亚包晶钢板坯连铸高拉速技术研究
来源： 中国金属学会 发布时间：2022-03-17
一、研究的背景与问题
亚包晶钢是指等效碳ceq在0.07%～0.15%之间，mn≥0.80%，并含有nb、v、ti、cu、p等微合金元素的钢种，主要包括热轧、酸洗、冷轧系列高强钢及耐候等热轧结构钢。2017年亚包晶钢产量占总产量比例为41%，其中铸坯宽度≤1500mm断面占比高达68%；而且随着汽车轻量化的推进，热轧高强钢、酸洗高强钢及冷轧高强钢等亚包晶钢产量呈持续上升趋势，同时铸坯宽度≤1500mm规格比例也呈现同步有所上升趋势。
目前国内各大钢厂在生产亚包晶钢时，实际最大工作拉速约为1.25 m/min ～1.35m/min，目前四钢轧亚包晶钢的最大工作拉速为1.30m/min，经统计其加权平均铸坯宽度为1300mm；实际工作拉速为1.25m/min，浇注周期为53.2min/炉，与钢水供应周期41min/炉，相差约12min，造成炉机严重不匹配；随着亚包晶钢产量的进一步提升，在满负荷生产条件下，严重制约了产能的提升，将难以满足当前板材市场对小订单、小批量、特殊规格等的个性化生产需求，不但导致生产组织及质量稳定控制难度增大，而且严重制约了钢区产能释放，增加了生产成本。
基于上述现状，于2018年开始立项并实施该项目。本项目通过优化连铸工艺技术，稳步提升亚包晶钢最大工作拉速，不但对优化冶炼－连铸－加热－轧制生产节奏匹配及释放铸机产能，而且对铸坯质量的稳定控制及降本增效工作都具有十分重要的实际意义；此外，将为系列高强钢的放量及质量控制奠定扎实基础。
二、解决问题的思路与技术方案
解决问题的思路：基于现有铸机工艺技术装备水平，采用模拟软件全面分析研究影响亚包晶钢凝固终点的各类因素，建立凝固终点与各因素多元回归模型，以确保亚包晶钢最大工作拉速时其凝固终点不超过连铸机的冶金长度，保障铸机浇注安全；对结晶器冷却、振动模式、保护渣性能、二次冷却及高漏钢发生率、高裂纹比例等制约亚包晶钢拉速提升的关键环节或工艺进行系统研究，以实现亚包晶钢高拉速稳定生产。
技术方案：建立结晶器振动参数与结晶器保护渣耦合模型、高拉速条件下亚包晶钢窄面防鼓肚技术、高拉速条件下提高铸坯表面质量控制技术研究、高拉速条件下提高铸坯中心偏析质量控制技术研究。
三、主要创新性成果
1、建立结晶器振动参数与结晶器保护渣耦合模型。基于结晶器保护渣润滑与控制传热均衡机理，建立了高拉速条件下，保护渣性能指标与振动参数之间的联动耦合模式，开发了振幅随拉速增加，振频随拉速降低，负滑脱时间稳定控制在0.15s左右的新型振动模型，实现了高拉速工况下稳定生产，避免了粘结漏钢事件的发生；
2、高拉速条件下亚包晶钢窄面防鼓肚技术。基于初生凝固坯壳生长规律，为解决高拉速条件下铸坯窄面支撑不足的问题，创新性的提出了应用渐进式宽度足辊结构，实现了高拉速条件下窄面鼓肚量稳定控制在小于6mm；
3、高拉速条件下提高铸坯角部质量控制技术。创新性的提出了“结晶器均匀强冷 二冷均匀弱冷 减少额外机械应力”组合方式解决微合金化钢角部横裂纹的技术路线，显著改善了高拉速条件下亚包晶钢板坯角部质量，实现了系列高强钢高温热装；
4、高拉速条件下提高铸坯中心偏析质量控制技术。创新性的提出了“动态轻压下”与“二冷电磁搅拌辊”组合方式提高铸坯中心偏析的技术路线，qp980、950jj等亚包晶高强系列钢，铸坯中心偏析质量稳定控制在c1.0以上。
四、应用情况与效果
直接效益：亚包晶钢工作拉速最高达1.6m/min。2019年亚包晶钢拉速提升至1.40m/min以上共生产3021炉，产量92.4万吨；2020年亚包晶钢拉速提升至1.40m/min以上生产2659炉，81.7万吨； 2019年认定创效1513.9万元；2020年认定创效1331.7万元；2021年预期创效1903.9万元。
间接效益：由本项目形成的亚包晶钢板坯高拉速技术对采用板坯连铸机生产亚包晶钢的企业具有极佳的示范作用和借鉴作用，为进一步提高铸机单位时间生产效率、匹配炉机周期、降低工序成本，提高质量；提高热装比例，降低吨钢能源消耗提供了有利的条件，为实现极致高效创造了良好条件。
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