1.什么叫连铸坯热送热装，有什么优点?

连铸发展初期，从连铸机拉出来的高温铸坯切割成定尺后，进行经过喷水冷却或在车间内堆放冷却到室温后，经过质量检查或表面精整，然后送至轧钢厂的加热炉重新加热到轧制温度。

铸坯剪切成定尺后，一般铸坯表面温度在800～900℃，约有540kJ/kg的物理热放出来，为什么不利用铸坯的这部分物理热而要白白浪费呢?为此，从70年代人们就提出铸坯热送热装的工艺，也就是铸坯剪切成定尺后趁高温直接热送到轧钢厂装到加热炉内。

老的钢铁企业，炼钢厂与轧钢厂相距甚远，实现连铸坯热送热装有一定困难，新建钢厂应把炼钢厂与轧钢厂布置靠近，最好连铸坯的出坯辊道与轧钢厂加热炉运输辊道相接，有利于实行铸坯热送。

与连铸坯冷装相比，铸坯热送热装的主要优点是：

(1)利用铸坯的物理热，节约能耗。其节约能量与铸坯热装入炉温度有关。例如铸坯热装入炉温度500℃可节能0.25×10⁶kJ/t；600℃热装可节能0.34×10⁶kJ/t；800℃热装时可节能为0.514×10⁶kJ/t，即铸坯入炉温度越高，则节能越多。冷坯轧制能耗为126×10⁴kJ/t，热装轧制为84×10⁴kJ/t，直接轧制为42×10⁴kJ/t。

(2)提高成材率，节约金属消耗。由于铸坯热装入炉缩短了在加热炉的加热时间，减少了铁的烧损，可使成材率提高0.5～1.5％。

(3)简化生产工艺流程，节约生产费用。

(4)减少工序，缩短生产周期，连铸坯冷装入炉，从炼钢一轧材生产周期30h，而铸坯热装入炉，从炼钢→轧材生产周期l0h，直接轧制从炼钢→轧材生产周期为2h。

(5)提高了产品质量，采用无缺陷铸坯轧制。如镀锡板平均缺陷发生率0.1％，而常规的轧制为1～3％。

(6)节省厂房面积和劳动力。热装和直接轧制取消了铸坯精整，减少了铸坯库存的厂房面积。

2.什么叫连铸坯直接轧制，有什么优点?

自五十年代连铸在工业生产上应用取得成功后，人们就开始了连铸一连轧工艺(也叫直接轧制)的试验。

连铸连轧工艺有两种基本方式。第一在线同步轧制工艺，即连铸与轧制在同一作业线上，铸坯出连铸机后，不经切断直接进入与铸机拉速同步的轧制，每流连铸机需配备专用轧机。先后在美国、日本、德国等国建立了20多条试验生产线，但正式投产的不多。此工艺的优点是生产过程连续化程度高，增大轧材卷重，提高成材率及大幅度节能。其主要缺点是：(1)由于铸机拉速与轧制同步增加了生产操作的难度。(2)铸机和轧机连成一体，铸机拉速太慢，满足不了轧制速度的要求，严重影响轧机能力的发挥，降低了轧机作业率，在经济上不合算。(3)轧制速度太低，将使轧辊热负荷太大，影响辊的寿命，增加换辊时间。从70年代中期以来，这种在线同步连铸连轧工艺几乎停止发展。

第二叫铸坯直接轧制工艺，即“连铸一切断一加热或补热一轧制”方式的组合。连铸坯拉出铸机后切断成定尺，在线的进行铸坯的均热或边部补偿加热后进入轧机，连铸与轧制在同一作业线上，但不是同步轧制。这种工艺的优点是：提高了生产过程连续化的程度，简化了工艺流程，缩短了生产周期，有利于节能，降低生产费用。如果作业线上增加保温坑，比在线同步轧制具有更大的灵活性。如美国诺福克厂于70年代末2流小方坯配置感应补偿加热炉和13台连轧机配合，实现线材的连铸连轧工艺，取得了很好的效果。

3.实现连铸坯热送热装或直接轧制的前提条件是什么?

连铸坯冷送到轧钢厂加热炉之前，根据目测检查铸坯表面缺陷的严重程度，进行手工清理或火焰清理，对冷态铸坯质量状况做出评价，而内部质量通过对连铸坯取样做硫印和酸浸检验进行评价。

连铸坯实行热送热装或直接轧制，铸坯温度高，就不能依靠人工直接检查铸坯质量了。为了保证轧制产品的质量，就必须要求连铸机生产出无缺陷的铸坯，这是前提条件。

要生产无缺陷铸坯，除连铸机处于良好的运转状态外，重要的是严格执行目标管理和标准化操作。为保证热送铸坯质量，目前有两种热状态下控制技术：

(1)高温铸坯表面缺陷检测系统。

目前使用的热测方法可分为光学法、感应加热法和涡流法三类。如用涡流法可检测大于某一长度和深度的表面裂纹，用快速图象处理的光学法可鉴别大于某特定尺寸的裂纹、结疤等缺陷。根据检测的缺陷，随即联动火焰清理机对缺陷进行热清理，或随即反馈以了解属于何种不正常浇注操作所引起的这种缺陷，及时修正操作。

然而铸坯表面缺陷形态各异，尺寸大小不一，对有害缺陷进行全面检验，就需要一系列的技术复杂、价格昂贵的仪表检测系统，而且需要精心维护才能有效可靠。另外有许多缺陷如皮下夹渣、皮下气孔、皮下裂纹仍然是不可探测的，研制全面检测铸坯内部缺陷的系统更为困难。

(2)铸坯在线质量判断系统

实现铸坯质量在线判断系统，以对铸坯质量做出评价，这是目前的发展趋势。该系统是以严格执行标准化的浇注操作作为基础。经过多年生产实践，现已能定量的确定钢水成分、浇注工艺、设备状态和生产管理等因素对铸坯表面缺陷(裂纹、夹渣、气孔等)，内部缺陷(夹杂、偏析、裂纹等)和形状缺陷(如铸坯鼓肚、脱方等)的影响。

将浇注过程中各个工序监测的各类数据一并输入中央计算机，将其值与当时操作条件的目标值相对照，对影响质量的因素进行统计分析，得到满足质量要求的最佳操作模型，作为生产无缺陷铸坯的设定值：

R=ƒ(∑κN)

R为铸坯质量评价函数，N为超过目标值的信息，κ为该信息总值对质量危害程度。生产中每隔40s收集40多个参数输入计算机，把适时得到值与设定值比较得到总和R值。若在允许范围内，即为合格坯。若超过所规定的值，则铸坯不能热送而留下来清理。

4.提高连铸机高温出坯技术有哪些?

铸坯从结晶器运行到切割站的过程中，要尽可能有效利用钢水凝固成固体放出的物理热，提高凝固终点的铸坯表面温度，所采用的技术有：

(1)二次冷却区采用复合的冷却制度：结晶器下部的扇形段(即0段)采用水喷嘴的强冷却，以使坯壳增厚，防止漏钢，以后各扇形段采用气水喷雾的弱冷却。使铸坯表面温度均匀，而在拉矫机之后的水平段进行间接冷却不直接向铸坯喷水，这样剪切后铸坯温度高达1000℃。还有所谓干式冷却，即在结晶器下的一段进行喷水冷却，其余各段借助于内冷的夹辊间接冷却，使出坯表面温度更高。

(2)利用液相穴凝固终点放出的潜热使坯壳复热。

在铸机内铸坯边运行边凝固过程中形成了很长的液相穴，在液相穴末端的钢液均达到结晶温度，属于“体积结晶”，凝固潜热陡然放出，使坯壳温度回升，提高了铸坯温度。这里需要解决在拉坯过程中，如何准确地确定液相穴末端的位置使其在拉矫机前一米左右。解决办法一是借助于电磁超声波探测装置，以直接测定坯壳厚度计算完全凝固的位置。二是利用凝固传热数学模型计算该浇注条件下液相穴长度以确定凝固终点。这两种方法均已在生产上应用。而第二种方法较为广泛应用。

另外还可控制凝固终点的液相穴形状，如控制二次冷却方式，使板坯宽度方向中部冷却强度大一些，而两边冷却强度小一些，这样在拉矫机之前可使液相穴形状呈两侧大而中间小的所谓“眼镜形”，完全凝固时，板坯两边液体放出的凝固潜热较大，有利于板坯棱边的复热，既提高了板坯温度又使板坯温度更加均匀。

5.提高热送连铸坯温度的保温措施有哪些?

为提高热装和直接轧制铸坯温度，防止热量散失，有以下保温方法：

(1)连铸机内保温：在连铸机下部设置保温罩，实行机内保温，如在上、下夹辊之间在板坯两侧设置保温罩，防止板坯侧边过冷，可使板坯两侧棱边温度提高160～180℃。有利于提高板坯温度的均匀性。

(2)切割区铸坯保温：为了使铸坯在切割过程中不致降温过大。可在切割区的辊道上装设随切割机移动的保温罩。如新日铁君津厂4号连铸机在切割机前后都设了移动式保温罩，取得了好的效果。

(3)铸坯运输过程中保温措施。

铸坯在切割后输送到加热炉的路程中，为了避免温降过大，必须采取保温措施。一般地说，当铸坯运输距离不长时，采用保温辊道；运输距离较大时，只好采用保温车或铁道保温车来运送板坯。

1)保温辊道

为防止铸坯在辊道上运送过程中过分温降，在辊道上装设绝热性能良好的封闭的保温罩。

2)保温运输车

在连铸机与加热炉之间距离较长时，不能用辊道运送，可采用保温车运送铸坯。对于板坯和大方坯，用铁道保温车为宜。如日本水岛厂用铁路保温车运送。对于小方坯可用保温卡车来运送铸坯。板坯、大方坯热装率达90％，热装温度达720℃，加热炉能耗下降到496×10³kJ/t钢。

应当指出，铸坯热装温度越高，节能效果越好，若热装温度由300℃提高到800℃，可降低加热炉能耗的420～630MJ/t钢。据介绍，日本目前的连铸坯加热能耗(MJ/t)如下：

冷装1134～1680

热装630～1092

直接热装420～630

直送轧制168～210

一般热装温度为300～700℃，而铸坯切割后，无间歇直接送入加热炉，温度可大于700℃，因此应尽可能提高铸坯出坯温度，在运送过程中严格保温外，还应加快铸坯的运输，以提高热装温度(如1000℃)，以达到更好的节能效果。

6.连铸坯热补偿技术有哪些?

连铸坯在铸机内运行冷却过程中，由于铸坯边部是两个方向传热，冷却较快，铸坯是两侧边温度较低，中部温度较高，整个断面温度不均匀，给铸坯热装和直接轧制带来了困难。为提高铸坯侧边温度，除保温等措施外，还开发了板坯边部加热技术，以提高铸坯边部温度。目前主要加热技术有：

(1)铸坯边部煤气烧嘴加热，防止板坯边部过分冷却。采用这一技术与常规连铸相比，其板坯边部温度提高约200℃。

(2)铸坯边部电磁感应加热：电磁感应加热装置作为板坯边部温度补偿器。感应加热装置是由三个电磁感应线圈分别装在铸坯的上面、下面和侧面，当电流通过线圈时产生热量来加热铸坯角边部。这种方法可以按所需要的温度进行加热，当铸坯输送速度为4m/min的情况下。使铸坯边角部温度平均升高110℃以上。

7.什么叫接近最终产品形状(简称近终形)的连铸技术?

传统的钢水凝固成形方法是钢锭模浇铸。钢锭重量不断增大，从几百公斤到几吨、十几吨，从厚度以米计的钢锭轧制成几十毫米、几毫米甚至不到一毫米的产品，重复加热及加工的能耗极大，设备庞大，另外工艺流程长，金属损失大，成材率低。

经过近三十年来的努力，采用连续铸钢已逐渐取代钢锭模浇铸。世界各国广泛采用厚度为150～250mm连铸板坯生产板材。与钢锭相比，已比较接近于最终产品尺寸。但对市场需求量大的板带(中板、薄板)，仍存在着加工量较大、能量消耗量较大、生产周期较长、成本较高的问题，对板坯厚度仍有进一步减薄的需要。因此，开发能浇注更薄的板坯、高的浇注速度、使生产能力具有经济规模的连铸技术，甚至开发从钢水直接浇铸成薄带，直接做成品或半成品的连铸技术，一直是世界钢铁界研究开发的热门课题。

进入80年代以来，薄板坯连铸技术有了突破性的进展。根据国外发展的近况，薄板坯(带)连铸机基本上可分为以下几种：

(1)薄板坯连铸机：生产厚度为20～60mm、宽度为500～1200mm的薄板坯，直接供给热轧厂精轧机组做坯料。

(2)厚板带连铸机：生产5～15㎜厚的板子供给紧凑式轧机做坯料。

(3)薄带连铸机：生产厚度小于10mm薄带，直接供给冷轧厂做坯料。

(4)极薄带连铸机：生产厚度为几毫米到十分之几毫米的极薄带，直接做成品或冷轧坯件。

8.薄带连铸机有哪几种类型?

把钢水直接铸成薄带作为成品或作为冷轧坯料生产薄带产品，这是连铸技术上又一次革新。其优点是减少投资，节约能源，简化工序，得到高质量的材料。如直接将钢水连铸成硅钢薄带，经退火处理，即可做电机硅钢片，这样就省去开坯、轧制等工序。对不锈钢，可连铸成2～6mm薄带作为冷轧坯料。对低合金钢，可连铸成1～6㎜薄带，经退火后，可做冲压制品。

薄带连铸在世界范围内引起了冶金工作者的重视，竞相开发。它是一种快速凝固的方法，特点是冷却速度快，达102～103℃/s，拉速可达l0m/min以上。目前薄带连铸机有以下几种类型：

(1)双辊薄带连铸机

两个水冷辊直径为400～500mm，辊长为150～400mm，两个辊子转动控制两个辊面的间隙，钢水浇注到两个旋转辊轮之间迅速凝固成薄带。此法可生产1～10mm冷轧带钢，拉速可达3～12m/min。可浇注硅钢、不锈钢和碳钢。从钢流浇注方向来分有：上注双辊法、倾斜双辊法、水平双辊法，其基本结构如图12-1。

图12-1双辊薄带连铸机示意图

“七五”期间，我国上海钢研所开发了倾斜式双辊薄带连铸工艺，辊径500mm，辊宽250mm，拉速25m/min，成功浇注了2.5mm厚200mm宽的不锈钢薄带，再冷轧成0.6×220mm薄带。

(2)单辊薄带连铸机

将液体金属浇注到高速旋转的水冷辊上，使其凝固成薄带。单辊法有不同形式，如钢水平面流浇注法(图12—2)，用此法已生产300×2㎜不锈钢带，75×1.7mm的低碳钢带。还有转动轮子从熔池拖带钢水成型法。调整轮子旋转速度和冷却强度可生产0.25～1.4mm厚600mm宽的薄带。

图12-2单辊浇注带坯示意图

从设备上讲，单辊和双辊的结构简单，从浇注工艺上讲，钢水注入、辊带控制技术(如带厚均匀性)较为复杂，从产品质量上讲，薄带表面质量不稳定。但铸态组织、晶粒细化得到了改善。

薄带连铸技术简化工序，减少投资，尤其适合于合金钢薄带连铸。虽然目前还处于试验阶段，随着技术的进步，这一工艺将发挥它的潜力。

9.什么叫喷雾成型技术?

喷雾成型是近年来发展的一种新的金属成型工艺，它集中了连续铸造和粉末冶金优点，具有广阔的应用前景。

喷雾成型工艺第一步是利用高压氮(N2)或氩(Ar)气，把液体金属雾化成细小的液滴，并使液滴有足够的动能，第二步是在液滴运行的路程上放置预形坯作为成型器，当液滴撞击到预形坯上，则互相粘结，形成了所需形状的坯子。

这一方法从1969年提出后，引起了人们的重视。许多国家竞相研究开发，获得很大的进展。目前已建立生产盘、棒、板、管等各种预形坯的试验厂，有的已进入批量工业生产阶段。如瑞典的一工厂生产Φ100～400㎜、长达8m的不锈钢管坯。日本住友用此生产的轧辊，其磨损量仅为其他方法生产辊的1/2～1/6，使用寿命提高2～3倍。

采用这一工艺，使生产工序大大简化，产品无偏析，组织细化，性能优良等优点。特别是对于普通铸造难以成型的产品有广阔应用前景。

10.什么叫薄板坯连铸，它有什么优点?

传统板坯连铸机生产的板坯轧制成板材的工艺流程为：

板坯(厚度150～300mm)→加热均热→粗轧机组(20～60mm板)→精轧机组(2～10mm板卷)→冷轧

薄板坯连铸生产板坯轧制板材工艺流程为：薄板坯(20～60mm)→均温、保温→精轧机组(2～10mm板卷)→冷轧

比较上述两种工艺流程，薄板坯连铸优点是：

(1)取消了传统连铸的再加热和粗轧工序，节省能耗。

(2)减少了工序和厂房面积，投资省。

(3)适应性强。可用于中、小型钢厂。

(4)铸坯厚度薄，凝固速度快，铸态组织细而致密，改善了产品质量。

11.什么叫CSP薄板坯连铸技术?

CSP是英文名字的缩写，意思是紧凑式薄带生产，是由德国施勒曼一西马格(SMS)公司试验成功，并移植到美国纽柯公司克劳福维莱厂建立了生产线，建成了板坯厚度为50mm，设计能力为82万t/年世界第一台工业生产设备，1989年投产，一年达设计产量25％，第二年产量达到95万t。

该连铸机与传统板坯连铸机的结构没有什么本质上的差别，但其关键技术是：

(1)采用漏斗形结晶器。结晶器厚度50mm，空间太小，不能采用传统的浸入式水口，为此把结晶器断面设计成上大下小漏斗形，浸入式水口插入上部空间内，而中间漏斗区以外的两侧壁仍然是平行的，两壁之间的距离相当于板坯厚度。结晶器出口处的厚度与薄板坯厚度相同，为50mm(如图12-3)。

图12-3结晶器示意图

(2)异形浸入式水口。

(3)低粘度低熔点保护渣。

结晶器振辐4～8mm，频率为400次/min，从结晶器出来的板坯进入二次冷却区。二冷区分为5个喷淋区，比水量为0.8～2.5L/kg。浇注厚度40～50mm宽1600mm薄板坯，拉速5～6m/min。

板坯切割，经均热炉均热后，经4机架热带轧机，将50㎜轧成2.5mm板卷，板卷单重为25t。

薄板坯内部质量好，无裂纹，偏析小，等轴晶细。薄板坯直接进行精轧，轧成3.2～19mm的板材，机械性能完全符合标准。

由于结晶器保护渣卷入铸坯表面，或表面FeO皮渣清除不净，有时会造成钢板表面缺陷。

12.什么叫ISP薄板坯连铸技术?

德国曼内斯曼-德马克公司开发出的薄板坯铸一轧工艺(简称ISP)。该工艺的技术特点是：

(1)直弧形结晶器

结晶器上部为垂直，下部为弧形结构，侧板可调(图12-4)。

图12-4直弧形结晶器示意图

1一塞棒；2一中间罐水口座砖；

3一中间罐底板;4一浸入式水口;

5一平行结晶器宽面铜板

铸坯在结晶器上部区域垂直拉引到结晶器中部与铸机的弧形半径相切。这种结晶器具有适合于浸入式水口的最佳空间，且铸坯平行面变形最小。

(2)浸入式水口

鉴于结晶器空间小，对浸入式水口提出了特殊的要求。为此开发了特殊形状的薄壁浸入式水口(图12-5)。

 

图12-5薄壁浸入式水口

水口下口总厚仅30～35㎜，水口采用加强壁，厚度为10mm，水口宽度为250mm，水口通道厚度为10～15mm，流量为2～3t/min。水口材质为含氮化硼(BN)和氧化锆(ZrO2)的高铝碳质，使用寿命4小时。

浸入式水口壁与结晶器壁的间距为10～15mm，要防止凝钢搭桥，因此使用前需高温烘烤。同时，钢流与水口壁接触表面比圆形水口大。要防止Al2O3在水口壁沉积而堵塞，因此钢水必须经炉精炼和采用无氧化浇注。

(3)保护渣

由于结晶器空间有限，拉速又快，因此在结晶器钢液面上形成稳定的液渣层有一定困难。往往使铸坯表面发生纵裂纹。为此采用低熔点、低粘度的粒状保护渣来代替粉状保护渣。

(4)薄板坯带液芯的铸轧工艺

从结晶器出来的板坯厚度为60㎜，经带液芯铸轧后出：拉矫机铸坯厚为22㎜，其减薄工艺分两步：

第一步：铸坯从结晶器出口到拉矫机前，通过各支辊的辊缝锥度的减小，把带液芯的铸坯逐渐减薄。为防止坯壳过大变形量而在凝固前沿产生裂纹。液芯区的总变形量不超过20％，也就是60㎜减薄到48㎜。

第二步：薄板坯完全凝固后，此时板坯温度高(1150℃)变形阻力小，用几对Φ310mm轧辊就能把板坯厚度减小60％，也就是得到约20㎜薄板坯。

用此种工艺已生产了70×1200，60×1200，60×1900的薄板坯。拉速可达4.5m/min。

采用铸轧工艺后，使铸态组织变成了轧材组织，晶粒细化，消除中心偏析，铸坯质量好。因而提高了轧制产品机械性能。

意大利的阿尔维第(Arvedi)公司已建成一套直弧结晶器，带液芯轧制薄板坯连铸连轧生产线，1992年连铸轧出第一个板卷，现已达到年产50万t的设计水平。

13.什么叫双带式薄板坯连铸技术?

该机型早在40年代由美国赫兹莱特(Hazelet)设计，现已广泛应用于有色金属浇注薄板坯。60年代以来相继有英国、日本、法国的有关公司对该机型进行改造，用于试验浇注钢水。

常规连铸机的结晶器是固定的作上下运动，而双带连铸机结晶器和正在凝固的坯壳作相对运动，以满足高拉速(10m/min)的要求。

如图12-6所示，钢水从钢包进入中间包—小中间包注入由上下钢带和两侧用活动链块组合而成的结晶器内，上下钢带用厚度为1.1～1.4mm低碳钢焊接成环状，钢带背面用高压水膜冷却，通过两条环形钢带绕在两组转轮上，由大转用轮张紧钢带并以预定速度驱动钢带运转，这样就形成了移动式结晶器。

图12-6双带式薄板坯连铸机(日本住友)

钢带内表面与铸坯分离后，经清理、涂保护层、烘干进入浇注位置，而薄板坯则进入二次冷却区，切割后进入冷床。

日本住友已做过试验，钢包50t。大中间包容量10t，小中间包1.5t，薄板坯尺寸20～80×600mm，拉速10m/min。钢包→大中间包→小中间包采用长水口，小中间包→结晶器采用氩气(Ar)保护。50t钢水浇30～40min，钢包温降30～40℃，二次冷却区比水量0.6～1.0L/kg钢。

双带式薄板坯连铸机还有水平式、单带式等不同形式，用此法生产的薄板坯有裂纹、冷痣、凹坑等表面缺陷。由于CSP和ISP技术的发展，此法可能被淘汰。