研究的背景與問題

　　zaiweihejinhuagangshengchanguochengzhong，guoneiwaigangtieqiyepubiancunzaizhezhupihebandaicaibiaomianzhiliangquexian
，jishishishijiegedaxianjingangtieqiyeyebuliwai。zaozailixiangqian，yougaixiangmuzhuyaochengyuandanweikaifadedaojiaojiejingqijishuyizaiweihejinhuagangdaiganglianzhupibiaomianwuquexianshengchanjishufangmianqudetupo，bingzaiguoneishengchanqiyezhongdedaoguangfantuiguangyingyong，qudelelianghaodejingjiheshehuixiaoyi。danshi，yixiezhiyueweihejinhuaganglianzhu—軋鋼工序高效化生產的關鍵技術問題依然存在。其主要表現在以下幾個方麵：

　　一是在板帶材邊直裂或翹皮缺陷控製方麵尚未形成工程化應用技術，其造成約3%的裁邊損失。

　　二是由於紅送裂紋的存在
，微合金化鋼連鑄坯熱送熱裝還停留在冷裝或550攝氏度以下碼垛溫裝階段，製約了微合金化鋼連鑄坯高溫熱裝的實現。

　　三是在帶鋼生產企業中，早期的大倒角結晶器技術滿足了微合金化鋼板坯的連鑄生產拉速需求，但是窄斷麵低碳鋼

、超低碳鋼最高工作拉速隻有1.5米/分鍾，更高的鑄機拉速帶來的鑄坯角部縱裂缺陷依然沒有得到解決，它致使項目技術成果在鋼鐵企業的應用範圍受到限製。

　　四si是shi期qi倒dao角jiao結jie晶jing器qi技ji術shu的de應ying用yong盡jin管guan很hen好hao地di解jie決jue了le微wei合he金jin化hua帶dai鋼gang的de連lian鑄zhu坯pi角jiao部bu橫heng裂lie紋wen問wen題ti
，但dan是shi裂lie紋wen敏min感gan性xing強qiang的de寬kuan厚hou板ban角jiao部bu橫heng裂lie紋wen缺que陷xian需xu要yao進jin行xing改gai善shan。

　　五是鑄—軋界麵高效化、綠色化提升技術需要進一步完善。

　　依托“十三五”國家重點研發計劃“鋼鐵流程鑄—軋界麵物質流與能量流協同優化及智能控製技術”，鋼鐵研究總院、首鋼集團、河鋼集團邯鋼公司、山西太鋼不鏽鋼股份有限公司、山鋼集團萊鋼銀山型鋼有限公司、首鋼京唐、中zhong達da連lian鑄zhu技ji術shu國guo家jia工gong程cheng研yan究jiu中zhong心xin展zhan開kai深shen入ru合he作zuo研yan究jiu，以yi期qi在zai微wei合he金jin化hua鋼gang板ban帶dai材cai生sheng產chan關guan鍵jian技ji術shu方fang麵mian取qu得de突tu破po，並bing率lv先xian在zai國guo內nei建jian成cheng大da板ban坯pi連lian鑄zhu—軋鋼界麵高效化、綠色化關鍵技術集成應用示範生產線，並向鋼鐵企業進行工程化推廣
，使連鑄坯真正成為物質流、能量流、信息流的載體
，被直接輸送到下一步軋製工序，徹底打通和捋順鑄—軋界麵

，為下道工序高效率
、綠色化、高質量生產奠定了堅實的基礎。

　　解決問題的思路與技術方案

　　針對國內外微合金化鋼板帶材生產中存在的能耗高、成材率低、生產效率低的實際情況
，該項目以國內大型鋼鐵企業典型生產流程為依托

，重點開展邊直裂控製技術、紅送裂紋控製技術、weihejinhuaganglianzhupibiaomianwuquexianshengchanjishudengyanjiugongzuo，kaifaguanjiangongyihezhuangbeikongzhijishu，shixianguanjianjishudejichengyugongyehuayingyong

，bingxiangguoneiwaiyejinqiyejinxingtuiguang。

　　主要創新性成果

　　創新點1：板帶材邊直裂形成機理與控製。

　　gaixiangmuzutongguoretaimonihegongyeshiyan，jieshilebandaicaibianzhiliedexingchengjili。daigangbianzhiliechanshengyujingzhaguochengdedierdaociyihou
，zhajianjiaobuwendujinruliangxiangquzaochengdexingbianbuyizhibingzaijiaobuxingchengzhedie
，suizhezhazhiguochengdejinxing，zhezhongzhediefanzhuandaodaicaibiaomianxingchengbianzhilie
；寬厚板邊直裂產生於初期展寬軋製造成的折疊。

　　開發具有二次倒角形狀的連鑄坯可提高鑄坯的角部溫度、保持鑄坯溫度的均勻性

；同時，二次倒角鑄坯可改善軋製過程中角部受力狀態

，使應變的最大值由直角鑄坯的0.32降低到0.04，大大降低了側麵折疊發生概率。

　　為wei此ci
，該gai項xiang目mu組zu在zai國guo際ji上shang首shou創chuang了le鑄zhu坯pi角jiao部bu形xing狀zhuang優you化hua裝zhuang備bei專zhuan利li技ji術shu。該gai設she備bei安an置zhi在zai鑄zhu機ji出chu口kou處chu，它ta充chong分fen利li用yong了le鑄zhu坯pi的de高gao溫wen和he鑄zhu機ji的de傳chuan動dong能neng，在zai線xian對dui一yi次ci倒dao角jiao連lian鑄zhu坯pi角jiao部bu進jin行xing形xing狀zhuang優you化hua。

　　該項目成果實現無邊直裂發生率由30%提高到95%以上，邊直裂發生位置全部減小到距邊部10毫米以內，寬厚板毛邊板交貨合格率達到99.5%以上
，減少裁邊可使板帶材成材率提高1%以上。

　　創新點2：微合金化鋼熱送裂紋形成機製與控製。

　　weihejinhuaganghongsongliewenxingchengjizhiyanjiuqudetupo，tichudierxiangliziyanjingjietiesutimoshangdexichuyugurongshizaochengjingjiecuihuahehongsongliewenchanshengdeyuanyin。weiyizhiresongliewenfasheng、實(shi)現(xian)高(gao)溫(wen)直(zhi)裝(zhuang)，該(gai)項(xiang)目(mu)組(zu)開(kai)發(fa)了(le)基(ji)於(yu)鑄(zhu)坯(pi)溫(wen)度(du)檢(jian)測(ce)與(yu)實(shi)時(shi)反(fan)饋(kui)的(de)動(dong)態(tai)快(kuai)冷(leng)控(kong)製(zhi)技(ji)術(shu)和(he)雙(shuang)工(gong)位(wei)鑄(zhu)坯(pi)表(biao)麵(mian)層(ceng)快(kuai)冷(leng)技(ji)術(shu)及(ji)裝(zhuang)備(bei)，提(ti)高(gao)了(le)鑄(zhu)坯(pi)綜(zong)合(he)熱(re)裝(zhuang)比(bi)和(he)熱(re)裝(zhuang)溫(wen)度(du)；同時滿足連鑄高效生產及節能、環保需求。

　　該項目成果使鑄坯進加熱爐所需時間由原來碼垛溫裝的8小時縮短到30分鍾~45分鍾
，鑄坯的斷麵平均溫度由500攝氏度提高到750攝氏度以上。依托該項目成果，連鑄坯綜合熱裝率達到95%
、直裝率達到85%以上
，加熱爐燃料消耗噸鋼降低6.9千克標準煤/噸。

　　創新點3：微合金化鋼表麵無缺陷及高速連鑄生產技術。

　　該項目研究發現，倒角連鑄坯角部是一個本質性的高溫區，在結晶器出口處坯殼出現明顯返溫，返溫區間長度達300毫米以上；隨著拉速提升
，返溫情況會進一步加劇，當拉速從1.2米/分鍾增加到1.8米/分鍾時，鑄坯角部應力將增加3倍；結晶器下部突發性的“渣膜更新”造成坯殼支撐減弱。這些都是誘發倒角鑄坯角部縱裂產生的根本原因。

　　對此
，該項目組首次開發出連續變截麵倒角結晶器技術、jiyureliujiancedezhuidudongtaikongzhijishuhezuhejiegoudecemianzhichengzugunzhuangbeijishudeng，shixianledadaojiaolianzhupidegaolasushengchan
，youxiaobimianlezhupijiaobuzongliewenheliewenminganxingkuanhoubanzhupidejiaobuhengliewenquexianfasheng。

　　該項目成果使結晶器出口處鑄坯角部應力降低了80%以上，它在滿足裂紋敏感性鋼種角部橫裂紋控製的同時，使低碳鋼工作拉速達到1.7米/分鍾，最高達到1.8米/分鍾，同時使鑄坯表麵無缺陷率達到99.6%以上。

　　板帶材綠色製造

　　關鍵工藝及裝備技術集成應用

　　該項目集成板帶材邊直裂控製、熱送裂紋控製、鑄坯表麵無缺陷生產等關鍵技術應用於同一條連鑄生產線
，同時輔助以自主開發的漏鋼預報、質量判定專家係統、在線調寬、快換中間包
、二冷動態控製
、凝固末端輕壓下等智能控製軟件和技術工藝，建成功能增強型大板坯連鑄機
，實現了典型鋼鐵流程大板坯連鑄的綠色化、高效化製造技術的工程應用，徹底打通和捋順了鑄—軋界麵
，為鋼鐵企業降低生產成本、節能減排提供了保障。

　　知識產權及專利情況

　　該項目開發共獲得授權專利33項，包括發明專利14項、實用新型專利19項。其中，中國發明專利10項，美國、意大利國際發明專利共4項

，德國

、奧地利實用新型專利共6項。獲國際專利授權為該項目成果打開國際市場提供了保障。

　　工業化應用及經濟效益

　　該項目成果在邯鋼、首鋼京唐
、鞍鋼
、萊鋼等企業大板坯連鑄生產線上進行了集成
，建立了工業化應用示範生產線
，取得了良好的效果，引起國內外相關企業的廣泛關注。

　　2015年9yuefen，gangtieyanjiuzongyuanyuhangangzhankaihezuo，zaihangangdisanliangangchangdabanpilianzhujishangkaizhanzhonghoubanbianzhiliekongzhijishuheweihejinhuaganghongsongliewenkongzhijishudengguanjiandantijishudeyanjiugongzuo，bingyu2017年底建成集微合金化鋼連鑄坯表麵無缺陷生產技術、邊直裂控製技術、紅送裂紋控製技術等關鍵工藝和裝備技術為一體的中厚板高效化

、綠色製造示範生產線。

　　2017年6月份
，鋼鐵研究總院與萊鋼銀山型鋼有限公司開展“寬厚板邊直裂控製技術開發”合作研究，2018年6月份開展“紅送裂紋控製技術開發”合作研究，並於2018年底建成集微合金化鋼連鑄坯表麵無缺陷生產技術
、邊直裂控製技術、紅送裂紋控製技術等關鍵工藝和裝備技術為一體的寬厚板高效化
、綠色製造示範生產線。從2019年到2021年，兩家企業產生的經濟效益合計18068.95萬元
，平均每年達6022.65萬元。

　　另外
，該項目成果已開始向國內重點生產企業如柳鋼、包鋼
、營口中板廠、新疆八鋼等進行工程化推廣。

　　社會效益及推廣前景

　　據統計
，2020年國內中厚板帶產量為26177萬噸，其中微合金化鋼產量接近1億噸。由此可見
，該項目成果推廣市場前景廣闊。

　　該項目成果可以實現微合金化鋼鑄坯由冷裝到高溫快冷直裝的轉變
，由此可減少加熱能耗16千克標準煤/噸鋼
，減少二氧化碳排放43.2千克/噸鋼。如果項目成果向國內一半微合金化鋼市場即5000萬噸進行推廣，每年可節約80萬噸標準煤，減少二氧化碳排放216萬噸
，社會和經濟效益顯著。