奥钢联不锈钢连铸技术的新发展
2002-08-13 00:00 来源： 我的钢铁 作者：mysteel
世界许多国家和地区的不锈钢冶炼及精加工能力在不断提高，尤其是连铸的引入和采用了其他相关的工艺使不锈钢的利润空间进一步降低。各不锈钢生产厂为在市场竞争中胜出，一直在降低成本、保持技术优势及加强经营策略上努力工作。本文主要介绍奥钢联在不锈钢连铸技术方面的新发展。
1 不锈钢的性能
不锈钢的物理性能不仅对不同领域内的成功应用十分重要，而且决定着铸机设计的优化。为此奥钢联进行了系列的实验，观察了不锈钢在1000℃以上时的热膨胀、延伸及抗拉强度等性能。下面将典型的铁素体、奥氏体不锈钢与含碳 0.2％的碳钢在1200℃下的性能进行比较。
a、与奥氏体钢相比，铁素体的热膨胀系数低得多；
b、与0.2％碳钢不同，所有不锈钢种从200℃到约1300℃范围内，其热传导率是连续增加的；
c、与奥氏体不锈钢和碳钢相比，AISI 430铁素体不锈钢在载荷下的延伸率有很显著的提高；
d、所有上述试验钢种的抗拉强度随温度升高而降低。在恰当地设计连铸机时需要综合考虑所有上述不锈钢的性能差别。
2 不锈钢分类及其凝固特点
不锈钢可分为五大家族。其中四种是基于合金的相图结构特性：铁素体、马氏体、奥氏体和双相体(奥氏体+铁素体)，第五家族是沉淀硬化合金，它是基于热处理方式而不是微观组织来判定的。
铁素体不锈钢具有体心立方(bcc)的晶体结构。这类合金有磁性，不能通过热处理产生硬化。一般来说，铁素体不锈钢的强度不是很高。
奥氏体不锈钢晶体结构是面心立方(fcc)，它们不能以热处理硬化，然而它们是非磁性的，甚至在低温下也有很好的韧性、塑性和强度。
马氏体不锈钢与铁-碳合金相似，可以被淬火 奥氏体化及硬化，然后经回火提高塑性和韧性。
这类合金有磁性，热处理后的结构是体心四方(bct)。在退火状态可以进行冷成型，冷加工。碳含量提高时强度增大，但塑性和韧性降低。
双相不锈钢是Cr-Ni-Mo合金，包含奥氏体和铁素体的混合结构，具有磁性。与奥氏体家族相比，其抗应力腐蚀裂纹的能力提高了。而与铁素体家族相比，其韧性和塑性较好。
沉淀硬化不锈钢(PH)是Cr-Ni系钢，有时效硬化特性。
不锈钢的凝固行为可以由Fe-Cr-Ni三元相图来描述。Cr-Ni边界系统的凝固相图是共晶相图，并且在Fe-Ni边界系统中转变成一种包晶结构。转变过程需借助约75％铁，即大多数奥氏体不锈钢是在共晶区域内凝固；铁铬钢凝固时，如一种含碳0.05%的C-Cr钢那样，在Fe-Cr-C系富铁区生成铁素体。铁素体钢类凝固时一部分成为奥氏体，然后逆转变成铁素体；含碳0.2％的马氏体钢碳使奥氏体稳定，直到碳含量增加到0．4％时，奥氏体区向高铬含量扩展，因此提高了奥氏体比例，即转换成马氏体，而它是造成马氏体钢硬度高的主要组分。
众所周知，主要凝固组织是铁素体的钢在铸 造时对裂纹不敏感，而大部分或全部为奥氏体时，则凝同时表现对裂纹有很高的敏感性。因此，铸造像AISI 300，310，314和316等钢号时需选择特殊的设备设计和特殊的操作参数。有不锈钢生产商曾报道，对于铸造状态产品的表面质量来说，增加初始铁素体比例会提高压痕频率。
初始奥氏体凝固的钢中铁素体是在板坯厚度方向呈M形分布α铁素体。变成α铁素体的原因是随着凝固速度的减小铁素体含量增加。在初始铁素体凝固时，铁素体沿铸坯厚度方向呈A形分布。
3 铸机设计要求
考虑到不锈钢独特的物理性能，需要仔细设计连铸机每个部分及系统，才能保证连铸产品的高质量。
3．1 非金属夹杂物
为了减少扁平材非金属夹杂物含量，设计直的结晶器对避免夹杂物在所谓的“1/4区”内被大量捕获十分重要。为了避免从钢包到中包和从中包到结晶器混入过多钢渣，采用了一种电磁钢渣检测装置，实践证明该装置可有效提高钢的洁净度和产量。采用中包有关装置以及可以减少非金属夹杂和中包结壳的中包形状，对所有不锈钢连铸机来说是属于规范的。
为了防止钢水吸氧、吸氮，采用密封的中注管系统是前提。特别是钛稳定钢与氮的结合力非常强，因此中注管密封系统，以及精确稳定的结晶器液面控制系统，对防止生成TiCN夹杂物是非常重要的。
铸坯中的TiCN夹杂必须经研磨除掉，以避免在轧材上产生夹杂线。此外，除了恶化表面质量，TiCN夹杂物还影响了钢水的可铸性，从而影响铸机的作业率。
浸入式水口的设计和浸入深度是控制非金属夹杂物和优化表面质量的关键参数。VAI进行厂大量的水模实验和有限元分析，来保证在不同规格和拉速的情况下都得到优良的铸坯质量。
3．2 表面质量
结晶器内热流均匀是保证高表面质量的一个重要参数。根据产品大纲，VAI为板坯和方坯结晶器开发了两种适用于盒式结晶器方案的铜板。铁素体在高温下有很强的蠕变特性，因此需增大热流保证坯壳有足够的强度，并由此减少注流导向系统内的鼓肚。具有合适性能的连铸保护渣对保证铸坯表面无缺陷也是决定性的。
在小方坯连铸机的结晶器区域内需注意：
①从钢液到结晶器铜管需要快的传热速率，主要为了坯壳长大的均匀性。
②不锈钢不同品种的物性主要是凝固收缩性能，差别很大。
Diamold结晶器技术保证坯壳与铜板接触状态良好，因为铜管上部锥度较大。传统的锥形结晶器会产生压力峰值，特别在结晶器下角部。这些峰值会产生大的摩擦力。而使用特定的Diamold结晶器在下角部无锥度，则防止了应力尖峰的出现，从而保证了拉坯顺利，传热效果好，且使表面和亚表面质量提高。
Dynaflex液压振动台是提高铸坯表面质量、产量和铸机稳定性的主要工具。由于耐磨损的叠板簧、精确导向系统和水平无轴承的设计，Dynaflex振动台被证明是非常好维护的。Dynaflex振动台特殊的设计性能提供了冶金及操作上的优势，从而提高了表面质量。特别在低拉速情况下，能降低振痕深度，从而降低铸坯的修磨损失。
提高拉速时保护渣消耗量大，从而提高厂连铸稳定性和安全性，降低拉漏的危险。特别是对不锈钢生产厂，表面金属消耗和漏钢是主要的成本因素，其投资回收比普碳钢生产厂更快。
本系统的成功在于曼斯菲尔德OH/USA的AK钢厂通过采用反向振动的实践，得到了非常奸的表面质量，无需进行表面处理即可直接热装热送到轧制工序。VAI现在可为方坯、矩坯和板坯铸机提供标准的和用户定做的液压振动系统。
为了优化铸坯的表面及内部质量，开发了一套先进的二冷模型Dynacs。Dynacs将铸流的全部热态在线跟踪，包括液相穴终点监测为基础。
Dyllncs可在线确定铸流温度分布，并考虑实际水流速度、拉速、钢种和过热度。完全的动态模型根据温度分布和选定的冷却曲线，计算每个冷却段的水流设定值：
a、鼓肚控制(考虑坯壳厚度，钢水静压力和辊距) 。
b、表面温度控制(目标是每个冷却区达到特定的表面温度)。
c、坯壳厚度控制(对固定的轻压下区间进行轻压下优化)。
Dynacs还可计算铸流的热动力状态，包括内部残余能量。
对小方坯铸机应用4个独立的控制冷却区，来得到需要的高度灵活的喷水冷却效果，这对调整需进行弱冷的马氏体钢和需进行强冷的铁素体钢的冷却工艺是非常重要的。应用此工艺可得到合理的冷却效果，降低铸坯表面和内部应力，提高铸坏质量。铸坯表面损失量和无清理表面铸坯的比例土要取决于产品大纲、最终用户对最终产品的要求，当然也取决于铸机设计和自动化水平。铸机设计的效果在影响铸坯清理率方面起着重要作用。尽管直接比较这几种因素对表面清理率的作用有一定困难，但是随着设备设计的优化，表面修磨率降低的倾向是公认的。
3．3内部质量
对容易产生中心偏析的钢种，低过热度浇注是一种规范操作。对铁素体不锈钢来说，高过热度浇注助长了柱状晶的发展，从而影响材料性能。中包过热度和粗大柱状晶结构的比例会分别影响凸起、起皱及相关材料各向异性。
由于过热度和等轴晶率有很强的联系，等离子中包加热可以通过较小的温度偏差保持较低的过热度。
对铁素体钢而言，在坯流导向区电磁搅拌是降低粗大柱状晶数量的另一个方法。在板坯铸机上，典型而有效的搅拌位置是在弯曲段，在那里搅拌器很容易由操作器进行移动。在小方坯／大方坯铸机l：最有效和最经济的办法是采用一个外置的结晶器搅拌器，在更换结晶器时也不必移动。
小方坯铸机上，采用4孔的浸入式水口，降低了弯月处的紊流从而减少了保护渣的卷入；并通过形成溶池下部钢液旋转而加大厂钢液到结晶器的热交换。
影响质量的最重要的设计参数是合适的辊子尺寸。铁素体钢高温蠕变速率很高，与碳钢连铸机相比直径小的辊子必须尽可能密排，更不必说通过连续弯曲和矫直来降低铸坯两相界面的应变和应变速率，从而提高内部和表面质量。为减少在瞬变的连铸情况下辊子弯曲，采用分段辊和刚性扇形段设计也非常重要，这可以以避免铸坯内部裂纹和中心偏析的产生。VAI开发了一种独特的辊子结构：名为I-STAR(在中间支撑横轴辊)，即使是小辊径时，也可使辊子挠度很小，并在轴承座宽度最小情况下保证了足够的铸坏支持强度。
Smart扇形段是VAI新一代扇形段技术，连铸过程中可在线自动调整锥度，并在换流时很快调厚度。铸流自动锥度控制(ASTC)与Dynacs而二冷模型相结合可得到收得率最好的铸坏内部质量。
除了提高对板坯来说非常重要的内部质量，Smart铸坯导向装置通过大大降低厚度调整时间也提高了铸机的作业率和产量。
与奥地利钢铁生产商Vodst-Alpine Stahl Linz和其他几家钢铁公司紧密合作，VAI还开发了一套独特的计算机辅助质量保证/控制系统(VAI-Q)。到2000年8月这种先进的质量控制系统的不同版本已安装在世界约70台铸机上。
基于最终产品质量需求进行了质量计划，根据钢种成分和产品要求性能，系统为每个随后的生产步骤提供了生产参数。生产中所有与质量有关的工艺数据都被连续监测并记录下来。在跟踪记录的工艺参数和存储在计算机内的冶金专家知识的基础上，一套基于知识的质量预测系统在线预报产品最终质量。利用这套装置控制系统可自动辨认不符合质量参数要求的产品。然后VAI-Q将决定是否需要进行处理或改判成次品。
4 不锈钢铸机实例
VAI已经成为世界上提供不锈钢板坏和方坯铸机的领先者。 下面简要介绍几种VAI不锈钢连铸机安装的实例。
4．1 POSCO浦项钢厂
1996年8月，浦项钢铁公司第二不锈钢炼钢厂安装了一套厚板坯连铸机，主要技术参数为：
每炉钢水容量：90t
铸机半径：8m
铸坯规格：200mmx(600～1350)mm
冶金长度：20m
为了生产高质量洁净钢，浇铸中的钢包装备了钢渣检测系统以减少钢渣带人中间包。为了防止二次氧化，根据钢种不同，采用氩气或氮气密封中包。对铁素体钢需用等离子加热器维持中包恒过热度。采用直结晶器并带有电磁液面控制系统、一个四偏心机械振动装置、安装在弯曲段的一套电磁搅拌器及I-STAR刚性铸流导卫装置保证了最好的产品质量。
浦项第二不锈钢厂的精整设备的布局代表了不锈钢板坯加工处理的现代化常规趋向。
为了减少板坯冷却所需面积，某些钢种在一个水池里进行淬火。绝缘盖允许对马氏体钢进行冷却控制，而研磨机的使用保证只有最好质量的铸坯被送到加热炉内以备轧制。
4.2 AK公司曼斯菲尔德厂
AK公司曼斯菲尔德厂位于美国俄亥俄州，是老厂改造投资的实例，其特点是直接位于现有轧机之前安装了一台中厚度板坯连铸机和一台再加热炉。通过将独立的工序连接成连续的生产线，从而取消了中间步骤，如板坯存放、检查、研磨和再加热。所有规格的产品都被直接热送到同一个均热炉中。
由于不锈钢连铸机和热轧设备的连接充分利用了铸坯内部热量，结果节省了能量，简化了工序，减少了劳动力需求，并实现了零库存生产。
曼斯菲尔德AK钢厂中等厚度板坯连铸机的结晶器是带有优化铜板的盒式结晶器，具有液压 Dynaflex振动装置，带有中间支撑的辊子的刚性铸流支撑系统(1-STAR)和Dynacs二冷控制模型。这些措施和VAI?Q的结合是保证甚至钛稳定化处理铁素体产品都无需进行表面处理的关键因素。
4.3 奥托昆普公司
奥托昆普公司位于芬兰，2000年向VAI订购了一套新的单流不锈钢板坯铸机。除了上文提到的各项先进性能外，此铸机将安装一套新的优化扇形段，保证维修成本低，产品质量高。
4．4 混合型连铸机(Combi-casters)
在除了板坏以外，还要生产产量较小的小方坯的情况下，不锈钢混合连铸为在同一台连铸机上同时生产长材和扁平材提供厂一个经济的解决方案。
改造/投资费用包括中包和中包钢液流动控制改进，安装包括一台框架的由2或3个一组的结晶器，一个新的结晶器控制系统、一个优化的一冷和二冷系统、安装新的刚性引锭头和改进火焰切割器及出坯辊道。
在浦项钢铁公司第一不锈钢炼钢厂的双流大方坯混合连铸机和瑞典德格弗斯的阿维斯塔?谢菲尔德厂的三流小方坯连铸机是混合型连铸机成功的典范。
4．5 安装Diamold/Synaflex
第一台带Diamold和Dynafiex液压振动器的不锈钢小方坯连铸机是在意大利Balzano的Acciaierie Valbruna建成投产的。这个设备现在安装在三流连铸机其中的一流上。作为特殊性能的是也应用了软压下技术，这样为不锈钢小方坯铸机的灵活性及提高产品质量树立了新的标准。 在 Valbruna，VAI?Q在线质量保证系统实现了以最小成本生产出最高质量的产品。
毋庸置疑，不锈钢炼钢技术的最大飞跃是薄带钢连铸。通过与AST公司和CSM共同进行工艺优化，一条商业规模的工业生产前期薄带钢连铸机于1999年10月成功地在德国Krefeld的KTN投产。从USINOR参加与蒂森克虏伯钢铁厂和VAI的合作开始，这个主要的薄带钢连铸合作项目被大家满意地称为Eurostrip。
这台工业生产前期带钢连铸机在欧洲是第一台。初始能力为每年10万t，带钢厚度为1．5～ 4．5mm，宽度为1450mm。扩大Krefeld厂能力到每年40万t已在第二期工程中考虑。
不锈钢连铸机优化设计的前提是要有高温厂不锈钢的物理性能的综合知识和对各种凝固特点的理解。在不断开发和与客户完美合作的基础上，VAI已经成为世界上不锈钢板坯连铸机供应商的领先者。重点放在以其设备运行可靠、作业率高且易于维护为特点的结果和灵活的设计上。
但是最大的挑战仍是优化在KTN的Krefeld厂的Eurostrip技术，使其达到工业化成熟的程度。 Eurostrip将保证节省大量投资及操作费用，在目前它代表不锈钢生产的最新进展，可以期望在本世纪初期，不锈钢的生产技术在工艺方面将会有新的突破。
1 不锈钢的性能
不锈钢的物理性能不仅对不同领域内的成功应用十分重要，而且决定着铸机设计的优化。为此奥钢联进行了系列的实验，观察了不锈钢在1000℃以上时的热膨胀、延伸及抗拉强度等性能。下面将典型的铁素体、奥氏体不锈钢与含碳 0.2％的碳钢在1200℃下的性能进行比较。
a、与奥氏体钢相比，铁素体的热膨胀系数低得多；
b、与0.2％碳钢不同，所有不锈钢种从200℃到约1300℃范围内，其热传导率是连续增加的；
c、与奥氏体不锈钢和碳钢相比，AISI 430铁素体不锈钢在载荷下的延伸率有很显著的提高；
d、所有上述试验钢种的抗拉强度随温度升高而降低。在恰当地设计连铸机时需要综合考虑所有上述不锈钢的性能差别。
2 不锈钢分类及其凝固特点
不锈钢可分为五大家族。其中四种是基于合金的相图结构特性：铁素体、马氏体、奥氏体和双相体(奥氏体+铁素体)，第五家族是沉淀硬化合金，它是基于热处理方式而不是微观组织来判定的。
铁素体不锈钢具有体心立方(bcc)的晶体结构。这类合金有磁性，不能通过热处理产生硬化。一般来说，铁素体不锈钢的强度不是很高。
奥氏体不锈钢晶体结构是面心立方(fcc)，它们不能以热处理硬化，然而它们是非磁性的，甚至在低温下也有很好的韧性、塑性和强度。
马氏体不锈钢与铁-碳合金相似，可以被淬火 奥氏体化及硬化，然后经回火提高塑性和韧性。
这类合金有磁性，热处理后的结构是体心四方(bct)。在退火状态可以进行冷成型，冷加工。碳含量提高时强度增大，但塑性和韧性降低。
双相不锈钢是Cr-Ni-Mo合金，包含奥氏体和铁素体的混合结构，具有磁性。与奥氏体家族相比，其抗应力腐蚀裂纹的能力提高了。而与铁素体家族相比，其韧性和塑性较好。
沉淀硬化不锈钢(PH)是Cr-Ni系钢，有时效硬化特性。
不锈钢的凝固行为可以由Fe-Cr-Ni三元相图来描述。Cr-Ni边界系统的凝固相图是共晶相图，并且在Fe-Ni边界系统中转变成一种包晶结构。转变过程需借助约75％铁，即大多数奥氏体不锈钢是在共晶区域内凝固；铁铬钢凝固时，如一种含碳0.05%的C-Cr钢那样，在Fe-Cr-C系富铁区生成铁素体。铁素体钢类凝固时一部分成为奥氏体，然后逆转变成铁素体；含碳0.2％的马氏体钢碳使奥氏体稳定，直到碳含量增加到0．4％时，奥氏体区向高铬含量扩展，因此提高了奥氏体比例，即转换成马氏体，而它是造成马氏体钢硬度高的主要组分。
众所周知，主要凝固组织是铁素体的钢在铸 造时对裂纹不敏感，而大部分或全部为奥氏体时，则凝同时表现对裂纹有很高的敏感性。因此，铸造像AISI 300，310，314和316等钢号时需选择特殊的设备设计和特殊的操作参数。有不锈钢生产商曾报道，对于铸造状态产品的表面质量来说，增加初始铁素体比例会提高压痕频率。
初始奥氏体凝固的钢中铁素体是在板坯厚度方向呈M形分布α铁素体。变成α铁素体的原因是随着凝固速度的减小铁素体含量增加。在初始铁素体凝固时，铁素体沿铸坯厚度方向呈A形分布。
3 铸机设计要求
考虑到不锈钢独特的物理性能，需要仔细设计连铸机每个部分及系统，才能保证连铸产品的高质量。
3．1 非金属夹杂物
为了减少扁平材非金属夹杂物含量，设计直的结晶器对避免夹杂物在所谓的“1/4区”内被大量捕获十分重要。为了避免从钢包到中包和从中包到结晶器混入过多钢渣，采用了一种电磁钢渣检测装置，实践证明该装置可有效提高钢的洁净度和产量。采用中包有关装置以及可以减少非金属夹杂和中包结壳的中包形状，对所有不锈钢连铸机来说是属于规范的。
为了防止钢水吸氧、吸氮，采用密封的中注管系统是前提。特别是钛稳定钢与氮的结合力非常强，因此中注管密封系统，以及精确稳定的结晶器液面控制系统，对防止生成TiCN夹杂物是非常重要的。
铸坯中的TiCN夹杂必须经研磨除掉，以避免在轧材上产生夹杂线。此外，除了恶化表面质量，TiCN夹杂物还影响了钢水的可铸性，从而影响铸机的作业率。
浸入式水口的设计和浸入深度是控制非金属夹杂物和优化表面质量的关键参数。VAI进行厂大量的水模实验和有限元分析，来保证在不同规格和拉速的情况下都得到优良的铸坯质量。
3．2 表面质量
结晶器内热流均匀是保证高表面质量的一个重要参数。根据产品大纲，VAI为板坯和方坯结晶器开发了两种适用于盒式结晶器方案的铜板。铁素体在高温下有很强的蠕变特性，因此需增大热流保证坯壳有足够的强度，并由此减少注流导向系统内的鼓肚。具有合适性能的连铸保护渣对保证铸坯表面无缺陷也是决定性的。
在小方坯连铸机的结晶器区域内需注意：
①从钢液到结晶器铜管需要快的传热速率，主要为了坯壳长大的均匀性。
②不锈钢不同品种的物性主要是凝固收缩性能，差别很大。
Diamold结晶器技术保证坯壳与铜板接触状态良好，因为铜管上部锥度较大。传统的锥形结晶器会产生压力峰值，特别在结晶器下角部。这些峰值会产生大的摩擦力。而使用特定的Diamold结晶器在下角部无锥度，则防止了应力尖峰的出现，从而保证了拉坯顺利，传热效果好，且使表面和亚表面质量提高。
Dynaflex液压振动台是提高铸坯表面质量、产量和铸机稳定性的主要工具。由于耐磨损的叠板簧、精确导向系统和水平无轴承的设计，Dynaflex振动台被证明是非常好维护的。Dynaflex振动台特殊的设计性能提供了冶金及操作上的优势，从而提高了表面质量。特别在低拉速情况下，能降低振痕深度，从而降低铸坯的修磨损失。
提高拉速时保护渣消耗量大，从而提高厂连铸稳定性和安全性，降低拉漏的危险。特别是对不锈钢生产厂，表面金属消耗和漏钢是主要的成本因素，其投资回收比普碳钢生产厂更快。
本系统的成功在于曼斯菲尔德OH/USA的AK钢厂通过采用反向振动的实践，得到了非常奸的表面质量，无需进行表面处理即可直接热装热送到轧制工序。VAI现在可为方坯、矩坯和板坯铸机提供标准的和用户定做的液压振动系统。
为了优化铸坯的表面及内部质量，开发了一套先进的二冷模型Dynacs。Dynacs将铸流的全部热态在线跟踪，包括液相穴终点监测为基础。
Dyllncs可在线确定铸流温度分布，并考虑实际水流速度、拉速、钢种和过热度。完全的动态模型根据温度分布和选定的冷却曲线，计算每个冷却段的水流设定值：
a、鼓肚控制(考虑坯壳厚度，钢水静压力和辊距) 。
b、表面温度控制(目标是每个冷却区达到特定的表面温度)。
c、坯壳厚度控制(对固定的轻压下区间进行轻压下优化)。
Dynacs还可计算铸流的热动力状态，包括内部残余能量。
对小方坯铸机应用4个独立的控制冷却区，来得到需要的高度灵活的喷水冷却效果，这对调整需进行弱冷的马氏体钢和需进行强冷的铁素体钢的冷却工艺是非常重要的。应用此工艺可得到合理的冷却效果，降低铸坯表面和内部应力，提高铸坏质量。铸坯表面损失量和无清理表面铸坯的比例土要取决于产品大纲、最终用户对最终产品的要求，当然也取决于铸机设计和自动化水平。铸机设计的效果在影响铸坯清理率方面起着重要作用。尽管直接比较这几种因素对表面清理率的作用有一定困难，但是随着设备设计的优化，表面修磨率降低的倾向是公认的。
3．3内部质量
对容易产生中心偏析的钢种，低过热度浇注是一种规范操作。对铁素体不锈钢来说，高过热度浇注助长了柱状晶的发展，从而影响材料性能。中包过热度和粗大柱状晶结构的比例会分别影响凸起、起皱及相关材料各向异性。
由于过热度和等轴晶率有很强的联系，等离子中包加热可以通过较小的温度偏差保持较低的过热度。
对铁素体钢而言，在坯流导向区电磁搅拌是降低粗大柱状晶数量的另一个方法。在板坯铸机上，典型而有效的搅拌位置是在弯曲段，在那里搅拌器很容易由操作器进行移动。在小方坯／大方坯铸机l：最有效和最经济的办法是采用一个外置的结晶器搅拌器，在更换结晶器时也不必移动。
小方坯铸机上，采用4孔的浸入式水口，降低了弯月处的紊流从而减少了保护渣的卷入；并通过形成溶池下部钢液旋转而加大厂钢液到结晶器的热交换。
影响质量的最重要的设计参数是合适的辊子尺寸。铁素体钢高温蠕变速率很高，与碳钢连铸机相比直径小的辊子必须尽可能密排，更不必说通过连续弯曲和矫直来降低铸坯两相界面的应变和应变速率，从而提高内部和表面质量。为减少在瞬变的连铸情况下辊子弯曲，采用分段辊和刚性扇形段设计也非常重要，这可以以避免铸坯内部裂纹和中心偏析的产生。VAI开发了一种独特的辊子结构：名为I-STAR(在中间支撑横轴辊)，即使是小辊径时，也可使辊子挠度很小，并在轴承座宽度最小情况下保证了足够的铸坏支持强度。
Smart扇形段是VAI新一代扇形段技术，连铸过程中可在线自动调整锥度，并在换流时很快调厚度。铸流自动锥度控制(ASTC)与Dynacs而二冷模型相结合可得到收得率最好的铸坏内部质量。
除了提高对板坯来说非常重要的内部质量，Smart铸坯导向装置通过大大降低厚度调整时间也提高了铸机的作业率和产量。
与奥地利钢铁生产商Vodst-Alpine Stahl Linz和其他几家钢铁公司紧密合作，VAI还开发了一套独特的计算机辅助质量保证/控制系统(VAI-Q)。到2000年8月这种先进的质量控制系统的不同版本已安装在世界约70台铸机上。
基于最终产品质量需求进行了质量计划，根据钢种成分和产品要求性能，系统为每个随后的生产步骤提供了生产参数。生产中所有与质量有关的工艺数据都被连续监测并记录下来。在跟踪记录的工艺参数和存储在计算机内的冶金专家知识的基础上，一套基于知识的质量预测系统在线预报产品最终质量。利用这套装置控制系统可自动辨认不符合质量参数要求的产品。然后VAI-Q将决定是否需要进行处理或改判成次品。
4 不锈钢铸机实例
VAI已经成为世界上提供不锈钢板坏和方坯铸机的领先者。 下面简要介绍几种VAI不锈钢连铸机安装的实例。
4．1 POSCO浦项钢厂
1996年8月，浦项钢铁公司第二不锈钢炼钢厂安装了一套厚板坯连铸机，主要技术参数为：
每炉钢水容量：90t
铸机半径：8m
铸坯规格：200mmx(600～1350)mm
冶金长度：20m
为了生产高质量洁净钢，浇铸中的钢包装备了钢渣检测系统以减少钢渣带人中间包。为了防止二次氧化，根据钢种不同，采用氩气或氮气密封中包。对铁素体钢需用等离子加热器维持中包恒过热度。采用直结晶器并带有电磁液面控制系统、一个四偏心机械振动装置、安装在弯曲段的一套电磁搅拌器及I-STAR刚性铸流导卫装置保证了最好的产品质量。
浦项第二不锈钢厂的精整设备的布局代表了不锈钢板坯加工处理的现代化常规趋向。
为了减少板坯冷却所需面积，某些钢种在一个水池里进行淬火。绝缘盖允许对马氏体钢进行冷却控制，而研磨机的使用保证只有最好质量的铸坯被送到加热炉内以备轧制。
4.2 AK公司曼斯菲尔德厂
AK公司曼斯菲尔德厂位于美国俄亥俄州，是老厂改造投资的实例，其特点是直接位于现有轧机之前安装了一台中厚度板坯连铸机和一台再加热炉。通过将独立的工序连接成连续的生产线，从而取消了中间步骤，如板坯存放、检查、研磨和再加热。所有规格的产品都被直接热送到同一个均热炉中。
由于不锈钢连铸机和热轧设备的连接充分利用了铸坯内部热量，结果节省了能量，简化了工序，减少了劳动力需求，并实现了零库存生产。
曼斯菲尔德AK钢厂中等厚度板坯连铸机的结晶器是带有优化铜板的盒式结晶器，具有液压 Dynaflex振动装置，带有中间支撑的辊子的刚性铸流支撑系统(1-STAR)和Dynacs二冷控制模型。这些措施和VAI?Q的结合是保证甚至钛稳定化处理铁素体产品都无需进行表面处理的关键因素。
4.3 奥托昆普公司
奥托昆普公司位于芬兰，2000年向VAI订购了一套新的单流不锈钢板坯铸机。除了上文提到的各项先进性能外，此铸机将安装一套新的优化扇形段，保证维修成本低，产品质量高。
4．4 混合型连铸机(Combi-casters)
在除了板坏以外，还要生产产量较小的小方坯的情况下，不锈钢混合连铸为在同一台连铸机上同时生产长材和扁平材提供厂一个经济的解决方案。
改造/投资费用包括中包和中包钢液流动控制改进，安装包括一台框架的由2或3个一组的结晶器，一个新的结晶器控制系统、一个优化的一冷和二冷系统、安装新的刚性引锭头和改进火焰切割器及出坯辊道。
在浦项钢铁公司第一不锈钢炼钢厂的双流大方坯混合连铸机和瑞典德格弗斯的阿维斯塔?谢菲尔德厂的三流小方坯连铸机是混合型连铸机成功的典范。
4．5 安装Diamold/Synaflex
第一台带Diamold和Dynafiex液压振动器的不锈钢小方坯连铸机是在意大利Balzano的Acciaierie Valbruna建成投产的。这个设备现在安装在三流连铸机其中的一流上。作为特殊性能的是也应用了软压下技术，这样为不锈钢小方坯铸机的灵活性及提高产品质量树立了新的标准。 在 Valbruna，VAI?Q在线质量保证系统实现了以最小成本生产出最高质量的产品。
毋庸置疑，不锈钢炼钢技术的最大飞跃是薄带钢连铸。通过与AST公司和CSM共同进行工艺优化，一条商业规模的工业生产前期薄带钢连铸机于1999年10月成功地在德国Krefeld的KTN投产。从USINOR参加与蒂森克虏伯钢铁厂和VAI的合作开始，这个主要的薄带钢连铸合作项目被大家满意地称为Eurostrip。
这台工业生产前期带钢连铸机在欧洲是第一台。初始能力为每年10万t，带钢厚度为1．5～ 4．5mm，宽度为1450mm。扩大Krefeld厂能力到每年40万t已在第二期工程中考虑。
不锈钢连铸机优化设计的前提是要有高温厂不锈钢的物理性能的综合知识和对各种凝固特点的理解。在不断开发和与客户完美合作的基础上，VAI已经成为世界上不锈钢板坯连铸机供应商的领先者。重点放在以其设备运行可靠、作业率高且易于维护为特点的结果和灵活的设计上。
但是最大的挑战仍是优化在KTN的Krefeld厂的Eurostrip技术，使其达到工业化成熟的程度。 Eurostrip将保证节省大量投资及操作费用，在目前它代表不锈钢生产的最新进展，可以期望在本世纪初期，不锈钢的生产技术在工艺方面将会有新的突破。
