在现代冶金工业体系中，连续铸造(简称连铸)作为衔接炼钢与轧钢的关键工序，彻底颠覆了传统模铸工艺的间歇式生产模式，凭借高效、节能、优质的突出优势，成为钢铁及有色金属大规模生产的核心成型技术。从全球每年500多万吨钢材、20多万吨铝材的量产，到高端特种合金的精密成型，连续铸造技术的应用广度与深度，直接决定了冶金产业的能效水平与产品竞争力，是工业现代化进程中不可或缺的关键支撑技术之一。

  一、连续铸造的核心定义与技术原理

  连续铸造是一种将熔融金属连续、稳定地注入专用结晶器，在强制冷却作用下快速凝固成型，同时从结晶器另一端连续拉出铸坯的先进铸造方法。其核心特征在于“连续化”与“稳态凝固”——相较于传统模铸的“浇铸-脱模-清理-再浇铸”间歇循环，连续铸造通过维持凝固界面的恒定位置，实现熔融金属向固态铸坯的不间断转化，整个过程在稳态条件下完成，是目前大规模生产均质半凝固金属坯料的最有效方式。

  其技术原理基于金属凝固传热与冶金控制两大核心：一方面，熔融金属注入结晶器后，通过结晶器壁的强制冷却(多采用水冷铜壁)，快速传递热量，在金属与结晶器接触界面形成初生凝固坯壳，热量传递以热传导为主，辅以对流和辐射，结晶器内的热流密度可达1.0-2.0 MW/m²，确保坯壳快速成型且厚度均匀;另一方面，通过精准控制拉速、冷却强度、钢水过热度等关键参数，调控金属凝固组织，促进夹杂物上浮，减少中心偏析、缩孔等缺陷，实现铸坯质量的精准把控。值得注意的是，1934年容汉斯(Junghans)通过结晶器垂直振动技术，解决了坯壳粘模撕裂导致的“漏钢”难题，为现代连续铸造技术的工业化奠定了基础。

  二、连续铸造的工艺流程与关键设备

  连续铸造的工艺流程看似简洁，实则涵盖钢水准备、浇注、凝固、拉矫、切割等多个精密衔接的环节，每个环节的参数控制都直接影响铸坯质量，核心流程可分为五大步骤，配套关键设备协同运作，构成完整的生产体系。

  (一)核心工艺流程

  熔融金属准备：这是连铸生产的前提，需将金属原料(钢、铝、铜等)在熔炉中熔炼至指定温度，钢水温度通常控制在1530-1550℃，同时通过精炼工艺调整成分、去除杂质，确保熔融金属的纯净度与流动性，钢水过热度需稳定控制在≤30℃，为后续稳定凝固奠定基础。

  连续浇注：精炼合格的熔融金属通过钢包、中间包依次输送，中间包作为缓冲容器，起到储钢、分流、稳流的作用，保证钢水停留时间≥8分钟，促进夹杂物上浮，温度波动控制在±5℃以内;随后通过浸入式水口将金属液平稳注入结晶器，避免二次氧化，确保浇注过程连续、平稳。

  强制凝固成型：结晶器作为连铸的“心脏”，采用高导热、高强度的铜合金板材(多为Cu-Cr-Zr或Cu-Ag材质)，表面镀层处理以延长使用寿命，内部设计多锥度或抛物线锥度减少气隙。通过高速水流(板坯结晶器冷却水流量可达150-300 m³/h)强制冷却，使熔融金属在结晶器内快速凝固，形成10-30mm厚的初生坯壳，完成从液态到半固态的转化。

  拉矫与二次冷却：带有初生坯壳的铸坯被拉矫机连续、匀速拉出结晶器，拉速需与凝固速度精准匹配(方坯可达5.0-6.0 m/min，板坯可达2.1 m/min以上);同时，在拉矫过程中，通过二冷系统对铸坯进行多段喷水冷却，二冷区热流密度为0.1-0.5 MW/m²，进一步促进铸坯内部凝固，使坯壳持续增厚，避免铸坯鼓肚、裂纹，确保铸坯形状规整。

  定尺切割与后续处理：根据下游加工需求，通过火焰切割或机械剪切设备，将连续拉出的铸坯切割成固定长度，切头切尾损耗仅为2%-5%，远低于传统模铸;切割后的铸坯经表面清理、质量检测后，送入热轧工序或直接作为成品坯料，实现“连铸连轧”一体化生产，大幅缩短生产流程。

  (二)关键核心设备

  连续铸造的稳定运行依赖于一系列精密设备的协同配合，除核心的结晶器、拉矫机、中间包外，还包括钢包回转台、扇形段、漏钢预测系统等关键设备：扇形段用于支撑并引导铸坯，部分配备电磁搅拌(M-EMS)、软/重压下技术，改善铸坯中心偏析与疏松;漏钢预测系统通过分析铜板温度变化，提前预警粘模漏钢风险，正检率可达90%以上;智能化设备如涡流式液面计、AI图像处理系统，实现结晶器液面精准控制(波动≤±3 mm)，为高质量生产保驾护航。

  三、连续铸造的主要类型与技术优势

  (一)主要类型

  根据铸坯断面形状、设备布局及应用场景，连续铸造可分为多种类型，适配不同金属材料与生产需求：

  按设备布局：分为立式连铸机(适用于铝材及特种金属铸造)、弧形连铸机(主流类型，用于绝大多数钢材铸造，需对铸坯进行弯曲/矫直)、水平连铸机(厂房高度低，适用于有色金属及部分钢材);

  按铸坯断面：分为板坯连铸(用于生产板材、带钢，断面为矩形)、方坯连铸(用于生产型材、线材，断面为方形或圆形)、异形坯连铸(用于生产工字钢、槽钢等异形钢材，断面为“狗骨”形等);

  按技术进阶：分为常规连铸与近终形连铸，其中近终形连铸包括薄板坯连铸(50-130mm厚)、超薄带连铸(1-5mm厚)，可大幅省略热轧工序，是节能降碳的重要方向。

  (二)核心技术优势

  相较于传统模铸工艺，连续铸造的优势体现在生产效率、产品质量、能源消耗等多个维度，是冶金工业转型升级的关键动力，具体可总结为六大方面：

  生产效率极高：实现不间断连续生产，无需模铸的脱模、清理等间歇环节，生产效率较传统模铸提升300%-500%，单台连铸机日产量可达8000-10000吨，多流连铸机可同时生产不同规格铸坯，产品切换便捷。

  产品质量优良：熔融金属快速凝固，结晶致密、组织均匀，柱状晶比例适中，有效减少中心偏析、缩孔、疏松等内部缺陷;同时，保护浇注工艺减少金属液二次氧化，铸坯纯净度高，表面质量好，合格率可达98%以上，后续加工性能优异。

  能源消耗极低：省略了铸锭冷却、再加热的环节，铸坯热送热装温度可达800-1000℃，可降低轧制加热炉燃料消耗50%-70%，综合能耗较传统模铸降低30%-40%，单位能耗稳定在20-30 kgce/t钢，符合绿色低碳发展趋势。

  金属利用率高：无传统模铸的浇冒口、汤道损耗(浇冒口损耗占钢水总量8%-15%)，铸坯切头切尾损耗仅2%-5%，金属收得率提高8%-12%，大幅节约金属原料，降低生产成本。

  自动化程度高：易于实现全程机械化、自动化控制，可通过数字孪生、AI调度模型优化生产参数，减少人工干预，降低操作失误率，同时配备在线质量检测系统，实现缺陷实时预警与排查，生产稳定性强。

  环保性能突出：污染物排放集中，便于收集处理，粉尘排放浓度≤10 mg/m³，远低于传统模铸的50 mg/m³;无铸锭模冷却废水的大量排放，废水处理压力小，CO₂排放减少30%-40%，符合环保排放标准。

  四、连续铸造的应用领域与全球实践案例

  (一)应用领域

  连续铸造技术的应用已覆盖钢铁、有色金属、特种合金等多个领域，成为现代制造业的基础支撑，核心应用场景包括：

  钢铁工业：这是连续铸造应用最广泛的领域，全球95%以上的粗钢通过连铸生产，可生产普碳钢、低合金钢、高强钢、不锈钢等各类钢种，铸坯经后续轧制加工，用于建筑、机械制造、汽车、船舶、轨道交通等行业。

  有色金属工业：适用于铝、铜、镍、锌等有色金属及其合金的生产，如铝合金铸坯用于航空航天、电子设备、新能源汽车零部件，铜合金铸坯用于电力、家电、管道等领域，每年全球20多万吨铝材、1万多吨铜镍合金通过连铸量产。

  特种合金领域：随着技术升级，连续铸造已可用于高温合金、耐蚀合金、稀土合金等特种合金的生产，通过精准控制凝固过程，解决特种合金易氧化、易开裂的难题，为航空航天、核电、高端装备等战略领域提供优质坯料。

  (二)全球典型实践案例

  目前，全球主要冶金强国均在推动连续铸造技术的革新与应用，形成了各具特色的技术路径：

  欧洲：以SMS集团、Danieli集团为代表，聚焦智能化与系统集成，SMS的HD Mold®光纤结晶器热成像系统可实时监测铜板温度场，Danieli的QSP-DUE®无头生产技术实现多模式连续生产，为全球客户提供交钥匙解决方案。

  美国：以纽柯(Nucor)、大河钢厂为代表，深耕电炉短流程与近终形技术，纽柯的CSP薄板坯连铸连轧技术实现高拉速生产，大河钢厂的Arvedi ESP无头生产线可在25-30分钟内完成从钢水到钢卷的生产。

  日韩：聚焦高质量与精密控制，日本JFE的460mm超厚板坯连铸机大幅提升探伤合格率，韩国浦项的PosHARP凝固末端重压下技术改善板坯中心质量，适配高端汽车用钢与电工钢需求。

  中国：从技术追赶走向自主创新，首钢京唐MCCR产线实现7分钟从钢水到钢卷的突破，宝武集团攻克稀土钢连铸水口结瘤难题，连铸比已大幅提升，成为全球连铸技术的重要实践者。

  五、连续铸造的发展历程与未来趋势

  (一)发展历程

  连续铸造的概念最早可追溯至19世纪中叶，1840年塞勒(Seller)在美国申请连续铸锭铅管专利，1858年贝塞麦(Bessemer)提出连续带钢铸造理念，但受限于技术水平，长期处于试验阶段。1934年，容汉斯的结晶器振动技术解决漏钢难题后，连铸技术逐步走向工业化;20世纪60年代，连续铸钢实现广泛应用;70-80年代，在能源紧张的推动下，连铸技术快速完善，自动化水平逐步提升;90年代至今，近终形连铸、智能化连铸技术兴起，推动连铸技术向高效化、精细化、绿色化转型。

  中国连铸技术起步于1957年，上钢公司建成第一台工业性试验铸机，80年代后逐步加大技术投入，连铸比持续提升，目前已形成完整的连铸技术体系，在高端工艺与设备自主化方面实现重大突破。

  (二)未来发展趋势

  在全球冶金工业追求极致效率与深度脱碳的双重驱动下，连续铸造技术正沿着高效化、近终形化、智能化、绿色化四大方向加速演进，未来发展趋势主要体现在四个方面：

  高效化与高质化深度融合：持续突破高拉速技术极限，同时通过电磁搅拌、动态软压下等技术，优化凝固组织，解决高拉速带来的坯壳变薄、裂纹等问题，实现高效生产与高质量铸坯的同步提升。

  近终形化实现流程革新：超薄带连铸技术将逐步突破组织均匀性难题，实现1-5mm薄带直接铸造成型，省略全部热轧工序，进一步缩短生产流程，降低能耗70%以上;薄板坯连铸连轧将向全连续无头铸轧一体化升级，提升生产效率与产品精度。

  智能化赋能全流程管控：AI、数字孪生、物联网等技术将全面渗透连铸生产，实现工艺参数实时优化、设备健康预测性维护、缺陷在线识别与闭环控制，打造“智能连铸”生产线，减少人工依赖，提升生产稳定性。

  绿色化适配低碳发展：研发新型环保冷却介质、节能型结晶器，优化余热回收利用技术，进一步降低能耗与污染物排放;推动连铸与氢基直接还原铁等低碳工艺的整合，助力冶金工业实现“双碳”目标。

  六、结语

  连续铸造技术作为现代冶金工业的标志性技术，历经一个多世纪的迭代升级，已从简单的成型工艺，发展成为集传热学、冶金学、机械工程、智能化技术于一体的综合性技术体系。它不仅彻底改变了冶金工业的生产模式，大幅提升了生产效率与产品质量，更成为推动冶金工业节能降碳、转型升级的核心动力。

  随着全球制造业向高端化、绿色化、智能化转型，连续铸造技术将迎来新的发展机遇与挑战。未来，通过持续的技术创新与工艺优化，突破近终形化、智能化核心瓶颈，推动连铸技术与下游产业的深度融合，必将为钢铁、有色金属及特种合金产业的高质量发展提供更加强有力的支撑，助力现代工业体系实现更高水平的升级跨越。