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1 总论1

1.1 连续铸钢的历史沿革1

1.1.1 世界连铸技术的发展历程1

1.1.2 中国连铸技术的发展11

1.2 连铸技术发展大事记19

1.2.1 世界连铸技术发展大事记19

1.2.2 中国连铸技术发展大事记21

参考文献24

2 连铸工艺基础26

2.1 铁基二元相图26

2.1.1 铁碳相图26

2.1.2 其他铁基二元相图28

2.2 钢的物理特性32

2.2.1 钢液的物理性能32

2.2.2 钢的物理性能37

2.3 钢的高温性能52

2.3.1 钢的固、液相线温度52

2.3.2 钢的高温力学性能53

2.4 连铸过程的凝固传热57

2.4.1 连铸过程的凝固传热机制57

2.4.2 结晶器内的凝固传热58

2.4.3 二次冷却区的凝固传热66

2.4.4 辐射区的传热73

2.4.5 凝固传热的平方根定律74

2.4.6 连铸坯的宏观组织77

2.4.7 连铸凝固传热过程的数学模型86

2.5 连铸过程钢液的流动90

2.5.1 中间包内的流动90

2.5.2 结晶器内的流动93

2.5.3 连铸坯内液心的流动96

2.5.4 钢液流动的水力学模拟97

2.5.5 中间包内钢液流动的数学模拟103

2.5.6 结晶器内钢液流动的数学模拟107

2.6 连铸过程铸坯的应力应变108

2.6.1 连铸坯的受力特征109

2.6.2 结晶器内坯壳的受力状态111

2.6.3 二冷区坯壳的受力状态113

2.6.4 拉矫区坯壳的受力状态114

2.6.5 坯壳的应变状态及简易计算116

2.6.6 铸坯裂纹生成的判据119

2.7 连铸过程结晶器的振动120

2.7.1 结晶器的振动方式及特点120

2.7.2 正弦振动的基本规律及工艺参数120

2.7.3 非正弦振动的基本规律及工艺参数127

参考文献135

3 连铸车间总体设计及供排水137

3.1 连铸车间总体设计137

3.1.1 连铸车间总体设计的主体观念137

3.1.2 连铸机设计计算137

3.1.3 多炉连浇141

3.1.4 连铸机生产能力计算143

3.1.5 连铸机工作时间分解143

3.1.6 连铸机在炼钢车间的布置145

3.1.7 辅助设施的位置150

3.1.8 起重设施152

3.2 连铸供排水152

3.2.1 连铸供排水的用途及分类152

3.2.2 连铸机用水条件153

3.2.3 连铸水处理系统及主要设施155

3.2.4 连铸水处理设施的运行与监视159

参考文献162

4 连铸设备163

4.1 连铸机机型163

4.1.1 立式连铸机163

4.1.2 立弯式连铸机164

4.1.3 弧形连铸机164

4.2 共性工艺设备部件166

4.2.1 钢包166

4.2.2 钢包运载设备167

4.2.3 钢包回转台167

4.2.4 中间包170

4.2.5 中间包车171

4.2.6 振动装置176

4.2.7 铸坯切割设备185

4.2.8 连铸辊道系统192

4.2.9 连铸机液压系统196

4.3 方坯连铸机用部件203

4.3.1 方坯连铸结晶器203

4.3.2 方坯连铸二次冷却装置209

4.3.3 方坯连铸拉坯矫直机212

4.3.4 方坯连铸引锭杆223

4.3.5 铸坯出坯收集系统226

4.4 板坯连铸机用部件233

4.4.1 板坯连铸结晶器233

4.4.2 快速更换台239

4.4.3 板坯连铸二冷区设备240

4.4.4 动态轻压下250

4.4.5 智能扇形段控制电路252

4.4.6 具有在线轻压下功能的扇形段和拉矫机使用和维护要点262

4.4.7 板坯连铸引锭杆（上装式）262

4.4.8 板坯连铸出坯系统的各种设备264

4.5 连铸机维护与保养267

4.5.1 连铸设备的点检和巡检267

4.5.2 连铸设备的周计划、月计划检修制度及实施272

4.5.3 连铸主要设备的维修作业项目要点279

4.5.4 连铸设备的润滑管理281

4.5.5 连铸设备的事故管理284

4.5.6 连铸设备的备件管理288

5 连铸工艺及操作289

5.1 连铸浇铸用工件的准备289

5.1.1 钢包准备及使用289

5.1.2 中间包准备及使用292

5.2 连铸工艺制度294

5.2.1 钢水温度的控制294

5.2.2 浇铸温度297

5.2.3 连铸钢水温度的调整299

5.2.4 钢液成分的控制300

5.2.5 炉外精炼对温度和成分的调整304

5.2.6 钢液夹杂物控制及变性处理305

5.2.7 保护浇铸307

5.2.8 拉速控制309

5.2.9 结晶器工艺参数311

5.2.10 结晶器管理316

5.2.11 结晶器振动317

5.2.12 二次冷却319

5.3 凝固过程对铸坯的管理326

5.3.1 铸坯凝固过程所受外力326

5.3.2 板坯的宽面支撑328

5.3.3 板坯的窄面支撑329

5.3.4 铸机对中330

5.4 开浇操作与结束浇铸332

5.4.1 开浇准备332

5.4.2 开浇操作333

5.4.3 铸机开始运转333

5.4.4 正常浇铸334

5.4.5 浇铸结束334

5.5 浇铸异常及处理335

5.5.1 钢包滑动水口故障（漏钢或无法控流）335

5.5.2 中间包故障335

5.5.3 结晶器漏钢336

5.5.4 铸坯变形及其他336

5.5.5 冷却水事故337

5.5.6 电气、机械故障337

参考文献338

6 主要钢种连铸339

6.1 不锈钢339

6.1.1 不锈钢分类339

6.1.2 不锈钢主要生产企业339

6.1.3 不锈钢生产工艺流程340

6.1.4 不同不锈钢钢种的连铸工艺342

6.2 硅钢345

6.2.1 硅钢的质量要求345

6.2.2 硅钢生产工艺特点345

6.2.3 硅钢连铸实例347

6.3 IF钢348

6.4 轴承钢349

6.4.1 轴承钢的质量要求350

6.4.2 国内外轴承钢生产主要流程及特点350

6.4.3 轴承钢连铸工艺351

6.4.4 轴承钢连铸实例352

6.5 弹簧钢353

6.5.1 弹簧钢的性能特点354

6.5.2 高质量弹簧钢生产工艺354

6.5.3 弹簧钢连铸实例355

6.6 易切削钢357

6.6.1 易切钢生产工艺特点357

6.6.2 易切钢连铸工艺特点357

6.6.3 易切钢连铸实例358

6.7 重轨钢359

6.7.1 重轨钢的质量要求及生产工艺流程359

6.7.2 重轨钢连铸工艺特点360

6.7.3 重轨钢连铸实例361

6.8 硬线钢362

6.8.1 硬线钢的质量要求及生产工艺特点362

6.8.2 硬线钢连铸工艺特点363

6.8.3 硬线钢连铸实例（武钢）364

6.9 冷镦钢365

6.9.1 冷镦钢的质量要求及生产工艺特点365

6.9.2 冷镦钢连铸工艺特点366

6.9.3 冷镦钢连铸实例366

7 近终形连铸368

7.1 薄板坯连铸技术开发368

7.1.1 薄板坯连铸技术的前期工作及发展368

7.1.2 薄板坯连铸技术的特点375

7.1.3 薄板坯连铸的代表性技术——CSP的发展378

7.1.4 薄板坯连铸工艺发展趋势381

7.2 国内外薄板坯连铸生产线建设381

7.2.1 世界薄板坯连铸生产线建设状况381

7.2.2 我国薄板坯连铸连轧生产线概况382

7.3 薄板坯连铸机型384

7.3.1 CSP工艺384

7.3.2 ISP工艺394

7.3.3 FTSR工艺396

7.3.4 CONROLL工艺399

7.3.5 ASP铸机400

7.4 薄板坯连铸的主要设备402

7.4.1 薄板坯连铸结晶器形式402

7.4.2 结晶器技术的发展405

7.4.3 漏斗形结晶器使用过程中的问题408

7.4.4 AFM结晶器的开发409

7.4.5 结晶器电磁制动技术412

7.4.6 结晶器监视技术414

7.4.7 结晶器在线调宽、窄面锥度调节技术415

7.4.8 结晶器振动机构416

7.4.9 薄板坯液心轻压下技术417

7.4.10 薄板坯连铸机的自动控制系统422

7.5 薄板坯连铸生产工艺425

7.5.1 薄板坯连铸的钢水质量控制425

7.5.2 拉坯速度427

7.5.3 二冷控制428

7.5.4 CSP包晶钢连铸的问题428

7.5.5 无缺陷铸坯浇铸工艺428

7.5.6 结晶器与浸入式水口一体化设计429

7.5.7 中间包冶金——中间包挡墙设置431

7.5.8 保护渣的应用431

7.6 薄板坯连铸产品品种的生产与开发434

7.6.1 薄板坯连铸产品结构的发展434

7.6.2 国外薄板坯连铸品种生产与开发情况434

7.6.3 我国薄板坯连铸产品结构及生产情况440

7.6.4 薄板坯连铸高强钢品种开发442

7.6.5 薄板坯连铸生产高表面质量冷轧钢板的技术探讨445

7.6.6 薄板坯连铸连轧生产硅钢446

7.6.7 我国薄板坯连铸产品开发448

7.7 连铸薄板坯质量452

7.7.1 典型CSP产品和传统工艺产品质量比较452

7.7.2 连铸薄板坯表面质量454

7.7.3 薄板坯内部质量456

7.7.4 薄板坯产品的质量控制458

7.8 圆坯连铸459

7.8.1 国内外圆坯连铸技术发展概况459

7.8.2 圆坯连铸机主体设备及其维护462

7.8.3 圆坯的凝固组织结构及其控制技术464

7.8.4 圆坯质量及其控制技术465

7.9 异形坯连铸473

7.9.1 异形坯连铸发展概况473

7.9.2 异形坯连铸机主体设备473

7.9.3 异形坯连铸生产工艺477

7.9.4 异形坯质量控制483

7.9.5 异形坯连铸机的浇铸操作488

参考文献491

8 连铸坯质量498

8.1 板坯缺陷498

8.1.1 表面纵裂纹498

8.1.2 表面横裂纹和角横裂纹506

8.1.3 表面网状裂纹514

8.1.4 表面凹陷缺陷516

8.1.5 角部表面纵裂纹（角裂）517

8.1.6 表面夹渣518

8.1.7 气孔519

8.1.8 内部裂纹520

8.1.9 偏析526

8.2 方坯（矩形坯、小方坯）缺陷529

8.2.1 宏观缺陷529

8.2.2 微观缺陷533

8.3 钢中非金属夹杂物533

8.3.1 钢中非金属夹杂物的种类534

8.3.2 钢中非金属夹杂物对钢材性能的影响540

8.3.3 钢中非金属夹杂物的减少和去除546

参考文献551

9 连铸坯热送热装和直接轧制554

9.1 连铸坯热送热装技术的发展历程554

9.2 连铸坯热送热装工艺方法的分类556

9.3 连铸坯热送热装工艺的相关技术558

9.3.1 高温无缺陷铸坯制造技术558

9.3.2 连铸坯的保温及边部加热技术560

9.3.3 保证轧制温度的技术564

9.3.4 适应不同铸坯热履历的轧制技术566

9.3.5 改变板坯宽度技术567

9.3.6 炼钢—连铸—轧钢一体化生产管理技术568

9.3.7 连铸坯热送热装的工艺布置571

9.4 连铸坯热送热装技术经济效益评估574

9.4.1 节约能源574

9.4.2 缩短生产周期575

9.4.3 降低氧化铁皮损耗576

9.4.4 改进产品质量，提高金属收得率576

9.4.5 降低生产成本577

9.4.6 环境保护和清洁生产577

参考文献577

10 连续铸钢自动化579

10.1 概述579

10.1.1 连续铸钢自动化的内容579

10.1.2 连续铸钢自动化概述581

10.1.3 连续铸钢自动化的现状及水平583

10.2 连续铸钢基础自动化585

10.2.1 主要检测仪表585

10.2.2 主要自动控制系统612

10.2.3 电气传动控制619

10.2.4 连铸—连轧自动化635

10.2.5 薄板坯连铸连轧自动化635

10.2.6 水平连铸自动化638

10.3 连续铸钢过程自动化640

10.3.1 过程自动化级的作用和目的640

10.3.2 过程自动化级计算机系统的主要功能640

10.3.3 过程自动化级数学模型及人工智能的应用644

10.4 连续铸钢管理自动化674

10.4.1 连续铸钢管理自动化的类型、功能和硬件结构674

10.4.2 信息采集、加工、处理与形成系统675

10.4.3 CSP生产线制造执行系统（MES）677

10.4.4 炼钢制造执行系统（MES）682

10.4.5 管理自动化级数学模型及人工智能的应用686

10.5 典型连续铸钢三电自动化系统690

10.5.1 概述690

10.5.2 美国纽柯公司Hertford厂板坯连铸三电自动化系统693

10.5.3 宝钢1450mm板坯连铸三电自动化系统697

10.5.4 宝钢圆（方）坯连铸三电自动化系统698

10.5.5 武钢三炼钢1号、2号板坯连铸三电自动化系统700

10.5.6 鞍钢一炼钢2号方坯连铸机三电自动化系统702

10.6 连铸自动化新进展706

10.6.1 智能机器人的应用706

10.6.2 连铸结晶器可视化技术707

10.6.3 检测仪表及检测技术的进步707

10.6.4 控制系统的进步710

10.6.5 数学模型及人工智能应用的进步714

参考文献718

11 连铸用耐火材料722

11.1 钢包用耐火材料722

11.1.1 钢包用耐火材料的配置723

11.1.2 保温层723

11.1.3 永久层723

11.1.4 渣线区724

11.1.5 工作衬726

11.1.6 钢包底砖731

11.1.7 座砖732

11.1.8 水口砖733

11.1.9 透气砖733

11.2 中间包用耐火材料735

11.2.1 中间包耐火材料的配置735

11.2.2 保温层736

11.2.3 永久层736

11.2.4 工作层737

11.2.5 挡渣堰（墙）742

11.2.6 过滤器743

11.2.7 气幕挡墙744

11.2.8 座砖744

11.2.9 覆盖剂744

11.2.10 冲击板744

11.2.11 中间包盖745

11.2.12 中间包底745

11.2.13 水口砖746

11.3 滑动水口746

11.3.1 上水口747

11.3.2 上滑板748

11.3.3 中间滑板749

11.3.4 下滑板751

11.3.5 下水口751

11.3.6 密封垫753

11.4 连铸“三大件”用耐火材料754

11.4.1 长水口754

11.4.2 浸入式水口760

11.4.3 整体塞棒773

11.5 薄板坯连铸用浸入式水口775

11.5.1 使用条件及性能要求775

11.5.2 水口材质及性能775

11.6 小方坯连铸用耐火材料——定径水口776

11.6.1 锆质定径水口776

11.6.2 氧化锆定径水口778

11.6.3 定径水口扩径原因779

11.6.4 快速更换定径水口779

11.6.5 加长型定径水口（配浸入式水口和塞棒）780

11.7 水平连铸用耐火材料781

11.8 特钢连铸用耐火材料781

11.9 耐火材料产品标准及相关检测方法782

11.10 连铸用耐火材料的发展783

11.10.1 连铸用耐火材料的优化和发展方向783

11.10.2 连铸用新型耐火材料的开发783

11.10.3 新技术在耐火材料研究开发中的应用784

参考文献784

12 连铸结晶器保护渣785

12.1 连铸结晶器保护渣定义、基本功能和化学成分785

12.1.1 连铸结晶器保护渣定义及基本功能785

12.1.2 连铸结晶器保护渣组成和基本化学成分范围785

12.1.3 选择保护渣化学成分的有关相图785

12.2 连铸结晶器保护渣的原材料785

12.2.1 基料785

12.2.2 助熔剂789

12.2.3 熔速调节剂789

12.3 保护渣在结晶器内的行为与分布791

12.3.1 保护渣在结晶器内的行为791

12.3.2 保护渣在结晶器中的分布791

12.4 连铸结晶器保护渣的物理化学性能792

12.4.1 保护渣熔化温度及其影响因素792

12.4.2 保护渣黏度及影响因素794

12.4.3 保护渣熔化速度及其影响因素799

12.4.4 保护渣吸收氧化物、氮化物的能力及影响因素800

12.4.5 熔渣表面张力和熔渣与钢（固相或液相）的界面张力及其影响因素802

12.4.6 保护渣绝热保温性能及其影响因素805

12.4.7 保护渣的润滑作用810

12.4.8 保护渣成分及性能对结晶器传热的影响829

12.5 保护渣成分在浇铸过程中的变化834

12.5.1 浇铸过程渣中化学反应及熔渣—金属间的化学反应834

12.5.2 高温下保护渣的变化836

12.6 连铸结晶器保护渣与铸坯表面质量及漏钢事故的关系838

12.6.1 保护渣对铸坯表面纵裂纹的影响838

12.6.2 保护渣对铸坯表面横裂纹、角裂纹、微裂纹和星裂的影响840

12.6.3 保护渣对铸坯振痕深度的影响842

12.6.4 熔渣层厚度对铸坯表面凹坑出现率的影响843

12.6.5 保护渣对铸坯表面夹渣缺陷的影响843

12.6.6 发热型保护渣对铸坯气孔的影响844

12.6.7 保护渣对铸坯表面增碳的影响844

12.6.8 保护渣结晶率对漏钢的影响846

12.7 保护渣在连铸生产中的应用（示例）846

12.8 连铸结晶器保护渣物性的检测方法853

12.8.1 保护渣熔化温度的测试方法853

12.8.2 保护渣黏度的测试方法854

12.8.3 保护渣析晶温度的测试方法855

12.8.4 保护渣堆积密度的测试方法856

12.8.5 保护渣粒度的测试方法857

12.8.6 保护渣铺展性的测试方法859

12.8.7 保护渣熔化速度的测试方法859

12.8.8 保护渣凝固温度的测试方法860

12.8.9 保护渣表面张力的测试方法860

12.9 连铸结晶器保护渣的研制方法862

12.9.1 保护渣的设计准则862

12.9.2 保护渣消耗量的确定862

12.9.3 保护渣渣膜传热特性的控制863

12.10 保护渣生产方法864

12.10.1 保护渣原材料864

12.10.2 保护渣生产工艺865

12.11 中间包覆盖剂867

12.11.1 中间包覆盖剂的冶金功能867

12.11.2 中间包覆盖剂的化学成分867

12.11.3 中间包覆盖剂的保温性能868

12.11.4 中间包覆盖剂吸收夹杂物的能力868

12.11.5 中间包覆盖剂对包衬的侵蚀869

12.11.6 中间包覆盖剂对钢液成分的影响869

参考文献870

13 电磁技术在连铸中的应用876

13.1 连铸用电磁搅拌技术概述876

13.1.1 连铸钢水电磁搅拌的基本原理876

13.1.2 电磁搅拌器的基本类型比较876

13.1.3 电磁搅拌技术的特点878

13.1.4 电磁搅拌器冷却方式和水质要求878

13.2 方坯连铸电磁搅拌技术879

13.2.1 方坯连铸电磁搅拌技术基础879

13.2.2 结晶器电磁搅拌技术882

13.2.3 二冷区电磁搅拌技术887

13.2.4 凝固末端电磁搅拌技术890

13.2.5 方坯连铸电磁搅拌的冶金效果893

13.3 板坯连铸结晶器电磁控流技术899

13.3.1 板坯连铸结晶器电磁搅拌899

13.3.2 板坯连铸结晶器电磁制动技术908

13.4 板坯连铸二冷区电磁搅拌技术916

13.4.1 板坯连铸二冷区电磁搅拌的主要模式916

13.4.2 不同模式二冷区电磁搅拌的技术特点917

13.4.3 板坯连铸二冷区电磁搅拌的冶金效果920

13.5 电磁连铸技术简介922

13.5.1 研发背景922

13.5.2 借助电磁场控制初期凝固923

13.5.3 电磁连铸的冶金功能925

13.5.4 正在探索的几种类型电磁连铸技术925

13.5.5 电磁连铸的冶金效果927

13.5.6 电磁连铸中需要解决的几个问题927

参考文献928

14 连铸项目经济分析与评价932

14.1 连铸项目经济分析与评价原理932

14.1.1 基本概念简介932

14.1.2 项目方案的优化938

14.1.3 开展项目经济分析评价的程序943

14.1.4 连铸项目经济分析评价的实用性947

14.2 连铸项目经济分析与评价案例948

14.2.1 近终形连铸技术——薄板坯连铸连轧项目经济评价948

14.2.2 小方坯连铸高效化技术改造项目经济评价965

参考文献980

附录981

附录1 连铸生产过程的技术经济指标统计及计算方法981

附录2 钢号表示方法和钢号对照983

附录2.1 中国钢铁产品牌号表示方法983

附录2.2 世界各国结构用钢钢号近似对照988

附录2.3 世界各国不锈钢、耐热钢和高温合金钢号近似对照995

附录2.4 世界各国工具钢钢号近似对照1001

附录3 钢的高温力学性能汇编1004

附录3.1 钢的高温力学性能Ⅰ1004

附录3.2 钢的高温力学性能Ⅱ1045

附录4 测量常用数值换算和基本单位换算1062

附录4.1 钢液中氧活度α0-温度-电动势间的换算1062

附录4.2 热电偶温度与毫伏值的关系1065

附录4.3 黏度、密度单位换算1070

附录4.4 英制基本单位、已废弃单位与法定单位的换算1071

附录5 连铸常用名词中英文对照1072