“要充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋流程本身的特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)，并研發(fā)生產(chǎn)出有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。” 11月26日，在2015冶金創(chuàng)新論壇上，新晉中國(guó)工程院院士、武漢鋼鐵（集團(tuán)）公司研究院常務(wù)副院長(zhǎng)毛新平總結(jié)了我國(guó)薄板坯連鑄連軋的發(fā)展過(guò)程、研究現(xiàn)狀和今后的發(fā)展方向。
技術(shù)發(fā)展從引進(jìn)到研究創(chuàng)新
毛新平認(rèn)為，從技術(shù)特點(diǎn)和工業(yè)化應(yīng)用來(lái)講，我國(guó)薄板坯連鑄連軋發(fā)展的過(guò)程可以劃分成4個(gè)階段。
第一個(gè)階段是1984年~1999年，為引入期。這個(gè)階段有一個(gè)典型事件，就是在1975年~1985年間科技部確定了薄板坯連鑄連軋的技術(shù)研究工作，開(kāi)啟了我國(guó)薄板坯連鑄的發(fā)展歷程。1999年8月26日，國(guó)內(nèi)第一條CSP產(chǎn)線在廣州珠江鋼廠投入使用。這是我國(guó)對(duì)薄板坯連鑄連軋的探索和引入過(guò)程。
我國(guó)當(dāng)時(shí)試圖以市場(chǎng)換技術(shù)。珠江鋼廠、包鋼、邯鋼3條線捆綁引進(jìn)了德國(guó)的西馬克技術(shù)，這樣的引進(jìn)開(kāi)啟了國(guó)內(nèi)廣大科技人員對(duì)薄板坯連鑄連軋物理冶金和關(guān)鍵裝備國(guó)產(chǎn)化的一系列研究工作。同時(shí)，基于薄板坯連鑄連軋工藝特點(diǎn)的認(rèn)識(shí)，我國(guó)開(kāi)展了相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)，尤其在高規(guī)格和高強(qiáng)鋼方面。通過(guò)這個(gè)階段的研究，我國(guó)形成了一個(gè)基本的認(rèn)識(shí)，在當(dāng)時(shí)鋼鐵工業(yè)快速發(fā)展的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)鋼鐵大量需求的情況下，薄板坯連鑄連軋可以發(fā)揮一定的作用。
第二階段是2002年~2008年，共計(jì)建設(shè)了9個(gè)薄板坯連鑄連軋項(xiàng)目，包括了26個(gè)連鑄機(jī)，同時(shí)，在產(chǎn)品上也取得了一系列的進(jìn)展，特別是在高規(guī)格、高強(qiáng)鋼等方面做了相關(guān)研究。值得一提的是，我國(guó)在產(chǎn)量方面，一條線做到了300萬(wàn)噸，這是我們?cè)谶@個(gè)階段取得的一些進(jìn)展。
第三階段是2008年之后的穩(wěn)定發(fā)展期。這一時(shí)期，薄板坯連鑄連軋的基礎(chǔ)配置基本上確定下來(lái)，主要裝備也基本穩(wěn)定，而我國(guó)對(duì)其產(chǎn)品范圍也進(jìn)一步拓展。其中，我國(guó)對(duì)高品質(zhì)特殊鋼、硅鋼進(jìn)行了相關(guān)的研究，并在一定程度上實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。
第四階段是目前關(guān)于無(wú)頭軋制ESP產(chǎn)線和ESP技術(shù)的研究和投入使用。
技術(shù)進(jìn)展廣泛而深入
毛新平介紹道，從產(chǎn)業(yè)角度來(lái)看，我國(guó)在薄板坯連鑄連軋領(lǐng)域取得了進(jìn)展。
一是高規(guī)格產(chǎn)品的研發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用。一般2毫米以下的熱軋板稱之為高規(guī)格，如果能夠保證良好的板形、厚度、長(zhǎng)度和表面質(zhì)量，它在一定使用范圍內(nèi)可以替代冷軋產(chǎn)品。由于冷軋制造過(guò)程復(fù)雜，投入的裝備比較多，能耗和排放相對(duì)較大，如果能夠?qū)崿F(xiàn)“以熱代冷”，將有很重要的意義。
冷軋產(chǎn)品的厚度平均在1.1毫米，而實(shí)驗(yàn)室產(chǎn)線的熱軋最薄規(guī)格已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)突破了1.1毫米。實(shí)際上，我國(guó)目前產(chǎn)業(yè)化的無(wú)頭軋制已經(jīng)做到了0.77毫米左右，從厚度來(lái)講，熱軋產(chǎn)品已經(jīng)深入到了冷軋的產(chǎn)品領(lǐng)域中。
考慮到表面質(zhì)量差異和強(qiáng)度差別，大約20%的冷軋產(chǎn)品可以被薄規(guī)格的熱軋產(chǎn)品替代，這個(gè)市場(chǎng)是非常巨大的。但是，在熱軋薄規(guī)格產(chǎn)品的過(guò)程中，由于產(chǎn)品在速度極限和負(fù)荷極限的情況下進(jìn)行軋制，軋機(jī)的振動(dòng)和噪音非常劇烈。軋制過(guò)程的不穩(wěn)定，會(huì)導(dǎo)致浪形、軋口磨損和剝落等一系列問(wèn)題。我國(guó)經(jīng)過(guò)一系列長(zhǎng)期的研究工作，目前已經(jīng)比較好地解決了這些問(wèn)題。目前，無(wú)頭軋制主要的產(chǎn)品方向就是薄規(guī)格。
舉例來(lái)說(shuō)，日照鋼鐵薄板坯連鑄連軋產(chǎn)品的產(chǎn)量為35萬(wàn)噸/月，其中1.5毫米以下的占到75%，這對(duì)于傳統(tǒng)制造流程是無(wú)法想象的。
二是微合金化高強(qiáng)鋼的研究應(yīng)用。目前，我國(guó)常用的微合金元素是Nb和V，而Nb元素價(jià)格高，在使用上也存在一些局限性。與此同時(shí)，我國(guó)鈦資源豐富，而且價(jià)格低廉，但是由于性能波動(dòng)，一直沒(méi)有被廣泛應(yīng)用。因此，我國(guó)在探索基于薄板坯連鑄連軋，用鈦微合金鋼來(lái)做高強(qiáng)鋼，基于薄板坯連鑄連軋流程，對(duì)鈦的各類析出物的析出率和析出尺寸做了相關(guān)研究，基于鈦析出物的析出規(guī)律提出了聯(lián)合控軋的模式。通過(guò)該聯(lián)合控軋模式，研究者得到了屈服強(qiáng)度700MPa級(jí)、鐵素體晶粒尺寸達(dá)到3個(gè)~4個(gè)微米級(jí)的超細(xì)晶粒鋼。因此，該超細(xì)晶粒鈦微合金高強(qiáng)鋼的強(qiáng)化機(jī)理為沉淀強(qiáng)化和細(xì)晶強(qiáng)化。此外，研究過(guò)程還解決了Nb微合金化鋼因晶粒粗大而導(dǎo)致的混晶問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)了Nb微合金化在薄板坯連鑄連軋上的工業(yè)化生產(chǎn)，并開(kāi)發(fā)了一系列的產(chǎn)品，且得到了廣泛應(yīng)用。
此外，在V微合金化鋼方面，研究者利用高氮和加氮的方式在另一個(gè)流程上實(shí)現(xiàn)了V微合金化鋼的精密超細(xì)晶化，該系列產(chǎn)品在汽車相關(guān)領(lǐng)域得到了應(yīng)用。
三是高品質(zhì)鋼和特殊鋼的研究應(yīng)用。特殊鋼的主要特點(diǎn)是成分復(fù)雜，特別要考慮耐磨性和硬度等性能。傳統(tǒng)制造流程存在一定的偏析和表面脫碳問(wèn)題，但是基于薄板坯連鑄連軋的流程，研究者開(kāi)發(fā)了相應(yīng)的低偏析的控制技術(shù)，通過(guò)直接軋制，加熱的時(shí)間比較短，溫度比較低。相關(guān)的珠光體片層間距比較顯示，新工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，其表面脫碳約為傳統(tǒng)流程的1/3，這對(duì)提高特殊鋼的質(zhì)量特別明顯。同時(shí)，為了實(shí)現(xiàn)特殊鋼在連鑄機(jī)上的穩(wěn)定澆鑄，克服裂紋敏感性的問(wèn)題，研究者還開(kāi)發(fā)了相關(guān)的技術(shù)和設(shè)備保障。
四是硅鋼的深入研究和應(yīng)用。目前，中低牌號(hào)的硅鋼已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了批量生產(chǎn)，但是，在高牌號(hào)特別是取向硅鋼方面，產(chǎn)品表面質(zhì)量的問(wèn)題還沒(méi)有徹底解決。這個(gè)問(wèn)題還有待于進(jìn)一步解決，由于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)硅鋼，其鐵損低、磁感高的性能優(yōu)勢(shì)非常明顯。因此，在硅鋼制造方面，應(yīng)該充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋的特點(diǎn)。
發(fā)揮優(yōu)勢(shì)優(yōu)化流程與升級(jí)產(chǎn)品
對(duì)于薄板坯連鑄連軋的發(fā)展方向，毛新平認(rèn)為有兩個(gè)方面。
一方面是發(fā)揮薄板坯連鑄連軋流程本身的特點(diǎn)，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)。研究顯示，對(duì)于單坯軋制，隨著厚度的減薄，生產(chǎn)的事故率陡然增加，但無(wú)頭軋制就不存在這樣的問(wèn)題。特別是極薄規(guī)格和寬規(guī)格產(chǎn)品，傳統(tǒng)流程幾乎沒(méi)有辦法生產(chǎn)。對(duì)于無(wú)頭軋制，在傳統(tǒng)流程上，有時(shí)甚至不惜把已經(jīng)進(jìn)入的單坯用復(fù)雜的焊機(jī)把它焊接起來(lái)，以實(shí)現(xiàn)軋制過(guò)程的連續(xù)性。而如果采用薄板坯連鑄連軋，連鑄出來(lái)的坯子本來(lái)就是一個(gè)完整的坯，所以，薄板坯連鑄連軋?jiān)谶B續(xù)化生產(chǎn)方面有得天獨(dú)厚的條件。這就是為什么這些年ESP技術(shù)在世界范圍得到廣泛的實(shí)際應(yīng)用的原因。
因此，今后薄板坯連鑄連軋發(fā)展的一個(gè)方向，應(yīng)該是連續(xù)化生產(chǎn)，也就是無(wú)頭軋制。當(dāng)然，實(shí)現(xiàn)無(wú)頭軋制的工藝配置和技術(shù)有多種，如何更好地實(shí)現(xiàn)還在探討中。雖然技術(shù)有多種，也在不斷發(fā)展和創(chuàng)新，但實(shí)現(xiàn)連續(xù)化生產(chǎn)這個(gè)大方向不變。
另一方面是充分發(fā)揮薄板坯連鑄連軋的特點(diǎn)，開(kāi)發(fā)有競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品。薄板坯連鑄連軋快速凝固的特點(diǎn)使得產(chǎn)品的偏析更少、鑄態(tài)組織更均勻，這樣的優(yōu)勢(shì)對(duì)于成分更加復(fù)雜的特殊鋼產(chǎn)品生產(chǎn)是非常有利的。目前，我國(guó)在高品質(zhì)特殊鋼、高強(qiáng)鋼、硅鋼、薄規(guī)格產(chǎn)品方面已經(jīng)開(kāi)發(fā)出系列產(chǎn)品，并進(jìn)入了市場(chǎng)。但是，未來(lái)還有很多工作要做，如高牌號(hào)硅鋼。
此外，薄帶連鑄將是薄板坯連鑄連軋技術(shù)發(fā)展的終極，它的冷凝速度更快，相比薄板坯鋼的速度又是數(shù)量級(jí)的提高。因此，在一些產(chǎn)品方面，特別是在特殊質(zhì)量要求的產(chǎn)品方面，薄板坯連鑄連軋還有它的優(yōu)勢(shì)，也還有很多工作要做。