首钢开发高铝钢板坯高效连铸技术助力汽车行业轻量化发展

近日，首钢开发的高铝钢板坯高效连铸技术获得冶金科学技术一等奖，该技术显著改善铸坯质量，大幅提升生产效率，实现了高铝钢的工业化连续生产，利用该技术生产的系列高铝冷轧高强钢批量应用于高端合资和国产领先品牌车企，为汽车行业轻量化发展提供了有力支撑。

随着国民经济发展和产业结构升级，高铝钢因其高强度、高韧性、低密度、低成本的产品特性被广泛应用于汽车、能源、电力等重点领域。但随着产品的不断升级，技术质量问题也日益凸显，高铝钢板坯连铸不仅频繁出现结晶器粘结报警导致难以实现多炉连浇的情况，而且生产的板坯还会出现横向凹陷、裂纹、断坯等问题。国内外进行了较多研究探索，但均未有效解决，高铝钢板坯大批量、高效生产成为行业共性难题。

面对瓶颈问题，首钢技术研究院京唐技术中心季晨曦博士主动请缨，组建了涵盖技术研究院、京唐公司、股份公司、北京科技大学等多家单位及部门、多专业的联合攻关团队。针对高铝钢板坯连铸中保护渣理化性能变化、浸入式水口堵塞、结晶器粘结报警和板坯裂纹等问题开展系统攻关。

项目初期，高铝钢板坯连铸粘结报警频繁、板坯裂纹发生率高。为摸清各因素的影响规律，攻关团队从最基本的数据积累入手，全程跟踪、详细记录生产过程，准确掌握每一个现象和技术细节。在快节奏的生产条件下，为掌握每一块铸坯表面质量情况，需尽快对下线板坯进行质量检查。板坯细小的裂纹很难被肉眼发现，眼睛必须尽量靠近600℃高温的板坯表面仔细辨别，寻找隐藏在氧化层下面的蛛丝马迹。这样的高温，瞬间就能把脸烤得火辣辣的疼，团队成员没有一人退缩，大家轮番上阵，脸烤疼了隔几秒钟转一下头，之后再接着观察。最煎熬的是夏天，此时的板坯库四面炙烤，酷热难当，团队成员形象地叫它“火焰山”，即使只是从这里经过，全身也会很快湿透，更何况成员们还要在这里仔细检查板坯，详细记录铸坯质量信息。工作服湿了干、干了湿，当走出板坯库的时候，每个人的工作服上都被画上了一幅幅蓝白相间的汗渍“山水画”。

在浇铸过程中，高铝钢易结冷钢、产生渣条，进而诱发粘结报警导致拉速降低。一天早上，忙碌过后的季晨曦看着桌子上还没来得及吃的一碗粥陷入了沉思，凉粥表面产生了一层厚厚的粥皮，这让他联想到了高铝钢浇铸问题。粥皮在煮粥过程中和持续用勺子搅拌的状态下都不易形成，而在温度降低、没有流动的情况下却极易产生。顺着这个思路，季晨曦和团队决定在钢水温度和流动性两个方面双管齐下开展攻关。为寻找到最优钢水温度，团队与北京科技大学合作开展凝固过程和裂纹产生的机理研究，准确测量了液相线温度，为最优的钢水温度控制提供了依据。在流动性方面，团队成员邓小旋、罗衍昭专门针对十几种工况下结晶器内的流场进行分析研究，创新改进水口结构，成功实现了对结晶器内钢液表面流速的稳定控制。

“技术攻关从来不会一帆风顺，每一次创新突破都离不开多部门多专业的精诚合作。在项目基础研究、工艺技术对比、铸坯质量控制等方面，各参与单位分工协作、高效协同，相关技术在京唐、股份两个基地相互借鉴，为项目的顺利开展提供了强有力的保证。”谈起课题研究过程，季晨曦这样说。每次生产前，京唐制造部、炼钢部等相关部门都会一起开展复盘总结，讨论改进方案。生产时，团队成员都会守在现场，一起分析工艺和铸坯质量改进效果。京唐公司连铸作业区首席作业长杨春宝、技能专家肖华生主动请缨，全程指导操作。股份公司俞学成通过对结晶器内钢液表面流速的有效控制，提高了弯月面温度的均匀性。针对水口堵塞问题，团队成员田贵昌、刘延强对合金化方式和钢包渣造渣工艺进行改进，将钢水全氧含量控制到5ppm以内，为高铝钢板坯连铸稳定提供了基础保障。针对铸坯裂纹问题，团队成员刘国梁对比不同结晶器振动模式对铸坯质量的影响，提出了新的控制思路，保障了坯壳的均匀凝固和良好的铸坯质量。

“高铝钢板坯高效连铸”项目获发明专利授权10项，相继开发关键工艺7项，首次实现高铝钢板坯连浇5炉、1500吨，拉速从0.8米/分钟提高至1.2米/分钟，有效解决了高铝钢板坯连铸可浇性差、表面裂纹多等众多技术难题。高铝钢多炉连浇相关技术还成功应用于微合金钢板坯连铸，进一步攻克了微合金钢生产系列技术难题，实现了板坯热装预处理装备及工艺技术的自主集成。

据项目负责人季晨曦介绍，近年来，首钢以用户为中心，逐步推进产品高端化，围绕产品质量持续开展技术创新，取得了显著成效，得到了用户的高度认可。下一步，团队将继续以推动技术领先成为首钢核心竞争力为己任，着眼未来行业发展趋势，扎根一线解决产线瓶颈问题，努力把更多创新成果书写在首钢的大地上。