１．１、第一代ＣＳＰ试验机的主要技术数据：

    １．２、组成试验机的其它主要设备：

    ? 振动系统，液压驱动，短臂板振动形式

    ? 结晶器液面检测，ＮＫＫ涡流系统

    ? ２对夹送及弯曲辊装置，２个驱动辊

    ? ４对辊拉矫装置，３个驱动辊

    ? 下送式刚性引锭杆

    ? 二冷动态控制系统

    此连铸机试验期间的主要改进有：采用短臂液压振动系统、采用锥形剖面漏斗形结晶器、将第一扇形段的冷却格栅变成辊式设计，结晶器热态监测和根据钢种开发各种保护渣。由于这些改进，试验铸机生产ＡＩＳＩ304不锈钢时拉速达到约4.3m/min，带钢厚度达60mm，这已经超过连铸机设计能力的上限。

    决定在Ｔｅｒｎｉ安装工业性生产的ＣＳＰ连铸机是为了填补现有炼钢和热轧之间的产量差，而不必建造投资巨大的再加热炉，并且可以实现由一台常规连铸机送来的厚板坯和ＣＳＰ连铸机送来的薄板坯的混合轧制。

    １．３、试验铸机的结果

     从１９９２年１２月到２０００年４月的８年间，试验铸机共进行了２００多次浇注，生产的钢种有高碳钢如Ｃ７５和Ｃ１００，奥氏体不锈钢如ＡＩＳＩ３０４，３１６和３２１，铁素体不锈钢如ＡＩＳＩ ４０９和４３０，硅钢（取向和无取向），其中硅含量高达3.2％，ＡＩＳＩ300和400系列不锈钢产量占６５％。

    专门设计了除鳞系统，设计了从铸坯到成品全线质量检测系统以保证带钢质量。主要工艺控制及质量诊断系统及功能见表１。

表１ 试验机主要工艺控制及带钢质量诊断系统

    用于家用电器的ＡＩＳＩ３０４奥氏体不锈钢的冷轧表面质量可以达到ＦＩＮ ２Ｂ，ＡＩＳＩ４３０铁素体不锈钢的表面质量可以达到ＦＩＮ　ＢＡ。冷轧ＡＩＳＩ３０４奥氏体不锈钢厚度范围为０．５～１ｍｍ，各种产品表面质量情况见表２。这些鼓舞人心的结果促成了建设新的工业性生产线的决定。

表２ 试验铸机达到的产品质量情况

    ２．１ 基本布置?

    铸坯进入加热炉之前进行剪切，根据成品尺寸确定剪切长度，最大剪切力为１６５×１０５Ｎ。薄板坯进入加热炉温度为９００～１０００℃。辊底加热炉有３５ｍ长顶底加热区，全长２４０ｍ，整块薄板坯温差为±１０℃。新式ＣＳＰ加热炉出口端部设有高压水除鳞装置，水压最大４００ｂａｒ，然后进入位于现有的步进梁加热炉前面的粗轧及精轧机。现有热轧线需进行改造，如粗轧机、轧边机、活动加热罩、精轧机架、卷取机及其它相关设备都需进行现代化改造以适应未来产品的需求。由于新老设备混用，需要采用所谓的"混合轧制"来达到生产的要求。

    ２．２、产品大纲

    ＣＳＰ铸机年产高合金钢１００万ｔ。计划各钢种比例如下：

    -奥氏体不锈钢ＡＩＳＩ ３００ ６０％

     -铁素体不锈钢ＡＩＳＩ ４００ ２７％

    -取向／无取向硅钢 １３％

    铸坯宽度为１０００～１５００ｍｍ，１０００ｍｍ宽带钢产量约占３２％，１２７０ｍｍ宽带钢约５５％，１５００ｍｍ宽带钢约１３％。整个ＣＳＰ生产线，包括轧制薄板坯和厚板坯，年产量可达１８０万ｔ，其中１５０万ｔ为不锈钢。

    ２．３、ＣＳＰ新铸机设计

    总结了来自２２个工厂３２台ＣＳＰ连铸机的诀窍以及Ｔｅｒｎｉ ＣＳＰ试验机８年来的操作经验和实验室研究工作的成果，这台新铸机是非常先进的。主要技术参数及特征见表３。

    最新ＣＳＰ铸机为典型的立式铸机，全凝弯曲（ＶＳＢ），具有如下优点：

    ? 没有弯曲矫直引起的附加应力?
    ? 比弧形铸机的扇形段少--更换时间短?
    ? 导辊容易进行对中及调整?
    ? 坯流导向段无驱动?
    ? 再开浇时间短
?
     ３～５扇形段水平更换，１～２扇形段垂直更换。下部的扇形段水平更换可在１、２扇形段不动的情况下逐个进行，节省时间，在生产很薄的板坯时可[CM(21*3/4]通过减少不必要的扇形段来灵活地选用坯流导向段长度。

表３ 新ＣＳＰ铸机的技术数据及其它特征

    ＣＳＰ连铸机具有的系统和特点如下：

    ?漏斗形结晶器及相应的浸入式水口

    ?电磁制动（ＥＭＢｒ）

    ? 液芯压下（ＬＣＲ）

    ? ＣＳＰ动态软压下

    ? 结晶器液面控制（ＭＬＣ）

    ? 结晶器液压振动（ＨＭＯ）

    ? 结晶器监测系统（ＭＭＳ），包括热流计算（ＨＦＣ），结晶器温度场显示（ＭＴＭ）及漏钢预报系统

    ? 动态凝固控制（ＤＳＣ）

    ? 液压导向装置调整（ＨＡＳ）

    ? 垂直导向系统

    ? 扇形段水平更换

    ? 引锭杆系统

    ＣＳＰ技术的核心是ＣＳＰ漏斗形结晶器，如图２所示。在试验及使用过程中，根据不同钢种的凝固和收缩情况优化了漏斗的几何尺寸。同时根据对浸入式水口的设计和合适的保护渣性能的观察在这台用于特殊钢连铸的连铸机的设计中考虑了包括钢液流场及循环的对称性，结晶器热传导和润滑，避免过高的弯月面波动、钢渣卷入，保护渣熔化，渣膜穿透等各方面的影响。

    浇注高合金钢时从开始就安装了电磁制动。电磁制动可以减轻钢液对弯月面的冲击并减小垂直穿透深度，使液面更稳定、温度高，从而提高铸坯表面质量。?

    第一扇形段设计比较特殊，出于提高表面质量的考虑，设计成辊式而不是常规的格栅形式，以便快速更换和保养，１段要尽可能短，且辊子是不动的。

     从第二扇形段开始进行连续液芯压下，压下量约为１０ｍｍ。最新设计"ＬＣＲ３"又增加了以下功能：

    ? 软压下到要求厚度

    ? 无需改变拉速

    ? 厚度变化在铸坯长度的９０％以上，过渡段可以轧制，不会损失成材率?

    动态软压下量约为１．５ｍｍ。在凝固末端实现，约在３～５段。这种方法可以在上游扇形段稍微张开时不用压下窄边而减轻中心疏松。

    ２．４、自动控制系统

    除了安装机械设备以外，ＣＳＰ连铸机还配有功能强大，且简单易行的自控系统。

     ①技术控制系统（ＴＣＳ）：除了通过大包滑动水口设定和中包称重进行的中包钢流及液面控制系统（ＴＬＣ）外，结晶器钢流及液面控制系统（ＭＬＣ）也很重要。中包设有电磁塞棒，可以精确地控制结晶器液面高度并可防止中包钢液流净或液位过高。

    远程结晶器控制（ＲＡＭ）可在线调整结晶器宽度和锥度以适应不同轧制规程和钢种的要求。结晶器的每个窄边有两个驱动轴，每个驱动轴由伺服电机带动，可单独调整。

    ＣＳＰ连铸机另一个特点是采用了短平行板结晶器液压振动台（ＨＭＯ）。根据钢种不同，采用的振动曲线不同。

    为了实施液芯压下和动态软压下，必须采用液压导辊调整装置（ＨＳＡ）。每段的导辊通过位置和压力液压缸进行控制，来保证铸坯断面对称性，并控制导辊上所受的载荷。另外，还提供弯曲调整装置（ＢＵＡ）和拉矫调整装置（ＷＳＡ），这对生产软钢、硅钢及高强度钢种非常有利。

    ②技术工艺模型（ＴＰＭ）：自动控制及不同工艺与控制系统间的通讯集中了ＳＭＳ德马克ＡＧ公司所有的设计与实践经验。技术工艺模型包括ＣＳＰ连铸机计算机（ＣＣＣ），结晶器监测系统和动态凝固控制系统。

    结晶器监测系统（ＭＭＳ）包括３个不同的子系统。第一个子系统是热流计算（ＨＦＣ），即整个热流检测及结晶器窄面和宽面热流关系计算，这种关系在屏幕上显示出一定范围内的一条水平曲线。当曲线要超出上下范围时，需调整结晶器锥度来达到理想操作状态。第二个子系统是结晶器温度场绘制（ＭＴＭ），通过在结晶器窄面和宽面安装数排热电偶，可以得到结晶器宽向和高向局部热传导和温度场的二维分布。从而可以检查浸入式水口安装位置，调整结晶器锥度，诊断堵塞并评估保护渣性能。第三个子系统是结晶器漏钢报系统（ＢＰＳ），同样采用热电偶测铜板温度。发生粘钢时，首先到达上面的热电偶时，该处热电偶读数温度升高，过一会达到下面热电偶的位置，则下面的热电偶读数升高。当粘接部分已通过上部热电偶时，该处读数下降，可能比下部温度更低。通过这些特征可以应用于漏钢预报系统，判断是否粘钢。粘钢时将发出警报，这时可自动或人工降低拉速使凝壳复原，维持一段时间后升速到稳态。

     根据钢种和设备特点仔细地进行二冷控制是保证无缺陷坯的重要手段。通过数值模拟和实际经验开发了动态凝固控制模型（ＤＳＣ）。

    系统任务是：

    ? 根据厚度动态控制二次冷却来控制冶金长度[FL)]?

    ? 控制铸坯表面温度接近目标温度曲线，达到保持足够塑性的温度
?
    ? 计算凝壳厚度

    ? 优化注流导向段长度，以尽可能高的温度进入加热炉

    ＤＳＣ可以对结晶器温度场和扇形段液压调整结果进行自学习，不断完善模型精度。

    ３、现有热轧机的集成

    要完成新老设备共存的连铸连轧生产需要一套完整的全厂生产自控系统（ＣＯＡ）。随着ＣＳＰ技术发展，传统炼钢生产、连铸、均热及连轧被紧密结合起来，形成集成的ＣＳＰ生产线，其中任何环节出现问题，都会影响到全线生产。

    ＣＯＡ系统可以按生产计划系统（ＰＰＳ）安排的订单组织生产。监测各个工艺环节的生产状况，协调物流管制，监督实施生产计划，为正确生产组织提高必要数据。ＣＯＡ系统的协调指令通过ＣＳＰ监督系统（ＣＳＳ）传达到炼钢、连铸和轧制区的各个过程计算机。

    精轧机的限制条件是必须考虑的，如生产一定宽度带钢不用换辊的轧制长度及可能的宽度变化范围，它们又取决于如材料性能、尺寸、轧制及间歇时间等。生产计划必须考虑所有设备限制及工艺要求，而且需在计划部门要求的一定时间内完成生产。

    ４、结论

    实验铸机取得了很好的结果，因此决定安装第一条ＣＳＰ高合金钢生产线，包括专门设计的新ＣＳＰ铸机和现有的现代化热轧机。Ａｃｃｉａｉ特钢Ｔｅｒｎｉ厂和ＳＭＳ德马克ＡＧ公司可以在高合金钢生产上积累更丰富的经验。ＣＳＰ生产线可以达到如下目的：投资小、运行成本低、高成材率、带钢厚度更薄、钢材性能好。

    专门设计的机械设备、现代化控制技术和过程模型使操作控制准确，并保证了世界上第一条ＣＳＰ高合金不锈钢生产线全部良好的生产条件和过程的重现性。