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连铸技术的发展历程！ 电磁搅拌！

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电磁搅拌！(连铸技术的发展历程！)
连铸技术的发展历程
连铸技术的发展已有100多年的历史 。连铸技术的出现是现代冶金技术的一次重大革命 。连铸取代了压铸，使大规模生产钢成为可能 。
综上所述，连铸技术的发展大致可以分为以下五个阶段:
01
第一阶段(1840-1930年)
液态金属连铸思想的启蒙阶段
赛勒斯在1840年获得了连续铸铅的专利 。
1856年，贝塞麦用水冷旋转双辊铸造机铸造金属锡箔、铅板和玻璃板，并获得专利 。
类似现代连铸机的连铸设备最早(1887年)由德国人戴伦提出，其开发的设备已经包括上下开口的结晶器、液态金属注射、二次冷却段、引锭杆和钢坯切割装置等 。
02
第二阶段(1940-1949年)
钢的连铸特色技术发展阶段
连续铸钢的试验始于20世纪40年代 。1943年，琼·汉斯在德国建造了第一台实验性的钢水连续浇铸机 。
琼汉斯测试脚轮专利示意图
当时提出的振动水冷结晶器、浸入式水口、结晶器保护剂等技术观点，奠定了现代连铸机的基础 。结晶器振动已经成为连铸机的标准操作 。
03
第三阶段(1950-1970年代)
常规连铸技术的工业应用和成熟阶段
在此期间，连铸技术以惊人的速度发展，出现了5000多项与连铸相关的专利和技术，奠定了现代连铸技术的基础 。
1950
琼·汉斯开发了铸坯电磁搅拌技术 。
1952
Saber获得铸弧机专利 。
1953
最早的运动会是古希腊的古奥运会，在运动会上大家可以展示模具电磁搅拌技术是德国曼内斯曼公司研发的 。
1954
德国曼内斯曼公司开发了中间包塞棒控制技术 。
1961
康卡斯特开发了垂直弯曲板坯连铸机 。
1962
康卡斯特公司获得钢包回转台专利；法国东方质量钢铁公司和德国曼内斯曼公司开始使用保护渣保护铸件 。
1964
巴洛光亮钢有限公司成功开发了中间包塞棒自动控制系统 。
1965
美国Olsen提出渐进弯曲矫直技术，德国mannesmann公司采用浸入式水口铸造技术 。
1966
德国曼内斯曼公司采用钢包喷吹保护技术和多辊驱动矫直机 。
1967
德国曼内斯曼公司测试压铸法 。
1968
加拿大Argoma钢铁公司建造了I型方坯连铸机 。
1969
德国曼内斯曼公司进行了120°直角喷嘴(水)测试 。
1974
德国曼内斯曼公司采用气水雾化喷嘴 。
1976
德国曼内斯曼公司成功开发出多功能辊缝检测装置，用于支撑辊的对中、弯曲和轴承阻力；日本川崎制铁公司成功开发了结晶器在线无级调宽技术 。
代表性技术
50年代:第一台工业连铸机投产 。
20世纪50年代是连续铸钢取得突破性进展的十年 。1950年，世界上第一台用于工业生产的立式连铸机在联邦德国曼内斯曼公司的胡利根工厂投产 。随后，来自不同国家的15台工业铸造机(40流)陆续投产 。我国于1954年开始连铸试验，1957年在上海钢铁公司中心实验室首次建成工业规模的立式试验装置 。1958年，由北京钢铁工业研究所许宝龙教授设计的我国第一台矩形坯连铸机在重庆钢铁三厂建成 。
有影响的新连铸技术包括:
1954年，Halliday将其“负滑移原理”应用于连铸，真正解决了型壳与模壁的粘结问题 。同年出现了铜板组合模具和镀铬铜管模具 。
1957年，γ射线传感器被用来自动控制结晶器的液位 。
1958年，意大利一台8流小方坯连铸结晶器首次采用正弦波振动 。
1959年，挪威一家小方坯连铸机首次使用保护渣保护结晶器表面 。50年代开始尝试不锈钢、硅钢、高速钢钢轨钢、轴承钢、工具钢、沸腾钢等钢种，以及小断面圆钢、H型钢 。
在20世纪50年代之前的几十年里，世界各地都在尝试各种连铸凝固形式，如辊式、履带式等 。直到20世纪50年代，以铜结晶器为凝固装置的连铸技术才得以确立 。确立了立式连铸机和立式弯曲连铸机的核心地位 。
60年代:弧形结晶器连铸和宽板坯连铸机大发展 。
由于立式连铸机(包括立式弯曲连铸机)高度高，车间投资成本高，弧形连铸机的出现解决了这一问题，大大促进了现有钢厂的连铸机建设 。
1952年，O.Schaaber首先提出了弧形结晶器的专利，随后，1956年E.Sch和1960年中国的徐宝龙教授也独立提出或设计了弧形结晶器连铸机 。
1963年，由O.Schaaber设计、联邦德国mannesmann制造的第一台弧形结晶器小方坯连铸机在德国建成投产 。接着，瑞士、中国等3个国家的9台(13流)方坯、板坯弧形结晶器连铸机相继建成投产 。但第一台投入工业连续生产的三班弧形连铸机是1964年O.Schaaber设计的奥地利150mmx600mm连铸机，第二台是重庆钢铁三厂180mmx1700mm弧形板坯连铸机 。
中国第一台工业连铸机
20世纪60年代开发的连铸技术包括:
1961年，带液芯板坯弯曲技术应用于宽板坯连铸机；
1964年，德国开发了在铸造机上用保护渣浇注直筒形浸入式水口的技术 。
后来连铸工人将美国在航空航天领域开发的熔融应时技术应用于连铸，从而制造出带侧孔的浸入式水口，用它浇注宽板坯，解决了表面纵裂问题 。
1967年，为了进一步降低连铸机的高度，德国建造了两台超低头板坯连铸机 。Uss/Gary工厂的一台板坯连铸机致力于中间包滑动水口、自动浇注和结晶器液位控制以及带液芯的弯曲和矫直 。
此外，还采用了液压驱动结晶器振动、液压剪切机、中间包加热等技术 。也被开发出来 。美国Olsen提出渐进弯曲矫直技术，德国mannesmann公司采用浸入式水口铸造技术 。还有全连续铸钢厂和工字钢异型坯连铸机 。
70年代:石油危机促进了连铸的快速发展 。
连铸过程的能耗仅为压铸初轧过程的10%左右 。因此，20世纪70年代的两次全球石油危机加速了连铸的发展 。
20世纪世界粗钢产量的变化
这一时期出现了新的连铸技术，如结晶器液位自动控制、多孔浸入式水口、多级结晶器、结晶器电磁搅拌、铸坯自由导向、密排导向辊和组合辊二冷、铸坯带液芯轻压下、中间包滑动水口、中间包塞棒吹氩、钢水保护、中间包感应加热等 。这一时期，日本通过real 空处理和电磁搅拌生产准沸腾钢，为全连铸创造了条件 。
20世纪70年代也是中国连铸加速发展的十年 。
70年代世界和中国连铸坯产量和比例
04
第四阶段(1980-1990年代)
常规技术的推广、优化和快速发展
到70年代末，连铸技术已趋于成熟，其标志是连铸已用于大多数钢种的工业生产，并可取代模铸 。推广连铸，提高连铸比是冶金行业的主流 。以德国为例，1980年的连铸比是41.3%，1990年是91.3%，1999年是96.3%，而中国是6.2%，23.2%，77.6% 。
铸造机的常见结构形式
80年代，由于立式连铸机建造成本高，效率低，逐渐被弧形连铸机(结晶器弧形)取代，出现了超低头卧式连铸机 。水头低，造价低，钢水静压低，板坯裂纹少，但其缺点是不对称凝固 。超低水头和水平连铸机，包括弧形连铸机，都不利于夹杂物的去除 。
随着材料需求的增加和质量要求的提高，特别是汽车板、深冲钢、管道和船板的要求，对洁净钢的需求促进了连铸机的优化 。
以VAI为代表的直弧形连铸机逐渐成为板坯连铸的主流机型，超低水头和水平连铸机逐渐退出舞台 。
ROP连铸机逐渐占据了小方坯连铸机的地位 。以往小方坯连铸机支撑复杂，采用柔性引锭杆装置，设备维护和漏钢处理困难 。绳索式连铸机采用刚性引锭杆，退出结晶器后的支撑极其简单，大大降低了设备维护和漏钢处理的难度 。
随着连铸比的不断提高，对提高生产率、铸机运转率、铸坯质量、铸坯速度和连铸炉数的需求也在增加 。扩大铸造品种，不断降低生产成本的步伐从未停止 。指标的提高是在系统技术的基础上实现的，集中体现在以下几个方面:
(1)钢水质量保证技术，主要措施包括:
液体成分的精确控制；
对连续钢水进行组合和功能精炼，形成一定的精炼模式；
连铸中间包的大型化和功能化:如具有加热功能的中间包和电磁控流中间包 。
(2)中间包冶金相关技术，主要包括:
中间包钢水湍流控制；
中间包工作衬的自动喷涂；
重复使用红包袋；
中间包水口的自动更换:
长水口浸入敞口浇注 。
(3)结晶器技术，包括振动优化技术 。
振幅小，振动频率高；
非正弦振动 。
(4)二次冷却技术，包括:
二冷系统优化及自动控制技术；
二冷段结构优化技术(板坯二冷段采用小辊密排装置，钢坯矫直结构优化)
(5)其他相关技术措施包括:
采用高速保护渣；
采用平板电磁制动装置；
结晶器液位检测和控制:
结晶器漏钢预测:
采用液芯还原技术；
快速更换；
结晶器的涂层措施；
钢包渣的检测 。
上述技术的发展使连铸技术日臻完善，同时也构成了当前连铸技术的基础 。连铸过程趋于稳定，产品质量提高 。
20世纪90年代，以薄板坯连铸连轧技术为代表的近终形连铸开始在生产中推广应用 。生产热轧钢带的新方法的研究也在进行中 。
各种坯料的连铸机
05
第五阶段(2000年至今)
全面发展的现代化阶段
到2000年，世界连铸比例达到86%，超过90%的国家有40多个 。进入新世纪，材料科学的发展推动了钢铁工业的进步，钢的强度、韧性、抗疲劳性和耐腐蚀性的提高对洁净钢生产和无缺陷钢坯提出了更高的要求 。随着传感检测技术的提高和普及，以及计算机、网络和智能技术的快速发展，连铸技术被赋予了更大的生命力 。
细化和分化
连铸技术的发展和进步是相辅相成的，集成和综合整个技术的要求越来越明显 。连铸相关的技术很多，钢坯、钢种、生产规模的不同体现在技术应用的细化和差异化 。有些技术和基础实验很多年前就出现了，但通常需要10年左右甚至更长时间才能普及和完全商业化 。
【连铸技术的发展历程！ 电磁搅拌！】动态二冷技术、动态轻压下和液压振动技术的发展充分体现了这一特点 。
动态二次冷却技术
以往二冷水量是通过手动调节阀调节的，是静态的；可以改成可动态调节的电控阀，用工艺变化-动态二次冷却技术动态控制水量 。动态板坯二冷技术，根据钢种、断面、中间包温度、拉速等变量，融合冶金专家智慧和冶金准则，设定不同的目标温度，实现精细控制 。对于生产普通线棒材的小方坯连铸机，建立拉速与水量的对应关系，实现动态二冷控制简单可靠 。第二，影响水量的冷变量可以根据需求变化 。宽板厚板的出现，产生三维动态配水，解决边缘冷却不均匀的问题 。
动态轻压下技术
板坯动态轻压下是生产中厚板的必备设备 。从第一个生产应用到普及并被广大用户接受，大约用了10年时间 。这期间经历了不断完善、优化、参数积累的过程 。随着大规格宽厚板坯和方坯的出现，大压力下的技术开始得到试验和应用 。
液压振动技术
随着液压技术的普及和成本的降低，液压振动逐渐应用于常规连铸机，维护更简单的电动缸开始在板坯上试验，并陆续推广应用于小方坯 。大约在2010年以后，尤其是2015年以后，液压(电动缸)振动几乎成为连铸机的常规配置 。
大规模和多样化的模型
大规模
2010年6月，AISI提供的400mm×2400mm单机单流直弧形特厚板坯连铸机投产 。2011年2月，由AISI负责供货的韩国浦项400mm×2200mm特厚板坯连铸机投产 。
2010年10月，由西门子奥钢设计的320mm×2800mm单机直弧形板坯连铸机在南京钢铁股份有限公司投产，这是目前世界上最宽的板坯连铸机 。
AISI为POSCO建造的300mm×1650mm不锈钢单流板坯连铸机，可浇铸世界上最厚的不锈钢板坯，已于2013年7月投产 。
神户制钢承接了澳大利亚BHP公司的4机4流大方坯连铸机订单，年产量200万吨 。连铸机主半径为R15m，最大浇铸截面为400mm×630mm，稳定浇铸速度为0.8m/min 。
2015年10月，德国迪林根6号特厚板坯连铸机投产 。立式连铸机为双机双流，铸坯厚度300-500mm(预留600mm)，铸坯宽度2200mm 。它具有二次冷却水边缘控制系统和动态轻压下 。300mm厚板坯拉速0.6m/min，500mm厚板坯拉速0.22m/min，年产量120万吨 。
2006年以来，直径500mm以上的大型圆坯连铸机发展迅速 。在此之前，大圆坯连铸机采用全圆弧多矫直点逐渐矫直，圆弧半径在R12m-R17m之间 。每个施法者的流数为1-6流 。他们大多铸造高碳钢和合金钢 。
多样化:
特别是作为一个真正的无休止的滚动应用在阳光下
双辊薄带铸造机的应用有了新的突破 。
能够生产板坯和钢坯的连续铸造机开始出现 。
简易冷支撑、类似钢坯结构的板坯连铸机(小方坯)的开发与应用 。
智能化和网络化:工业4.0的需要
前三次工业革命起源于机械化、电力和信息技术 。现在，物联网和服务在制造业的应用正在引发第四次工业革命 。未来，企业将建立一个全球网络，并将其机器、存储系统和生产设施集成到虚拟网络物理系统(CPS)中 。
关于实施
工业4.0
德国联邦教育和研究部
“这意味着历史上第一次有可能将资源、信息、商品和人互联起来，从而创造出物联网和服务 。这种现象的影响也会体现在工业领域 。在制造领域，这项技术的逐渐进步可谓是工业化的第四阶段，即工业4.0 。”
所有现代化的连铸机都配有智能传感器，模型实现全面的过程控制和质量控制，数据接入全过程的大数据库 。连接到连铸机工厂的互联网，成为钢铁过程-物理系统(CPS)的一个单元 。
冶金模型模拟连铸凝固过程，模拟生产过程，帮助制定工艺 。
连铸机器人出现在生产现场 。
实现远程在线专家诊断 。提供全球远程在线专家服务，帮助用户解决问题 。
质量专家系统
全寿命周期设备维护系统
资料来源:中冶南方连铸

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