《化学连铸技术》课件

化学连铸技术欢迎参加《化学连铸技术》课程本课程将系统讲解现代钢铁工业中的关键工艺技术，帮助学员掌握连铸生产的原理、设备及工艺控制要点课件结构与章节安排基础理论篇连铸技术概述、发展历程与工艺原理工艺技术篇设备构造、操作要点与参数控制化学机理篇连铸中的化学反应与成分控制实践应用篇缺陷控制、案例分析与前沿技术什么是连铸技术连铸技术定义与传统铸造比较连铸技术是将熔融金属通过特定设备不间断地直接铸造成所需形传统铸造采用模铸法，钢水浇入锭模后等待完全凝固，再进行下状的半成品的工艺过程它将传统的钢水浇注、凝固、锭模冷却一道工序连铸则是在钢水局部凝固的同时，持续拉拔已成型部等多个离散步骤整合为一个连续过程，极大地提高了生产效率和分，实现不间断生产，减少了能源消耗，提高了金属收得率材料质量化学连铸的行业地位95%30%市场占有率能耗降低全球钢铁生产中采用连铸技术的比例相比传统铸造工艺节省的能源消耗15%成本减少连铸工艺带来的整体生产成本降低在现代钢铁冶金工业中，化学连铸技术已成为不可或缺的核心工艺它不仅简化了生产流程，减少了中间环节，还通过优化的化学成分控制，显著提高了钢材的质量和性能连铸工艺发展简史年代1960-1970年代1840连铸技术实现工业化突破，日本和欧美国家大力推广，开始取代传连铸概念首次提出，在英国获得最早的连铸专利统铸锭工艺Bessemer1234年代年至今1930-19501980连铸技术开始从实验室走向工业试验，苏联和德国率先开展工业化连铸技术不断完善，实现高速化、智能化发展，中国成为全球最大探索连铸钢生产国连铸技术的发展经历了从概念到工业化的漫长历程世纪中期前，由于技术和材料限制，连铸仅停留在实验室阶段真正的工业化起步于二战后，特别是年代以后，连铸技术迅速201970普及，彻底改变了钢铁工业生产方式连铸传统铸造vs对比项目连铸工艺传统铸锭工艺生产效率高，连续不间断生产低，分批次生产金属收得率97-99%85-90%能源消耗低，节约左右高，热损失大30%产品质量组织均匀，缺陷少偏析严重，缺陷多自动化程度高，可实现智能控制低，人工干预多连铸技术相比传统铸锭工艺具有显著优势传统铸锭工艺需要经过浇铸、凝固、剥离、加热、轧制等多个离散步骤，每个环节都会产生能量损失和质量波动连铸生产流程总览熔炼精炼原材料准备转炉电炉冶炼、二次精炼/LF/VD铁水预处理、合金配料、熔剂准备连铸浇注中间包分配、结晶器凝固成型拉引切割二次冷却拉拔、矫直、定尺切割喷水冷却、完全凝固连铸生产流程是一个高度集成的连续过程首先对铁水进行成分调整和除杂质处理，然后通过精炼炉精确控制化学成分精炼后的钢水通过中间包均匀分配到结晶器中，在结晶器内形成初始凝固壳连铸机主要类型立式连铸机弯曲式连铸机钢坯垂直向下移动，结构简单，适合特殊钢种，但高度限制产能，需要深坑结晶器垂直，凝固坯经弯曲区后水平输出，结合了立式和弧形的优点，占地少，产能高弧形连铸机卧式连铸机整个凝固过程沿弧线进行，占地小，产能高，但内弧侧易产生应力集中和裂纹钢坯水平移动，高度低，投资少，但产能有限，主要用于有色金属和特种钢连铸的典型设备结构中间包与溜槽系统钢水分配与温度控制结晶器装置初始凝固成型关键部件二次冷却系统完成钢坯内部凝固支撑引导与拉矫系统支撑未凝固坯体并矫直切割与输送装置定尺切断与成品处理连铸设备由多个关键部件组成，各部分协同工作确保连铸过程的稳定进行中间包负责储存和分配钢水，控制温度和流量；结晶器是初始凝固的关键部位，通常由铜合金制成，内部水冷；二次冷却系统采用喷水方式控制钢坯冷却速率材料适用范围汽车板材用钢普通建筑用钢要求表面质量高、尺寸精度好的高强度钢连铸应用最广泛的领域，包括各类建筑结构钢和钢筋船舶和桥梁用钢需要良好韧性和耐腐蚀性的中厚板钢种特种合金钢轨道交通用钢航空、军工和能源领域的高温合金和特种钢高速铁路和地铁用高强度耐磨钢轨连铸技术适用范围广泛，从普通碳素钢到高合金特种钢均可采用对于普通建筑用钢和商品材，连铸已实现完全普及，生产效率和质量稳定性高汽车板材和家电用钢对表面质量和一致性要求较高，需要精确控制连铸工艺参数连铸过程中的物理变化熔体凝固动力学连铸过程中，钢水在结晶器内首先形成凝固壳，然后在二次冷却区完成整体凝固凝固过程遵循热传导原理，从外表面向内部逐渐发展凝固界面前沿的温度梯度和冷却速率决定了晶粒生长方向和最终组织结构•结晶器内形成初始凝固壳，厚度约10-20mm•二次冷却区完成整体凝固，形成连续金属坯体在凝固过程中，金属晶粒择优生长，形成柱状晶或等轴晶组织冷却速率控制影响晶粒尺寸和分布，直接关系到最终产品的机械性能合理的冷却制度可以减少偏析和缩孔等凝固缺陷，提高产品质量连铸对产品性能的影响优异综合性能均匀组织带来稳定力学性能均匀微观结构控制晶粒尺寸和分布减少有害夹杂控制非金属夹杂数量和分布成分均匀性减少宏观和微观偏析连铸工艺通过控制凝固过程，显著改善了钢材的微观组织和性能相比传统铸锭，连铸产品具有更均匀的成分分布，减少了宏观偏析和微观偏析二次冷却的精确控制使晶粒尺寸和分布更加均匀，提高了材料的力学性能稳定性化学连铸技术概念界定化学作用主导化学连铸技术强调在连铸过程中通过主动控制化学反应和成分变化，影响金属的凝固行为和最终性能，而非仅依靠物理冷却条件微观结构调控通过添加特定元素或化合物，调节晶核形成和晶粒生长，实现微观组织的精确控制夹杂物变性利用化学反应使有害夹杂物转变为无害或有益形态，减少其对材料性能的不利影响界面反应控制通过调控钢水与结晶器、保护渣之间的界面反应，改善表面质量和内部组织化学连铸技术是连铸工艺的高级发展形态，它不仅关注凝固过程的物理控制，更注重利用化学原理主动调控金属的凝固行为和最终性能通过精确控制钢水成分、添加适量微合金元素、使用功能性保护渣等方式，实现对产品性能的精确调控连铸中的关键化学反应反应类型主要过程影响因素控制措施氧化还原反应钢水中溶解氧与脱温度、氧含量、脱添加、等脱氧Al Si氧剂反应氧剂类型剂硫化反应钢水中与保护渣温度、含量、碱增加保护渣碱度S S中反应度CaO夹杂物转变转变为钙铝处理、夹杂物喂丝处理Al2O3Ca酸盐组成表面反应钢水与结晶器壁面润滑条件、表面活优化保护渣成分反应性连铸过程中发生多种复杂的化学反应，其中氧化还原反应是最基础和关键的钢水中的溶解氧会与脱氧元素（如、、等）发生反应，形成氧化物夹杂合理控制脱氧过程可以减Al SiMn少有害夹杂，改善钢的洁净度熔体净化与夹杂物控制二次精炼净化夹杂物变性控制功能性保护渣应用通过真空脱气、搅拌和气体吹入等工艺，去除钢采用钙处理等技术，将刚性的氧化铝夹杂转变为采用特殊配方的保护渣，提高对夹杂物的吸收能水中的气体和有害杂质真空处理可以降低氢、液态或软质的钙铝酸盐，减少其对连铸过程的不力，同时改善结晶器内的传热和润滑条件现代氧、氮含量，而惰性气体搅拌则促进夹杂物上浮利影响这种变性处理使夹杂物更易变形，降低保护渣通常含有等组CaO-SiO2-Al2O3-Na2O和脱除了堵塞风险分，可根据钢种特点定制夹杂物控制是化学连铸技术的核心问题之一有害夹杂不仅会导致连铸过程中的浇注堵塞，还会成为最终产品中的缺陷源通过二次精炼、钙处理和保护渣优化等多种手段，可以有效减少夹杂物的数量，并使其形态和分布更有利于钢材性能化学成分对连铸性能的影响连铸结晶器内的化学变化界面润滑作用保护渣在结晶器与凝固壳之间形成液态润滑膜，减少摩擦和粘结渣膜特性受其化学组成和结晶器温度梯度影响，对表面质量至关重要渣膜内存在温度梯度，靠近铜板侧为固态玻璃层，靠近钢坯侧为液态层，这种结构有利于均匀传热和润滑夹杂物再分布化学变化对终端产品质量的作用成分调控精确控制化学成分及分布组织优化改善晶粒和相结构缺陷减少降低夹杂和偏析程度性能提升增强机械性能和使用寿命连铸过程中的化学变化对终端产品质量有决定性影响通过控制凝固过程中的成分偏析，可以减少带状组织和中心偏析，提高产品的均匀性和可靠性对于高强度低合金钢，微合金元素如、、的添加可以Nb VTi细化晶粒，提高强度和韧性化学连铸用原材料要求铁水预处理要求低硫（）、低磷（）、适宜温度（）和成分稳定性

0.005%

0.02%1350-1400℃合金添加剂纯度高（）、粒度均匀、低气体含量，避免引入额外氧化物和硫化物夹杂99%保护渣与结晶器粉末成分稳定、熔点适中（）、粘度适宜，提供良好隔热和润滑性能1050-1200℃功能性添加剂包括脱氧剂、夹杂物变性剂和微合金元素，纯度和活性度要求高化学连铸技术对原材料的纯度和稳定性有严格要求高质量的原材料是确保连铸过程稳定和产品品质优良的基础除了基本的成分控制外，原材料的物理状态（如粒度、密度）也会影响其在钢液中的溶解和反应行为熔炼与精炼的集成转炉电炉冶炼精炼/LF初步成分调整，、、等控制精确成分调整，温度控制，夹杂物调整C MnP连铸浇注真空处理VD/RH温度和流量控制，防止再氧化脱气处理，降低、、含量H NO现代化学连铸技术高度依赖冶炼和精炼工序的有效集成转炉或电炉完成初步冶炼后，钢水进入（钢包精炼炉）进行精确的成分调整和温度控制对于LF要求高洁净度的钢种，还需通过（真空脱气）或（循环真空脱气）工艺去除溶解气体和夹杂物VD RH连铸结晶器设计与关键参数结晶器材料与结构冷却系统设计现代连铸结晶器多采用高导热铜合金制成，内壁通常镀有硬铬或结晶器冷却系统通常采用水冷方式，冷却水流量、压力和温差直镍层以提高耐磨性结晶器的锥度设计至关重要，需要匹配钢坯接影响传热效率和凝固壳的形成质量现代结晶器多采用分区冷的凝固收缩特性，通常上部锥度大，下部锥度小，形成复合锥却设计，上部冷却强度大，下部冷却强度小，以配合凝固壳的生度长需求•内壁材料镀铬/镀镍铜合金•冷却水流量1000-2000L/min•壁厚10-20mm•水温升5-10°C•有效长度600-1000mm•冷却水压力

0.6-

1.0MPa结晶器是连铸过程中最关键的设备之一，它决定了初始凝固壳的质量和表面状态结晶器的横截面形状（方、矩形、圆形等）取决于最终产品需求对于高速连铸，通常采用窄边可调式结晶器，便于适应不同规格产品和控制拉坯应力润滑剂和保护渣的选择二冷系统与冷却水控制喷嘴区域划分根据凝固需求分区控制喷嘴类型选择雾化喷嘴实现均匀冷却水压与流量控制精确调整冷却强度温度监测反馈动态调整冷却参数二冷系统是连铸过程中完成钢坯整体凝固的关键环节它通常分为多个冷却区，每个区域的冷却强度可单独控制，以实现最佳的温度梯度和凝固条件二冷区的冷却通常采用水冷或水气混合冷却方式，水压一般为，水流量根据钢种和拉速不同而变化，通常为钢

0.3-

1.0MPa

0.2-

2.0L/kg拉坯与矫直系统拉矫系统设计原则拉速设计考量拉矫系统是连铸的关键运动部件，需要精确拉速是连铸生产效率的直接体现，但过高的控制速度和力度辊系设计需考虑辊距、辊拉速会导致凝固不完全和质量问题不同钢径和排布方式，确保对钢坯的均匀支撑和拉种和断面尺寸对应不同的最大安全拉速，通拔拉矫区通常分为多个区段，逐步完成钢常在之间拉速调整需要平稳，

0.5-8m/min坯的导引、支撑和矫直功能避免突变引起表面撕裂或内部裂纹矫直工艺控制矫直过程会对半固态钢坯施加弯曲应力，需要在合适的温度窗口进行通常矫直区温度控制在，此温度范围钢坯塑性良好，可减少裂纹风险矫直半径和辊间距需根据钢种特性进700-900℃行优化设计拉坯与矫直系统是连铸过程中的机械核心，它们保证了连铸的连续性和钢坯的几何精度拉坯系统通常由多组支撑辊和驱动辊组成，驱动辊负责提供拉力，支撑辊则防止钢坯变形下垂现代连铸机采用多点驱动方式，避免单点拉力过大造成钢坯拉伸变形火焰切割与在线检测火焰切割技术连铸过程中通常采用氧-乙炔或氧-丙烷火焰进行切割切割速度和火焰参数需要与钢种和拉速匹配，确保切口平整无缺陷切割过程会产生局部高温，影响切口附近的组织结构，需要控制切割温度和冷却条件表面检测系统现代连铸线配备高精度表面检测设备，通常采用CCD相机或激光扫描技术系统可实时检测表面缺陷如裂纹、疤痕、气泡等，检测精度可达

0.1mm检测结果可直接反馈到控制系统，调整工艺参数或标记缺陷位置内部质量检测内部缺陷检测主要采用超声波或电磁技术超声波可检测内部夹杂、裂纹和疏松，电磁检测则适合发现表层缺陷和不连续性先进工厂还采用X射线或γ射线实时成像技术，提供更全面的内部质量信息火焰切割是连铸生产的最后环节，它将连续铸出的钢坯切割成所需长度切割质量直接影响后续加工，切口平整度、垂直度和无缺陷是基本要求对于部分高合金钢或特殊要求产品，采用机械剪切代替火焰切割，避免热影响自动化与智能管控智能传感系统温度、压力、流量和成分实时监测数据处理与建模工艺参数关联分析与预测模型自动调控执行参数自优化与实时调整质量评估与跟踪全流程质量数据管理系统现代连铸技术高度依赖自动化与智能控制系统先进传感器网络遍布整个连铸流程，监测关键参数如温度、压力、流量、液位和成分等这些数据实时传输到中央控制系统，经过处理后用于工艺调控温度控制精度可达，液位控制精度可达，确保连铸过程的稳定性±5℃±1mm典型工艺流程剖析钢包准备钢水温度1540-1560℃，成分精确调整中间包操作温度控制在1520-1530℃，均匀分配流量结晶器浇注保护渣添加，振动参数180-240次/分钟二次冷却分区控制，水流量

0.2-

1.5L/kg钢拉拔矫直拉速

1.2-

1.8m/min，矫直温度800-850℃切割标识定尺切割，在线质量检测与标记以典型方坯连铸生产为例，完整工艺流程从钢包准备开始经过二次精炼的钢水温度控制在1540-1560℃，进入预热的中间包中间包内保持1520-1530℃的恒定温度，通过特殊设计的水口将钢水均匀分配到多流结晶器中结晶器内添加保护渣，控制液面高度在100-120mm，振动频率180-240次/分钟，振幅5-7mm连铸工艺参数影响因素℃1540钢水温度决定流动性和初始凝固行为

1.5m/min拉速影响生产效率和凝固条件℃30/s冷却速率决定凝固组织和内部质量次200/min振动频率影响表面质量和润滑条件连铸工艺参数相互关联，共同决定产品质量钢水温度是最基础的参数，通常控制在液相线以上30-50℃温度过高会延长凝固时间，增加偏析风险；温度过低则可能导致早期凝固和浇注事故拉速与断面尺寸直接相关，断面越大，允许的最大拉速越低，以确保完全凝固熔体化学均匀性的控制中间包搅拌技术结晶器电磁搅拌技术中间包是连铸前的最后一道熔体均质化环节现代中间包采用多种搅拌结晶器内电磁搅拌是改善凝固结构的有效手段其主要作用包M-EMS技术促进成分均匀性，包括括•气体搅拌通过惰性气体（氩气）吹入底部产生搅拌效果•打破柱状晶生长，促进等轴晶形成•电磁搅拌利用电磁力产生无接触式搅拌，避免杂质引入•减少中心偏析和缩孔•物理挡板设置特殊流道和挡板，改善流场分布•均匀化凝固前沿成分分布这些技术可以减少温度和成分的梯度，提高各流间的一致性典型参数电流，频率，磁场强度搅拌模式50-500A3-6Hz

0.04-

0.1T包括旋转式、线性往复式和旋转往复式等熔体化学均匀性直接影响产品质量的一致性从钢包到结晶器的整个流程中，都需要采取措施保证成分均匀在钢包座台，采用底吹氩技术促进钢水均匀；中间包采用多腔设计和流道优化，延长钢水停留时间，提高均匀性；水口区域则需要特殊设计防止再氧化和夹杂物引入氧含量与夹杂物控制策略高洁净度钢总氧含量＜10ppm夹杂物变性控制处理技术Ca/S/RE精炼脱氧优化多级脱氧与真空处理防止再氧化保护浇注与惰性气体保护氧含量控制是连铸生产高品质钢的关键溶解氧会与合金元素反应形成氧化物夹杂，影响钢的力学性能和使用寿命高洁净度钢要求总氧含量（包括溶解氧和氧化物氧）控制在极低水平，通常轴承钢＜，汽车板＜，普通结构钢＜15ppm30ppm60ppm结晶器粉末与保护渣问题熔化特性控制保护渣熔化速率需与拉速和钢种匹配，过快导致消耗过多，过慢则影响隔离和润滑效果熔化速率通常控制在

1.5-

3.5kg/t钢粘度与润滑性能保护渣粘度是关键参数，高碳钢通常需要高粘度渣（

0.3-

0.5Pa·s），低碳钢需要中等粘度渣（

0.2-

0.3Pa·s），不锈钢需要低粘度渣（

0.1-

0.2Pa·s）吸杂能力优化保护渣需要具备吸收非金属夹杂的能力，通常通过调整碱度（CaO/SiO2比值）和流动性实现高碱度渣有利于吸收Al2O3夹杂渣膜稳定性结晶器壁与钢坯间形成的渣膜需要保持适当厚度和均匀性，通常为

0.1-

0.3mm渣膜破裂会导致粘结和表面缺陷保护渣作为连铸过程的关键辅助材料，其性能直接影响产品表面质量和连铸稳定性保护渣的化学稳定性是基本要求，它不应与钢液发生强烈反应或导致有害元素转移同时，保护渣需要在结晶器内形成稳定的液层和固层结构，液层提供润滑，固层（玻璃质）控制传热连铸铸流动态建模外部环境因素影响环境温湿度影响水质与冷却性能环境温湿度波动会影响连铸冷却效率和设备性冷却水质量直接影响传热效率和设备寿命水能高温高湿环境下，二冷区冷却效率降低，质要求包括硬度，悬浮物200ppm CaCO3需要增加水量补偿；低温环境则可能导致水系，值水质恶化会导致结晶10ppm pH

7.0-

8.5统结冰风险理想车间温度为，相对器铜板结垢，降低传热效率；水中离子也可能15-30℃湿度，波动应控制在和范围加速设备腐蚀，缩短使用寿命40-70%±5℃±10%内管道系统污染水系统和气体管道的清洁度影响工艺稳定性管道内锈蚀、沉积物会降低流量，影响冷却均匀性；气体管道的污染则可能导致气体纯度下降，影响保护效果定期的清洁和维护是保证系统性能的关键外部环境因素虽不直接参与连铸的金属凝固过程，但对整体工艺稳定性有显著影响车间通风系统需要合理设计，既要排除钢水和热金属产生的热量和烟尘，又要避免强对流导致的局部过冷部分高端连铸车间采用智能空调系统，实现温湿度的分区控制，保证关键区域环境的稳定性连铸常见缺陷类型缺陷类型主要特征主要成因常见钢种表面裂纹纵向/横向/星形裂纹冷却不均/拉应力/低热塑性高碳钢/特殊合金钢内部裂纹中心裂纹/半径裂纹凝固收缩/矫直应力中高碳钢/高合金钢偏析中心偏析/带状偏析枝晶间液体富集中碳钢/合金结构钢夹杂物气泡/氧化物/硫化物保护不良/脱氧不完全所有钢种连铸缺陷多样且成因复杂，通常可分为表面缺陷和内部缺陷两大类表面缺陷包括纵向裂纹、横向裂纹、星形裂纹、表面疤痕等，主要由冷却不均匀、拉应力过大或润滑不良引起内部缺陷则包括中心裂纹、半径裂纹、中心疏松、偏析和夹杂物等，主要由凝固收缩、矫直应力和枝晶间液体富集等因素导致夹杂形成机理与化学控制氧化物夹杂硫化物夹杂主要来源于脱氧产物（、等）和再氧化产物，Al2O3SiO2主要为和复合硫化物，影响热加工性能和表面质量MnS影响韧性和疲劳性能复合型夹杂3氮化物夹杂多种夹杂物复合体，如氧硫化物、氧氮化物等，性质更主要为、等，可引起时效硬化和韧性下降TiN AlN复杂夹杂物是连铸钢材中最常见的缺陷，其形成机理复杂多样氧化物夹杂主要来源于脱氧反应和再氧化过程，其中是最常见的，呈现为刚性的块状或簇状结构，易导致Al2O3连铸堵塞和产品性能下降通过钙处理可将其转变为低熔点的钙铝酸盐（），显著改善其性能影响12CaO·7Al2O3缺陷诊断与识别技术超声波检测技术电磁检测技术光学表面检测利用超声波在材料中传播和反射的特基于电磁感应原理，适用于表面和近利用高速相机和图像处理技术，实时性，检测内部缺陷如裂纹、夹杂和气表面缺陷检测包括涡流检测、漏磁检测钢坯表面缺陷结合人工智能算孔现代系统采用相控阵技术，实现检测等方法，可有效发现表面裂纹和法，可自动识别和分类表面裂纹、疤高精度三维成像，分辨率可达缺陷，检测速度快，适合在线应用痕、气泡等缺陷，精度可达，深度可达

0.5mm300mm

0.1mm射线检测技术利用射线或射线穿透材料的特Xγ性，显示内部结构高能射线可检测大断面坯料的内部缺陷，但设备成本高，通常用于关键部位或抽样检查缺陷诊断技术是保证连铸质量的重要手段现代连铸厂采用多种检测方法相结合的策略，实现全面质量监控在线检测系统直接集成到生产线上，实时监测产品质量；离线检测则提供更详细的质量信息，用于工艺优化和问题分析非金属夹杂物控制技术细化物理过滤技术利用多孔介质截留夹杂物化学变性处理改变夹杂物形态和性质浮选分离技术利用浮力和表面张力促进上浮工艺参数控制优化凝固条件影响夹杂分布非金属夹杂物控制是提高钢材洁净度的关键物理过滤是最直接的方法，通常在中间包或水口处设置陶瓷过滤器，孔径，可有效截留大尺寸夹杂物高端钢种还采用多级3-5mm过滤系统，结合粗滤和细滤，截留效率可达化学变性则是改变夹杂物性质的有效手段，如钙处理将棱角分明的转变为球形液态钙铝酸盐，稀土处理将条状硫化物70-90%Al2O3转变为细小球形硫氧化物晶间裂纹与成分相关性缺陷案例分析与实践总结角裂纹案例分析某钢厂生产低碳高强钢时，持续出现角部纵向裂纹，严重影响产品质量分析发现，结晶器角部冷却过强，导致凝固壳形成不均匀，同时拉速过高加剧了问题通过降低拉速10%，调整结晶器锥度和水流分布，并优化保护渣配方，提高润滑性，问题得到有效解决中心偏析控制实践高强度管线钢生产中遇到严重中心偏析问题，导致管道焊接性能下降技术团队通过增加结晶器电磁搅拌强度，优化二冷区冷却模式为强-弱-强模式，同时调整凝固末端轻压下参数，使中心偏析降低40%，产品合格率提高至98%夹杂物控制成功案例轴承钢生产中频繁出现浇注堵塞问题，分析显示Al2O3夹杂是主要原因通过改进钙处理工艺（喂丝速度和位置优化），同时采用新型中间包过滤器和浸入式水口设计，有效控制了夹杂物，连浇炉数从8炉提高到25炉以上实际生产中的缺陷案例分析是提高连铸技术的宝贵资源从案例中总结出的经验表明，多数连铸缺陷是多因素共同作用的结果，需要系统分析和综合治理例如，表面裂纹通常是冷却、润滑和成分等多因素共同影响；内部缺陷则与凝固条件、电磁搅拌和轻压下等因素相关化学连铸中的安全风险熔体溢流与燃爆风险高温钢水（约1500℃）一旦突破结晶器或管道，遇水会发生剧烈蒸汽爆炸，瞬间温度可超过2000℃，产生强大冲击波和金属飞溅水系统泄漏危害冷却水系统一旦泄漏，水与高温金属接触会导致设备损坏和人员伤害尤其是结晶器水套泄漏，可能引发严重安全事故有害气体释放连铸过程中产生的CO、H2S等有害气体具有毒性和燃爆风险，需要通过通风系统及时排除，并配备气体检测报警装置高温辐射伤害连铸区域温度高，热辐射强，长期暴露可能导致热应激和皮肤损伤操作人员需配备隔热服、面罩等防护装备化学连铸工艺涉及高温、高压和有害物质，存在多种安全风险防护措施必须系统全面，包括工程控制、个人防护和管理措施三个层面工程控制包括设备本身的安全设计，如结晶器水压监测系统、紧急切断装置和自动报警系统，确保在异常情况下快速响应；连铸平台的防护栏、挡板和应急通道，提供物理隔离和逃生路线连铸原料与排放危害环保新工艺与绿色制造低能耗连铸工艺低排放保护渣采用薄板坯连铸技术开发新型环保型结晶器保护渣，降低或消除氟Near-Net-Shape，直接铸造接近最终产品尺寸的坯化物含量，减少有害气体排放采用Casting CaO-料，减少后续轧制加工，能耗降低系保护渣替代传统的含氟保30-40%SiO2-Na2O-Li2O同时优化热回收系统，利用钢坯余热发电或区护渣，不仅减少了环境污染，还降低了对设备域供热，进一步提高能源利用效率的腐蚀损害废弃物资源化利用连铸过程产生的废渣、氧化铁皮等固体废弃物进行综合利用，如氧化铁皮回收用于烧结配料，废耐火材料用于制造道路基础材料，保护渣废渣用于水泥生产等，实现资源的循环利用环保与绿色制造已成为现代连铸技术发展的重要方向水资源管理是重点领域之一，采用多级串联使用和深度处理回用技术，使水循环利用率达到以上，仅补充少量新水某先进钢厂通过优化水系统设计，98%实现了每吨钢耗水量低于立方米，远低于行业平均水平

1.5职业健康防护措施个人防护装备连铸操作区工人需配备全套防护装备，包括防高温工作服、安全帽、防护面罩、防尘口罩、隔热手套和安全鞋等特殊工位如切割工位还需要配备耳塞或耳罩防噪，远红外防护眼镜等特殊防护用品职业健康监测建立完善的职业健康监测体系，包括工作环境监测和员工健康监测两部分工作环境定期检测粉尘浓度、有害气体含量、噪声水平和热辐射强度等；员工定期体检，重点关注呼吸系统、听力和皮肤等易受影响的健康指标培训与应急系统开展系统的安全教育和技能培训，包括安全操作规程、紧急情况处理、自救互救技能等内容建立完善的应急响应系统，配备应急救援装备，定期进行应急演练，确保在发生事故时能够迅速有效地开展救援连铸工作环境存在高温、粉尘、噪声、有害气体和电磁辐射等多种职业危害因素，必须采取综合措施保护员工健康工程控制是首要手段，包括自动化设备减少人工干预、封闭操作减少粉尘和气体扩散、隔音装置降低噪声以及屏蔽措施减轻电磁辐射影响国际化学连铸新进展欧洲领先技术日本创新成果欧洲钢铁研究联盟（）近期开发了新一代动态软冷却日本新日铁住金公司开发的电磁制动技术（）可精确控RFCS FC-mold（）技术，通过实时调整冷却参数，精制结晶器内钢水流动，减少表面波动，提高表面质量该技术对Dynamic SoftCooling确控制凝固路径，减少的内部应力，显著降低裂纹敏感高速连铸特别有效，使拉速提高的同时，表面缺陷减少30-40%15%性德国蒂森克虏伯公司在连铸过程控制方面取得突破，开发的日本钢铁公司的超洁净钢连铸技术在夹杂物控制方面25%JFE自适应结晶器液位控制系统，将液位波动控制在范围取得突破，总氧含量降至以下±

0.5mm5ppm内北美连铸技术侧重于高效率和高速化，加拿大开发的高速薄板坯连铸技术可达到的拉速，比传统工艺提高Algoma Steel8m/min美国公司的直接带钢铸造（）技术将铸造与轧制直接集成，极大简化了生产流程30%Nucor CSP化学连铸智能化趋势自主决策系统基于深度学习的全自主工艺控制预测性控制基于大数据的缺陷预测与防控全流程集成从炼钢到连铸的一体化智能控制数据驱动优化基于实时大数据的参数自优化人工智能与大数据技术正深刻改变连铸工艺基于深度学习的图像识别系统可实时监测钢坯表面质量，识别准确率达以上，远超传统视觉系统预测性维护系统通过分95%析设备振动、温度等参数，提前预警潜在故障，减少意外停机以上某领先钢厂应用优化算法调整连铸工艺参数，产品一次合格率提高，年创效益数千万元80%AI

3.5%大型企业工程应用案例

99.2%35%宝武超高纯度连铸鞍钢新工艺产品一次合格率能耗降低比例8m/min3ppm沙钢高速连铸太钢精品板材最高拉速总氧含量宝武集团在超高纯度连铸技术方面取得重大突破，开发的超低碳超纯净不锈钢连铸工艺实现了C

0.002%、O5ppm的极限控制，产品用于核电、航空等高端领域该工艺采用RH-KTB联合精炼、气体保护浇注和电磁流量控制等技术，使产品性能达到国际领先水平，年创效益超过2亿元高端定制化连铸工艺超纯钢连铸工艺特点高合金钢定制化措施超纯钢连铸要求极低的夹杂物含量和高度均匀的成分分布，适用于轴承高合金钢如工模具钢、高速钢等含有大量合金元素，连铸过程需特别控钢、特种弹簧钢等高端领域工艺特点包括制•多级精炼处理，包括VD/VOD/RH等特殊工艺•高温浇注，通常比普通钢高50-80℃•钙处理精确控制，Ca/Al比维持在

0.8-

1.2范围•低速拉拔，一般仅为普通钢的40-60%•保护浇注技术，防止再氧化•温和均匀冷却，避免应力开裂•电磁搅拌与软冷却相结合，优化组织结构•特殊结晶器设计，如变锥度或镀层结晶器•等温保温处理，减少组织应力高端定制化连铸是满足特殊需求的关键技术例如，核电用钢需要极低的杂质含量和高度均匀的组织，采用特殊的浇注系统和精确的温度控制；航空航天用特种不锈钢则需要在连铸过程中精确控制铁素体含量，通过特殊的冷却制度和成分调整实现δ-连铸未来发展方向与增材制造融合连铸与打印技术结合3D微观控制精确化纳米级组织精确调控超低碳排放零碳连铸工艺探索全数字化转型端到端数字孪生系统连铸技术与增材制造的融合是一个极具前景的研究方向传统连铸以减材为主，而增材制造则通过逐层堆积成型未来的混合式连铸可能将两者结合，在连铸基础上进行选择性增材，实现更复杂的几何形状和功能梯度材料这种技术有望大幅减少后续加工工序，降低能耗和成本总结与回顾基础理论与技术发展化学连铸从物理过程走向化学过程的技术演进，实现了从简单铸造到精确化学控制的转变通过理解连铸的物理和化学原理，我们能够更好地控制凝固过程和最终产品性能关键工艺与设备连铸工艺控制涉及多个关键环节，包括钢水处理、结晶器设计、二次冷却控制、拉矫系统和切割技术等每个环节都有其特定的技术难点和解决方案，共同构成了完整的连铸工艺体系缺陷控制与质量提升通过化学成分控制、夹杂物调控和工艺参数优化，有效减少各类缺陷，提高产品质量现代连铸质量控制已从缺陷被动检测发展为主动预防和控制，实现了质量管理的根本转变未来展望与发展挑战连铸技术向着智能化、绿色化和高端化方向发展，面临材料性能极限、环保要求和市场多样化等挑战创新将是应对这些挑战的关键，包括技术创新、管理创新和模式创新通过本课程的学习，我们系统了解了化学连铸技术的基本原理、工艺流程、设备结构和控制要点从连铸的历史发展到最新技术进展，从基础理论到实践应用，建立了对连铸技术的全面认识化学连铸作为现代冶金工业的核心工艺，其重要性不言而喻互动与讨论思考问题连铸过程中哪些关键参数对产品质量影响最大？如何优化这些参数以提高特定钢种的生产效率和产品性能？案例分析分析某钢厂高碳轴承钢连铸过程中的夹杂物控制问题，讨论可能的改进措施和预期效果考虑成分调整、工艺优化和设备改进等多方面因素研究方向选择感兴趣的连铸技术领域，如电磁搅拌、超纯钢连铸或智能控制系统，进行深入调研，分享最新研究进展和应用前景行业应用讨论连铸技术在特定行业（如汽车、能源、航空航天等）的应用案例，分析技术要求和解决方案，探讨未来发展机遇推荐参考资料包括经典教材如《连铸原理与技术》、《钢的连铸》和《连铸工艺与设备》，这些书籍系统介绍了连铸的基础理论和工程应用同时，《钢铁研究学报》、《金属学报》等中文期刊和《Metallurgical andMaterialsTransactions》、《ISIJ International》等英文期刊发表了大量最新研究成果，值得关注。