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1绪论

连铸是钢铁生产的主要环节之一。连铸过程本质上是钢水凝固成钢坯的过程。为了更加深

刻地理解这一过程，并更加有针对性地进行工艺和控制技术研究，许多学者对凝固过程本身进行

了研究。本章首先回顾了连铸技术以及凝固过程仿真模拟的有关研究和方法。

1.1连铸技术的发展过程

连续铸钢是一种把钢水浇铸成形的铸钢工艺。它的出现从根本上改变了一个世纪以来占统

治地位的钢锭—初轧工艺。液体金属连续铸锭的概念早在十九世纪中期就已经提出，塞勒斯

（Sellers）、贝氏麦（Bessemer）、戴维尔等人获得了一系列连铸相关的技术专利和发明；十九世

纪后期有人提出垂直浇铸的立式连铸机设计。1921年皮尔逊提出结晶器振动的概念，使铸坯与

结晶器之间做连续相对运动；1933年，连铸的先驱德国人容汉斯（Junghans）建设了第一台立式

带振动结晶器的连铸机，首先浇铸铜铝合金获得成功，使有色金属连续浇铸于二十世纪三十年代

就应用于生产。

1943年，容汉斯在德国建成第一台浇铸钢水的实验性连铸机。当时就已提出振动的水冷结

晶器、浸入式水口、结晶器上部加保护剂等技术，这为现代连铸机奠定了基础。随后，在美国、

英国、奥地利、日本等国相继建成实验性连铸机。

二十世纪七十年代以后是连铸的大发展时期，连铸机已具备与大型氧气转炉相配合进行工

业生产的可能性。连铸设备和工艺技术的日益完善，促进了连铸的迅速发展。二十世纪八十年代

以来，连铸技术的发展非常迅速，世界各产钢国连铸比不断上升。现在，绝大部分钢种都能够进

行连铸生产，世界主要产钢国的连铸比大都超过90%。

1.2连铸工艺流程简介

如图1.1所示，连铸中液态钢水凝固成铸坯要经历若干环节：钢水从钢包注入中间包；再

由中间包注入到结晶器内，在结晶器内钢水开始凝固形成一层薄的外壳；在二次冷却区内喷水冷

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却，铸坯逐渐完成凝固；在出连铸机后铸坯被定长切割以便于运输和再加工。近年来，连铸轻压

下技术发展迅猛，其基本原理是在铸坯凝固末端实施压下，以提高铸坯内部质量。

图1.1连铸工艺流程

Fig.1.1WorkFlowofContinuousCastingTechnics

1.3连铸凝固过程的研究

炼钢连铸是钢铁生产的核心环节之一，连铸过程的研究涉及到材料学、物理学、流体力学

和传热学等众多学科。连铸的凝固过程