殷瑞钰：中国薄板坯连铸连轧的进展与展望

    自“2002年薄板坯连铸连轧国际研讨会”召开以来短短的几年中，世界和中国薄板坯连铸连轧生产都取得了显著的进步，现在中国已迅速地发展成为采用薄板坯连铸连轧工艺的主要国家之一，为促进现代钢铁生产流程的发展作出了贡献。

    薄板坯连铸连轧在中国的发展与进步　　
    进入新世纪后中国处于钢铁生产高速增长的新时期，同时也加快了工艺流程结构优化的步伐，特别是一批中型钢铁企业和大型钢铁企业进行了产品结构转型或流程优化，这使薄板坯连铸连轧这一新工艺在中国得到了快速发展。

    （1）生产效率循序提高
    从表1可见，2002年以后，中国薄板坯连铸连轧生产的热轧卷产量分别以每年增加63%、71%和40%的速度递增，3年增加2.88倍。2005年薄板坯连铸连轧生产线生产的热轧带卷产量达到1896万ｔ，其中冷轧坯料328.9万ｔ占17.3%，热轧商品卷中宽带1567万ｔ，占中国热轧商品中宽带产量3399万ｔ的46.1%，占全部热轧商品板材产量6649万ｔ的23.6%。2005年为止，包括2005年新投产的本钢、通钢ＦＴＳＲ生产线、济钢ＡＳＰ、鞍钢新区的第二条ＡＳＰ生产线，中国已有11条薄板坯连铸连轧生产线投入生产，其中有10条生产线与转炉相匹配，总能力超过2500万ｔ/ａ，占世界薄板坯连铸连轧生产能力的1/3左右。表2列出了上述各厂薄板坯连铸连轧生产线产品规格和轧机配置。

    表1　中国薄板坯连铸连轧(热轧卷)产量发展情况（万ｔ/ａ）

    注：1)鞍钢为2条ＡＳＰ生产线；2)济钢产量为连铸坯但均轧成热轧薄带故记入产量，热连轧2006年投产。

    表2　2005年中国薄板坯连铸连轧生产线产品规格及轧机配置

    在生产作业上看，中国的薄板坯连铸连轧厂一般都能在投产后迅速实现月达产和年达产。包钢、邯钢的ＣＳＰ生产线、鞍钢的ＡＳＰ生产线、唐钢的ＦＴＳＲ(ＵＴＳＰ)生产线都达到或超过了原设计的年产能力，走在世界同类生产线的前列。各厂都能迅速地掌握工艺操作、设备维护等技术，运行平稳，事故较少，这也是中国薄板坯连铸—连轧生产效率快速提高的重要原因。例如鞍钢、包钢、唐钢、邯钢等厂都实现了单流或双流月无漏钢的目标，鞍钢2004年全年漏钢率仅为0 023%，已与常规连铸国际先进水平相当。包钢连续实现最高连浇22炉、26炉、29炉和30炉的记录，包钢还与唐钢一起交替刷新了月产连铸坯24.3万ｔ、24.66万ｔ、25.34万ｔ、25.69万ｔ、26.3万ｔ、27.6万ｔ的新记录。唐钢日产超万吨并在2005年率先实现年产量超过300万ｔ。

    （2）产品开发有新进展，并逐渐形成各厂特色
    中国薄板坯连铸连轧生产线不仅生产效率高，同时也开展了大量的产品开发工作，各厂都取得了具有自己特色的产品研发成绩，有的已实现了批量生产。可以说中国薄板坯连铸连轧的生产效率与产品开发基本上实现了同步增长。产量增长必须做到工艺、装备正常化，加上积累的生产管理经验，实际上是产品开发的重要基础，而产品开发又促进了工艺、装备及管理的进一步优化。
    首先，各厂在生产细晶与超细晶钢、低碳高强度钢、微合金化铌、钒、钛高强钢板的实践中取得成功。如珠江钢厂ＣＳＰ作业线已成为全球集装箱用薄钢板最大供应商，其中包括了厚度≤1.6ｍｍ的超高强度(σｓ≥720ＭＰａ、σｂ≥770ＭＰａ)集装箱用薄钢板。包钢批量地生产了铌微合金化高强度钢板并解决了铌微合金化钢种的混晶问题。
    珠钢和北京科技大学合作开发的低碳高强度汽车大梁板ＺＪ550Ｌ的细晶组织，平均铁素体晶粒尺寸为5.5μｍ。另外，在珠钢开发的Ｔｉ微合金化高强耐大气腐蚀钢的工艺中，成功地解决了含Ｔｉ钢板带沿板卷长度方向性能波动较大的问题，通板性能良好且均匀，通板屈服强度差最大为30ＭＰａ，抗拉强度差最大为25ＭＰａ。
    第二，在生产低碳冷轧坯料方面获得成功。马钢ＣＳＰ生产线在进行开发研究后，已成功地将冷轧基料在热轧卷产量中的比例由30%提高到75%以上。
    第三，进行了铁素体轧制、半无头轧制等先进工艺的研究与工业化试验。例如涟钢和唐钢半无头轧制试验已超过千吨级的规模，唐钢、珠钢等厂还进行了铁素体轧制的试验研究。
    第四，薄规格产品的试生产也取得进展，2005年珠钢≤2ｍｍ的热轧卷占总产量的47.6%，涟钢、唐钢、珠钢都试轧出0.78～0.97ｍｍ厚的热轧卷。
    第五，相关工厂、科研院所、高等学校在产品开发方面，注意薄板坯连铸连轧流程工艺的特点，从理论上进行研究，找出成分控制、洁净度控制、凝固、均热、轧制、冷却与钢材组织性能的关系。北京科技大学与珠钢合作，发现在普通低碳钢热轧板卷中存在着纳米尺度的析出物，具有显著的沉淀强化作用，并在实验室条件下，通过回火快冷处理(已申请国家发明专利)，证明对薄板坯连铸连轧钢板性能的调控尚有较大发展空间，这方面的探索虽然还有待进一步深入，但对选择ＴＳＣＲ工艺参数、保证质量、提高生产效率会有促进作用，对揭示这一流程产品组织性能变化的规律、有目的地优化工艺与装备配置、选择最佳产品结构系列都具有重要的意义。

    （3）耐材、装备国产化程度与相关技术水平都有明显的提高
    耐火材料、备品备件等有效供应是薄板坯连铸连轧生产线能够稳定、高效进行生产的必要保证，各厂都十分重视，因而取得了不小的进步。
    第一，唐钢ＦＴＳＲ生产线2005年以来，结晶器浸入式水口和保护渣全面实现了国产化，质量很好而成本却大大降低。就浸入式水口而言，不仅改进了材质而且改进了水口的形状结构，长寿高效(可以满足≥12ｈ以上的使用寿命)，也有利于提高铸坯质量。珠钢等厂也积极进行了国产浸入式水口、长水口、塞棒的批量试验，取得了良好进展。
    第二，钢铁研究总院、各厂都对引进结晶器的结构形状、材质、加工技术进行了优化，使不同宽度、厚度的铸坯生产减少了裂纹等缺陷，延长了使用寿命。宝钢技术研究院对薄板坯流程的装备与工艺技术开展综合分析与研究，并取得了多项专利性成果。宝钢自行开发不同宽度的低应力结晶器已成功用于包钢，提高了质量和生产效率。
第三，现在，中国薄板坯连铸连轧生产线的大部分机械装备已基本实现国产化。首钢机修总厂等制造厂在装备结构改进，加工技术优化等方面进行了研究，邯钢等厂对轧机的工艺润滑系统也有新的改进。

    （4）开始在国际上输出高效化生产的技术和管理经验　　
    中国不仅在同类型的薄(中)板坯连铸连轧生产线生产效率取得了明显的进步，而且还开始这一领域的技术服务。2004年包钢正式帮助马来西亚ＭＥＧＡＳＴＥＥＬ钢厂在3个月内实现月达产(15万ｔ/月)，6个月后月产量提高到17万ｔ，继而又与泰国ＮＳＭ厂签订了提高产量的合同。
    总之，6年多来，中国薄板坯连铸连轧工艺快速发展并取得了明显的业绩，但这种先进流程在中国的生产时间还很短，目前在流程装备配置、生产工艺、质量与品种方面还存在某些有待改进的问题，还有很多的开发研究工作和管理工作要做，需要充分挖掘这一工艺特有的潜力。

    重点思考的问题
    （1）流程配置对生产效率与质量的影响
    中国的薄板坯连铸连轧是以转炉流程为主的，这有利于充分利用轧机能力和提高生产效率。但是有的钢厂由于建设时的条件限制，例如有的企业转炉吨位过小、有的还采用混铁炉等设备，有的缺乏铁水预处理装备、二次冶金装置的选择不合理以及全厂总图布置不合理等因素，出现了炼钢炉、精炼炉成为生产“瓶颈”的现象，无论是转炉流程还是电炉流程都出现了炼钢炉要连续出2炉钢水之后，连铸机才能开始运行的现象，不仅能耗高，而且影响整条作业线生产能力的发挥。
    有的为了提高生产能力，选择的铸坯较厚及往复式粗轧机架等配置，但在进一步提高生产能力和生产薄规格带材时，粗轧机的通过能力与生产效率却成了生产的限制环节。
    这表明，要使这一新流程充分发挥生产能力，流程各工序的能力、功能、总图的合理配置还有待进一步研究。

    （2）工艺制度优化的研究应更加予以关注
    从有的钢厂的工艺操作情况来看，很有改进的必要。例如有的厂转炉冶炼基本操作制度还需要规范化；某些钢厂出现转炉终点回硫，从而影响钢水质量、连铸工艺和轧材质量；有的厂忽视铁水预处理脱硫工序，把降低钢中硫含量的主要措施放到ＬＦ炉工序，而引起铸机等待，生产节奏慢，运行成本高等问题。对于某些以冷轧薄板为主要产品的转炉钢厂仍然采用ＬＦ作为主精炼装置，这不仅影响冷轧薄板质量，而且就转炉—薄板坯连铸连轧高效生产流程而言，ＬＦ炉已成为生产流程中的一个“瓶颈”环节。从全世界冷轧板厂的精炼工艺看，要高质量、高效率地生产冷轧薄板，似应考虑以ＲＨ作为主要精炼手段。
    还需要探索符合薄板坯连铸连轧生产工艺要求的不同钢种洁净程度以及钢液温度(过热度)控制。探索进一步提高连铸机铸速、合理控制铸坯进入加热炉的温度以保证均热的效率和降低能耗。深入研究进一步改进工艺操作和提高管理水平，降低拉漏率，减少设备、工艺与质量事故，特别是进一步加强信息化技术协调炼钢—精炼—连铸—加热炉—热轧机等各工序的生产节奏及其集成优化问题，都是十分重要的。另外，半无头轧制和铁素体轧制等新工艺还需要进行系统的研究与开发。

    （3）加快研究适合于薄板坯连铸连轧工艺的优化产品体系，大幅度提高产品质量
    建立适合于薄板坯连铸连轧流程的优化产品体系，形成与传统流程的合理分工，提高与传统流程竞争的能力依然是一项十分重要的研究内容。可以从以下几个方面来分析。
    第一，应把生产薄规格带材的优势作为薄板坯连铸连轧流程产品开发的重点。近两年来，受市场需求和价格的影响，中国的薄板坯连铸连轧生产厂(除珠江钢厂外)一直把≥3ｍｍ的板卷作为主要产品，但应该看到，薄板坯连铸连轧的优势之一是生产薄规格热轧卷，这是必须引起重视的。这样一方面可以解除传统热轧带钢轧机生产薄规格板卷的负担，形成合理分工；另一方面可以开发热轧酸洗后镀锌的产品，有利于提高市场竞争力。
    第二，要认真考虑新品种开发的思路。要仔细研究薄板坯连铸连轧流程的特点，对产品性能、质量的影响。应该提倡结合不同钢厂的原料和工艺装备特点的产品开发思路。前面提到的珠钢选择高强度集装箱用钢板为其主要产品，并从成分设计、钢水洁净度控制、连铸与轧钢工艺优化入手，成为全球主要的集装箱用钢板供货商并批量地生产出超薄规格(厚度1.4～1.6ｍｍ)、高强度集装箱用板卷。这种产品开发的思路值得提倡。应当指出的是，目前一些厂“广泛”地试验“新品种”却不能形成批量生产能力，这种产品开发思路未必明智，作为钢厂应该选择有市场价值的、有竞争力的产品开发路线。
　　第三，在产品开发过程中，还需进一步提高质量和综合考虑生产效率的问题。同时由于薄板坯连铸连轧工艺的特点，不可避免地会引起对现行的产品标准进行科学的修订，甚至有必要制定一些新的标准。
　　应该指出的是，产品质量的提高、新产品的开发与生产效率的提高是相互促进、互为基础的，应该结合起来进行研究以进一步提高新流程的竞争力。

    （4）研究薄板坯连铸连轧流程的综合评价体系
　　薄板坯连铸连轧工艺应该进行综合研究，建立一个能反映这一新流程水平的综合技术经济评价体系。其中应包括在不同条件下的产品成本，生产效率，能源消耗，产品的质量水平与批量稳定性，品种能力，特别是环境友好的程度等。

　　对薄板坯连铸连轧生产与技术创新的展望
　　中国薄板坯连铸连轧生产是以转炉流程为主流的，这一特点对提高生产效率有重要影响，也有利于产品结构优化。而工艺装备的多样性则是中国薄板坯连铸连轧工艺的另一个重要特点。和美国有所不同，中国有大型联合企业新建或改造的薄板坯连铸连轧生产线，有新建电炉企业薄板坯连铸连轧线，还有在中等规模的长材厂的基础上发展起来的薄板坯连铸连轧线，而且后者还占了相当的比例。薄板坯连铸机主要有ＣＳＰ、ＦＴＳＣ和ＡＳＰ3种工艺技术，板坯厚度为50～135ｍｍ，而且除了引进的技术和装备外，自行研发的工艺装备也是多样性的；带钢轧机有ＣＶＣ轧机也有ＰＣ轧机；在轧机系列的组成上有Ｆ6、Ｆ7；也有Ｆ2+Ｆ5；也有Ｒ1+Ｆ6。这种多样性的实践过程为工艺比较和未来的优化提供了研究、开发的基础和评估的依据，应该说生产实践的多样性有利于比较和进一步改进。
　　应该看到薄板坯连铸连轧工艺尚存在不足之处是:①单纯地用ＬＦ炉衔接炼钢炉和连铸机，每一个连浇过程的开始，都要先炼两炉钢，而薄板坯铸机处在等待停顿状态，使生产效率和产品品种方面都受到限制；②2座隧道加热炉对1套轧机运行不方便，甚至相互影响。因此未来的创新与发展的展望，最主要的是两个方面，即继续大力提高新流程的生产效率和建立起具有优势的产品体系，逐步形成与传统流程竞争过程中的合理分工以及在某些方面的优势。
　　在中国的条件下，与转炉相匹配的生产线其年产能力都有望突破250万ｔ或300万ｔ，而鞍钢新建的4套中厚度板坯连铸机对1套热带轧机的生产组合，是一种新的探索，其生产能力有望达到500万ｔ/ａ左右，会对传统流程产生某种影响。
　　建立薄板坯连铸连轧优化的产品体系是又一个重要的发展目标。首先应该扩大薄规格热轧板的生产比例，进而解决生产冷轧基料以及硅钢的各类问题，逐渐扩大高质量产品的生产量，尽快取得优势。
　　为了实现高效化与高质量档次品种体系开发的目标，必须重视一批工艺和装备、核心技术的开发，如适应于高铸速、高钢通量和高质量要求的结晶器系统的新技术，长寿而热流优化的浸入式水口技术， 全生产线信息集成控制技术等。这些核心技术与装备的优化，将可能实现人们长远的理想目标，即以单流薄(中)板坯连铸机进行高速浇铸(如8～12ｍ/ｍｉｎ)，配合1套热连轧机，并进行半无头轧制，实现年产能力350万ｔ左右，形成更优化的流程配置。
　　薄板坯连铸连轧工艺的技术创新，是新世纪推动中国钢厂结构优化的技术支撑之一，而且已经具备了不断进行开发与集成创新的基本条件，我们愿意和各国同行们开展合作，推动薄板坯连铸连轧流程技术的不断进步。