季晨曦
、張丙龍、陳　斌、於會香

、俞學成、劉　洋、田貴昌、劉國梁、劉建斌、鄧小旋、朱誌遠
、劉延強
、楊春寶、劉珍童、王　策

　　首鋼集團有限公司、北京科技大學、首鋼京唐鋼鐵聯合有限責任公司
、北京首鋼股份有限公司

　　隨著國民經濟發展和產業結構升級，高鋁鋼及微合金鋼等高端鋼鐵材料廣泛應用於汽車、能源電力
、海洋工程、船舶等重點領域，高效連鑄生產的技術質量問題日益凸顯。如汽車用DP、TRIP鋼因鋼中Al含量高達1.0%以上
，不僅難以實現多爐連澆
，而且連鑄板坯存在橫向凹陷、裂紋、斷坯等問題；高等級橋梁鋼、高強鋼、能源鋼、管線鋼等因添加Nb、V、Tidengweihejinyuansu

，rezhuangzhupizhahougangbanbiaomianrongyichuxianliewen。zhexienantibujinyingxiangshengchanxiaolv

，haihuizaochengziyuanhenengyuanlangfei。ciwai，suizheyonghudegexinghuaxuqiuzengduo，weihejingangpinzhong、規格、連lian鑄zhu短duan澆jiao次ci增zeng多duo，微wei合he金jin鋼gang連lian鑄zhu漏lou鋼gang風feng險xian增zeng大da，直zhi接jie影ying響xiang高gao效xiao連lian鑄zhu過guo程cheng的de穩wen定ding性xing。相xiang對dui於yu普pu通tong鋼gang材cai，高gao鋁lv鋼gang和he微wei合he金jin鋼gang元yuan素su多duo且qie含han量liang高gao
，質zhi量liang控kong製zhi難nan度du大da
、工藝複雜。原有的高效穩定工藝技術，已無法適應高鋁鋼和微合金鋼生產需求，具體體現在：

　　（1）高gao鋁lv鋼gang保bao護hu渣zha易yi反fan應ying變bian性xing，粘zhan結jie報bao警jing頻pin繁fan，連lian鑄zhu可ke澆jiao性xing差cha，板ban坯pi表biao麵mian裂lie紋wen多duo，必bi須xu下xia線xian清qing理li。針zhen對dui高gao鋁lv鋼gang板ban坯pi連lian鑄zhu
，韓han國guo浦pu項xiang製zhi鐵tie開kai發fa了le液ye態tai保bao護hu渣zha技ji術shu，將jiang鈣gai鋁lv係xi保bao護hu渣zha加jia熱re熔rong化hua後hou流liu入ru結jie晶jing器qi
，控kong製zhi渣zha圈quan達da到dao改gai善shan板ban坯pi表biao麵mian質zhi量liang的de目mu的de
；國內也有企業直接采用低堿度、低di熔rong點dian鈣gai矽gui係xi保bao護hu渣zha或huo者zhe直zhi接jie采cai用yong鈣gai鋁lv係xi保bao護hu渣zha的de成cheng功gong先xian例li。這zhe些xie技ji術shu極ji大da促cu進jin了le高gao鋁lv高gao錳meng鋼gang的de開kai發fa與yu應ying用yong，但dan均jun未wei實shi現xian常chang規gui拉la速su的de多duo爐lu連lian澆jiao。

　　（2）Nb、V、Ti微合金橋梁鋼
、高強鋼、能源鋼
、管線鋼等高等級鋼實現高溫熱裝（兩相區）難度大，鋼板易產生紅送裂紋。針對高等級微合金高強鋼板的熱裝紅送裂紋
，國內外普遍采用板坯下線控溫、專用淬火池及鑄坯切割後淬火等方式，鑄坯熱量損失大，生產效率低，表層組織細化和抑製第二相粒子析出的效果不充分。

　　（3）高性能產品在產量快速增長的同時

，品種
、規格和質量個性化的要求也大幅度增加

，給連鑄批量高效生產提出了嚴苛的要求。同時

，異鋼種連澆、在線調寬等技術的推廣應用，也給連鑄恒拉速生產和不漏鋼帶來了極大的挑戰。

　　圍(wei)繞(rao)以(yi)上(shang)高(gao)效(xiao)化(hua)連(lian)鑄(zhu)的(de)關(guan)鍵(jian)問(wen)題(ti)，首(shou)鋼(gang)與(yu)北(bei)京(jing)科(ke)技(ji)大(da)學(xue)長(chang)期(qi)開(kai)展(zhan)合(he)作(zuo)，進(jin)行(xing)高(gao)鋁(lv)鋼(gang)及(ji)微(wei)合(he)金(jin)鋼(gang)板(ban)坯(pi)連(lian)鑄(zhu)關(guan)鍵(jian)技(ji)術(shu)攻(gong)關(guan)。首(shou)先(xian)針(zhen)對(dui)高(gao)鋁(lv)鋼(gang)的(de)凹(ao)陷(xian)、裂紋
、斷坯和連鑄過程粘結報警問題，研究發現了結晶器保護渣渣圈對鑄坯表麵橫向凹陷、裂紋和粘結報警的影響規律，從彎月麵鋼水流動性、保bao護hu渣zha反fan應ying性xing等deng方fang麵mian抑yi製zhi渣zha圈quan長chang大da，並bing通tong過guo結jie晶jing器qi小xiao負fu滑hua脫tuo振zhen動dong控kong製zhi渣zha圈quan周zhou期qi性xing脫tuo落luo，減jian小xiao渣zha圈quan對dui初chu生sheng坯pi殼ke的de擠ji壓ya變bian形xing，進jin而er減jian小xiao其qi對dui橫heng向xiang凹ao陷xian和he裂lie紋wen的de不bu利li影ying響xiang
，實shi現xian高gao鋁lv鋼gang高gao質zhi量liang穩wen定ding澆jiao鑄zhu，板ban坯pi裂lie紋wen發fa生sheng率lv逐zhu年nian降jiang低di。同tong時shi，開kai發fa了le結jie晶jing器qi內nei坯pi殼ke均jun勻yun凝ning固gu技ji術shu，提ti高gao了le微wei合he金jin鋼gang板ban坯pi連lian鑄zhu拉la速su，降jiang低di了le板ban坯pi縱zong裂lie紋wen發fa生sheng率lv。在zai改gai善shan鑄zhu坯pi質zhi量liang的de基ji礎chu上shang，針zhen對dui鑄zhu軋zha界jie麵mian微wei合he金jin鋼gang因yin紅hong送song裂lie紋wen不bu能neng高gao溫wen熱re裝zhuang的de問wen題ti，對dui鑄zhu機ji末mo段duan進jin行xing改gai造zao
，實shi現xian鑄zhu坯pi在zai線xian高gao溫wen快kuai冷leng
，最zui有you效xiao地di抑yi製zhi了le析xi出chu物wu、xihualeweiguanzuzhi，bingjiyuzhazhiguochengzhupibiaocengyinglifenxihezuzhizhuanbianlengsufenxi

，shoucikaifalejiyulianzhujierlengduandebanpirezhuangyuchuligongyi
，shixianleshebei
、工藝技術和控製係統的集成。針對高鋁鋼及微合金鋼品種多，規格多、gexinghuayaoqiuduodewenti
，weijinyibutigaolianzhuguochengdewendingxing
，shixiankuagangzhongzuhunjiaohehenglasujiejingqidafutiaokuanbulougang
，yanjiuletiaokuanguochengzhongzhaimiantongbandewendubodongguilv
，kaifalehenglasujiejingqishuangxianggaoxiaotiaokuanjishu；開發了耦合中間包和結晶器混合過程的混澆成分預測模型，準確預測了結晶器內鋼液成分
，為結晶器錐度、水量等工藝參數實時調整提供了依據，解決了跨鋼種族連澆容易發生的漏鋼問題。

圖1 項目總體研發思路

　　該項目取得重要科技創新如下：

　　（1）揭示了高鋁鋼（[%Al]≥1.0）連鑄板坯的橫向凹陷、裂紋、斷坯等缺陷的形成機理，開發出“結晶器電磁攪拌+大傾角水口”等連鑄坯殼均勻控製技術，提出並實現了結晶器非正弦小負滑脫新型振動模式，缺陷發生率降低至0.1%，拉速從0.8 m/min提高至1.2 m/min以上，高鋁鋼連澆爐數提高到5爐以上
；

　　（2）針對微合金鋼連鑄板坯熱裝易出現的紅送裂紋難題，開發出鑄機扇形段內板坯熱裝表麵在線預處理裝備、工藝及控製係統成套技術，設計了大流量噴嘴最佳布置方式，研究得到了鑄坯表麵起始冷卻溫度、冷卻速度等關鍵參數，開發了連鑄板坯外弧/內弧最佳水量比控製工藝，解決了熱裝預處理快冷條件下鑄坯易彎曲的關鍵難題，實現微合金鋼鑄坯熱裝的表麵溫度控製在650℃以上；

　　（3）開kai發fa了le跨kua鋼gang種zhong族zu混hun澆jiao技ji術shu和he結jie晶jing器qi大da幅fu調tiao寬kuan技ji術shu，解jie決jue了le跨kua鋼gang種zhong族zu混hun澆jiao和he結jie晶jing器qi在zai線xian調tiao寬kuan量liang大da易yi漏lou鋼gang的de難nan題ti，實shi現xian了le恒heng拉la速su結jie晶jing器qi單dan次ci調tiao寬kuan量liang400mm以上，多品種、多規格單澆次連鑄16.9萬噸，單台鑄機連續生產1350萬噸未漏鋼。

　　首鋼與北京科技大學長期開展合作
，進行高鋁鋼及微合金鋼板坯連鑄關鍵技術攻關。累計實現經濟效益2.87億元，授權發明專利10項，中國鋼鐵工業協會組織科技成果評價，專家組一致認為“該項成果總體技術達到國際領先水平”。

　　經過長期連鑄工業實踐和係統攻關，發現並揭示了高鋁鋼粘結報警及橫向凹陷機理。從工藝上對結晶器振動、保護渣性能以及結晶器表麵流動進行了優化，實現300噸鋼包產線實現高鋁鋼（[%Al]≥1.0）單澆次穩定澆鑄1500噸以上。連鑄拉速從0.8 m/min提高至1.2 m/min。

　　采用本項目研發成果後，首鋼京唐厚板坯熱裝表麵溫度從200℃提升到650℃以上，全麵覆蓋中碳含铌鋼

、亞包晶鋼等裂紋敏感鋼種，解決了連鑄板坯高溫熱裝鋼板紅送裂紋問題，實現高等級鋼種（高強鋼Q690、管線鋼X70、橋梁鋼Q500E-H等及以上級別）鑄坯熱裝。熱裝溫度提高後，節能降耗效果顯著。氧化鐵皮厚度從2.3 mm降至1.2 mm。該項目實施
，有效推動了鋼鐵企業節能降耗
，為鋼鐵企業實現低碳、綠色冶金提供了新的途徑和方向。

圖2 鑄坯表麵溫度與形貌：（a）預處理後；（b）鑄坯返溫後

　　開發的跨鋼種族混澆技術和結晶器大幅調寬技術，解決了跨鋼種族混澆和結晶器在線調寬量大易漏鋼的難題，實現了多品種、多規格單澆次連鑄16.9萬噸，單台鑄機連續生產1350萬噸未漏鋼，1.4m/min恒拉速單次在線調寬達到400mm。

　　開發的係列高鋁冷軋高強鋼批量應用於奔馳、一汽等車企，有力地支撐了汽車行業的輕量化。板坯熱裝溫度及比例提高，實現減排CO2達10.8kg/t鋼。