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(qiáng)鋼及耐候等熱軋結(jié)構(gòu)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(dá)68%；而且隨著汽車輕量化的推進(jìn)，熱軋高強(qiáng)鋼、酸洗高強(qiáng)鋼及冷軋高強(qiáng)鋼等亞包晶鋼產(chǎn)量呈持續(xù)上升趨勢(shì)，同時(shí)鑄坯寬度≤1500mm規(guī)格比例也呈現(xiàn)同步有所上升趨勢(shì)。
目前國內(nèi)各大鋼廠在生產(chǎn)亞包晶鋼時(shí)，實(shí)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(jì)其加權(quán)平均鑄坯寬度為1300mm；實(shí)際工作拉速為1.25m/min，澆注周期為53.2min/爐，與鋼水供應(yīng)周期41min/爐，相差約12min，造成爐機(jī)嚴(yán)重不匹配；隨著亞包晶鋼產(chǎn)量的進(jìn)一步提升，在滿負(fù)荷生產(chǎn)條件下，嚴(yán)重制約了產(chǎn)能的提升，將難以滿足當(dāng)前板材市場(chǎng)對(duì)小訂單、小批量、特殊規(guī)格等的個(gè)性化生產(chǎn)需求，不但導(dǎo)致生產(chǎn)組織及質(zhì)量穩(wěn)定控制難度增大，而且嚴(yán)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(xiàng)并實(shí)施該項(xiàng)目。本項(xiàng)目通過優(yōu)化連鑄工藝技術(shù)，穩(wěn)步提升亞包晶鋼最大工作拉速，不但對(duì)優(yōu)化冶煉－連鑄－加熱－軋制生產(chǎn)節(jié)奏匹配及釋放鑄機(jī)產(chǎn)能，而且對(duì)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(shí)際意義；此外，將為系列高強(qiáng)鋼的放量及質(zhì)量控制奠定扎實(shí)基礎(chǔ)。
二、解決問題的思路與技術(shù)方案
解決問題的思路：基于現(xiàn)有鑄機(jī)工藝技術(shù)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(diǎn)的各類因素，建立凝固終點(diǎn)與各因素多元回歸模型，以確保亞包晶鋼最大工作拉速時(shí)其凝固終點(diǎn)不超過連鑄機(jī)的冶金長度，保障鑄機(jī)澆注安全；對(duì)結(jié)晶器冷卻、振動(dòng)模式、保護(hù)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(guān)鍵環(huán)節(jié)或工藝進(jìn)行系統(tǒng)研究，以實(shí)現(xiàn)亞包晶鋼高拉速穩(wěn)定生產(chǎn)。
技術(shù)方案：建立結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)與結(jié)晶器保護(hù)渣耦合模型、高拉速條件下亞包晶鋼窄面防鼓肚技術(shù)、高拉速條件下提高鑄坯表面質(zhì)量控制技術(shù)研究、高拉速條件下提高鑄坯中心偏析質(zhì)量控制技術(shù)研究。
三、主要?jiǎng)?chuàng)新性成果
1、建立結(jié)晶器振動(dòng)參數(shù)與結(jié)晶器保護(hù)渣耦合模型?；诮Y(jié)晶器保護(hù)渣潤滑與控制傳熱均衡機(jī)理，建立了高拉速條件下，保護(hù)渣性能指標(biāo)與振動(dòng)參數(shù)之間的聯(lián)動(dòng)耦合模式，開發(fā)了振幅隨拉速增加，振頻隨拉速降低，負(fù)滑脫時(shí)間穩(wěn)定控制在0.15s左右的新型振動(dòng)模型，實(shí)現(xiàn)了高拉速工況下穩(wěn)定生產(chǎn)，避免了粘結(jié)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(shù)?；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(yīng)用漸進(jìn)式寬度足輥結(jié)構(gòu)，實(shí)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(shù)。創(chuàng)新性的提出了“結(jié)晶器均勻強(qiáng)冷+二冷均勻弱冷+減少額外機(jī)械應(yīng)力”組合方式解決微合金化鋼角部橫裂紋的技術(shù)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(shí)現(xiàn)了系列高強(qiáng)鋼高溫?zé)嵫b；
4、高拉速條件下提高鑄坯中心偏析質(zhì)量控制技術(shù)。創(chuàng)新性的提出了“動(dòng)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(shù)路線，QP980、950JJ等亞包晶高強(qiáng)系列鋼，鑄坯中心偏析質(zhì)量穩(wěn)定控制在C1.0以上。
四、應(yīng)用情況與效果
直接效益：亞包晶鋼工作拉速最高達(dá)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(rèn)定創(chuàng)效1513.9萬元；2020年認(rèn)定創(chuàng)效1331.7萬元；2021年預(yù)期創(chuàng)效1903.9萬元。
間接效益：由本項(xiàng)目形成的亞包晶鋼板坯高拉速技術(shù)對(duì)采用板坯連鑄機(jī)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(jìn)一步提高鑄機(jī)單位時(shí)間生產(chǎn)效率、匹配爐機(jī)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(shí)現(xiàn)極致高效創(chuàng)造了良好條件。
