（钢铁冶金专业论文）高拉速板坯连铸结晶器内钢渣界面行为的数值仿真.pdf

-1 ，-、，! ，1。二。1-l、l-、，。、，!，。_一j-1、 ad i s s e r t a t i o ni nf e r r o u sm e t a l l ur g y n u m e r i c a ls i m u l a t i o nf o rt h ei n t e r f a c i a lb e h a v i o ro f s t e e la n ds l a gi nas l a bc o n t i n u o u sc a s t i n gm o l dw i t h h i g hc a s t i n gs p e e d b yc a on a s u p e r v i s o r ：p r o f e s s o r z h um i a o y o n g n o r t h e a s t e r nu n i v e r s i t y d e c2 0 0 7 1j 独创性声明 本人声明，所呈交的学位论文是在导师的指导下完成的。论文中取 得的研究成果除加以标注和致谢的地方外，不包含其他人己经发表或撰 写过的研究成果，也不包括本人为获得其他学位而使用过的材料。与我 一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说 明并表示谢意。 学位论文作者签名：彰d 爷 f 日期：磁弓i i 弓日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者和指导教师完全了解东北大学有关保留、使用学位 论文的规定：即学校有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印 件和磁盘，允许论文被查阅和借阅。本人同意东北大学可以将学位论文 的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流。 ( 如作者和导师不同意网上交流，请在下方签名；否则视为同意。) 学位论文作者签名： 签字日期： 导师签名： 签字日期： 1 ； f _ j 东北大学博士学位论文 摘要 高拉速板坯连铸结晶器内钢渣界面行为的数值仿真 摘要 高拉速条件下结晶器内的卷渣是困扰连铸生产的一个技术难题，尤其是浸入式 水口吹氩时结晶器内的流动与钢渣界面行为变得更为复杂，对其的控制也更加困 难。因此，揭示并把握高拉速与吹氩条件下结晶器内的钢渣界面行为特征以及操作 参数的影响规律就显得尤为重要。针对目前关于钢渣界面和卷渣研究工作中很少同 时涉及高拉速和吹氩条件下的情况以及保持结晶器内双循环流型的条件仍不清晰 的现状，本文采用数学和物理模拟相结合的研究方法对高拉速和吹氩条件下板坯结 晶器内钢渣界面和流动行为进行了研究，主要研究内容和获得的结果如下： ( 1 ) 按照相似原理建立了结晶器物理模型研究体系，观察有、无吹气条件下 结晶器内水油界面运动和卷混现象；根据不同的工艺条件确定结晶器水模型内的临 界吹气量( 即保持双循环流型) 。为数学模型的验证和完善提供基础。 ( 2 ) 利用连续性方程、动量方程、湍流模型、l a g r a n g e 多相流模型和界面波 动模型v o f ( v o l u m eo f f l u i d ) 方法建立了描述结晶器内钢渣界面行为的数学模型， 并采用c s f ( c o n t i n u u ms u r f a c ef o r c e ) 模型考虑钢渣界面张力作用。在用水模型 验证的基础上，描述了高拉速与吹氩条件下钢渣界面瞬态行为特征，揭示了操作参 数与界面行为之间的定量关系，并提出了抑制界面波动和防止熔渣层乳化的措施。 结果表明： 提高拉速明显加剧钢渣界面的波动和增加界面速度，且最大界面速度位于 距离窄面1 3 附近处。拉速由1 4m r a i n 升至2 2m m i n 过程中，最大波高的增幅达 8 5m m ，最大界面速度增加了0 0 8 7m s ；增大结晶器宽度对降低最大波高和界面速 度的影响并不大；增加水口浸入深度和下倾角度能有效抑制钢渣界面波动和降低界 面速度，浸入深度由1 2 0r l l n l 增至2 2 0m n l ，最大波高降低了5 2m n l ，最大界面速 度减少了0 0 5 2m s ，水口出口角度每向下增加5 0 ，以上两值分别降低约3 7m i l l 和 0 0 5m s ；熔渣黏度对钢渣界面形状几乎没有影响，而适当增加熔渣黏度可降低最 大界面速度，熔渣黏度由0 0 2k g ( m s ) 增至0 5 0k g ( m s ) ，该值的降幅达0 0 5 9m s 。 吹氩使气泡上浮区域内的钢渣界面速度降低，同时也导致波高显著上升。 当钢流量为3 2 0t o r t m i n ( 所对应的拉速为1 8m r a i n ) ，吹氩量为4 5l r a i n 时，结 晶器内的上循环区明显缩小；增至9 0l r a i n 时，钢液流型已转为单循环且界面波 动剧烈。吹氩量由0 增至9 0l m i n 过程中，最大波高升高了7 7m i l l ，而最大界面 i - 东北大学博士学位论文摘要 速度降低了0 1 1 1m s 。当吹氩量为4 5l m i n ，钢流量由2 1 3t o n m i n ( 所对应的拉 速1 2r r d m i n ) 增至3 9 1t o r d m i n ( 所对应的拉速2 2m m i n ) ，上循环流重新出现， 且界面卷混减弱，最大波高降低了2 4m m 。钢液流动特征和界面行为受钢流量( 拉 速结晶器宽度) 和吹氩量的影响，两者的合理匹配对获得双循环流和平稳的钢渣 界面至关重要。 增加水口浸入深度对抑制吹氩下钢渣界面波动的作用较明显，当浸入深度 由1 2 0i m 增至2 2 0m n l ，最大波高和界面波动范围均降低了3 5m m ；气泡尺寸也 显著影响钢渣界面行为。 ( 3 ) 利用l a g r a n g e 多相流模型定量研究了吹氩结晶器内双循环流形成条件， 确定实际操作参数下的临界吹氩量，并提出保持此流型的控制手段。在本研究条件 中，当钢流量为2 8 4t o r d m i n ( 所对应的拉速1 6m m i n ) ，吹氩量为6 0l m i n 时， 钢液流型已从双循环转为单循环。选择与其他工艺参数匹配的吹氩量是保证双循环 流型的重要条件，临界吹氩量范围随钢流量的增加而扩大。当钢流量较大( 2 5 t o n m i n ) 时，减小结晶器宽度和增加水口浸入深度均有助于扩大临界吹氩量范围， 适当减少水口下倾角度使上循环流的趋势略有增强；当钢流量较小( 2 5t o n m i n ) 时，以上操作参数的影响均不显著。 关键词：高拉速连铸；结晶器；钢渣界面行为；吹氩；双循环流；数值模拟 i i ， i t 笋。 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t n u m e r i c a lsi m u l a t i o nf o rt h ei n t e r f a c i a lbe h a v i o ro fs t e e l a n ds l a gi nas l a bc o n t i n u o u sc a s t i n gm o l dw i t hh i g h c a s t i n gs p e e d a b s t r a c t m o l dp o w d e re n t r a p m e n t 淅t l ll l i g hc a s t i n gs p e e di sat e c h n i c a lp r o b l e mi nt h e c o n t i n u o u sc a s t i n go fs t e e l t h ef l u i ds t e e lf l o wa n ds t e e l s l a gi n t e r f a c eb e h a v i o rb e c o m e m o r ec o m p l e xa n dt h ec o n t r o lo nt h e ma r ea l s om o r ed i f f i c u l t ，e s p e c i a l l yb l o w i n ga r g o n g a sf r o mt h es e n ( s u b m e r g e de n t r yn o z z l e ) t h e r e f o r e ，i t i s h i g h l ye m p h a s i z e dt o r e v e a ls t e e l s l a gi n t e r f a c i a lb e h a v i o ra n dt h ei n f l u e n c e so fo p e r a t i n gp a r a m e t e r so ni t o n a c c o u n to ft h ep r e s e n tr e s e a r c ho nt h es t e e l s l a gi n t e r f a c ea n dp o w d e re n t r a p m e n t p h e n o m e n ai nt h em o l dr a r e l yi n v o l v i n gh i g hc a s t i n gs p e e da n db l o w i n ga r g o ng a s s i m u l t a n e o u s l y , a sw e l la st h ec o n d i t i o n so fm a i n t a i n i n gad o u b l e - r e c i r c u l a t i o nf l o w p a t t e m ( d r f p ) i nt h em o l di ss t i l li n e x p l i c i t ，t h ef u i ds t e e lf l o wp a t t e ma n di n t e r f a c i a l b e h a v i o ro ff l u i ds t e e la n dm o l t e ns l a gi nas l a bc o n t i n u o u sc a s t i n gm o l dw i t hb o t hh i g h c a s t i n gs p e e da n db l o w i n ga r g o ng a sw e r ei n v e s t i g a t e db ym a t h e m a t i c a la n dp h y s i c a l s i m u l a t i o n si nt h i sp a p e r t h em a i nc o n t e n t sa n dr e s u l t so b t a i n e da r ea sf o l l o w s ： ( 1 ) t h ep h y s i c a lm o d e lf o rt h em o l dh a sb e e ne s t a b l i s h e da c c o r d i n gt os i m i l a r i t y p r i n c i p l e w a t e r o i li n t e r f a c i a lm o v e m e n ta n de n t r a i n m e n tp h e n o m e n a 、析t ha n dw i t h o u t b l o w i n gg a sh a v eb e e no b s e r v e da n dt h ec r i t i c a la i rf l o w r a t e ( t om a i n t a i nd r f p ) h a v e b e e na c h i e v e du n d e rt h ed i f f e r e n tc a s t i n gc o n d i t i o n si nm o l dm o d e l t h er e s u l t so f p h y s i c a lm o d e la r eg r e a t l ye s s e n t i a lt ov a l i d a t ea n dp e r f e c tt h en u m e r i c a lm o d e l ( 2 ) t h em a t h e m a t i c a lm o d e lt os i m u l a t et h ei n t e r f a c i a lb e h a v i o rb e t w e e nf l u i ds t e e l a n dm o l t e ns l a gl a y e ri nas l a bc o n t i n u o u sc a s t i n gm o l dw i t hb l o w i n ga r g o ng a sh a sb e e n d e v e l o p e db yt h ec o n s e r v a t i o ne q u a t i o n sf o rm a s sc o n t i n u i t ya n dm o m e n t u m ，t u r b u l e n c e m o d e l ，l a g r a n g em u l t i p h a s em o d e l ，v o f ( v o l u m eo ff l u i d ) m e t h o d ，a n d c s f ( c o n t i n u u m s u r f a c ef o r c e ) m o d e lc o n s i d e r i n gt h es t e e l s l a gi n t e r f a c i a lt e n s i o n s t e e l s l a gi n t e r f a c i a lt r a n s i e n tb e h a v i o rw i t hh i g hc a s t i n gs p e e da n db l o w i n ga r g o ng a s a n dt h eq u a n t i t a t i v er e l a t i o n s h i pb e t w e e no p e r a t i n gp a r a m e t e r sa n di n t e r f a c i a lb e h a v i o r h a v eb e e nd e s c r i b e da n dr e v e a l e db a s i n go nt h ep r e d i c t i o nr e s u l t sv a l i d a t e db yt h ew a t e r m o d e l i na d d i t i o n ，t h ec o u n t e r m e a s u r e st or e s t r a i nt h ei n t e r f a c ef l u c t u a t i o na n da v o i dt h e e m u l s i f i c a t i o np h e n o m e n ao ft h em o l t e ns l a gh a v e b e e np r e s e n t e d t h er e s u l t ss h o wt h a t ： l旷 东北大学博士学位论文a b s t r a c t s t e e l s l a gi n t e r f a c ef l u c t u a t e ss t r o n g l ya n dt h ei n t e r f a c ev e l o c i t yi n c r e a s e s s i g n i f i c a n t l ya l o n g 谢t l lr a i s i n gt h ec a s t i n gs p e e d ，m o r e o v e r , t h em a x i m u mi n t e r f a c e v e l o c i t yi sf o u n da b o u t1 3o ft h em o l dw i d t ht ot h en a r r o wf a c e w i t h i nt h er a n g eo f c a s t i n gs p e e df r o m1 2m m i nt o2 2r n m i n ，t h em a x i m u mw a v eh e i g h ta n dt h el a r g e s t i n t e r f a c ev e l o c i t yi n c r e a s eb y8 5i 1 i l la n d0 0 8 7m s ，r e s p e c t i v e l y m o l dw i d t hh a sal i t t l e i m p a c to nt h em a x i m u mw a v eh e i g h ta n di n t e r f a c ev e l o c i t y ；n e v e r t h e l e s s ，i n c r e a s i n gt h e p e n e t r a t i o nd e p t ha n dd o w n w a r dp o r td e g r e eo fs e nc a ne f f e c t i v e l yr e s t r a i ni n t e r f a c i a l o s c i l l a t i o n sa n dd e c r e a s et h ew h o l ei n t e r f a c ev e l o c i t y t h em a x i m u mw a v eh e i g h ta n d i n t e r f a c ev e l o c i t yd e c r e a s eb y5 2r n r na n d0 0 5 2m s ，r e s p e c t i v e l y , w i t ht h es u b m e r g e n c e d e p t ha d d e df r o m 12 0m i l lt o2 2 0m i l l f u r t h e r m o r e ，t h ed o w n w a r dp o r t d e g r e e i n c r e a s i n ge v e r y5 0 ，t h ea b o v et w ov a l u e sa p p r o x i m a t e l yr e d u c eb y3 7r n l i la n d0 0 5 m s ， r e s p e c t i v e l y m o l t e ns l a gv i s c o s i t yh a sh a r d l yi n f l u e n c eo ni n t e r f a c i a lp r o f i l eo fs t e e la n d s l a g ，h o w e v e r , t h em a x i m u ms t e e l s l a gi n t e r f a c ev e l o c i t yd e c r e a s e sw i t hi n c r e a s i n g m q l t e ns l a gv i s c o s i t y , a n di tr e d u c e sb y0 0 5 9m sw i t hm o l t e ns l a gv i s c o s i t yi n c r e a s i n g f r o m0 0 2k g ( m s ) t o0 5 0k g ( m s ) b l o w i n ga r g o ng a sc a nr e d u c et h es t e e l s l a gi n t e r f a c ev e l o c i t yo ft h er e g i o nw i t h t h eb u b b l e sf l o a t i n gu p ，i ta l s ol e a dt ow a v eh e i g h ti n c r e a s i n gr e m a r k a b l ya tt h es a m e t i m e f o rag i v i n gf l u i ds t e e lm a s sf l o w r a t eo f3 2 0t o n m i n ( c o r r e s p o n d i n gt ot h ec a s t i n g s p e e do f1 8r r g m i n ) ，t h eu p p e rc i r c u l a t i o nr e g i o ni ss i g n i f i c a n t l ys u p p r e s s e dw i t ha r g o n g a sf l o w r a t eo f4 5l m i n ，w h i l et h ef l o wp a t t e mo ff u i ds t e e lc h a n g e st os i n g l e r e c i r c u l a t i o n , a n dt h es t e e l s l a gi n t e r f a c ef l u c t u a t e se v i d e n t l yw i t l la r g o ng a sf l o w r a t e i n c r e a s i n gt o9 0l m i n t h em a x i m u mw a v eh e i g h ti n c r e a s e sb y7 7i n l n ，n e v e r t h e l e s s ， t h em a x i mi n t e r f a c ev e l o c i t yd e c r e a s e sb y0 111m sf r o mt h em o l dw i t h o u ta r g o ng a st o t h ef l o w r a t eo f9 0l m i n i nt h ep r o c e s so ft h ef l u i ds t e e lm a s sf l o w r a t ei n c r e a s i n gf r o m 2 13 t o n m i n ( c o r r e s p o n d i n gt o t h e c a s t i n gs p e e do f1 2m m i n ) t o3 9 1t o r d m i n ( c o r r e s p o n d i n gt ot h ec a s t i n gs p e e do f2 2r n m i n ) 讯t l lt h ea r g o ng a sf l o w r a t eo f4 5 l m i n , t h eu p p e rr e c i r c u l a t i o na p p e a r sa g a i n , a n ds t e e l s l a gi n t e r f a c ee n t r a i n m e n ta r e w e a k e n e d ，m o r e o v e r , t h em a x i m u mw a v eh e i g h ti sl o w e r e db y2 4r a i n f l u i ds t e e lf l o w p a t t e ma n di n t e r f a c i a lb e h a v i o ro fs t e e la n ds l a gs t r o n g l yd e p e n do nt h ef u i ds t e e lm a s s f l o w r a t e ( c a s t i n gs p e e d m o l dw i d t h ) a n dt h ea r g o ng a sf l o w r a t e ，s oi ti sv e r yi m p o r t a n t t h a tt h ea r g o ng a sf l o w r a t em a t c h e st h ef l u i ds t e e lm a s sf l o w r a t ef o re n s u r i n gt h ed r f p a n dt h ee v e ns t e e l s l a gi n t e r f a c e i n c r e a s i n gt h es u b m e r g e n c ed e p t ho fs e ni s u s e f u lt or e d u c ei n t e r f a c i a l i v 1 1 t 11， 广 户 r 卜 i 东北大学博士学位论文 a b s t r a c t o s c i l l a t i o n si nt h em o l d t h em a x i m u mw a v eh e i g h ta n df l u c t u a t i o nr a n g eo fs t e e l s l a g i n t e r f a c eb o t hr e d u c eb y3 5m mw h e nt h es u b m e r g e n c ed e p t hi n c r e a s i n gf r o m12 0r n n l t o2 2 0 m m ，m o r e o v e gb u b b l es i z e a l s oh a sar e m a r k a b l ei n f l u e n c eo nt h ei n t e r f a c i a l b e h a v i o ro ff l u i ds t e e la n dm o l t e ns l a g ( 3 ) t h ec o n d i t i o nf o rt h ef o r m m i o no f t h ed r f pi nas l a bc o n t i n u o u sc a s t i n gm o l d w i t hb l o w i n ga r g o ng a sh a sb e e nq u a n t i t i v e l yd e s c r i b e du s i n gt h el a g r a n g em u l t i p h a s e f l o wm o d e l ，a n dt h eo p e r a t i n gp a r a m e t e r sf o rm a i n t a i n i n gt h ed r f ph a v eb e e np r e s e n t e d t h ef l o wp a t t e r no ff l u i ds t e e lc h a n g e sf r o md o u b l er e c i r c u l a t i o nt os i n g l er e c i r c u l a t i o n w i t ht h ef u i ds t e e lm a s sf l o w r a t eo f2 8 4t o n m i n ( c o r r e s p o n d i n gt ot h ec a s t i n gs p e e do f 1 6m m i n ) a n da r g o ng a sf l o w r a t eo f6 0l m i ni nt h i ss t u d yc o n d i t i o n t h ec r i t i c a la r g o n g a sf l o w r a t ei n c r e a s e sw i t ht h ei n c r e a s i n gf l u i ds t e e lm a s sf l o w r a t e ，a n dt h er a n g eo f a r g o ng a sf l o w r a t ef o rk e e p i n gt h ed r f p w i l lb ee n l a r g e db yd e c r e a s i n gt h em o l dw i d t h a n di n c r e a s i n gt h es u b m e r g e n c ed e p t ho fs e na st h ef l u i ds t e e lm a s sf l o w r a t ei sm o r e t h a n2 5t o n m i n ，n e v e r t h e l e s s ，t h ep o r td o w n w a r da n g l eo fs e nh a sl i t t l ee f f e c to ni t h o w e v e r , t h eo p e r a t i o np a r a m e t e r sh a v en os i g n i f i c a n ti n f l u e n c eo ni ta st h ef l u i ds t e e l m a s sf l o w r a t ei sb e l o w2 5t o n m i n k e yw o r d s ：c o n t i n u o u sc a s t i n gw i t hh i g hs p e e d ；m o l d ；s t e e l s l a gi n t e r f a c eb e h a v i o r ； b l o w i n ga r g o ng a s ；d o u b l e r e c i r c u l a t i o nf l o wp a r e m ；n u m e r i c a ls i m u l a t i o n v 1 、 - 东北大学博士学位论文 目录 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 目录 第一章绪论1 1 1 连铸发展的趋势和目标1 1 2 结晶器内钢渣界面行为与铸坯质量的关系4 1 3 结晶器内钢渣界面行为的研究进展6 1 3 1 自由界面的研究进展6 1 3 2 水油和钢渣界面的研究进展9 1 3 3 吹氩在连铸过程中的作用1 3 1 3 4 吹氩条件下结晶器内流动现象的研究进展1 4 1 3 5 吹氩条件下钢渣界面行为的研究进展l7 1 4 本文的主要研究内容与创新点2 0 第二章结晶器内n 渣界面行为的物理模拟2 3 2 1 实验原理及模型建立2 3 2 1 1 相似准则2 3 2 1 2 参数确定2 4 2 1 2 1 模型相似条件的确定2 4 2 1 2 2 界面相似条件的确定2 5 2 1 2 3 其它参数的确定2 6 2 1 3 模型结构2 6 2 2 实验内容与方法2 8 2 2 1 水油界面行为模拟2 8 2 2 2 吹气下水油界面行为模拟2 8 v i 东北大学博士学位论文 目录 2 2 3 双循环流型形成条件的实验研究2 8 2 3 结果与分析。2 8 2 3 1 结晶器内水油界面行为2 8 2 3 2 吹气下水油界面行为3 0 2 3 3 吹气结晶器内流体流型31 2 4 本章小结3 2 第三章结晶器内钢渣界面行为的数学模型3 5 3 1 钢渣界面行为的控制方程3 5 3 1 1 基本假设3 5 3 1 2 界面波动模型3 6 3 1 3 流动基本方程3 7 3 1 4 气泡运动方程3 8 3 2 计算网格和边界条件。3 9 3 2 1 计算网格3 9 3 2 2 边界条件_ 4 0 3 2 2 1 入口4 0 3 2 2 2 出口4 1 3 2 2 3 对称面4 1 3 2 2 4 壁面4 1 3 3 控制方程离散化4 1 3 4 方程求解方法和收敛条件。4 2 3 4 1 求解方法4 2 3 4 2 收敛条件4 3 3 5 数值计算的参数4 3 3 6 本章小结。4 4 第四章高拉速板坯结晶器内钢渣界面行为的数学模拟。4 7 4 1 高拉速结晶器内钢渣界面行为4 7 4 1 1 模型验证：。4 7 j v i i 东北大学博士学位论文目录 4 1 2 钢渣界面的波动特征4 9 4 1 3 操作参数对界面行为的影响5 1 4 1 3 1 拉速5 1 4 1 3 2 结晶器宽度5 4 4 1 3 3 水口浸入深度5 7 4 1 3 4 水口出口角度5 9 4 1 3 5 保护渣黏度6 2 4 1 4 钢渣界面波动的控制措施6 4 4 2 吹氩结晶器内钢渣界面行为6 6 4 2 1 模型验证6 6 4 2 2 吹氩钢渣界面的波动特征6 8 4 2 3 操作参数对吹氩界面行为的影响7 0 4 2 3 1 吹氩量7 0 4 2 3 2 拉速7 5 4 2 3 3 水口浸入深度7 9 4 2 3 4 结晶器宽度8 2 4 2 3 5 氩气泡尺寸8 6 4 2 4 吹氩钢渣界面波动的控制措施8 7 4 3 吹氩结晶器内双循环流形成条件8 9 4 3 1 模型验证8 9 4 3 2 钢液氩气体系中钢液合理流型9 1 4 3 3 工艺参数对形成双循环流型的影响9 3 4 3 3 1 结晶器宽度9 3 4 3 3 2 水口浸入深度9 5 4 3 3 3 水口出口角度9 6 4 3 4 保持双循环流的控制措施9 7 4 4 本章小结9 8 第五章结论1 0 1 v i i i 东北大学博士学位论文目录 参考文献。1 0 3 致谢j 。1 1 3 攻读学位期间发表论文l1 4 作者简介11 5 论文包含图、表、公式及文献1 1 6 i x 东北大学博士学位论文 第一章绪论 第一章绪论弟一早珀t 匕 1 1 连铸发展的趋势和目标 钢铁工业是原材料工业，是国民经济发展的基础工业，钢铁产品广泛用于各个 行业，它的发展直接关系到国民经济的整体发展。2 0 世纪下半叶以来，在现代科学 技术革命和经济快速发展的带动下，全球钢铁工业和冶金技术得到了飞速发展。世 界钢铁工业的技术经济面貌发生了革命性变化，出现了两轮大规模的创新高潮( 现 代转炉炼钢、连续铸钢) ，推动了工业发达国家从钢铁产品数量扩张到结构优化的 战略转移。2 0 世纪末，各钢铁工业强国的连铸生产量已接近饱和，连铸比已达9 5 以上。世界钢产量由1 9 0 0 年的不足0 4 亿吨增加到1 9 9 5 年的8 亿吨，2 0 0 6 年则高达 1 2 3 9 亿吨。国际平均连铸比从9 5 年的7 5 9 增长到了2 0 0 4 年的9 0 3 ，而我国更是从 9 5 年的4 6 5 飞越至2 0 0 4 年的9 5 8 ，主要钢铁公司均实现了全连铸。2 0 0 5 年我国粗 钢产量达3 4 9 亿吨，连铸比约为9 6 7 1 ，年产连铸坯3 3 7 8 8 万吨。2 0 0 6 年粗钢产量已 达4 1 8 7 8 万吨，连铸比增至9 8 5 7 。目前，连铸比是衡量一个国家或一个钢铁企业 生产发展水平的重要标志之一，也是连铸设备、工艺、管理以及和连铸有关的各生 产环节发展水平的综合体现。 连铸工艺流程如图1 1 所示，主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装 置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。 连铸技术是炼钢领域发展最快的技术之一，连铸技术之所以得到如此迅速的发展， 主要是因为它与传统的模铸相比，具有以下的优点1 1 ： ( 1 ) 节省工序缩短流程，基建投资可节约4 0 ，占地面积减少3 0 ，劳动力 节省7 5 。 ( 2 ) 提高金属收得率1 0 1 4 。 ( 3 ) 降低能量消耗( 4 1 8 1 2 5 4 ) 1 0 4 k j t o n 坯。 ( 4 ) 生产过程机械化和自动化程度高，节省劳动力。 ( 5 ) 连铸钢种扩大，产品质量日益提高，目前几乎所有的钢种都可用连铸生 产。 东北大学博士学位论文 第一章绪论 浸 j l i ! = 叠麓 每坦当 ，t 一一一；! 。夕 ，7 r 一一一 图1 1 连铸工艺流程 f i g 1 1s c h e m a t i co ft h ec o n t i n u o u sc a s t i n gp r o c e s s 近几十年来，钢铁冶金技术的发展可归结为以下几点【2 】： ( 1 ) 钢铁制造流程向连续化、短流程方向发展 连铸技术的发展，促进了钢铁制造流程的连续化及短流程化。以废钢或海绵铁 为主要原料的电弧炉一连铸连轧流程逐渐成为主流工艺之一。 (