炼钢连铸工序的技术研发和优化方向有哪些？“总结来说，推进连铸机全自动控制，包括自动取样、扒皮等；研发自动诊断系统和在线测量技术；加强微观组织的研究和机理探索；通过模拟预测凝固组织和机械性能，优化成分设计。这些都是我们在炼钢连铸工序今后要做的工作。”日前，在第6届国际炼钢科技大会上，德国亚琛工业大学教授Dieter Senk提出了炼钢连铸的发展方向。

　　自动化高效生产大有可为

　　连铸机的自动化非常重要。上世纪80年代，钢流和结晶器的液面还需要人工控制；目前，这两项工作都已实现自动控制。

　　在奥地利的林茨钢厂，在连铸上操作的是机器人。此前，该厂的两台连铸机只能生产300万吨板坯，但是轧钢能力为500万吨。“轧钢吃不饱，意味着成本没有优化。由于自动化能力提高，该厂可以方便地优化工艺，再增加一流，使其成为三流连铸机，配套3个钢包和3个长距离加热炉，同时浇筑3个薄板坯。这样年产量达到了500万吨，提高了效率，优化了工艺。”Dieter Senk表示。

　　目前，德国在炼钢连铸工序采用了一些成熟技术，例如采用滑板挡渣，可以很好地控制钢水。此外，滑板采用不同的弧度和锥度，使用钻石结晶器。有的钢厂还采用现代化的振动装置和自动加保护渣。当然，自动加保护渣还有一些待解决的问题，如确定结晶器保护渣的量、电子搅拌等。另外，需要研发根据不同钢种采用不同的冷却曲线、自动切割、打号系统等智能跟踪系统。

　　炼钢连铸钢水温度连续测量是另一个与自动化和新技术相关的重要研发方向，主要包括板坯（或者方坯）表面温度的测量和铸坯尺寸激光测量等。目前的方法是在铜板上布置大量温度计，通过不断测量了解结晶器的冷却情况，然后通过计算机进行数据分析和建模，得出板坯表面的温度场分布。Dieter Senk认为：“除了测量之外，我们还有更多工作要做，比如结晶器内部的情况。另外，整个保护渣、坯壳和铜板之间的现象特别复杂，但我们目前还并不是十分清楚，需要继续研究。其中，保护渣、坯壳和铜板之间的关系处理不好就会产生表面缺陷，尤其在生产汽车板时要特别注意保护渣的问题。”

　　微观研究探寻钢铁本质

　　对于炼钢连铸的研究来说，浇铸产品的内部结构是研究人员最为关心的，也是难以获取的。

　　之前，研究者通过做硫印，从侧面了解铸坯的内部结构和偏析。现在，我们可以通过电子显微镜观察到更精细的微观组织，能够看到树枝晶、等轴晶，甚至纳米级的析出物和微观偏析。以典型的小方坯结构为例，通过电子显微镜可以看到树枝晶、等轴晶和粗大的氧化锰夹杂物（微观偏析）。

　　此外，通过透射电子显微镜（TEM）可以看到更微观的组织，如氮化铌的析出物、位错和晶界上的偏析等。“就是说，技术的发展可以使我们可以看到钢材的内部组织，指导工艺改进，促进钢材质量提高。”Dieter Senk说。

　　提高质量须多措并举

　　铸坯的中心缺陷包括负偏析、正偏析、疏松和缩孔等。要改善铸坯的内部质量，就要减少偏析，同时改善铸坯中心的致密度。

　　Dieter Senk表示：“解决的方法首先是合理设计钢水成分，把控钢水质量；其次是控制碳化物和氮化物等，以减少偏析；再次是注意晶粒细化和工艺控制。在设计连铸机时，要根据内部质量要求控制是弧形的还是立式的。此外，还包括拉速调整、电子搅拌、优化二冷曲线和高温拉伸实验等。”

　　计算机数值模拟为研究和开发提供了很好的工具。目前，德国的研究者利用计算机研究结晶器内部的液态流场，包括结晶器内钢水的湿度分布和流场分布，甚至预测组织形态。“计算机模拟不仅可以计算铸坯不同位置的表面温度分布和内部温度分布，研究内部组织，从而提高铸坯质量，还可以计算连铸坯的应力应变和微观偏析，防止连铸坯内部裂纹。目前值得关注的是德国利用计算机模拟高锰钢的结构。”Dieter Senk补充说。