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記者 王志 報道
特約通訊員 藍義高 攝影
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、新理念”交流大會上圍繞獲得2024年冶金科學技術獎特等獎的項目“MCCR多模式全連續(xù)鑄軋一體化技術集成與創(chuàng)新”做了經(jīng)驗分享。
圖為王國連
王國連介紹,鋼鐵制造流程的演進由間歇型向準連續(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,是鋼鐵制造流程優(yōu)化、重構的重要方向,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等多種技術形式。以ESP為代表的第三代技術采用無頭軋制,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)新相結合的方式,開發(fā)全新的第三代薄板坯連鑄連軋技術,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和全新布局,目標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。該項目首次在無頭軋制生產(chǎn)線增設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鍵技術,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體系。首鋼主導設計了“小輥徑、變輥間距”輥列與“L”型水槽強冷卻結晶器,開發(fā)了五孔島式結構浸入式水口、結晶器流場精準控制、高潤滑控熱保護渣、激光3D打印銅板修復等關鍵技術,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精準脫碳、防增硅高硫容量渣系及高效深脫硫等關鍵技術,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鍵技術。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)鑄軋一體化技術申請發(fā)明專利70項,其中獲授權34項,申報團體標準2項,獲批企業(yè)技術秘密11項。經(jīng)評定,該項目成果總體達到國際領先水平。該技術在首鋼京唐MCCR產(chǎn)線得到穩(wěn)定應用,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)新相結合的成功范例,首次應用的鑄坯增厚、高拉速在線調(diào)寬、橫磁感應加熱、多點式除鱗等技術在近幾年新建的產(chǎn)線中得到應用,引領并推動了薄板坯鑄軋一體化技術的多元化發(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在不同層面上有著質(zhì)的區(qū)別。
從流程學意義上看,無頭軋制是工序內(nèi)部技術升級,而鑄軋一體化技術是鋼鐵制造流程界面技術的重大進步,是流程結構的重構升級。使連鑄-軋鋼界面由傳統(tǒng)流程的主界面變?yōu)椤皝喗缑妗鄙踔痢盁o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。
王國連認為,隨著薄板坯連鑄連軋技術的快速發(fā)展,契合“雙碳”戰(zhàn)略目標要求,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”目標的引領下,薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化技術是板帶材生產(chǎn)流程優(yōu)化創(chuàng)新的重要技術方向,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。
圖為大會現(xiàn)場
隨著技術不斷升級迭代,薄板坯全連續(xù)鑄軋一體化技術生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量可以在絕大多數(shù)應用領域替代常規(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。