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從技術引進到突破創新———我國薄板坯連鑄連軋的發展與展望

2017年09月07日 10:02 耐火材料網 zr/文

中國耐火材料網

     “要充分發揮薄板坯連鑄連軋流程本身的特點,以實現連續化生產,并研發生產出有競爭力的產品。”11 月26 日,在2015 冶金創新論壇上,新晉中國工程院院士、武漢鋼鐵(集團)公司研究院常務副院長毛新平總結了中國薄板坯連鑄連軋的發展過程、研究現狀和今后的發展方向。毛新平認為,從技術特點和工業化應用來講,中國薄板坯連鑄連軋發展的過程可以劃分成4個階段。

    第一個階段是1984 年~1999 年,為引入期。這個階段有一個典型事件,就是在1975 年~1985 年間科技部確定了薄板坯連鑄連軋的技術研究工作,開啟了中國薄板坯連鑄的發展歷程。1999 年8 月26 日,國內第一條CSP 產線在廣州珠江鋼廠投入使用。珠江鋼廠、包鋼、邯鋼3 條線捆綁引進了德國的西馬克技術,開啟了國內廣大科技人員對薄板坯連鑄連軋物理冶金和關鍵裝備國產化的一系列研究工作。同時,基于薄板坯連鑄連軋工藝特點的認識,中國開展了相關產品的研發,尤其在高規格和高強鋼方面。通過這個階段的研究,在當時鋼鐵工業快速發展的過程當中,對鋼鐵大量需求的情況下,薄板坯連鑄連軋可以發揮一定作用。第二階段是2002—2008 年,建設了9 個薄板坯連鑄連軋項目,包括了26 個連鑄機,同時,在產品上也取得了一系列進展,特別是在高規格、高強鋼等方面做了相關研究。中國在產量方面,一條線做到了300 萬t。第三階段是2008 年之后的穩定發展期。這一時期,薄板坯連鑄連軋的基礎配置基本上確定下來,主要裝備也基本穩定,而中國對其產品范圍也進一步拓展。其中,中國對高品質特殊鋼、硅鋼進行了相關的研究,并在一定程度上實現了產業化。第四階段是目前關于無頭軋制ESP產線和ESP技術的研究和投入使用。

   毛新平介紹道,從產業角度來看,我國在薄板坯連鑄連軋領域取得了進展。

      一是高規格產品的研發和生產應用。一般2 mm以下的熱軋板稱之為高規格,如果能夠保證良好的板形、厚度、長度和表面質量,它在一定使用范圍內可以替代冷軋產品。由于冷軋制造過程復雜,投入的裝備比較多,能耗和排放相對較大,如果能夠實現“以熱代冷”,將有很重要的意義。冷軋產品的厚度平均在1.1 mm,而實驗室產線的熱軋最薄規格已經遠遠突破了1.1 mm。實際上,中國目前產業化的無頭軋制已經做到了0.77 mm左右,從厚度來講,熱軋產品已經深入到了冷軋的產品領域中�?紤]到表面質量差異和強度差別,大約20%的冷軋產品可以被薄規格的熱軋產品替代,這個市場是非常巨大的。但是,在熱軋薄規格產品的過程,由于產品在速度極限和負荷極限的情況下進行軋制,軋機的振動和噪音非常劇烈。軋制過程的不穩定,會導致浪形、軋口磨損和剝落等一系列問題。目前已經比較好地解決了這些問題。目前,無頭軋制主要的產品方向就是薄規格。比如,日照鋼鐵薄板坯連鑄連軋產品的產量為35 萬t/月,其中1.5 mm以下的占到75%,這對于傳統制造流程是無法想象的。二是微合金化高強鋼的研究應用。中國常用的微合金元素是Nb 和V,而Nb 價格高,在使用上也存在一些局限性。中國鈦資源豐富,而且價格低廉,但是由于性能波動,一直沒有被廣泛應用。因此,中國在探索基于薄板坯連鑄連軋用鈦微合金鋼來做高強鋼,以及對鈦的各類析出物的析出率和析出尺寸做了相關研究,基于鈦析出物的析出規律提出了聯合控軋的模式。通過該聯合控軋模式,研究者得到了屈服強度700 MPa 級、鐵素體晶粒尺寸達到3~4 個微米級的超細晶粒鋼。因此,該超細晶粒鈦微合金高強鋼的強化機理為沉淀強化和細晶強化。此外,研究過程還解決了Nb微合金化鋼因晶粒粗大而導致的混晶問題,實現了Nb微合金化在薄板坯連鑄連軋上的工業化生產,并開發了一系列的產品,且得到了廣泛應用。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流程上實現了V微合金化鋼的精密超細晶,該系列產品在汽車相關領域得到了應用。三是高品質鋼和特殊鋼的研究應用。特殊鋼的主要特點是成分復雜,要考慮耐磨性和硬度等性能。傳統制造流程存在一定的偏析和表面脫碳問題,但是基于薄板坯連鑄連軋的流程,研究者開發了相應的低偏析的控制技術,通過直接軋制,加熱的時間比較短,溫度比較低。相關的珠光體片層間距比較顯示,新工藝生產的產品,其表面脫碳約為傳統流程的1/3,明顯提高了特殊鋼的質量。同時,為了實現特殊鋼在連鑄機上的穩定澆鑄,克服裂紋敏感性的問題,還開發了相關的技術和設備保障。四是硅鋼的深入研究和應用。目前,中低牌號的硅鋼已經實現了批量生產,但是,在高牌號特別是取向硅鋼方面,產品表面質量的問題還沒有徹底解決。這個問題還有待于進一步解決,由于薄板坯連鑄連軋生產硅鋼,其鐵損低、磁感高的性能優勢非常明顯。因此,在硅鋼制造方面,應該充分發揮薄板坯連鑄連軋的特點。

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