王國連：鑄軋一體化技術(shù)是鋼鐵制造流程界面技術(shù)的重大進步

9月26日，首鋼京唐公司鋼軋部黨委書記王國連在第四屆全國鋼鐵行業(yè)“新知識、新技術(shù)、新理念”交流大會上圍繞獲得2024年冶金科學(xué)技術(shù)獎特等獎的項目“MCCR多模式全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)集成與創(chuàng)新”做了經(jīng)驗分享。

王國連介紹，鋼鐵制造流程的演進由間歇型向準(zhǔn)連續(xù)型甚至連續(xù)型過渡。以薄板坯連鑄連軋為代表的近終形制造技術(shù)，是鋼鐵制造流程優(yōu)化、重構(gòu)的重要方向，是實現(xiàn)低碳、高效生產(chǎn)高強薄規(guī)格帶鋼的主要途徑之一。

首鋼2015年開始謀劃建設(shè)京唐二期一步工程，擬新建1條與現(xiàn)有4條熱連軋產(chǎn)線分工明確、優(yōu)勢互補的專業(yè)化高強薄規(guī)格熱軋產(chǎn)線。薄板坯連鑄連軋技術(shù)30多年間歷經(jīng)三代發(fā)展，形成了CSP、FTSR、ISP、CEM、ESP等多種技術(shù)形式。以ESP為代表的第三代技術(shù)采用無頭軋制，可以穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品。

“第三代技術(shù)以連鑄的高拉速、高鋼通量實現(xiàn)與熱連軋全連續(xù)無頭軋制，被稱為薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化。”王國連說道。

首鋼通過整合國際、國內(nèi)優(yōu)勢資源，采用自主創(chuàng)新與集成創(chuàng)新相結(jié)合的方式，開發(fā)全新的第三代薄板坯連鑄連軋技術(shù)，即多模式全連續(xù)鑄軋生產(chǎn)線，生產(chǎn)線采用了最新的技術(shù)和全新布局，目標(biāo)是在高鋼通量條件下實現(xiàn)多品種、多規(guī)格靈活生產(chǎn)，使產(chǎn)品質(zhì)量更優(yōu)良。

首鋼通過開展工藝技術(shù)與裝備創(chuàng)新，攻克了多品種、多規(guī)格靈活生產(chǎn)、全品種高鋼通量連鑄、超潔凈鋼水高效低成本冶煉、長輥期下高精度質(zhì)量控制等技術(shù)難題。

王國連介紹，該項目實現(xiàn)了4項創(chuàng)新：

一是首創(chuàng)單坯/半無頭/全無頭軋制多模式薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)。該項目首次在無頭軋制生產(chǎn)線增設(shè)多功能隧道式均熱爐，開發(fā)出無頭軋制模式在線調(diào)寬、不同模式的軋制控制策略等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)多品種、多寬度、多種軋制模式，以及單澆次多輥期的靈活生產(chǎn)，鋼水至鋼卷綜合成材率達到98.7%，無頭軋制在線調(diào)寬量達到80毫米，無頭軋制比例達到96%以上。

二是首次提出“鋼通量指數(shù)”概念，建立高拉速高鋼通量薄板坯連鑄控制技術(shù)體系。首鋼主導(dǎo)設(shè)計了“小輥徑、變輥間距”輥列與“L”型水槽強冷卻結(jié)晶器，開發(fā)了五孔島式結(jié)構(gòu)浸入式水口、結(jié)晶器流場精準(zhǔn)控制、高潤滑控?zé)岜Ｗo渣、激光3D打印銅板修復(fù)等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)了110毫米鑄坯最高拉速6.0米/分鐘，“鋼通量指數(shù)”達到660毫米·米/分鐘，結(jié)晶器液面≤±3毫米命中率99.8%。

三是首創(chuàng)“KR-BOF-VD-LF-MCCR”和“KR-BOF-LF-(VD)-MCCR”工藝路線。該項目開發(fā)出VD精準(zhǔn)脫碳、防增硅高硫容量渣系及高效深脫硫等關(guān)鍵技術(shù)，實現(xiàn)≤0.03%低硅、≤0.0020%超低硫、≤0.01%超低碳系列鋼種及T[O]≤0.001%超潔凈鋼高效穩(wěn)定生產(chǎn)，LF-VD雙聯(lián)精煉供鋼周期低至29分鐘，滿足高鋼通量連鑄長周期連澆要求。

四是首次提出長輥期下薄寬帶鋼質(zhì)量動態(tài)精準(zhǔn)耦合調(diào)控策略。該項目開發(fā)出無頭軋制模式粗精軋凸度雙閉環(huán)、氧化鐵皮與性能一致性控制等關(guān)鍵技術(shù)。實現(xiàn)全無頭軋制板帶凸度命中率98.5%，單輥期軋制里程達到264千米，1500兆帕高強鋼穩(wěn)定生產(chǎn)，吉帕級薄規(guī)格高強鋼同規(guī)格性能波動≤±30兆帕。

“多模式全連續(xù)鑄軋生產(chǎn)線解決了薄規(guī)格高強產(chǎn)品生產(chǎn)穩(wěn)定性、板形控制、扁卷等系列難題，SHR780/980MS、HR1200/1800HS、SQ550FRW等牌號1.3毫米及以下產(chǎn)品實現(xiàn)首鋼獨家供貨。”王國連表示。

首鋼圍繞多模式全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)申請發(fā)明專利70項，其中獲授權(quán)34項，申報團體標(biāo)準(zhǔn)2項，獲批企業(yè)技術(shù)秘密11項。經(jīng)評定，該項目成果總體達到國際領(lǐng)先水平。該技術(shù)在首鋼京唐MCCR產(chǎn)線得到穩(wěn)定應(yīng)用，近3年累積生產(chǎn)高質(zhì)量薄寬規(guī)格熱寬帶鋼536.1萬噸，銷售收入達到175.3億元、效益4.75億元，實現(xiàn)流程降碳59.47萬噸。

MCCR多模式全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)集成與創(chuàng)新是該項目團隊整合國際、國內(nèi)優(yōu)勢資源，自主創(chuàng)新與集成創(chuàng)新相結(jié)合的成功范例，首次應(yīng)用的鑄坯增厚、高拉速在線調(diào)寬、橫磁感應(yīng)加熱、多點式除鱗等技術(shù)在近幾年新建的產(chǎn)線中得到應(yīng)用，引領(lǐng)并推動了薄板坯鑄軋一體化技術(shù)的多元化發(fā)展，為鋼鐵流程低碳化、綠色化發(fā)展做出重要貢獻。

在王國連看來，全連續(xù)鑄軋一體化與無頭軋制技術(shù)在不同層面上有著質(zhì)的區(qū)別。

從流程學(xué)意義上看，無頭軋制是工序內(nèi)部技術(shù)升級，而鑄軋一體化技術(shù)是鋼鐵制造流程界面技術(shù)的重大進步，是流程結(jié)構(gòu)的重構(gòu)升級。使連鑄-軋鋼界面由傳統(tǒng)流程的主界面變?yōu)?ldquo;亞界面”甚至“無界面”，實現(xiàn)了從鋼水到鋼卷的全連續(xù)化生產(chǎn)，使板帶材生產(chǎn)過程由“半連續(xù)”“準(zhǔn)連續(xù)”進化為“全連續(xù)”。

從品種質(zhì)量層面看，無頭軋制主要目標(biāo)是生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品，而鑄軋一體化不是僅僅可以生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼產(chǎn)品，還由于從連鑄拉速到帶鋼的軋制速度、溫度、張力都是恒定的，使產(chǎn)品尺寸精度、板形質(zhì)量均有大幅度提升。

從“雙碳”戰(zhàn)略層面看，鑄軋一體化流程更加綠色低碳，直接碳排放強度僅為常規(guī)連鑄—熱軋流程的1/10～1/5，如果全部采用電加熱和綠電，可實現(xiàn)零碳排放。

王國連認(rèn)為，隨著薄板坯連鑄連軋技術(shù)的快速發(fā)展，契合“雙碳”戰(zhàn)略目標(biāo)要求，熱軋板帶材產(chǎn)品生產(chǎn)方式有形成“三足鼎立”的趨勢。

常規(guī)連鑄-熱連軋產(chǎn)線定位于生產(chǎn)高潔凈度、高表面要求的高端冷軋基料（如汽車面板），高牌號硅鋼、厚規(guī)格板卷（如管線鋼），以及小批量難澆、難軋品種，適宜對接高爐—轉(zhuǎn)爐長流程。

新一代雙流薄板坯連鑄連軋產(chǎn)線定位于生產(chǎn)大批量普通熱軋產(chǎn)品（含中低牌號硅鋼），以單坯軋制為主，可考慮半無頭軋制（不追求薄規(guī)格，有利于成材率和板形控制），可對接高爐—轉(zhuǎn)爐長流程，更適合電爐短流程。

薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化產(chǎn)線定位生產(chǎn)薄規(guī)格“以熱代冷”產(chǎn)品；薄規(guī)格高強鋼；中高碳“低偏析”產(chǎn)品。

王國連表示，在“雙碳”目標(biāo)的引領(lǐng)下，薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)是板帶材生產(chǎn)流程優(yōu)化創(chuàng)新的重要技術(shù)方向，是鋼軋界面優(yōu)化的終極實現(xiàn)（消除界面），可實現(xiàn)較大幅度的減碳。

隨著技術(shù)不斷升級迭代，薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化技術(shù)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可以在絕大多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域替代常規(guī)熱連軋產(chǎn)品及部分冷軋產(chǎn)品，尺寸精度及板形更優(yōu)，成材率更高，生產(chǎn)成本更低，實現(xiàn)以“更生態(tài)的流程”生產(chǎn)“更綠色的產(chǎn)品”的目標(biāo)。

備注：數(shù)據(jù)僅供參考，不作為投資依據(jù)。