当首钢长白连铸结晶器的开发制造与应用

首钢长白连铸结晶器的开发制造与应用

前言

秦皇岛首钢长白机械有限经计算机高速采样公司（原首钢长白机械厂，简称：首钢长白），原系兵器工业部所属大型二类军工企业。公司始建于1970年，1988年划归首钢集团，1999年从吉林省长白山区搬迁到秦皇岛南戴河新厂址。

目前，首钢长白是国内最大的结晶器专业生产厂。从小方坯、大方坯、矩形坯到圆形坯，从板坯到薄板坯结晶器，已经开发近600个品种；与国内200多家用户建立稳定的供货关系，依托结晶器产品向连铸机等冶金设备系列化发展；现已成为国内重点冶金设备备件生产企业。

结晶器产品的市场需求情况

结晶器作为连铸机上最重要的部件而被称为连铸机的心脏。因此，无论从设计、制造、使用及维护各个方面均会对连铸坯质量形成重要的影响。随着近年来国内钢铁市场及连铸行业的蓬勃发展，结晶器制造业也迅速形成了一定的规模。目前，根据不完全统计，国内从事结晶器制造或修复的大小厂家约在50家以上，技术水平及加工能力参差不齐。

首钢长白自1989年开始研制方坯结晶器，开始主要为首钢提供备件，后逐步面向社会钢厂。依托首钢作为国内最大方坯连铸生产厂的优势及市场需求的不断增加，首钢长白结晶器系列产品飞速发展并取得了质的飞跃。其中结晶器铜管产销量从1990年的不足2000支发展到2005年的28000支，涵盖各种断面600余个品种，已稳居全国首位。

据资料统计，2005年我国粗钢产量达3.49亿吨, 连铸比约为96.71%,（行业连铸比为 97.70%），年产连铸坯33788万吨；而其中板(扁)坯连铸机和薄板坯连铸连轧机的年产能占总年产能的41.20%。这样，按方坯、圆坯、矩形坯占其中50%，铜管单支过钢量按平均2000吨计算，国内各种规格的结晶器铜管年需求（2005年）约为84000支，首钢长白2005年销往国内的各种铜管为26000支，在国内的市场占有率已在30%以上。

由于国内设计制造水平的不断提高及相对较低的制造成本，国外公司或钢铁厂从中国进口铜管量不断增加，2005年，仅首钢长白出口铜管量即已经达到2000支。目前，国内方坯、圆坯、矩形坯铜管除极少部分大口径圆坯铜管及少部分国外公司新设计制造的连铸机上配套使用铜管外，绝大部分由国内自行设计制造。

据不完全统计，2005年国内新诞生连铸机共78台、221流；到2005年末全国生产的连铸机累计总数达673台、2171流，年总产能39887万吨，其中:板坯(含扁坯)连铸机146台、220流，年产能约为13600万吨以上；薄板坯连铸连轧机19台、21流，年若有不同产能约为2700万吨以上。

从以上数字可以看出，结晶器市场还有一定的发展空间。尤其是近两年来，随着用户对连铸坯质量及品种的不断追求，高质量的大断面方坯结晶器、圆坯结晶器及板坯、薄板坯结晶器还有较大的潜在市场。

首钢长白结晶器产品的开发与制造

首钢长白在开发制造结晶器铜管的初期阶段，绝大部分为200×200mm2以下的方坯、矩形坯产品，并发展到大断面的方、矩坯及圆坯结晶器，在1999年开始进入板坯结晶器市场，逐步形成了以结晶器为中心的系列冶金设备设计制造能力，已能够独立承担连铸系统的设计改造等工作。在不断发展壮大的同时，首钢长白在连铸结晶器基础理论研究、加工技术和镀层技术方面做了大量工作。许多技术工艺改进如锥度设计、材料改进、镀层技术、制造工艺改进等在首钢试验成功并得到推广。通过与国内外科研院所、设备制造商及有关用户之间的真诚合作及优势互补，设计理论及制造水平日趋完善。

与国内科研院所的合作。从1998年开始为连铸技术国家工程研究中心配套生产高效方坯结晶器，先后为首钢、唐钢、广钢、包钢等30多家钢厂进行连铸高效化改造，取得了良好效果。

与外国公司的合作与交流。在加工技术和镀层技术方面加强与外国公司的合作与交流，其中包括：与瑞士康卡斯特公司在方坯连铸结晶器相关技术、与德国KME公司在漏斗结晶器制造技术、与德国TOPO公司在结晶器镀层技术、与日本野村镀金株式会社在结晶器合金镀层和铜合金材质等方面进行了研究与交流。

与国内企业的合作与交流。与首钢科研部门、有关专家、铜合金专业科研院所共同合作，建成年产4000吨铜管毛坯的生产基地，不仅满足了本企业的生产需要，还可为社会其它厂家供应一定量的铜管毛坯。

——与包头钢铁公司炼钢厂共同研制的280×380mm2大断面管式结晶器，解决了长期困扰企业的原组合式结晶器连铸坯角部冷疤等质量缺陷问题，并较大地降低了备件成本，单支过钢量达到20000吨以上。

——为连铸技术国家工厂研究中心制造的唐山钢铁公司新型薄板坯结晶器铜板，取得了明显的使用效果，基本解决了低碳钢连铸坯偏离角部纵裂等质量问题。

——与首钢三炼钢合作，共同解决了大断面结晶器铜管（200×200mm2 、200×245mm2）浇注包晶钢时漏钢、脱方以及寿命较低等问题。

依靠原国有军工企业的技术及设备优势，长白结晶器制造工艺得到不断的完善与提高。从结晶器成型、模具加工、热处理、电镀等关键工艺入手，反复实验，取得了完整的工艺参数。该公司建立了电镀实验室并购进锥度测量仪、硬度检测仪、镀层测量仪等专业检测仪器，采用数控镗铣床及数控磨床加工模具，使结晶器的锥度、硬度、镀层耐磨性及抗热变形等重要性能得到了可靠保证。

在原有数控设备的基础上，2005年该公司又购进13台数控龙门加工中心，同时对电镀分厂进行了大规模针对性改造，建立了完整的板坯结晶器生产线，现已具备年产80套板坯、薄板坯结晶器总成的能力。

目前，首钢长白结晶器产品主要规格有：铜管方坯70×70~250×250 mm2；矩形坯70×120~280×380~帕克公司希望通过新技术帮助塑料包装生产企业实现零填埋180×460 mm2；圆坯φ130~φ320 mm2；材质为银铜、磷脱氧铜、铬锆铜等；镀层有硬铬、镍钴—铬复合镀层；锥度形式有单锥度、多锥度、连续锥度、凸缘结晶器等，计 600余个品种。

板坯结晶器铜板主要有直板、弧形板，铜板材质为银铜或铬锆铜，镀层有硬铬、镍—铬、镍钴 、镍铁、镍钴—铬等。

薄板坯结晶器铜板材质为德国进口银铜，无镀层或镍钴合金镀层。

结晶器产品的应用情况

目前，首钢长白结晶器产品国内用户主要为首钢、宝钢、包钢、天钢、通钢、唐钢、攀成钢、重钢等200余家，此外还为康卡斯特、达涅利、西马克等国际著名公司配套生产方坯及板坯结晶器，产品同时销往德国、印度、印尼、土耳其、巴基斯坦、台湾等国家和地区。

值得注意的是，虽然国家对于方坯、圆坯、板坯结晶器等先后制订了相关标准，但显然没有得到应有的贯彻。在国内钢铁企业中，连铸机及结晶器千差万别，几乎彻底成为非标设备，长白如此众多的结晶器品种就是有力的证明。在这方面，相关设计单位及制造厂要认识到应有的。为此，长白在设计制造结晶器过程中，一直注意执行有关标准，努力作到产品规范统一。

在结晶器的使用方面，更是没有统一的标准。用户一般是根据铸坯质量好坏、结晶器损伤程度、镀层磨损程度等来判断结晶器能否继续使用。由于各钢铁企业之间技术工艺水平、设备状况、安装维护等差别较大，加上结晶器使用标准各不相同，就会造成同规格、同质量的产品，在不同的用户使用则有较大的差别。对于使用标准，首钢、包钢等企业采用检测结晶器锥度的方法，使连铸坯质量和结晶器寿命得到了较好的控制。

首钢长白与科研院所及企业合作，针对用户的需求，先后开发成功了结晶器铜管复合镀层技术及大断面铜管制造技术，在首钢、包钢等企业应用并推广，为改善铸坯质量、降低备件成本起到了积极有效的作用。长白为西马克公司配套的首秦2400调宽板坯结晶器、为首钢机电公司配套的本钢薄板坯结晶器、为连铸技术国家工程研究中心配套的唐钢薄板坯结晶器先后试制成功并取得了良好的使用效果。

其它产品情况

首钢长白以如图1所示结晶器为中心，先后开发了拉矫机、振动装置、电磁搅拌器、扇形段、滑动水口、钢结硬质合金轧辊、氧枪喷头等系列连铸冶金设备，成为冶金设备专业设计制造厂家。

目前已经为首钢、包钢、天钢、莱钢、利淮钢铁公司、天铁、吴航等多家钢厂生产了多台外置式搅拌器及配套电源，各项性能稳定，冶金效果显著，并已经取得了两项国家专利。

工厂重视科研开发，自筹资金近8000多万元进行设备更新和技术改造，积极调整产品结构，形成了以结晶器为龙头的连铸设备备件产品系列、以钢结硬质合金轧辊为代表的轧钢设备备件系列产品、以堆焊技术和大面积耐磨钢板为代表的耐磨材料系列产品、以扇形段、振动装置为代表的大型数控机械加工系列产品、以H型钢为代表的钢结构系列产品和军品系列产品等六大产品系列，现已成为国内重点冶金设备生产企业。

（作者单位：秦皇岛首钢长白机械有限公司）(end)