我国薄板坯连铸连轧技术成就综述

我国薄板坯连铸连轧技术成就综述
薄板坯连铸连轧已成为热轧薄板的重要生产方式之一，截至2013年底，我国已建成或在建15条（30流）薄板坯连铸连轧生产线,年生产能力约3724万吨，如附表所示。

我国已成为全球拥有薄板坯连铸连轧生产线最多、产能最大的国家，而且在薄板坯连铸连轧技术领域取得了重要的成就。

成就之一：薄板坯连铸连轧物理冶金过程研究
薄板坯连铸连轧物理冶金特点及其组织演变规律。

薄板坯连铸连轧技术进入中国后的前几年，珠钢、北京科技大学、钢铁研究总院基于普通C-Mn钢进行了大量基础研究，揭示了薄板坯连铸连轧物理冶金过程中的组织演变规律：一是连铸凝固速率高，铸态组织晶粒细小、均匀。

二是轧制前原始奥氏体晶粒粗大，仍呈现为铸造树枝晶状。

三是虽然薄板坯连铸连轧过程总变形量小，但通过高速、大应变量的道次变形，最终产品晶粒明显细化。

钢中纳米粒子的发现。

研究发现，普通C-Mn钢采用相同的成分设计和轧制工艺，薄板坯连铸连轧的产品强度比传统流程高50MPa~100MPa。

对此，珠钢、北京科技大学、钢铁研究总院陆续在其研究中发现，钢中存在大量纳米尺寸的氧化物和硫化物，以及大量尺寸<20nm的沉淀粒子。

研究人员根据Orowan理论的位错越过粒子机制和Gladman等的理论，采用Ashby-Orowan修正模型模拟计算，结果表明，纳米析出物起到了沉淀强化作用。

成就之二：薄规格产品生产技术
一方面，薄板坯连铸连轧技术衔接段采用辊底式均热炉，连铸坯出连铸机后处于加热或均热的环境中，使铸坯在进轧机前具有良好的温度均匀性，这是进行均匀热变形的前提条件；另一方面，连铸坯直接轧制为半无头和无头轧制工艺的实施提供了有利的条件，即不需复杂庞大的焊接设备焊接铸坯，因此薄板坯连铸连轧流程适于生产薄和超薄规格产品。

单坯轧制技术。

珠钢针对薄规格轧制过程中机架负荷较大、轧辊磨损严重、轧机振动剧烈、轧破堆钢甩尾等关键技术难题，提出轧辊凸度控制技术，包括热凸度模型、轧辊磨损模型和工作辊辊形，解决了轧辊凸度变化复杂导致板形严重恶化的关键技术；通过研究轧机振动控制技术、微张力控制技术、轧件稳定运行控制技术和轧制时序控制技术，解决了轧制过程无法稳定进行的技术难题，堆钢、甩
尾事故减少90%；通过轧辊长寿技术，包括低应力抗剥落支承辊辊形、新型工艺润滑技术、轧辊材质和辊径配置的研究，使前段、后段工作辊和支承辊的轧制周期分别延长了80%、33%和50%，实现了薄规格产品的批量生产。

武钢采用超薄规格轧制新技术已批量生产厚度1.2mm、屈服强度700MPa级超高强钢和厚度1.4mm、碳含量0.3%~1%复杂成分钢。

唐钢采用超薄规格轧制新技术最薄生产规格达到0.8mm，已批量生产厚度1.0mm薄规格产品。

半无头轧制技术。

半无头轧制技术能显著提高产品的厚度精度和板形质量，同时提高产品的通卷组织性能稳定性、均匀性和成材率。

涟钢采用长269m、厚70mm 超长连铸坯轧制出0.77mm的热轧超薄宽带钢，并具有良好的技术指标。

目前采用半无头轧制技术批量生产的高质量薄和超薄规格宽带钢系列产品，包括中低碳钢、冲压用钢、低合金高强钢、双相钢、电工钢等12个钢种。

成就之三：薄板坯连铸连轧微合金化技术
微合金化技术是提高钢材综合性能的有效技术措施，随着薄板坯连铸连轧技术的推广应用，人们研究了基于薄板坯连铸连轧流程微合金化技术的相关问题，取得了许多成果，初步形成了薄板坯连铸连轧微合金化技术体系的框架。

薄板坯连铸连轧钛微合金化技术。

珠钢与北京科技大学、钢铁研究总院合作，系统研究了薄板坯连铸连轧流程Ti微合金化技术的相关问题，对Ti微合金化技术有了新的认识。

一是确定了薄板坯连铸连轧流程中含钛(Ti)析出物的析出规律。

二是提出Mn-Ti协同TiC粒子细化技术，增强沉淀强化作用。

三是提出Mn-Ti协同针状铁素体组织调控技术，以及低成本地生产针状铁素体钢的新技术路线。

珠钢、武钢据此开发出Ti微合金化钢生产技术，批量生产屈服强度为450MPa~700MPa级的Ti微合金化高强和超高强耐候钢，产品已广泛应用于集装箱、汽车和工程机械制造等领域。

薄板坯连铸连轧钒微合金化技术。

珠钢通过V-N微合金化技术，已在电炉—薄板坯连铸连轧流程上生产出屈服强度达到550MPa级的高成型性结构钢，铁素体晶粒尺寸为3μm~4μm。

马钢和安徽工业大学在转炉—薄板坯连铸连轧流程上采用钒氮微合金化技术，开发了X60管线钢和Q345D、Q460D低合金高强度钢。

薄板坯连铸连轧铌微合金化技术。

试验研究结果和工业化生产经验表明，混晶是Nb微合金化技术应用于薄板坯连铸连轧流程面临的关键技术问题。

为此，人们
展开了一系列的研究，并找到了一定程度上解决问题的办法，即避免在部分再结晶区的变形。

目前，Nb微合金化技术已广泛地应用于薄板坯连铸连轧流程。

珠钢采用Nb-Ti 复合微合金化技术开发了QStE340-460TM系列高强汽车用钢，用60mm铸坯开发出9.5mm的X60管线钢、7.1mm的X65管线钢和J55石油套管用钢。

涟钢开发了汽车大梁板LG510L、LG590L和Q345C。

包钢开发了X52、X56和X60等系列管线钢和J55石油套管等产品，利用铌、钛复合微合金化技术开发了汽车冲压结构用高强度钢带QStE380TM、FAS355L。

马钢开发了低合金高强度钢Q460D。

邯钢开发了汽车大梁板H510L，采用铌、钒、钛复合微合金化技术开发了X60管线钢。

薄板坯连铸连轧硼微合金化技术。

珠钢采用B微合金化技术，开发出冷轧原料SPHC、SPHD、SPHE，产品组织显著粗化、强度降低。

唐钢采用B微合金化和铁素体轧制等技术措施，使SPHD钢的平均屈服强度降到230MPa，比传统流程生产的同类产品降低61MPa。

马钢采用B微合金化技术生产SPHC钢，发现加B钢的屈服强度比不加B钢平均降低约19MPa。

涟钢加入0.003%~0.007%的B使屈服强度降低20MPa~30MPa。

但进一步的研究表明，加B后的冷轧原料冷轧退火后的冲压性能比不加B的低。

因此，现在薄板坯连铸连轧冷轧原料用钢不添加B，而是通过控制C、Si、Mn成分控制钢中纳米AlN析出及晶粒细化，通过控制均热、热轧、冷却方式和路径，提高卷取温度等措施，降低钢的屈服强度。

成就之四：中高碳钢生产技术
薄板坯连铸连轧流程钢水凝固速率高，铸坯在均热炉温度低、时间短，道次压下量大，有助于抑制化学成分偏析、细化非金属夹杂物、降低表面脱碳、减小珠光体片层间距，一定程度上缓解了传统流程生产中高碳板带钢存在的成分偏析、表层脱碳、组织性能不稳定等问题，适于生产高质量的中高碳钢板带。

目前，珠钢、涟钢、武钢、唐钢等基于薄板坯连铸连轧流程开发并批量生产中高碳优质碳素钢（30#、45#、50#、60#、65#）、碳素工具钢（T7、T8、T10、SK85、SK4、SK5、M100）、弹簧钢（65Mn、60Si2Mn）、合金结构钢（20CrMo、30CrMo、42CrMo、40Cr、50CrV4）和合金工具钢（75Cr1、8CrV2、SKS51）等在内的5个
系列、35个牌号的中高碳钢，最高碳含量达到1.0%，拓宽了薄板坯连铸连轧流程的产品范围，产品已广泛应用于汽车制造、工程机械、特种设备、高端锯片和专用器具等领域。

与传统热连轧流程相比，薄板坯连铸连轧流程生产的中高碳钢板带具有良好的产品质量：碳的最大偏析度小于1.2，较传统流程的2.0有明显改善；单面脱碳层深度小于1.0%，为传统流程脱碳层深度的30%~60%；厚度波动小于±10μm（头尾部分小于±25μm），平直度控制在±10I之内，凸度偏差小于±10μm；珠光体片层间距显著减小，有利于提高材料的综合性能。

成就之五：硅钢生产技术
当今冷轧硅钢以高性能为技术发展方向，产品趋向薄规格、铁损更低、磁感更高，并紧紧围绕着薄板坯连铸连轧工艺流程的改进展开研究。

我国利用薄板坯连铸连轧流程生产硅钢取得了较好的效果，特别是中低牌号无取向硅钢的生产技术取得了重大成果。

涟钢、唐钢、邯钢、通钢、马钢、武钢等多家薄板坯连铸连轧生产厂纷纷开展了无取向硅钢的开发研究。

涟钢主要以生产半工艺无取向硅钢为主。

唐钢FTSR生产线生产无取向硅钢TCW800。

邯钢生产H50W800冷硬卷，生产高效电机用无取向硅钢。

武钢已批量生产中低牌号无取向硅钢（50W1300~50W470），通过大生产开发出取向硅钢，解决了生产中的一些技术难题。

对未来的展望
面对目前钢铁产能过剩，特别是热轧板卷严重过剩的现实，薄板坯连铸连轧产线面临传统产线日益严峻的挑战。

与传统热连轧产线相比，薄板坯连铸连轧产线在部分高附加值产品和制造成本方面具有明显的优势。

相信通过发挥流程优势、解决存在的问题，薄板坯连铸连轧技术将具有更加广阔的发展前景。

未来，我国应该充分发挥薄板坯连铸连轧产线在生产薄规格、高强度、复杂成分钢（包括中高碳钢、硅钢）等产品方面的优势，与传统产线合理分工，提高薄板坯连铸连轧产线的盈利能力和竞争力。

继续开展均热炉炉底辊结构和材料的研究，解决产品表面质量，特别是下表面不良的问题，为高附加值产品开发生产奠定基础，如高牌号电工钢。

开展连铸机高拉速技术的研究，一方面使连铸工序与热连轧工序生产能力的匹配更趋合理，提高整体产线的竞争力；另一方面进一步改善
铸坯的质量，扩大品种范围。

研究开发辊底式均热炉的节能技术，进一步降低能耗，提高产线竞争力。

研究开发无头轧制关键技术和装备，实现无头轧制技术的国产化，推动无头轧制技术的产业化。