上世纪 80 年代以来，钢铁工业迅速发展，钢铁企业之间的竞争日趋激烈，为增强自身竞争力，生产的高效化、产品的高质量成为钢铁企业追求的目标。连铸拉速的提高能够增加钢坯产量，提高企业经济效益，成为高效连铸的主要内容。FC-Mold（Flow Control Mold）是由日本川崎钢铁公司和 ABB 公司合作开发的第三代的电磁制动装置。一个磁场放置在弯月面处，另一个磁场施加在浸入式水口下方，可同时减小弯月面处的钢液流速和结晶器下部钢液的向下流速。因此，通过使用及优化 FC-Mold 和其他工艺的改进，开发了铸坯高效生产关键技术，在保证铸坯质量前提下为增大拉速、提高生产效率及经济效益做出了重要贡献。（1）FC-Mold 高拉速情况下精炼和连铸的匹配技术。为了确保高拉速连铸生产能够顺利进行，精炼工序时间要与生产节奏匹配，同时也要保证钢水洁净度和钢水温降达到生产要求。本项目首先通过调研马口铁、耐候钢等不同拉速条件下对应的最佳精炼时间。找到拉速、精炼时间和钢水洁净度的最佳的匹配水平。进而通过相关试验将初期马口铁包晶钢系列拉坯速度从 1.3 m/min 依次提高到1.4 m/min 和 1.5 m/min。结晶器液面波动大于 3 mm 的波动比例均较小，低于0.4%，说明拉速提高后，结晶器坯壳生长的均匀性受到的影响较小，出结晶器坯壳的厚度未发生鼓肚。距内弧 2 mm 处大于 10 μm 夹杂物数密度和面积百分数均随着拉速的提高呈减小趋势；当拉速为 1.4 m/min 和 1.5 m/min，铸坯厚度四分之一处大于 3 μm 的夹杂物数密度和面积百分数均低于拉速为 1.3 m/min 时的测量值。（2）连铸浇铸参数优化匹配模型。提高拉速会带来液面波动加剧、流股对凝固前沿冲刷加剧、坯壳生长减弱等不利影响。此外 FC-Mold 上下线圈电流大小，上下磁场位置，上下电流配比等如何影响高拉速下结晶器内流场、凝固坯壳和夹杂物的运动去除未有系统的研究。因此本项目采用数值模拟的方法，建立耦合的流场、温度场、凝固以及 MHD 模型研究不同连铸参数对流场、温度场及坯壳分布影响的规律。通过模型计算得到优化后的连铸浇铸参数下水口两侧的流场流速和液面轮廓对称性显著提高，引起卷渣的低频波动能量降低约 25%，且液位波动大于3 mm 百分比从 7.78%降低到 3.45%，降低幅度约为 55.7%。（3）FC-Mold 对连铸坯洁净度及轧板缺陷控制技术。不同电磁制动参数对流场的影响效果是不一样的，最终会影响到夹杂物在铸坯内的分布，若夹杂物过多的分布在铸坯表层，那么对后续轧板的表面质量不利。本项目通过建立数学模型和现场实验研究不同参数下的 FC-Mold 对铸坯洁净度的影响，包括磁场施加与否和电磁制动电流变化对铸坯中夹杂物数量、分布、大小和成分的影响。以及通过现场跟踪调查和分析冷轧板缺陷类型、数量、分布特点等现状，统计分析夹杂类缺陷的分布规律，板卷中的夹杂物水平以及结晶器卷渣类夹杂物的数量等明确热轧板和冷轧板中的缺陷形成原因、来源以及与电磁制动的关系。

厚板焊接作为我国核电、船舶、石化等领域重大装备的关键制造技术，对低热输入、高效率、高质量的新型焊接方法升级需求极其迫切。窄间隙焊接技术因采用窄且深的坡口，在厚板焊接时具有效率高、填充量少、热输入小、变形小等优势，在提高焊接效率和焊接质量等方面具有重要应用前景。目前，该类技术在国外核电、船舶等行业广泛应用，技术较为成熟。而我国窄间隙焊接技术研究起步较晚，在大厚板核心焊接设备、工艺及材料均受制于人，尤其针对我国国防重点企业，存在“卡脖子”风险。高端焊接装备依赖于进口，价格高昂。国外主要生产厂家包括法国宝利苏迪、日本日立公司、美国电弧机器等，国内生产厂家华恒、唐山开元等依赖于国外企业的专利授权。 国际和国内现有技术一般采用钨极摆动、陶瓷片约束、横向交变磁场等控制电弧周期性地在两侧壁之间燃烧，存在装置复杂、母材被磁化或间隙较大等缺点。为解决窄间隙焊接侧壁熔合的难题，课题组另辟蹊径，创新性地提出了一种具有完全自主知识产权的“厚板超窄间隙旋转电弧焊接技术及成套装备”新技术。该技术突破了现有窄间隙钨极氩弧焊接（NG-GTAW，narrow-gap gas tungsten arc welding）工艺的局限性，已实现壁厚50 mm超窄间隙焊接，能够更为可靠、简便地解决侧壁未熔合缺陷问题。相对于国内外的现有技术，该技术形成的旋转电弧能够有效改善电弧热量及压力的均匀性，在保证熔敷金属质量均匀的同时避免熔深过大，具备高质量、高效率的突出优势，达到国际先进水平，已在国防、核电、QT等工业领域推广应用。同时，研究团队自主设计研发了面向核电、石化、船舶等装备的大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备（图1），可实现板厚超过150 mm、窄间隙5 mm——9 mm的厚壁材料高质量自动化焊接。 图1 大厚板非轴对称旋转钨极超窄间隙GTAW成套装备 该设备特别适用于厚壁不锈钢焊接、钛合金、980高强钢、9Ni钢等特种材料，在核电、军工、石化等领域具有广泛的应用前景。目前处于国际先进水平的宝利苏迪公司生产的单套设备售价高达380万元，国产设备售价也达到150——200万元水平。而自主设计研发的设备单套成本仅约30万元，能够产生巨大的经济效益。

基本配置： 模具工位：6个 冲压频率：55次/分 加工精度：±0.10mm 加工板厚：≤10mm 夹钳： 厚板冲专用夹钳 导轨： 采用台湾TBI加宽重载导轨 丝杠： 采用台湾TBI精密滚珠丝杠 电机： 采用国内高精度伺服电机及驱动器 控制系统 KLD-V-8.0

产品详细介绍

为了成功地研制板坯连铸机，首先必须完成铸机力能参数和力学强度研究。力能参数方面的研究主要包括：结晶器振动模态参数动力学研究、拉矫机矫直力及拉坯阻力的研究等；力学强度方面的研究主要包括钢包回转台、中间罐车、振动机构框架、拉矫机机架等重要部件的强度、刚度及动力学研究等。同时，为了考核连铸机实际装备水平，还应对板坯连铸机的力能参数和力学强度进行现场实测，我校在这些方面都进行了深入研究，并取得了丰硕成果。 在消化移植武钢的大型弧型板坯连铸机的工作中，我校承担了板坯连铸机力能参数和力学强度的研究工作，在研究中应用了三维有限元法、最优化设计、模态分析、频谱分析等先进设计分析方法，取得了精确的计算结果。并在大规模系统测试的基础上，运用了系统仿真等现代手段，使我国的铸机分析研究达到新的水平。 武钢连铸机经过三年的研究和制造，于1989年投产一次成功，月产量超过原设计指标，铸坯合格率达到了99.78%，该项目荣获国家科技进步一等奖和冶金部科技进步一等奖

轧件弯曲现象在当今的轧钢领域尤其是中厚板热轧生产中是一种常见现象。它不但会造成轧件出轧机后撞击机架辊或辊道，严重影响设备的使用寿命，而且会在钢材撞击部位留下疤痕，影响产品质量及成才率。另外，这种不对称轧制还会造成上下轴力矩的分配不均及出轧机后轧件头部被顶死的危险，是重大设备安全事故的隐患。 随着当今钢铁领域在产品质量、生产成本方面竞争的日益激烈，热轧尤其是中厚板生产中由于温度场引起的轧件弯曲及力能参数不对称现象正越来越受到人们的关注。但是由于轧件的弯曲现象的影响因素包括钢坯温度、轧制线高度、上下轴偏心距、上下辊辊径及辊面速度等多个方面，关系到加热炉、除鳞设备、轧机本身及驱动电机等多个设备的运行性能，且各因素间相互关联，研究起来具有一定的难度，所以，轧件的弯曲现象在我国一直没能得到很好的解决。 自1995年起，北京科技大学分别和武钢及马钢合作，采用现场试验、大型综合测试及计算机仿真分析的方法对热轧过程中的轧件弯曲现象进行了深入细致的研究，提出了一系列切实可行的解决办法。从这两个地方这些年以来的应用情况看，方案实施后，轧件弯曲现象得到了有效的控制，取得了明显的经济效益。其研究成果达到了国内领先水平。 这一成果对解决热轧生产中轧件不均匀变形问题具有普遍的推广价值。可在中厚板热轧及初轧机上推广应用。