太高，以至于鑄壞不得不被支撐以防止鼓肚。在生產(chǎn)大型坯尤其是板坯的工廠，這種裝置是很昂貴的。工藝控制由于生產(chǎn)率和質(zhì)量的原因，在現(xiàn)代鋼鐵生產(chǎn)中，有一種轉(zhuǎn)移費時操作的趨勢，例如，將溫度調(diào)整、脫氧和合金從熔化爐轉(zhuǎn)到鋼包處理站進(jìn)行。這些操作在連鑄過程中尤為重要，因為在這個過程中要嚴(yán)格控制溫度和成分。連鑄過程中進(jìn)入結(jié)晶器的鋼水溫度控制要比常規(guī)鑄造中的溫度控制更精確。太高的過熱度能導(dǎo)致拉漏或一種柱狀結(jié)構(gòu)，帶來較差的內(nèi)部質(zhì)量。另一方面太低的溫度會導(dǎo)致水口堵塞造成澆鑄困難和產(chǎn)生不潔凈鋼。板坯連鑄中間包溫度通常在液相線以上5到20度，而方坯或大型坯則為5到50。這種不同取決于鋼的等級，例如，小熔化爐中不銹鋼板坯連鑄過熱度為45。在整個澆鑄過程中，為使鋼水溫度保持在上面所說的范圍之內(nèi)，在鋼包中溫度的均勻性是最重要的。在澆鑄以前為了保持鋼包內(nèi)鋼液溫度的均勻，需要攪拌，有時也進(jìn)行清洗氮氣或氬氣可以帶走熱量，它們由鋼包底部的多孔塞噴入或在獨立的清洗站通過一個中空的塞棒噴入。在真空或清洗處理期間可以進(jìn)行化學(xué)成份控制。在鋼液均勻后，進(jìn)行取樣分析或用電動勢法測量氧活度，在此基礎(chǔ)上可以計算切屑的加入量以保證脫氧。加入切屑脫氧劑的最好方式是在攪拌熔池的同時保證高的速率（用惰性氣體進(jìn)行噴粉、喂線或噴丸）。通過小心除去鋼包中的爐渣來減少對合金的需要。真空處理是實現(xiàn)良好鋼包冶金的一種靈活、有效的手段，而低壓處理是在澆鑄前將氫或碳脫到很低的惟一方法。結(jié)晶器液面控制一臺連鑄機(jī)最重要的控制部分是保證鑄坯拉出和部分冷卻鋼坯的生產(chǎn)能保持結(jié)晶器內(nèi)鋼液面的穩(wěn)定（在幾個厘米范圍內(nèi)波動）。這可以通過兩種方式來完成：(1)稱量中間包，從鋼包到中間包的鋼液流動速度自動變化以保持整個中間包重量不變。通過這個方式，從中間包流出的鋼液速度是不變的。(2)要控制部分冷卻鋼坯的拉出速度以保持在結(jié)晶器中鋼的液面大致不變。在連鑄初期，通過操作者觀察液面，并相應(yīng)地調(diào)整中間包的塞棒來保持鑄機(jī)中鋼的上液面不變?，F(xiàn)在，通常用測量設(shè)備測量并自動地調(diào)整液面。下表中列出了幾種測量液面的方法。在此對r射線（放射線）和紅外法這兩種方法作詳細(xì)描述.類型制造者備注r射線DistingtanEngineering(UK)應(yīng)用廣泛，可靠渦流NKK(日本）熱敏電阻UnitedStatesSteel僅用在USS機(jī)器紅外Sert.Danielli廣泛用在歐洲大陸電磁線圈Concast由這個表可以看出各操作方法的特點。為避免較強(qiáng)放射性同位素的應(yīng)用，開發(fā)了紅外線設(shè)備。這種探測器檢測金屬液面與結(jié)晶器后壁的連接處。當(dāng)金屬液面上升到觀測范圍內(nèi)時，單個光電元件會收到更多的反射信號，此時輸出增加。檢測中斷時可以采取特殊的措施來補(bǔ)償。光電元件單元收到紅外反射，輸出一個電信號給控制單元，這個控制單元接著與操作者和連鑄機(jī)相聯(lián)系。操作者能夠選擇自動或手動控制，并且接收某個信號燈發(fā)出的操作指示。從液面返回的信號穿過夾縫罩，被圓柱面透鏡聚焦到光電檢測器。通過過濾除去波長1mm以下的反射光，以減少環(huán)境光和油焰的干擾。整個系統(tǒng)在冒口有兩個探測儀，兩個固定的光束檢查鋼液流股的每一邊。通過改變夾縫間隔，可以調(diào)整光電元件檢測到的兩個區(qū)域的間距。在每一通道都裝有三個光電檢測器：第一個用上面描述的光束測定金屬液面；第二個不收到光束而能進(jìn)行溫度漂移補(bǔ)償；第三個通過夾縫觀察正常鋼液面上方位于主光束與金屬流之間的一個小區(qū)域。它的作用是當(dāng)金屬流偏離中心位置，可能會干涉主光束時對其進(jìn)行探測。兩個主光束與液流界面探測間的平衡能夠通過安裝在單元后部的小電位計來調(diào)整。溫度補(bǔ)償以后，每一通道探測到的液面信號被輸進(jìn)一個選擇最大信號的簡單電路。因此這個單元總是控制兩個液面信號中較高一個。如果液流傳感光電元件發(fā)現(xiàn)液流向檢測束移動時，它切斷信號，并且元件轉(zhuǎn)向進(jìn)行控制另一個通道面。還有另一個特征，如果兩個通道都被切斷，例如被一個扇形金屬流切斷，單元轉(zhuǎn)向記憶單元，相當(dāng)于快速檢查金屬液面，防止突然控制失靈。在記憶單元釋放時，液面逐漸下降，使操作者有足夠的時間來調(diào)整。如果拉坯速度有一個大的跳躍，通過阻止自動運行，單元將給出一個從人工控制到自動控制的平滑轉(zhuǎn)換。在從自功到手動的改變時，不提供無振動轉(zhuǎn)換。在電纜有故障時，也有一個防止變到自動狀態(tài)的保護(hù)?？刂葡到y(tǒng)收到被選擇過的液面水平信號，伴隨比例和積分作用，直接給拉坯驅(qū)動單元輸出一個電壓信號。驅(qū)動單元產(chǎn)生與電壓信號相對應(yīng)的拉坯速度。連鑄的益處操作步驟在連鑄發(fā)展之前，只有鋼錠為熱加工成型的鋼鐵產(chǎn)品提供了初始原料。從煉鋼爐到軋機(jī)的典型操作步驟是：（1）將鋼水澆入鋼錠模；（2）鋼包運到澆鑄平臺，將鋼水注人鋼錠模；（3）將鑄后錠模運到脫錠區(qū)脫錠；（4）運送鋼錠到均熱爐，加熱到軋制溫度；（5）從均熱爐取出加熱的鋼錠，運送到初軋機(jī)軋制成半成品形狀；（6）運送半成品鋼到軋機(jī)。用連鑄，只需如下更短的步驟：(1)從煉鋼爐出鋼到鋼包；(2)鋼包運到澆注平臺，連續(xù)把鋼水澆成半成品形狀。(3)運送半成品鋼到軋機(jī)從較短的操作步驟獲得的利益是人們采用連鑄的主要原因；連鑄增加了產(chǎn)量；提高了產(chǎn)品質(zhì)量；節(jié)約能源；減少污染和降低了成本。產(chǎn)量從鋼包中鋼水到軋成半成品形狀的產(chǎn)量提高在于三個方面金屬廢料的減少：初軋機(jī)；澆注；鋼錠加熱。對產(chǎn)量增加貢獻(xiàn)最大的是無需初軋時鋼錠切頭、切尾。與澆鑄操作有關(guān)的產(chǎn)量損失的減少，包括短錠，鑄錠殘頭和一般的廢鋼的減少。由鋼錠在均熱爐中加熱引起的氧化皮燒損也被避免了。質(zhì)量冶金質(zhì)量的提高包括在化學(xué)成分和凝固特征上變化小。除了在鑄坯橫切面上，改善碳、硫和合金元素偏析特性以外，沿著鑄坯長度方向也沒有什么變化（當(dāng)將一爐鋼水進(jìn)行模鑄時，每一支鋼錠都有垂直偏析和組織變化，而連鑄坯不僅是一塊鋼錠而且垂直方向上沒有什么變化）。在現(xiàn)代連鑄過程中，鑄坯表面的質(zhì)量要高于軋制半成品質(zhì)量，軋制半成品的表面有例如結(jié)疤和疤痕等表面缺陷，因此，對鑄錠的精整和產(chǎn)量的損失均降到最低程度。大多數(shù)連鑄鋼坯均無需經(jīng)過任何修整就可進(jìn)一步加工。因此能得到有較少的內(nèi)部和表面缺陷、性能得到改善、更均勻的最終產(chǎn)品。能量連鑄能夠節(jié)約能量，因為連鑄過程減少了在模鑄過程中的能量消耗。這些包括在均熱爐中的燃料消耗和初軋機(jī)的電能消耗。能量也可以通過產(chǎn)量增加來間接節(jié)省，因為它能減少用于生產(chǎn)大量半成品的原料鋼的消耗。除此之外，人們正在關(guān)注將熱的連鑄坯直接熱送到精軋機(jī)加熱爐的實踐，因此連鑄壞的顯熱被節(jié)約了。污染連鑄過程通過省略模鑄工藝設(shè)備如均熱爐減少了污染。成本連鑄的資金和運行成本與模鑄工藝相比均減少了。資金節(jié)約歸功于省掉了模鑄工藝所需要的設(shè)備。運行成本節(jié)約主要是較少的勞動力投人和較高的產(chǎn)量。煉鋼連鑄的煉鋼操作與用電爐或堿性氧氣轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)鋼錠的煉鋼操作相似，僅有某些不同，主要有兩個：(1)溫度控制；(2)脫氧實踐。溫度控制溫度控制比模鑄生產(chǎn)更關(guān)鍵。出鋼溫度通常更高，以補(bǔ)償因運送到鑄機(jī)的時間增加引起的熱量損失，出鋼溫度要維持在一個較小的范圍內(nèi)，以避免溫度太高時拉漏和溫度太低時中間包水口過早凝固。澆鑄溫度也能影響鑄坯的晶體結(jié)構(gòu)。在整個澆注過程中