连续浇铸技术从提出到世界上第一台工业生产用连铸机建成(1950年)经过了一百余年;之后又经过五十年,连铸生产工艺、设备、产品质量各方面不断发展与完善。世界连铸技术发展大体经历6个阶段:
(1)连续浇铸方法提出到初步连铸法(20世纪30年代至40年代)。19世纪40年代,美国的塞勒斯(G.E.Sellers)、莱恩(J.Lainy)、英国的贝塞麦(H.Bessemer)提出了各种连续浇铸有色金属的方法。
20世纪30年代至50年代,连铸机的各种专利机型和设备竞相投入试验生产,如倾斜式连续铸钢机(苏联),水平式连铸机,轮带式连铸机等。
(2)立式连铸机进入钢生产领域(20世纪50年代)。由德国人德伦(R.M.Daelen)提出立式连铸机的雏形,与S·容汉斯(S.Junghans)的结晶器振动技术组合,1933年第一台浇铸黄铜的立式连铸机取得成功。随后又建立浇钢的试验机组。1946~1947年,美国、英国、日本、奥地利都建了试验机组。1950~1958年,德国曼内斯曼(Mannesman)公司、苏联红十月冶金厂、英国巴路厂(Barrotw)、加拿大阿特拉斯厂以及中国的重庆第三钢铁厂都建立了不同型式的生产型立式连铸机。
(3)弧形连铸机的应用(20世纪60年代)。弧形连铸机由于其技术的优越性,从应用开始很快得到了推广。20世纪70年代占连铸机的54%,到80年代初已达78%,所占比例大幅提高。德国于1963年建成一台200mm×200mm断面的弧形连铸机,1964年又建成大型板坯(2100mm)弧形连铸机。此间,瑞士康卡斯特(Coneast)设计的弧形连铸机投入热试车。中国由徐宝隍等设计的重钢三厂1500mm宽弧形连铸机也投入热试车。
(4)连铸技术迅速进入大规模生产(20世纪70年代)。20世纪70年代,世界发生能源危机,促进了节省工序和能耗的连铸技术的推广应用,如当时的日本,连铸比从1970年的5.6%上升到1980年的59.5%,是连铸比上升最快的国家。意大利、法国、德国、美国、苏联,连铸坯产量每年增加100万吨以上。到1980年,全世界已建成连铸机1000多台,一大批大型炼钢厂实现了全连铸,年生产能力都超过200万吨。
(5)连铸技术全面高速发展时期(20世纪80年代至90年代)。这一时期连铸技术在生产上广泛被采用,连铸装备、工艺及相关技术全面高速发展。
生产工艺流程采用炼钢一精炼一连铸的优化组合,中间包冶金受到高度重视。中间包容量扩大,包内钢液深度由60年代的300~400mm增长到800~1200mm。结晶器的变化:板坯结晶器普遍采用在线调宽;方坯结晶器注重内型的构造,如以钻石形、凸形、抛物线形锥度结晶器替代以往的单锥度、双锥度结晶器;结晶器可快速吊装更换与对中、液压振动技术。
为提高铸坯质量,提高拉坯速度,防止板坯鼓肚,板坯二冷区普遍采用气一水喷雾替代水喷嘴,二冷导辊改用多支点分节辊、小辊径密排布置、多点矫直、多点弯曲、流道辊缝收缩或轻压下、动态轻压下。计算机的介入不仅为自动控制提供了方便,并为监测、数据收集分析、前后工序的联系,建立生产过程控制系统,包括冶炼、连铸、轧钢一体化以及质量保证体系在内的过程控制系统。
连铸技术的进步与高速发展是相辅相成的。1980年世界连铸比为29.9%,1990年连铸比达64.1%,2000年连铸比达到86%。连铸比超过90%的国家或地区有40个以上。
(6)连铸的技术进步与发展时期(20世纪90年代及21世纪)。高效连铸技术的发展为连铸机实现高效率生产创造了条件,拉速、作业率、漏钢率、铸坯无缺陷率等指标均得到改善,一些工厂的连铸生产效率全面上升。