一、研究的背景與問題

亞包晶鋼是指等效碳Ceq在0.07%～0.15%之間，Mn≥0.80%，并含有Nb、V、Ti、Cu、P等微合金元素的鋼種，主要包括熱軋、酸洗、冷軋系列高強鋼及耐候等熱軋結構鋼。2017年亞包晶鋼產(chǎn)量占總產(chǎn)量比例為41%，其中鑄坯寬度≤1500mm斷面占比高達68%；而且隨著汽車輕量化的推進，熱軋高強鋼、酸洗高強鋼及冷軋高強鋼等亞包晶鋼產(chǎn)量呈持續(xù)上升趨勢，同時鑄坯寬度≤1500mm規(guī)格比例也呈現(xiàn)同步有所上升趨勢。

目前國內(nèi)各大鋼廠在生產(chǎn)亞包晶鋼時，實際最大工作拉速約為1.25 m/min ～1.35m/min，目前四鋼軋亞包晶鋼的最大工作拉速為1.30m/min，經(jīng)統(tǒng)計其加權平均鑄坯寬度為1300mm；實際工作拉速為1.25m/min，澆注周期為53.2min/爐，與鋼水供應周期41min/爐，相差約12min，造成爐機嚴重不匹配；隨著亞包晶鋼產(chǎn)量的進一步提升，在滿負荷生產(chǎn)條件下，嚴重制約了產(chǎn)能的提升，將難以滿足當前板材市場對小訂單、小批量、特殊規(guī)格等的個性化生產(chǎn)需求，不但導致生產(chǎn)組織及質(zhì)量穩(wěn)定控制難度增大，而且嚴重制約了鋼區(qū)產(chǎn)能釋放，增加了生產(chǎn)成本。

基于上述現(xiàn)狀，于2018年開始立項并實施該項目。本項目通過優(yōu)化連鑄工藝技術，穩(wěn)步提升亞包晶鋼最大工作拉速，不但對優(yōu)化冶煉－連鑄－加熱－軋制生產(chǎn)節(jié)奏匹配及釋放鑄機產(chǎn)能，而且對鑄坯質(zhì)量的穩(wěn)定控制及降本增效工作都具有十分重要的實際意義；此外，將為系列高強鋼的放量及質(zhì)量控制奠定扎實基礎。

二、解決問題的思路與技術方案

解決問題的思路：基于現(xiàn)有鑄機工藝技術裝備水平，采用模擬軟件全面分析研究影響亞包晶鋼凝固終點的各類因素，建立凝固終點與各因素多元回歸模型，以確保亞包晶鋼最大工作拉速時其凝固終點不超過連鑄機的冶金長度，保障鑄機澆注安全；對結晶器冷卻、振動模式、保護渣性能、二次冷卻及高漏鋼發(fā)生率、高裂紋比例等制約亞包晶鋼拉速提升的關鍵環(huán)節(jié)或工藝進行系統(tǒng)研究，以實現(xiàn)亞包晶鋼高拉速穩(wěn)定生產(chǎn)。

技術方案：建立結晶器振動參數(shù)與結晶器保護渣耦合模型、高拉速條件下亞包晶鋼窄面防鼓肚技術、高拉速條件下提高鑄坯表面質(zhì)量控制技術研究、高拉速條件下提高鑄坯中心偏析質(zhì)量控制技術研究。

三、主要創(chuàng)新性成果

1、建立結晶器振動參數(shù)與結晶器保護渣耦合模型?；诮Y晶器保護渣潤滑與控制傳熱均衡機理，建立了高拉速條件下，保護渣性能指標與振動參數(shù)之間的聯(lián)動耦合模式，開發(fā)了振幅隨拉速增加，振頻隨拉速降低，負滑脫時間穩(wěn)定控制在0.15s左右的新型振動模型，實現(xiàn)了高拉速工況下穩(wěn)定生產(chǎn)，避免了粘結漏鋼事件的發(fā)生；

2、高拉速條件下亞包晶鋼窄面防鼓肚技術?；诔跎膛鳉どL規(guī)律，為解決高拉速條件下鑄坯窄面支撐不足的問題，創(chuàng)新性的提出了應用漸進式寬度足輥結構，實現(xiàn)了高拉速條件下窄面鼓肚量穩(wěn)定控制在小于6mm；

3、高拉速條件下提高鑄坯角部質(zhì)量控制技術。創(chuàng)新性的提出了“結晶器均勻強冷+二冷均勻弱冷+減少額外機械應力”組合方式解決微合金化鋼角部橫裂紋的技術路線，顯著改善了高拉速條件下亞包晶鋼板坯角部質(zhì)量，實現(xiàn)了系列高強鋼高溫熱裝；

4、高拉速條件下提高鑄坯中心偏析質(zhì)量控制技術。創(chuàng)新性的提出了“動態(tài)輕壓下”與“二冷電磁攪拌輥”組合方式提高鑄坯中心偏析的技術路線，QP980、950JJ等亞包晶高強系列鋼，鑄坯中心偏析質(zhì)量穩(wěn)定控制在C1.0以上。

四、應用情況與效果

直接效益：亞包晶鋼工作拉速最高達1.6m/min。2019年亞包晶鋼拉速提升至1.40m/min以上共生產(chǎn)3021爐，產(chǎn)量92.4萬噸；2020年亞包晶鋼拉速提升至1.40m/min以上生產(chǎn)2659爐，81.7萬噸；2019年認定創(chuàng)效1513.9萬元；2020年認定創(chuàng)效1331.7萬元；2021年預期創(chuàng)效1903.9萬元。

間接效益：由本項目形成的亞包晶鋼板坯高拉速技術對采用板坯連鑄機生產(chǎn)亞包晶鋼的企業(yè)具有極佳的示范作用和借鑒作用，為進一步提高鑄機單位時間生產(chǎn)效率、匹配爐機周期、降低工序成本，提高質(zhì)量；提高熱裝比例，降低噸鋼能源消耗提供了有利的條件，為實現(xiàn)極致高效創(chuàng)造了良好條件。