重钢结晶器电磁搅拌工艺参数优化研究

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1、1.1.1国外连铸技术发展概述常规连铸机概念的最早提出者当追溯到美国炼钢工作者亚瑟(B.Atha)(1886年)和德国土木工程师达勒恩(R.M.Daelen)(1887年)。随后的几十年中，人们对连铸技术发生了浓厚的兴趣，尤其在1920～1935年间，这一时期连铸技术主要用于有色金属铜和铝的浇铸。1933年，现代连铸的奠基人——容汉斯(S．Junghans)提出并发展了结晶器振动装置之后，才奠定了连铸技术在钢铁工业上应用的基础。从此，连续铸钢技术经历了“从本世纪40年代的试验开发、50年代开始步入工业生产、60年

2、代弧形铸机的出现、70年代由能源危机推动的大发展、到80年代日趋成熟的技术和90年代新的变革”的近60年历史发展历程。二次世界大战后，苏、美、英、奥等国相继建成一批半工业性的试验设备，进行连续铸钢的研究。1950年容汉斯和曼内斯曼(Mannesmann)公司合作，建成了[3]世界上第一台能浇注5吨钢水的连铸机。从50年代起，连铸开始用于钢铁工业。60年代以后，连铸进入稳定发展时期。到70年代末，全世界连铸产量已逾2亿吨，相当于1970年的8倍。到了80年代，连铸进入了完全成熟的全盛时期，世界连铸比由1981年的3

3、3.8％上升到1990年的64.1％。到1994年，世界连续铸钢产量达到5.1亿t，连铸比遇过70％，不少工业发达国家的连铸比已接近或达到100％。到20世纪90年代，出现博板坯连铸连扎技术。自美国纽柯公司采用SMS公司的CSP技术，首次建成生产半才短流程钢厂以来，短短10年时间，至今已有15个国家、20多家公司共建成40多台，50多流薄板坯连铸连扎设备，目前的生[5]产能力已经达到4720t/a。1.1.2国内连铸技术发展概述中国是世界上开发和应用连铸技术较早的国家之一。50年代中期，重庆、上海等地就开始研究并

4、设计制造连铸机和生产机组。由北京钢铁学院徐宝陞教授主持设计的重钢三厂大弧型板坯连铸机和重钢二厂厚板坯弧型连铸机先后于1964年[4]和1967年正式投产。这两台弧型连铸机在当时世界上都是处于领先水平的。但由于众所周知的原因，我国的连铸在60年代后期到70年代初期发展缓慢，西欧和日本的连铸技术却发展迅速。改革开放以来，国家对发展连铸技术一直予以高度重视，大力发展连铸生产和建设成为我国钢铁技术发展中的重要政策。1994年，冶金部提出“以连铸为中心，以全连铸为方向，炼钢—炉外处理—连铸三位一体优化结构”，以发展连铸为企

5、业优化结构的突破口。连铸坯产量达9367万吨，连铸比达75.72％。近十年来我国连铸技术进步很快，2002年连铸比达到93％，提前实现了原计划目标，与国际上工业发达国的连铸比水平相接近。2000年我国连铸机类型和数量见表1.1所示。已实现全连铸的有52家，连铸比达90％以上的共有73家，20072年我国连铸达到96%以上，连铸生产已成为工厂节能降耗、提高经济效益的重要环节。在连铸新技术研究开发方面,进行了高效连铸技术、近终形连铸技术、电磁连铸技术、特殊钢连铸技术、连铸坯凝固控制技术和双辊薄带连铸技术等方面的工作。

6、许多连铸新技术的研究开发是在跟踪国际上的发展。随着连铸技术的不断发展。连铸钢种的不断扩大，电磁搅拌技术已越来越引起连铸界的普遍重视，并在生产实际运用中取得了良好的冶金效果和经济效益。近年来，连铸工艺中为了生产出高清洁度的铸坯，需要良好地控制钢水成分和流动。将电磁搅拌用于连铸中的目的就在于利用电磁力搅动钢水，创造出抑制柱状晶发展，促进成分均匀，夹杂物上浮细化、分布均匀的热力学和动力学条件，达到控制凝固组织、改善中心偏析、提高铸坯的铸态质量。我国连铸生产虽然较之以前取得了很大发展，但也存在许多困难和问题，特别是与工业

7、大国比较还存在一定的差距。主要表现在连铸品种及生产的连铸坯质量还有待提高。在加入WTO后，更对我国的连铸工作提出了严峻挑战。“十五”冶金科技发展指南明确提出，今后连铸工作重点是提高铸坯质量，发展高效连铸技术，提高铸坯质量。1.2结晶器在连铸生产中的作用和地位与模铸---开坯轧制法相比，虽然连铸具有许多优点，但它尚有许多技术难点尚未得到彻底解决，这还需要冶金工作者根据各自不同的实际要求和特点，针对不同的连铸工序段，做大量的深入细致的研究开发工作。连铸结晶器工序段就是冶金工作者研究较多的工序段之一。这是因为液态钢液一

8、旦凝固成铸坯，其成分偏析、内部裂纹等缺陷将永远保留在最终产品中，无法通过热处理工艺来去除，因而连铸结晶器被称为连铸机的心脏，它的性能对连铸机的生产能力和铸坯质量起着决定性的作用。在连铸工艺中，结晶器的主要作用是：①高效率的传热器：把钢液热量迅速地传给冷却水。②钢液凝固成型器：把钢液凝固成所规定的形状。③钢液净化器：促进钢液中的非金属夹杂物上浮至渣层而被保护渣吸收，提高钢液