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【摘 要】在钢厂生产钢材的过程中，一般有两种钢水凝固的成型方法：传统的模铸法生产和连续的铸钢法生产。这两种方法过程复杂，且生产效率低下。在20世纪50年代的时候，欧美国家出现了连续铸钢的新型铸造方法，简称连铸法。连铸技术出现以后就得到了很多国家的大力支持，纷纷引进这项技术。
【关键词】连铸过程；机械问题；金属铸造；收得率
一、连铸的生产发展
（一）连铸过程
在铸钢过程中，引进了欧美的先进技术，将钢水直接浇注成型的连续铸钢技术。这项技术是将钢水连续地通过水冷结晶器进行冷却，然后钢水凝成硬壳后从冷凝器下方拉出，再经过喷水冷却成型后进行切割。形成的胚料不仅质量高，而且能有效的节约材料大幅度地提高产品的收得率。这项技术在铸造铝和铜产品时也有很大的优势，这种工艺相比于传统工艺效率高，生产周期短且产品质量高。
连铸过程的迅速发展，引来了不少的关注，主要是连铸生产出来的钢锭相比传统方法有很大的优越性，连铸可以省去初轧开坯的生产工序，这样不仅简化了生产工序还节约了加热炉的能耗，缩短成坯时间，同时提高了金属的收得率，自动化程度的提高改善了劳动条件。
（二）连铸缺陷
连铸过程中，铸坯沿着连铸机的生产流程移动的过程中受到各种各样的机械力的影响。在结晶器的热量散发过程中和二次冷却过程中，都受到热应力和应变的影响。再加上钢水本身的静压力的影响，钢锭很有可能产生鼓肚变形，并且在后期矫正过程中，连铸机上还会产生弯曲应力，使钢锭变成弧形铸件或受压力影响产生变形。机械力的影响导致铸坯的表面质量和内部结构受到破坏，我们将针对这些坯件的生产缺陷进行分析，采取应力应变模拟和数值模拟等方法进行研究从而改进技术。
二、连铸过程中的机械问题
（一）钢材的材料性能
在连铸过程的温度变化情况下，由于钢材具有特殊的弹塑性，所以可将钢材模拟成塑性材料，且钢材具有一定的徐变性能。在试验当中进行徐变性能试验时，材料在拉伸过程中受到恒定载荷的作用，表现出两次徐变的特性而且现象明显可以明确区分。首次徐变的发生可以根据时间的变化来用方程进行模拟，从而对钢材的性能和各种状态进行合理的评估和表述。
在钢材呈液态时，钢水凝固过程对钢材成型至关重要，所以还要对其凝固过程中所受的机械力进行模拟研究。在研究过程中发现，当钢水开始凝固形成凝固壳时，其力学性能特征和传统问题研究截然不同，一般在描述位移变化量的过程中坯壳被模拟成仅发生变形。但是实验表现出凝固过程中，当铸件生层新的凝固层时，材料不仅受力变现而且其本身内部产生应力，但新生层上没有应力。这些都需要在模拟过程中特定设计，进行材料的特殊处理后进行模拟。
（二）热应力影响
连铸机上温度变化明显，当铸坯过程中温度变化超过能承受的温变载荷时，材料就会受到热应力的影响内部衍生裂纹，这种现象在二次冷却过程中尤为明显。在连铸过程中，铸坯的温度主要受水口部分、辊子部分和冷却部分决定。分析其产生流程，进行热量计算和传热计算之后，进行结果经过处理后输入有限元模型中，进行应力应变分析。材料高温状况下，还需要考虑到材料收缩率以及相变的影响。
在有限元模型下，我们可以清楚的看出应力水平的变化和低延展性相似。在进行着色区分之后，可以清楚的得到危险高发区域，也得出角裂现象的精确定位。精确的实验研究之后，针对这些问题，我们将冷却设备进行合理的优化升级，便可大幅度的降低问题的发生。
（三）辊间的鼓肚现象
在连铸过程中，钢水在本身静压力的影响下，坯壳在上下辊之前受到压力产生变形发生鼓肚现象。尤其是在生产板坯的情况下，如果鼓肚现象严重，超过了一定的形变界限时，在板坯的内部就会产生中心偏析或是内部出现裂痕，这些现象都会在很大程度上影响产品质量，严重时可能就无法成型导致生产废料。为了防止出现辊间的鼓肚现象，我们可以从计算鼓肚的偏移量着手来考虑防范措施。在研究过程中，我们首先从简易的辊间鼓肚如二维方向上的形变开始研究，然后逐步研究多维方向上非稳态的鼓肚形变。主要的研究方法还是构建模型，模拟生产过程进行应力应变测量和分析。
最早的时候，Miyazawa和Schwerdtfeger就开始研究鼓肚现象，并在其中做了不少的模型试验。最早建立的鼓肚模型是基于简单的弯曲变形理论进行的。这只是考虑到了上下两个辊轮造成的影响，研究范围也只是能测得相邻两个辊之间的弯曲变形造成的鼓肚现象，并不能很好的得出其整体的思路。不过弯曲变形的模型试验开发出了专门的徐变积分模型，可以专门的针对徐变数据和传热的温度缺陷进行运算求解，从而得到了一些研究发现，灵活的运用了非线性回归方程进行模拟运算，并在其中找到了几种相当方便的新方法。
经过这么多年的努力，有一点还是可以肯定的，那就是关于鼓肚的多种结果进行比较得出，在连铸的情况下，钢材的弹性模型不能完全表达钢材的性能，并且我们找到了新的替代模型，这些研究进展虽然还没有完全成熟，但是让我们对连铸过程有了更加深刻的了解，并且对一些常见的连铸过程中的机械问题有了更多的解决办法。也让我们对于自己的研究方向更加有信心，相信我们继续努力可以更好的了解鼓肚现象，并做出更好的解决方案。
三、结语
在对连铸过程进行分析的过程中，发现了很多机械方面的问题。这些发现都是我们改进的方向，同时也显示出了我们技术上的不足，从问题中找缺陷，从缺陷中找改进方法，只要我们不懈努力，产品会越来越好。连铸过程中的机械问题不断，我们的努力不止。
参考文献
[1] 蔡开科，陈士富.连续铸钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，1994.
[2] 陈卫强，张温永，林刚.板坯连铸机国产化实践与展望[A].2006年全国炼钢、连铸生产技术会议文集[C].2005.
【关键词】连铸过程；机械问题；金属铸造；收得率
一、连铸的生产发展
（一）连铸过程
在铸钢过程中，引进了欧美的先进技术，将钢水直接浇注成型的连续铸钢技术。这项技术是将钢水连续地通过水冷结晶器进行冷却，然后钢水凝成硬壳后从冷凝器下方拉出，再经过喷水冷却成型后进行切割。形成的胚料不仅质量高，而且能有效的节约材料大幅度地提高产品的收得率。这项技术在铸造铝和铜产品时也有很大的优势，这种工艺相比于传统工艺效率高，生产周期短且产品质量高。
连铸过程的迅速发展，引来了不少的关注，主要是连铸生产出来的钢锭相比传统方法有很大的优越性，连铸可以省去初轧开坯的生产工序，这样不仅简化了生产工序还节约了加热炉的能耗，缩短成坯时间，同时提高了金属的收得率，自动化程度的提高改善了劳动条件。
（二）连铸缺陷
连铸过程中，铸坯沿着连铸机的生产流程移动的过程中受到各种各样的机械力的影响。在结晶器的热量散发过程中和二次冷却过程中，都受到热应力和应变的影响。再加上钢水本身的静压力的影响，钢锭很有可能产生鼓肚变形，并且在后期矫正过程中，连铸机上还会产生弯曲应力，使钢锭变成弧形铸件或受压力影响产生变形。机械力的影响导致铸坯的表面质量和内部结构受到破坏，我们将针对这些坯件的生产缺陷进行分析，采取应力应变模拟和数值模拟等方法进行研究从而改进技术。
二、连铸过程中的机械问题
（一）钢材的材料性能
在连铸过程的温度变化情况下，由于钢材具有特殊的弹塑性，所以可将钢材模拟成塑性材料，且钢材具有一定的徐变性能。在试验当中进行徐变性能试验时，材料在拉伸过程中受到恒定载荷的作用，表现出两次徐变的特性而且现象明显可以明确区分。首次徐变的发生可以根据时间的变化来用方程进行模拟，从而对钢材的性能和各种状态进行合理的评估和表述。
在钢材呈液态时，钢水凝固过程对钢材成型至关重要，所以还要对其凝固过程中所受的机械力进行模拟研究。在研究过程中发现，当钢水开始凝固形成凝固壳时，其力学性能特征和传统问题研究截然不同，一般在描述位移变化量的过程中坯壳被模拟成仅发生变形。但是实验表现出凝固过程中，当铸件生层新的凝固层时，材料不仅受力变现而且其本身内部产生应力，但新生层上没有应力。这些都需要在模拟过程中特定设计，进行材料的特殊处理后进行模拟。
（二）热应力影响
连铸机上温度变化明显，当铸坯过程中温度变化超过能承受的温变载荷时，材料就会受到热应力的影响内部衍生裂纹，这种现象在二次冷却过程中尤为明显。在连铸过程中，铸坯的温度主要受水口部分、辊子部分和冷却部分决定。分析其产生流程，进行热量计算和传热计算之后，进行结果经过处理后输入有限元模型中，进行应力应变分析。材料高温状况下，还需要考虑到材料收缩率以及相变的影响。
在有限元模型下，我们可以清楚的看出应力水平的变化和低延展性相似。在进行着色区分之后，可以清楚的得到危险高发区域，也得出角裂现象的精确定位。精确的实验研究之后，针对这些问题，我们将冷却设备进行合理的优化升级，便可大幅度的降低问题的发生。
（三）辊间的鼓肚现象
在连铸过程中，钢水在本身静压力的影响下，坯壳在上下辊之前受到压力产生变形发生鼓肚现象。尤其是在生产板坯的情况下，如果鼓肚现象严重，超过了一定的形变界限时，在板坯的内部就会产生中心偏析或是内部出现裂痕，这些现象都会在很大程度上影响产品质量，严重时可能就无法成型导致生产废料。为了防止出现辊间的鼓肚现象，我们可以从计算鼓肚的偏移量着手来考虑防范措施。在研究过程中，我们首先从简易的辊间鼓肚如二维方向上的形变开始研究，然后逐步研究多维方向上非稳态的鼓肚形变。主要的研究方法还是构建模型，模拟生产过程进行应力应变测量和分析。
最早的时候，Miyazawa和Schwerdtfeger就开始研究鼓肚现象，并在其中做了不少的模型试验。最早建立的鼓肚模型是基于简单的弯曲变形理论进行的。这只是考虑到了上下两个辊轮造成的影响，研究范围也只是能测得相邻两个辊之间的弯曲变形造成的鼓肚现象，并不能很好的得出其整体的思路。不过弯曲变形的模型试验开发出了专门的徐变积分模型，可以专门的针对徐变数据和传热的温度缺陷进行运算求解，从而得到了一些研究发现，灵活的运用了非线性回归方程进行模拟运算，并在其中找到了几种相当方便的新方法。
经过这么多年的努力，有一点还是可以肯定的，那就是关于鼓肚的多种结果进行比较得出，在连铸的情况下，钢材的弹性模型不能完全表达钢材的性能，并且我们找到了新的替代模型，这些研究进展虽然还没有完全成熟，但是让我们对连铸过程有了更加深刻的了解，并且对一些常见的连铸过程中的机械问题有了更多的解决办法。也让我们对于自己的研究方向更加有信心，相信我们继续努力可以更好的了解鼓肚现象，并做出更好的解决方案。
三、结语
在对连铸过程进行分析的过程中，发现了很多机械方面的问题。这些发现都是我们改进的方向，同时也显示出了我们技术上的不足，从问题中找缺陷，从缺陷中找改进方法，只要我们不懈努力，产品会越来越好。连铸过程中的机械问题不断，我们的努力不止。
参考文献
[1] 蔡开科，陈士富.连续铸钢原理与工艺[M].北京：冶金工业出版社，1994.
[2] 陈卫强，张温永，林刚.板坯连铸机国产化实践与展望[A].2006年全国炼钢、连铸生产技术会议文集[C].2005.