李具中，杜秀峰，王春鋒，劉先同，吳維軒，朱志強

目前，薄規格高強鋼因其能在滿足安全要求的同時達到減重、降耗、減排的目的，成為新一代環境友好型材料，市場應用前景廣闊。常規熱軋產品受鑄坯厚度制約，其帶鋼厚度在1.6mm以上；薄板坯連鑄連軋生產線因鑄坯厚度薄，已能批量生產厚度在1.0mm～1.5mm的熱軋薄帶鋼，但其屈服強度級別主要為235MPa或345MPa。屈服強度550MPa以上、厚度2.0mm以下的薄規格高強鋼目前主要還是依靠冷軋，因此，開展熱軋高強薄材的品種開發，有利于提高CSP產線產品的綜合競爭力。

工藝優勢與技術考驗

為適應高強薄材的生產，武鋼CSP產線進行了相關工藝設計創新，主要表現在：均熱爐設備均按較高出坯溫度設計，比同類CSP產線高100℃左右；為保證薄材生產負荷的均衡分配，特意配置了大能力七機架熱連軋機；為了滿足高強度薄材控軋控冷工藝的需要，層冷冷卻為分段式冷卻，具備5種冷卻方式；為實現高強度鋼的卷取，保證卷形，配置了大功率的卷取機。

CSP開發高強薄材的主要工藝技術

成分的設計和工藝流程選擇。根據CSP產線的工藝特點，考慮現場生產穩定性和帶鋼的焊接與成型性能，其主要成分設計參照以下原則：為回避結晶器內鋼水包晶反應給鑄機澆鑄過程帶來的漏鋼風險，通過中碳和低碳成分體系的對比工藝試驗結果，選擇低碳成分體系（C：0.03%～0.07%）；為保證薄材軋制過程穩定，選擇高溫控軋合金元素Ti，采用高Ti輔助添加一定量的Cr、V成分，取消Nb、Mo等合金元素，以降低軋制負荷，同時利用細晶強化和TiC的析出強化作用保證帶鋼的強度（Ti：0.03%～0.15%）；Mn和Si為主要固溶強化元素，但Si、Mn加入會增加高溫軋制負荷，且Mn過高導致珠光體條帶的形成，Si過高不利于表面氧化鐵皮的去除，因此，Mn含量控制在1.3%～1.9%，Si含量控制在0.1%～0.4%。同時，為保證產品的成型和焊接性能，充分發揮Ti的微合金化作用，對鋼中有害元素P、S、N等元素含量提出嚴格要求。

在工藝流程的選擇方面，武鋼根據LF和RH工藝成分控制的特點，綜合考慮鋼種化學成分特點和現場生產的實際狀況，將LF+RH雙聯工藝作為高強鋼批量生產的工藝路線。因為LF+RH工藝即雙聯工藝的合金收得率和成分命中率高，且過程增氮少、成品氮低，對過程成分控制更有利。

夾雜物及改質處理技術。鑒于鈦對改善鋼材性能方面的獨特優勢，且從經濟效益方面考慮，為提高鈦收得率，高強鋼采用先加A1進行預脫氧，再加入Ti進行微合金化處理。為提高連澆爐數，武鋼還對精煉工藝進行了部分調整，在RH鋼水精煉結束后對鋼水進行微鈣處理，達到對鋼中A12O3夾雜進行變性的目的，以減少鋼中大顆粒夾雜、提高鋼水質量和可澆性，通過輕鈣處理工藝后，連澆爐數由4爐提高至7爐。

穩定澆鋼技術。這主要包括鑄機漏鋼控制技術和鑄坯質量控制技術。

在鑄機漏鋼控制技術方面，武鋼在試生產WYS700的過程中，漏鋼事故主要為開澆階段的縱裂漏鋼和正常澆鋼階段的粘連漏鋼。

開澆時縱裂漏鋼的控制。開澆縱裂漏鋼發生時，澆鑄長度一般為5m～9m，鑄坯未出扇形段（10.25m），漏鋼發生在出結晶器后的扇形1段內。發生漏鋼的部位先是出現了縱向凹陷，凹陷加重后形成縱裂，直至漏鋼。縱向凹陷部位晶粒較正常部位明顯粗化。開澆縱裂漏鋼的主要原因有：開澆鋼水的過熱度高，起步拉速偏高，二冷強度大以及鋼水的碳含量接近包晶鋼范圍（0.07%～0.17%）。

開澆鋼水的過熱度及起步拉速優化。薄板坯的凝固過程屬于快速凝固，由于冷卻速率快，其包晶反應區域和包晶點的位置會發生變化。對于WYS700鋼種，碳含量范圍為0.03%～0.07%，由于合金元素的加入，其碳當量范圍在0.05%～0.09%，已經進入包晶區。高溫澆鑄更容易因為包晶反應以及熱收縮的加劇而導致坯殼收縮加劇，坯殼與結晶器脫離導致傳熱不均勻，傳熱差的地方就會形成凹陷及裂紋。

二冷水的優化。由于WYS700的成分設計，液固兩相溫度差較大，約為30℃，是普碳鋼的2倍，兩相區較寬。因此，該鋼種在澆鑄過程中容易出現冷卻不足而導致鑄坯在扇形段內出現鼓肚，從而引起結晶器液面波動。如果二次冷卻太強，又會導致結晶器內形成的鑄坯凹陷、縱裂等缺陷嚴重擴展甚至漏鋼。因此，二冷的合適控制很重要。

倒錐度的優化。對于WYS700，由于包晶反應凝固收縮大，倒錐度過小，鑄坯窄邊得不到結晶器的支撐，寬邊坯殼會因鋼水靜壓力產生縱裂紋，但如果倒錐度過大，又會導致已經形成的鑄坯凹陷加劇。

正常澆鋼時粘連漏鋼的控制。WYS700在澆鋼時發生粘連的部位在鑄坯的兩個寬面的中心。漏鋼發生后，結晶器內通常留有“V”形的坯殼，結晶器下方的扇形1段上面有大量殘鋼。WYS700的粘連漏鋼主要受保護渣變性、結晶器流場的影響。

保護渣的優化。為控制粘連漏鋼，他們對保護渣進行了優化。優化后的保護渣，堿度、黏度、熔點降低，而熱流、耗量增加。堿度降低后，熱流增加，有利于坯殼厚度的增加，增強坯殼強度，以抵抗保護渣潤滑效果變差后摩擦力的增加。黏度、熔點的降低，有利于緩解液渣中Ti氧化物增加導致保護渣變黏，惡化保護渣的潤滑，同時，黏度、熔點降低后，保護渣的耗量增加，有利于保護渣變性后的及時更新，防止保護渣變性加重。

結晶器流場的優化。武鋼CSP連鑄機主要采用的是兩種類型的水口，分別為Ⅰ型和Ⅱ型，使用Ⅰ型水口粘連漏鋼率大幅提高。其原因應是Ⅰ型SEN的流場上回流較Ⅱ型SEN弱，一方面，不利于鋼水與保護渣的換熱，熔化效果變差；另一方面，也不利于吸附了Ti氧化物的液渣的更新、消耗，導致液渣中含Ti的氧化物含量增多，保護渣的析晶作用導致傳熱性能變差。二者共同作用，惡化了保護渣的熔化潤滑和傳熱，促進了粘連的發生。除了對保護渣及浸入式水口進行優化外，他們針對此鋼種在生產過程中結晶器內熱電偶的溫度變化特點，優化了漏鋼預報軟件系統的參數，使粘連現象發生后能及時、準確預報，自動緊急降速從而避免漏鋼。通過采取上述綜合措施，武鋼CSP連鑄機在生產WYS700時，漏鋼事故大幅減少，綜合漏鋼率從1.9%降至0.35%。

在鑄坯質量控制技術方面，由于WYS700的成分設計，以及采用CSP薄板坯連鑄工藝，生產出的WYS700的鑄坯極易出現夾雜、縱裂和橫裂等質量缺陷。

為降低鑄坯夾雜缺陷，武鋼CSP除了做好夾雜物變性技術的攻關外，還要求嚴格做好澆鑄過程中的保護澆鑄。如果保護澆鑄做得不到位，二次氧化產生的夾雜物就會尺寸大，數量多。為此，生產人員采取了以下嚴格的全程保護澆鑄措施：大包加蓋保溫密封；長水口采用專用石棉碗，并吹氬氣密封澆鑄；開澆前對中包進行吹掃，清理包內殘留物并進行氬氣置換，全程氬氣保護澆鑄；每爐連澆進行中包排渣操作，并添加中包覆蓋劑；澆鑄過程中保持中包滿包澆鑄，促進夾雜物的上浮去除。

為減少鑄坯縱裂、橫裂缺陷，武鋼CSP通過綜合措施進行控制，如精準控制鋼中碳含量在0.04%~0.06%，硫含量不超過0.005%，控制鋼水過熱度在18℃~38℃范圍內恒速澆鋼，優化二冷配水，控制結晶器內液位波動在±2mm范圍內，控制結晶器弱冷，寬窄面冷卻水流量降低5%~8%，控制進水溫度在35℃~42℃，保證結晶器窄、寬邊的熱流比在50%~90%的范圍內等。通過技術攻關，武鋼CSP鑄坯的質量得到了顯著提升。

薄規格高強鋼的性能與應用

武鋼CSP產線開發的批量高強鋼力學性能情況見附表，其薄規格高強鋼已經形成耐候和非耐候兩大系列，厚度為1.2mm~3.0mm，屈服強度為500MPa～700MPa，具有厚度精度高、性能均勻、成型性好、板形平直和表面質量優良等優點。

非耐候系列主要應用于汽車制造領域，其中厚度1.2mm、屈服強度700MPa的產品被大型客車生產企業用以替代同等強度級別冷軋板，主要用于制作安全結構部件，為該行業大幅降低采購成本。其他規格和強度的產品被載重汽車生產企業用來替代原先的厚規格、低強度熱軋帶鋼原料，對實現汽車輕量化和節能減排具有重要意義。

耐候系列應用于集裝箱制造行業，其中厚度1.2mm、屈服強度700MPa的產品因其優良的實物性能及較低的采購成本，已被世界最大集裝箱制造企業用以替代同等強度級別冷軋板。