连铸技术向精细化方向发展-2013.4.26

1、汇报人：高汇报人：高 琦琦单单 位：中国重型机械研究院股份公司位：中国重型机械研究院股份公司汇报目录1. 前言2. 连铸总体设计技术的精细化3. 连铸设备的精细化4. 连铸设备控制智能化5. 发展方向6. 结束语21 前言3l 受经济增速回落的影响，全球钢材需求增速减缓。l 钢铁企业业绩大幅下滑，主业亏损严重。l 激烈的市场竞争要求冶金装备供货商提供更加精细化、智能化的装备平台。l 国内冶金装备供货商应调整思路，加快转型步伐。2 连铸总体设计技术的精细化 总体设计软件更新换代 动态幅切水量精细化控制 精确的温度场模型4时间已完成的项目1990：出版了板坯连铸机-设计与计算2003-2007：“

2、板坯连铸设备总体设计系统软件包”升级1988-1991： “板坯连铸设备总体设计系统软件包”总体设计软件更新换代总体设计软件更新换代2 连铸总体设计技术的精细化5序号修改项目改版前（V2.2版）改版后（V5.0版）1钢号只能计算普碳钢，T=1528，T=25可以计算任意钢种即T、T可人工输入2二冷水计算公式对二冷水有关的4个重要公式进行了修正3矫直反力无新增4轻压下反力无新增5弯矫阻力V2.2版拉坯阻力中未含矫直阻力与原V2.2版的 “拉坯阻力1”之和作为“拉坯阻力2”输出。弯矫阻力是矫直阻力的2倍。6轻压下阻力V2.2版拉坯阻力中未含轻压下阻力与“拉坯阻力2”之和作为“拉坯阻力3” 输出。7

3、凝固系数二冷区平均凝固系数、结晶器和二冷区平均凝固系数取消“平均凝固系数”概念恢复为凝固终点的凝固系数2 连铸总体设计技术的精细化总体设计软件更新换代总体设计软件更新换代62 连铸总体设计技术的精细化总体设计软件更新换代总体设计软件更新换代 板板坯连铸设备总体设计系统软件包升级后，几年来已经应用坯连铸设备总体设计系统软件包升级后，几年来已经应用于于2020多家钢铁公司多家钢铁公司3030多台板坯连铸机设计中。多台板坯连铸机设计中。 7动态幅切水量精细化动态幅切水量精细化控制控制2 连铸总体设计技术的精细化为了解决铸坯边角为了解决铸坯边角裂纹裂纹据钢种特性采用不同的冷却方式设定铸坯宽面合理的水量

4、密度分布曲线，保证铸坯沿宽度方向同时凝固上述方法都在生产实践中得到很好上述方法都在生产实践中得到很好的应用的应用8动态幅切水量精细化动态幅切水量精细化控制控制20102010年我国特殊钢产量年我国特殊钢产量5610万t20102010年我国特钢占比年我国特钢占比8.78%发达国家特钢比发达国家特钢比30%以上瑞典特钢比瑞典特钢比70%以上 我国特钢比明显低于发达国家我国特钢比明显低于发达国家l 中国重型院根据市场变化迅速做出调整对特殊钢连铸装备关键技术进行了研究。l 近年来申请到多项国家级和省部级科研重大项目。l 利用专项资金对多项科研课题进行了技术攻关。92 连铸总体设计技术的精细化动态幅切

5、水量精细化动态幅切水量精细化控制控制l 能够为工艺制定板坯表面温度曲线提供理论支持，从根本上保证铸坯质量；l 同时能够为凝固传热方程计算提供实验数据，提高计算精度。钢种热物性实验数据库的建立钢种热物性实验数据库的建立102 连铸总体设计技术的精细化动态幅切水量精细化动态幅切水量精细化控制控制应用GLEEBLE热模拟实验机测量：高温杨式模量、应力应变曲线、屈服强度、断面收缩率等。利用差示扫描量热法的原理测量物理、化学变化过程中有关吸热、放热、热容变化等信息，主要包括DSC曲线、等压热容曲线、热膨胀曲线等112 连铸总体设计技术的精细化动态幅切水量精细化动态幅切水量精细化控制控制 中国中国重型院成

6、立铸坯热交换专项课题，建重型院成立铸坯热交换专项课题，建立了二冷传热立了二冷传热实验实验台台。l 对不同钢种热态性能进行测试，积累实验数据；l 通过对传热模型的优化设计，完成了在不同钢种浇铸过程的传热计算，确定不同区域二冷配水；l 通过二冷区喷嘴布置和喷嘴在线无极升降，实现了二次冷却区精确给水控制，最大限度的提高铸坯质量。122 连铸总体设计技术的精细化精确的温度场模型精确的温度场模型采用采用热热焓焓法法的的温度场模型温度场模型：l 克服了节点温度在单位时间内出现跳过相变温度区间的现象，l 使得在模拟凝固过程时不会丢失由于“跳过”现象而造成的能量损失，l 通过热焓法以及现场实验数据使得温度场模

7、型能够精确地计算铸坯实际凝固终点。比较数据类型比较数据类型误差值误差值铸坯表面温度计算值和实测值铸坯表面温度计算值和实测值1%1%板坯凝固壳厚度的理论计算值和实测值板坯凝固壳厚度的理论计算值和实测值最大误差最大误差3.5%3.5%连铸坯的凝固终点与实测值连铸坯的凝固终点与实测值最大误差最大误差4 %4 %动态轻压下是否有效凝固终点及压下位置的准确程度精确的温度场模型132 连铸总体设计技术的精细化基于中间包流场控制的中间包结构设计基于中间包流场控制的中间包结构设计3 连铸设备的精细化连铸发展初期：连铸发展初期：l 中间包只是被当作一个过渡容器，用以减压、分配钢水和稳定铸速。现代连铸中间包：现代

8、连铸中间包：l 是钢液中非金属夹杂物去除的重要场所，同时中间包还有均匀温度和成分等作用。l 在纯净钢的生产中发挥着重要作用。中国重型院中国重型院中间包设计：中间包设计：l 中国重型院建立连铸中间包数值模拟和物理模拟试验室，l 依据模拟和试验来指导中间包和控流装置的设计。14倒角结晶器设计倒角结晶器设计3 连铸设备的精细化 中国重型院针对铸坯角部裂纹，开发了内倒角结晶器和外倒角结晶器。通过结晶器内去除铸坯角部棱角，降低二维冷却对角部的影响。设计保证铸坯在矫直区域角部表面温度比直角铸坯温度高50以上，避开钢种的高温脆性区。外倒角结晶器主要依靠缓冷解决铸坯角部裂纹。通过增加结晶器中下部的角部和铸坯角

9、部的气隙而增加热阻，使裂纹敏感性铸坯的角部得到缓冷。l 结构简单、加工方便。l 减少窄面铜板中下部角部的受力和磨损，l 延长结晶器窄面铜板的使用寿命。15新式扇形段基础新式扇形段基础框架框架3 连铸设备的精细化16新式扇形段基础新式扇形段基础框架框架3 连铸设备的精细化序号比较项目新式扇形段基础框架香蕉座式基础框架1连铸机理论外弧线较准确，对保证连铸坯质量非常有利很难保证连铸机外弧基准线的准确性对保证连铸坯质量不利2设备制造简单、价格低较复杂3设备制造测量较简单较复杂4设备安装时间时间长时间短5设备安装测量较复杂较简单6长期使用长期使用不易变形，基本上一劳永逸使用一段时间后，基准弧线易跑弧需要

10、调整17消除消除结晶器振动装置共振区结晶器振动装置共振区3 连铸设备的精细化使用增、减配重的方法改变结晶器振动装置的固有频率，从而使“共振”区远离连铸机正常运行的工作范围。通过试验找出共振区域，使得板坯连铸机结晶器振动装置能够在负荷状态下远离共振区。184 连铸设备控制智能化 中国中国重型院坚持走原始创新、集成创新、在引进技术基础上消化吸收后再创重型院坚持走原始创新、集成创新、在引进技术基础上消化吸收后再创新的自主创新道路，坚持协同创新。形成了具有自主知识产权的连铸设备智能化新的自主创新道路，坚持协同创新。形成了具有自主知识产权的连铸设备智能化控制系统的全局解决方案控制系统的全局解决方案。19

11、4 连铸设备控制智能化l 通过仿真实验室可以建立连铸过程物理模拟和数值仿真平台，为连铸设备设计和工艺控制方案提供支持；l 建立完备的连铸工艺数据库为连铸机智能控制提供技术方案，同时根据现场经验和成功案例充实现有工艺数据库，l 建立产学研合作平台，与高校和企业建立交换平台实现数据共享。计算机仿真实验室是连铸机智能控制体系结构的重要计算机仿真实验室是连铸机智能控制体系结构的重要组成部分组成部分20 设备供货商 服务商5 发展方向中国重中国重型院型院设备供货设备供货 人员培训人员培训 技术支持技术支持产品升级产品升级设计方案设计方案21设备供货商转换角色，与用户建立设备供货商转换角色，与用户建立合作

12、发展、协同创新、互惠共赢的合作发展、协同创新、互惠共赢的伙伴关系。伙伴关系。6 结束语今天中国重型院正由设备供货商向今天中国重型院正由设备供货商向“连铸全生命周期连铸全生命周期”服务商发展转变，通过我们的技术和努力为中国的钢铁服务商发展转变，通过我们的技术和努力为中国的钢铁企业提供更优质的解决方案和服务，为中国从钢铁大国企业提供更优质的解决方案和服务，为中国从钢铁大国向钢铁强国转变贡献力量。向钢铁强国转变贡献力量。中国重型院连铸技术经历中国重型院连铸技术经历5050多年的发展，走出了一条从多年的发展，走出了一条从引进技术的消化吸收再创新向精细化自主创新方向发展引进技术的消化吸收再创新向精细化自主创新方向发