中冶連鑄長期致力于普鋼及優(yōu)特鋼小方坯的高效連鑄技術(shù)研究，在國際上第一次嘗試了小方坯單輥重壓下技術(shù)，很好地解決了高碳鋼內(nèi)部質(zhì)量問題，特別是對(duì)小方坯減流提速技術(shù)進(jìn)行了研發(fā)，使鑄機(jī)拉速得到較大提升；中冶連鑄作為方坯連鑄國家隊(duì)，在掌握核心技術(shù)的基礎(chǔ)上，立足于鋼廠持續(xù)的品種結(jié)構(gòu)升級(jí)，開發(fā)出全鋼種高效小方坯連鑄機(jī)系統(tǒng)及其相關(guān)核心技術(shù)，以先進(jìn)技術(shù)和高效化生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)投資和生產(chǎn)成本的持續(xù)降低，以及品種鋼的高效生產(chǎn)。
小方坯作為方坯的重要組成部分，在產(chǎn)能上占有絕對(duì)主導(dǎo)地位，因此，對(duì)小方坯連鑄技術(shù)創(chuàng)新的研究具有重大市場價(jià)值和社會(huì)意義。
中冶連鑄對(duì)小方坯壓下技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究，尤其是對(duì)于凝固末端動(dòng)態(tài)重壓下技術(shù)，是國際上第一次嘗試，取得單輥重壓下技術(shù)對(duì)改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量定性定量的第一手資料，基于大量試驗(yàn)數(shù)據(jù)，認(rèn)為此技術(shù)從機(jī)理上不同于已有的改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)，比如電磁攪拌和輕壓下，有著更廣闊的應(yīng)用前景。同時(shí)，為優(yōu)特鋼小方坯連鑄的減流提速提供了技術(shù)保障。減流提速技術(shù)可以大幅度提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)率，實(shí)現(xiàn)煉鋼生產(chǎn)與連鑄機(jī)的優(yōu)化配置，減少投資，簡化生產(chǎn)調(diào)度，經(jīng)濟(jì)效益十分巨大。中冶連鑄通過大量現(xiàn)場測試、生產(chǎn)使用跟蹤，掌握了減流提速的核心技術(shù)，并在工程中得到應(yīng)用和驗(yàn)證。
1.小方坯凝固末端動(dòng)態(tài)重壓下技術(shù)
中冶連鑄先后在宣鋼和鞍鋼進(jìn)行了小方坯壓下技術(shù)的實(shí)踐，尤其在鞍鋼項(xiàng)目，對(duì)180mm×180mm斷面72A高碳鋼上進(jìn)行大量單輥大壓下工業(yè)試驗(yàn)，在不同固相率位置單輥執(zhí)行0-20mm壓下量，來探索小方坯重壓下技術(shù)實(shí)施的可行性。中冶連鑄在小方坯重壓下方面，從設(shè)備、工藝、模型到操作維護(hù)都形成了自己具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的成套技術(shù)，為小方坯品種鋼的生產(chǎn)提供全新的鑄機(jī)產(chǎn)品和選擇。
大量的重壓下試驗(yàn)結(jié)果表明，小方坯重壓下技術(shù)不同于傳統(tǒng)的提高鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的技術(shù)，比如降低拉速、低過熱度澆注、采用較弱的二冷工藝以及電磁攪拌而均勻化鑄坯組織，也不同于以補(bǔ)縮為目的的輕壓下技術(shù)。通過單輥重壓下，能將變形真正傳遞到鑄坯中心，使中心區(qū)域的兩相或者溫度較高已經(jīng)凝固的鑄坯發(fā)生較大的變形擠壓，一方面直接提高鑄坯中心區(qū)域致密度，從而改善內(nèi)部缺陷。鑄坯內(nèi)部縮孔、疏松和偏析缺陷經(jīng)過重壓下后，獲得了明顯改善。另一方面中心處大的變形釋放了鑄坯裂紋敏感區(qū)（ZST-ZDT）的瞬時(shí)應(yīng)變和應(yīng)力，相比較于多輥輕壓下，單輥重壓下導(dǎo)致壓下裂紋的可能性大大降低。
更重要的是重壓下通過使鑄坯中心區(qū)域致密而提高內(nèi)部質(zhì)量的方式，必將為軋制工序提供良好條件，已知的有積累變性能和有利于碳等元素的后期擴(kuò)散。所以重壓下技術(shù)不僅只是輕壓下技術(shù)的發(fā)展，而是軋制技術(shù)在連鑄階段的應(yīng)用，從全流程的角度看是技術(shù)的借鑒和前移，由于連鑄階段鑄坯的溫度分布特性不同于軋制過程，會(huì)產(chǎn)生大于軋制的效果。因此，重壓下技術(shù)更有利于連鑄技術(shù)的發(fā)展，并且有利于以后對(duì)生產(chǎn)流程的重新優(yōu)化，有廣闊的應(yīng)用前景。
2.減流提速技術(shù)
中冶連鑄一直致力于方坯減流提速技術(shù)的跟蹤和實(shí)踐，分別在宣鋼、承鋼和廣州陽春鋼鐵等小方坯項(xiàng)目中對(duì)結(jié)晶器銅管進(jìn)行了現(xiàn)場測溫，并取得了一系列相關(guān)技術(shù)專利。通過在線對(duì)銅管溫度和結(jié)晶器振動(dòng)狀態(tài)的測試，發(fā)現(xiàn)振動(dòng)狀態(tài)與結(jié)晶器銅管溫度場的分布存在一定的相關(guān)性，振動(dòng)狀態(tài)越好，結(jié)晶器銅管四面溫度越均勻。
對(duì)中低碳鋼連鑄而言，限制高拉速的第一因素還是漏鋼，隨著拉速的提高，漏鋼幾率大大提高，嚴(yán)重的導(dǎo)致無法順行生產(chǎn)而不得不降低拉速。結(jié)晶器是降低漏鋼的關(guān)鍵部件，也是制約鑄機(jī)高效生產(chǎn)的最為關(guān)鍵環(huán)節(jié)。高效方坯連鑄對(duì)結(jié)晶器的要求就是要在高拉速的條件下，鋼水能夠在結(jié)晶器內(nèi)均勻形殼，并在結(jié)晶器出口位置達(dá)到一定的坯殼厚度。具體而言，就是要求結(jié)晶器四周及角部冷卻均勻，并且具有足夠的冷卻效率。
在結(jié)晶器內(nèi)腔設(shè)計(jì)上，中冶連鑄結(jié)合了結(jié)晶器上部采用凸型設(shè)計(jì)和在結(jié)晶器下部采用凹型設(shè)計(jì)兩種設(shè)計(jì)理念，在保證上部內(nèi)腔截面形狀與凝固坯殼形狀的相似性，使得兩者之間盡可能貼合并保持均勻氣隙的同時(shí)，又保證了下部坯殼邊部與角部的溫度均勻，在坯殼已經(jīng)形成的前提下，通過角部脫離來減小拉坯阻力，通過邊部的良好貼合保證下部的良好傳熱。與二者單獨(dú)相比，使用取得了更好的效果。因設(shè)計(jì)出的內(nèi)腔形似梅花，故取名為梅花形結(jié)晶器，如圖1所示，通過不同現(xiàn)場的測試，發(fā)現(xiàn)梅花形結(jié)晶器平均熱流比傳統(tǒng)的高0.3MW，并且溫度分布更加均勻，為小方坯高拉速提供了有力保障。