最新一代达涅利方坯连铸机采用多项世界先进技术，主要用于生产高质量大、中、小断面特殊钢方坯。针对不同的铸坯断面和所生产钢种，可以选用不同的成套技术。所有的技术都有一个共同的目标，那就是使产品获得最好的内部质量，使连铸机达到最好的性能指标。
　　本文描述了达涅利最近在世界各地已经建成投产（或正在建设）的部分优质钢和特殊钢大方坯连铸机采用的先进技术和取得的生产运行效果。
　　达涅利为韩国SeAHBesteel进行彻底改造和重建了双流特殊钢大断面方坯连铸机。铸机浇铸断面为390mm×510mm，生产钢种为中碳钢和高碳钢。铸机采用多项先进技术，其中包括动态轻压下和淬火箱系统。
　　2005年初在位于英国罗瑟勒姆的康力斯工程用钢公司Aldwarke钢厂建成投产的断面较小的5流特殊钢矩形坯连铸机采用了先进的结晶器设计（包括MPMD－保护渣检测装置），浇铸断面为180mm和210mm方坯，生产钢种为各类优质钢，如高碳钢、硼钢、弹簧钢、轴承钢和易切削钢。
　　目前正在为英国康力斯斯肯索普钢厂建设的一台中等断面大方坯连铸机，计划在2007年建成投产。新建铸机将采用动态轻压下系统和其它各项先进技术，用于浇铸断面为283mm×230mm的工程用钢和特殊钢矩形坯，小时生产能力为250t／h。
　　1．SeAHBesteel双流矩形坯连铸机
　　韩国群山SeAHBesteel钢厂新建双流特殊钢大方坯连铸机已于2005年9月5日顺利投产。从设备投产的第一天起，就成功地进行了两周连续生产。铸机基本弧半径为16．5m，用于生产各类特殊钢，如弹簧钢、轴承钢、易切削钢、硼钢、高强度钢、合金钢和用于机械设备及钢结构制做的优质碳钢。铸坯断面为390mm×510mm。这是迄今为止铜管结晶器所能浇铸的最大断面。拉坯速度为0．66m／min。铸机升级改造后，生产能力从改造前的50万t增加到75万t。设备投产后仅一个月，铸机月产量就已经达到9．8万t。
　　SeAHBesteel矩形坯连铸机的产品质量要求对铸机设计本身也提出很高的要求。它要求铸机采用各种最先进的技术，以获得最好的铸坯表面和内部质量。这些先进技术包括：全保护浇注、外置式结晶器电磁搅拌、气水雾化二次冷却、动态轻压下、淬火箱和铸坯质量自动控制。
　　气水雾化二次冷却：
　　结晶器下二次冷却的目的是为了尽可能减少铸坯在浇铸过程中的表面回温。SeAHBesteel方坯连铸机二次冷却系统的主要特点是，第一冷却区（长度为300mm，对应于足辊区）采用喷水冷却；另外两个冷却区采用气水雾化冷却（活动段和固定段，冷却区总长度为5500mm）。冷却区配备椭圆喷嘴，目的是为了在整个导辊支撑区域获得更为均匀一致的冷却效果。每个冷却区宽面（510mm）和窄面（390mm）水量可独立调节，目的是使铸坯四面的热流密度保持均匀一致。
　　动态轻压下
　　拉矫装置共设有10个独立机架（改造前为4个机架），辊距为1000mm。新建1级和2级自动控制系统通过压力控制（正常浇铸条件）或位置控制（轻压下条件）方式，控制着每个拉矫辊的工作位置。当采用位置控制方式时，拉矫辊进行预设定压下，其位置控制精度可达±0．1mm。在这种情况下，施加的压力大小取决于材料强度。此时，铸坯凝固数学模型根据浇铸参数进行液芯长度实时计算；轻压下系统将根据计算结果对铸坯进行压下，其压下区域靠近液芯末端位置，目标区域中心位于固相率为60％的位置。铸机之所以配备大量的拉矫辊，是为了使系统具有很高的灵活性，以便能够适应范围广泛的各种不同的浇铸条件（拉坯速度、生产钢种）。轻压下可获得显著效果：由于打碎了凝固枝晶搭桥，因此不会形成小钢锭结构；不会出现V形偏析，可减少中心偏析和中心疏松。
　　淬火箱
　　当轧机需要连铸坯热送热装时，就要使用淬火箱。在这种情况下，如果铸坯冷却不当，就有可能影响轧机产品质量，特别是在生产铝镇静低碳钢（Al002％）时更是如此，因为延伸率较低而产生的晶间裂纹容易造成铸坯表面缺陷。这种行为与在奥氏体晶粒边界有氮化铝或钒／铌／硼的碳氮化合物析出有直接关系。析出温度范围约为600～900℃。如果铸坯在进入加热炉前进行强制冷却，铸坯表面就会很快跨过这一临界区域，能够有效防止氮化物聚集。当在淬火箱后检测铸坯表面温度时，可知其冷却效果是十分显著的。
　　采用轻压下后的铸坯内部质量
　　在生产中、高碳钢时，如何确保铸坯内部质量是一个首先要解决的重要问题。铸坯横断面检查结果表明，铸坯内部质量良好，无裂纹，没有大的中心疏松。采用轻压下技术对减少中心偏析、V形碳偏析和中心疏松，特别是在生产轴承钢时，起到很大作用。轻压下能够降低中心偏析15％以上，使中心偏析指数达到1．05。
　　使用水冷箱后的铸坯表面质量
　　在轧制低碳合金钢时，可获得卓越的表面质量；特别是在生产含硼／含铌合金钢时，比如SCR420HB或KSG4120H，均取得良好的效果。为避免铸坯因热冲击而出现几何变形和皮下裂纹，为创造最均匀的淬火条件，必须确保铸坯四面都获得均匀的冷却水量。
　　2．Aldwarke－康力斯小断面大方坯连铸机
　　位于罗瑟勒姆的Aldwarke钢厂新建5流FastCast特殊钢高速大方坯连铸机，于2005年2月20日成功地浇铸了第一炉钢水。到3月，已全部完成热试，并开始正常生产。铸机从刚一投产就达到很高的产品质量水平，而且产量增长很快。基本弧半径为10m的铸机，小时生产能力可达140t／h。这是由于：180mm×180mm断面，主要用于浇铸低碳钢和低碳易切削钢（含或不含铅）；210mm×210mm断面，主要用于浇铸含有更多合金成份的合金钢，如中、高碳钢、中碳易切削钢（含或不含铅）、Cr钢、CrMo钢和CrMoV钢。在浇铸上述两种断面时，铸机最大拉速分别为1．9m／min和1．4m／min。
　　康力斯－Aldwarke对大方坯连铸机提出的要求是，铸机要能够浇出具有最好的表面和内部质量的铸坯。因此，在设计中采用了最先进的连铸技术，比如，全保护浇铸、中间罐优化设计、结晶器保护渣检测装置和保护渣自动喂入装置、1000mm长结晶器和最新设计的铸坯支撑段、外置式结晶器电磁搅拌器、二冷气水雾化冷却、最终冷却目的地选择和铸坯质量自动控制。
　　中间罐优化设计
　　中间罐是影响铸坯内部质量的一个关键因素。中间罐容量和形状必须仔细考虑，要满足铸机拉速要求，以使下列问题求得合理解决：钢水在中间罐内的滞留时间应达到10min左右；所有的铸流均应保持稳定的钢水滞留时间；在靠近表面区域保持合理的流动模式。如何提高从钢水中去除固态夹杂物，改善钢水最终清洁度的效率牽可通过有限元程序进行模拟，并获得成功。康力斯Aldwarke钢厂新建铸机的中间罐呈三角形，工作容量为25．5t。
　　结晶器保护渣检测装置（MPMD）和保护渣自动喂入装置
　　结晶器保护渣检测装置是一种创新系统，可通过安装在结晶器内部的电磁传感器控制保护渣层厚度。将保护渣检测装置与放射性同位素式结晶器液位控制装置中的检测元件配合使用，即可时时检测位于弯月面区域的保护渣层厚度：在需要的时候，用于控制保护渣喂入装置的气动阀动作，以便向结晶器内加入新的保护渣。这样，可以更好地控制保护渣喂入系统，优化结晶器保护渣消耗量，改善结晶器润滑效果，提高对铸坯最终表面质量的控制能力。
　　结晶器保护渣控制系统设有下列三种控制模式：MANUAL（手动控制）：保护渣流量由操作人员通过设在现场流盘上的按钮直接控制；AUTO1（自动1）：根据拉速预设定保护渣流量；AUTO2（自动2）：通过可将MPMD系统得到的检测值与目标值进行比较的闭环控制器实现保护渣流量自动控制。
　　1000mm长结晶器和支撑段最新设计
　　长度为1000mm的高速结晶器设有3排足辊，可对铸坯提供良好的支撑，以减小鼓肚变形，提高铸坯几何精度。
　　此外，铸机上还装有一个“防扭”装置（ATR）。由布置在二冷活动段和固定段之间的两个侧导辊组成，以确保铸坯侧边和对角线方向的几何精度。防扭装置是在对方坯凝固过程中出现的扭曲现象进行理论研究之后，又通过实践摸索而最后定型的，并取得了良好的使用效果。有限元模拟分析结果表明，因方坯坯壳非均匀增长而导致的铸坯几何变形，在喷水冷却过程中有加剧的趋势。ATR防扭装置可在活动段和固定段二冷区内有效控制铸坯几何尺寸精度。
　　最终冷却目的地选择
　　连铸机设有两个出口，可根据浇铸钢种的裂纹敏感性，选择最合适的最终冷却方式，其中包括步进式冷床和用于缓冷的横移辊道。计算机人机接口可自动接收来自2级过程控制系统根据钢种化学成份（碳当量CE＝C＋Mn／6＋（Cr＋Mo＋V）／5＋（Cu＋Ni）／15）确定的出坯目的地。当碳当量大于0．5时，目的冷却方式将选择为缓冷；否则将铸坯送上冷床。
　　在确定铸机出坯区域面积时，设计人员投入了很大的精力，以确保在缓冷区出口处铸坯温度保持在700℃以上。然后将热坯从缓冷出口区输送到保温箱内。此后铸坯将存放在保温箱内，一直到冷却过程结束为止。缓冷的目的为减少铸坯内应力，尽可能降低产生裂纹的风险，从而提高铸坯内部和表面质量。
　　铸坯几何精度
　　由于铸机可对铸坯提供良好的支撑（1000mm长结晶器、3排足辊和ATR防扭装置），因此，通过对铸坯几何精度进行考核的设备性能试验得以顺利通过。铸坯菱形变形（210mm和180mm方坯分别为0．56％和0．38％）和鼓肚变形（210mm和180mm方坯分别为0．92和0．87mm）平均值检测结果表明，铸机具有良好的方坯断面几何精度控制能力。
　　铸坯内部质量
　　铸机投产后不久，就很快获得良好的铸坯内部质量。Baumann硫印检验或金相分析结果表明，所有钢种浇铸的铸坯均具有良好的内部质量，既没有内部裂纹，又没有中心疏松。而且，检测到的铸坯等轴晶区远远高于要求的指标（平均值为54％，最大值高达70％）。光滑的铸坯表面上呈现规则的振痕；铸坯低倍检查和Baumann硫印检验结果表明，铸坯无针孔、气孔、疏松、偏析或肉眼可见夹杂物存在；而且铸坯几何精度几乎达到完美无缺的程度。所有这些无不表明，铸机拥有最好的过程控制系统。
　　3．康力斯－斯肯索普钢厂
　　基本弧半径为12m的新建6流大方坯连铸机，将用于生产230mm×283mm断面规格的大方坯。当采用高速铸造时，年生产能力可达到125万t，最大小时生产能力为250t／h。生产钢种包括：高强度钢、轮胎帘线钢、易切削钢、冷镦钢、弹簧钢和轴承钢。采用的主要先进技术包括：全保护浇注、熔池深度达1000mm的大型中间罐、塞棒控流、结晶器保护渣检测装置和自动喂入装置、1000mm长结晶器和铸坯支撑区、外置式结晶器电磁搅拌、二冷气水雾化冷却。此外，新建铸机还将装备由6个拉矫机架组成的动态轻压下系统。
　　根据合同规定，新建铸机将在2007年初试车投产。