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钢水连铸过程中需要向结晶器中加入保护渣，其作用是控制传热、润滑、吸收夹 杂、防止钢液二次氧化、绝热保温。目前工业生产用的保护渣是预熔型的固态粉渣，其基本满足连铸生产要求，但是也存在一些问题，例如加入到结晶器中的固态保护渣需要吸收钢液的温度熔化，导致钢液的温度降低。钢液的温度降低将会带来一系列的不良影响，如在弯月面处形成较深的弯月面钩，吸附夹杂和Ar气泡等，恶化铸坯表面质量。另外，连铸过程中钢液的温度降低会促进渣圈的生长，渣圈会阻碍熔渣流入结晶器壁和坯壳间隙，甚至会堵塞熔渣通道，导致坯壳和结晶器壁之间渣膜厚度不均匀，润滑不良，进而引起铸坯质量问题甚至发生粘结漏钢等事故。另外，为了确保保护渣具有较好的流动性和较低的熔化温度，通常在保护渣中添加F-、Na+等有害离子，污染环境。针对以上问题，有学者提出使用液态保护渣连铸，即在结晶器外部将保护渣熔化然后加入到结晶器中。由于液态保护渣的温度较高，不需要钢液的温度熔化，减缓弯月面处温度下降速度，因此形成的弯月面钩较浅，改善铸坯质量。同时，液态保护渣带入的热量使得渣圈变小，扩大了渗透通道，渣量消耗增大，改善润滑效果。但是液态保护渣生产和使用起来比较困难，对加热容器和传输管道要求比较苛刻，而且其温度较高，危险性较大。目前使用液态保护渣连铸还处于试验阶段，不能大规模应用到工厂实际生产中。所以如何解决连铸保护渣吸收钢液热量导致铸坯产生缺陷和连铸不顺行等问题是目前学者们比较关注的问题。

在连铸保护渣浇注的发展历程中，研究人员多聚焦于保护渣配制的实用性研究，即选用各种酸碱性原料和助熔剂配制出性能适合当时浇注条件的各种保护渣。虽然连铸坯质量比敞开浇注有了进一步地提高，但未能完全满足连铸技术快速发展对铸坯质量的迫切要求。

现在广泛使用的是预熔型的固态保护渣，其制作工艺是将含SiO₂、CaO、含Na⁺材料和氟化物按一定的比例进行配渣，在高温条件下，熔化后制成预熔粉，然后配入需要的添加剂和合适量的碳质材料，经过均匀混合，干燥后得到。连铸过程中，固态保护渣在结晶器内的钢液面上形成厚度在40～60mm之间的四层结构渣层，依次为粉渣层、烧结层、半熔化层和液渣层。若能够通过改变连铸过程中向结晶器加入保护渣的物态，由现有的加入固体保护渣的方式改变为加入液态保护渣，将从本质上颠覆现有的保护渣使用方式。

向结晶器内加入液态保护渣的方法是一个全新的工艺。外加液态保护渣的方法，结晶器内液渣的温度较高、流动性好，有望不添加F，Na，C等有害元素，改善现有保护渣的环保问题。

设计了一种在连铸过程中向结晶器加入加热固态保护渣的装置及方法，可以使结晶器弯月面位置维持较高温度，振痕钩相对较浅，不易吸附夹杂和气泡，

改善铸坯表面质量的在连铸过程中向结晶器加入加热固态保护渣的方法及装置。

这种连铸过程中向结晶器加入加热固态保护渣的装置，包括连铸结晶器和结晶器平台，其特征在于，在连铸结晶器的右侧设有小车驱动系统，在小车驱动系统的 上部设有保护渣加热系统，所述的小车驱动系统包括小车底板，设置在小车底板上的保护渣加热矩形单元的支撑框架，设置在支撑框架内的电动机，分别与此同时电动机连接的功率输入导线和功率输出导线，设置在小车底板上的小车推动把手和设置在小车底板下部的小车驱动轮，所述的功率输入导线与外部电源连接，功率输出导线与保护渣加热系统相连接；

所述的保护渣加热系统包括加渣漏斗、保护渣加热矩形单元、液压机、压力感应阀门和固定支架，所述的固定支架和液压机分别固定在支撑框架的上部，保护渣加热矩形单元通过固定支架和液压机倾斜设置在支撑框架的上部，加渣漏斗设置在保护渣加热矩形单元的上部进料端，保护渣加热矩形单元下部的出料端设置在结晶器平台的上部，在保护渣加热矩形单元下部出料端设有压力感应阀门。 保护渣加热矩形单元由保护渣加热室、不锈钢板、石棉保护层、导热铜板和加热元件所组成，所述的不锈钢板和石棉保护层设置在保护渣 加热室的上部，导热铜板和加热元件设置在保护渣加热室的下部，在保护渣加热室的上部和下部分别对称设有多个测温热电偶。

采用加热装置将固态保护渣加热到一定温度，然后连续加入到结晶器中。 由于加热后的保护渣渣带有一定热量，所以只需从钢液吸收更少的热量就可熔化，形成较小的渣圈，扩大渗渣通道，渣量消耗增大，润滑效果较好，防止粘结漏钢，利于连铸顺行。另外，使用加热的保护渣可以使结晶器弯月面位置维持较高温度，振痕钩相对较浅，不易吸附夹杂和气泡，改善铸坯表面质量，同时有望不添加或者少添加F-、Na+等有害离子，减少对环境的污染。

2021年全球粗钢产量排名前十的国家连铸钢产量占粗钢产量的比例均超过八成以上，从连铸钢产量来看，2021年中国连铸钢产量完成1018.2百万吨；连铸钢工艺将装有精炼好钢水的钢包运至回转台，回转台转动到浇注位置后，将钢水注入中间包，中间包再由水口将钢水分配到各个结晶器中去。结晶器是连铸机的核心设备之一，它使铸件成形并迅速凝固结晶。拉矫机与结晶振动装置共同作用，将结晶器内的铸件拉出，经冷却、电磁搅拌后，切割成一定长度的板坯。 连铸自动化控制主要有连铸机拉坯辊速度控制、结晶器振动频率的控制、定长切割控制等控制技术

本项目所开发的加入无氟液态保护渣，可以在环保的基础上，显著改善连铸坯表面质量，该技术方法生产的优质铸坯，具有广泛的实际应用价值。预期通过该工艺技术的开发能够解决汽车用trip钢等表面质量的限制环节，提高铸坯表面质量，具有很大的社会效益和经济效益。同时本方法对提高普通连铸坯的质量同样有借鉴意义，具有很好的应用推广价值。

目前，关于液态保护渣连铸的报道相对较少，韩国浦项进行了液态保护渣连铸Twip钢的生产试验，氧化铝的积累量为15%，比传统的固态渣的累积量低10个百分点，证明了该工艺有非常好的应用前景。与加固态保护渣相比，加入液态的保护渣可以显著减少拉坯阻力，降低对结晶器内壁的磨损，大大减少结晶器钢液面的热损失。向结晶器内加入液态保护渣的方法对改善连铸坯质量、提高连铸生产效率、降低连铸生产成本等具有非常重要作用。但液态保护渣的加入、铺展、流动、渗入和传热等行为需要有进一步的认识。为了能更好的指导该工艺生产应用，有必要对外加环保型低反应性液态保护渣的流动、传热行为和润滑机制进行深入研究。

特别值得说明的是，2022年2月28日，辽宁省工业和信息化厅正式印发《辽宁省深入推进结构调整“三篇大文章”三年行动方案（2022—2024年）》，明确提出以工业引领全面振兴，加快建设万亿级具有国际影响力的“世界级冶金新材料产业基地”，加快发展工业节能、环保和治理装备。辽宁是国家的钢铁工业原材料供应基地和制造工业基地，对优质钢材需求量很大，在目前钢铁产能过剩、钢铁企业利润微薄的情况下，通过本项目的基础理论研究，可以为连铸生产优质钢材提供理论指导和技术支撑，对钢材内部及外部缺陷的控制技术及采用连铸生产优质钢材的发展有重要意义。

辽宁科技大学凝固过程与质量控制团队基于金属凝固理论，开展了钢、铝合金和高熵合金等材料的多种凝固成型理论与质量控制技术研究，包括：钢锭设计原理与凝固质量控制、大断面铸坯凝固原理与质量控制、与高熵合金的结构性质及制备等研究工作。依托单位辽宁科技大学先后建立的辽宁省科技厅、教育厅、发改委等多个省级平台，团队配套软硬件设备30余套（台）。多年来，团队发表检索学术论文百余篇，获得授权发明专利60多项，承担国家、省市及企业合作项目30项，累计科研经费近千万。

李胜利，项目负责人，男，教授，博士生导师，主要从事金属压力加工方向教学和研究工作，先后主持“十三五”国家重点研发计划专项子课题、国家自然科学基金项目、辽宁省高等学校创新团队项目、辽宁省教育厅优秀人才项目（一层次）、鞍山市科技计划重点项目、辽宁省教育厅一般项目、鞍山市科技计划一般项目等纵向项目和横项项目近20项，主持完成鞍钢、包钢、唐钢、营钢、抚钢、大钢、久立特钢、中原特钢等10多个企业研发工作。发表学术论文50多篇，其中SCI、EI收录多篇，获批发明专利授权5件，出版著作、译著和教材各1部。获国家级教学成果奖二等奖，第十届辽宁省优秀科技工作者，辽宁省教学成果奖一等奖，辽宁省“讲理想、比贡献”活动科技标兵，冶金科学技术奖二等奖，非金属矿协会科技进步二等奖。荣获辽宁省优秀教师，辽宁省优秀共产党员，鞍山十大杰出青年等荣誉称号。

刘海啸，项目团队成员，男，高级工程师，主要研究方向位连铸及炉外精炼、冶金功能耐火材料和废弃资源的综合利用，先后主持5项辽宁省政府资助项目、1项省教育厅重点实验室项目及5项企业横向课题。

艾新港，项目团队成员，男，教授，博士生导师，参与十三五国家重点研发计划的“重点基础材料技术提升与产业化”专项研究。主持国家自然科学基金面上项目、辽宁省自然科学基金面上项目、辽宁省教育厅项目、鞍山市科学计划项目等。主持完成教育部高等学校博士学科点专项科研基金项目、辽宁省教育厅项目、校青年基金项团队项目等纵向项目。参与鞍钢、营口中板厂、宝钢、鞍钢攀长特钢、中原特钢等10余项横向项目。共发表学术论文40余篇，获批专利10余件。辽宁省金属学会理事，辽宁省化学冶金学会委员。

该技术方法生产的钢材具有很强的市场竞争力，按年产1万吨国内不能生产的优质连铸钢锭计算，年产值就将达到1亿元以上，利税0.3亿以上，如果考虑新的生产方法与电渣锭相比的成本优势，与普通保护渣的模铸锭相比的质量优势，这一领域的发展空间是巨大的，将为地方经济提供约50亿的经济增量/年。同时，该项技术方法，极为符合辽宁省作为钢铁老工业基地的龙头地位和发展要求，经济效益和社会效益都十分显著。

钢铁冶炼行业市场规模受到需求、经济、政策等多重因素的影响，一般情况下，随着一国经济发展，居民收入增加，钢铁冶炼行业的下游行业需求也将会持续增加，钢铁冶炼的市场规模也随之增加。

从市场规模变化来看，我国钢铁冶炼行业的市场规模增加跟我国经济增长高度相关。近年来，我国经济稳定增长期向好的原因是宏观政策稳定。随着中国经济体量不断增大，经济增量已相当可观，在目前世界上仍属较高增长水平。而随着经济发展，钢铁冶炼下游行业的发展也保持稳定，进而带动钢铁冶炼市场规模的增长。截至2021年，我国钢铁冶炼行业市场规模达4.29万亿元，近年来持续增长。

连铸技术的迅速发展是当代钢铁工业发展的一个非常引人注目的动向，连铸之所以发展迅速，主要是它与传统的钢锭模浇铸相比具有较大的技术经济优越性，

由于连铸可以省去初轧开坯工序，不仅节约了均热炉加热的能耗，而且也缩短了从钢水到成坯的周期时间。近年来连铸的主要发展之一是浇铸接近成品断面尺寸铸坯的趋势，这将更会简化轧钢的工序。

采用钢锭模浇铸从钢水到成坯的收得率大约是84～88%，而连铸约为95～96%，因此采用连铸工艺可节约金属7～12%，这是一个相当可观的数字。日本钢铁工业在世界上之所以有竞争力，其重要原因之一就是在钢铁工业中大规模采用连铸。从1985年起日本全国的连铸比已超过90%。

据有关资料介绍，生产1吨连铸坯比模铸开坯省能627～1046KJ，相当于21.4～35.7kg标准煤，再加上提高成材率所节约的能耗大于100kg标准煤。按我国能耗水平测算，每吨连铸坯综合节能约为130kg标准煤。

由于连铸冷却速度快、连续拉坯、浇铸条件可控、稳定，因此铸坯内部组织均匀、致密、 偏析少、性能也稳定。用连铸坯轧成的板材，横向性能优于模铸，深冲性能也好，其他性能指标也优于模铸。近年来采用连铸已能生产表面无缺陷的铸坯，直接热送轧成钢材。

合作方式：技术开发

乙方负责该项目技术开发，生产培训，生产监控，产品品管。其它由甲方负责(包括设备投资，物料采购，产品销售，产品配送，财务管理等)

各方保留每月审核该项目财务运营的权力，如对财务收支，损益有疑问，有权提出查证原始单据核对帐目。帐目可疑且当事人不能提出合理解释的，项目合作各方有权追究当事人的经济，法律责任。涉及该项目的支出、收入等一切帐目的各项原始收支单据须经各方签字认可，交财务管理员做帐。

技术，市场保密

合作期内未经项目合作各方同意，任何人不得将技术及市场内容转让，不得与项目合作双方以外的合作方进行合作或为他人谋取利益，不得将技术泄密。违者项目合作方有权没收责任方相关收益，并追究责任方的经济法律责任。

该项目所得利润按合作方所占的不同股权比例按股分成，其中甲方占股权分成70%，乙方占股权分成30%。在保证项目正常运作的情况下，每年进行年终分红一次(每年元月对上一年度红利进行分成)。扩大业务运营如需要提留利润时，必须经过各方认可，且不得超过年度利润总额的30%。该提留按各方所占股权比例计为各方的的股本金投入。

甲方需要全套连续铸钢技术的主要设备主要包括:钢包、钢包回转台、中间罐、结晶器、二次冷却及导向装置、结晶器振动装置、拉矫机、引锭存放装置、切割装置、铸坯运出装置等。连续铸造是将金属融化成液体，然后把液态金属浇入一套冷凝设备中，在金属部分冷凝的情况下，从冷凝设备的另一段拉出某特定长度和形状的铸造件的制造过程。这是一种主流的钢铁成型方法。用于该制造流程的设备我们称之为连铸设备或连铸机

乙方辽宁科技大学凝固过程与质量控制团队基于金属凝固理论，开展了钢、铝合金和高熵合金等材料的多种凝固成型理论与质量控制技术研究，包括：钢锭设计原理与凝固质量控制、大断面铸坯凝固原理与质量控制、与高熵合金的结构性质及制备等研究工作。依托单位辽宁科技大学先后建立的辽宁省科技厅、教育厅、发改委等多个省级平台，团队配套软硬件设备30余套（台）。多年来，团队发表检索学术论文百余篇，获得授权发明专利60多项，承担国家、省市及企业合作项目30项，累计科研经费近千万。