目前，以薄帶鑄軋為代表的新一代超短流程無頭軋制技術(shù)已成為最具前景的綠色制造前沿技術(shù)之一。薄帶鑄軋技術(shù)是一種新型的近終型薄帶鋼生產(chǎn)技術(shù)，其工藝過程為：采用電爐鋼水，由VD脫氣、LF精煉處理后，液態(tài)鋼水通過布流系統(tǒng)注入由側(cè)封板及兩個旋轉(zhuǎn)方向相反的銅鑄輥形成的熔池中，在超過1000℃/s的亞快速凝固條件下，鋼水可在不足1s的時間內(nèi)凝固成厚度2mm以下的鑄帶，再經(jīng)一道次熱軋生產(chǎn)出厚度可小于1mm的熱軋薄帶鋼。之后經(jīng)層流冷卻后卷取成卷。從雙輥連鑄機到單機架軋機，之間是全密封的，通入保護性氣氛保證軋制之前板面不過度氧化。
與傳統(tǒng)熱連軋及薄板坯連鑄連軋等工藝相比，薄帶鑄軋工藝不存在“鋼坯”的概念，在生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品方面具有天然的優(yōu)勢。由于省去了加熱爐并簡化軋制道次，薄帶鑄軋產(chǎn)線長度大大縮短（僅不足50m），相比傳統(tǒng)連鑄連軋流程，具有流程短、占地少、能耗低、排放少等優(yōu)勢。此外，薄帶鑄軋技術(shù)與電爐鋼相結(jié)合，可實現(xiàn)鋼材生產(chǎn)全流程的低排放，經(jīng)初步測算，采用“電爐+超薄帶”生產(chǎn)的產(chǎn)品，其碳排放僅為采用“高爐+轉(zhuǎn)爐+常規(guī)熱連軋”流程產(chǎn)品的約1/4，產(chǎn)品具有顯著的低排放優(yōu)勢。
以熱代冷產(chǎn)品開發(fā)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)
薄帶鑄軋產(chǎn)品有規(guī)格薄、厚度公差控制精度高、軋后短氧化的特點，具備以熱代冷應(yīng)用的基礎(chǔ)。但當前薄帶鑄軋技術(shù)生產(chǎn)以熱代冷產(chǎn)品仍存在諸多技術(shù)瓶頸。主要有以下三點：一是薄規(guī)格軋制不穩(wěn)定，產(chǎn)出率低，而采用同樣工藝的紐柯Castrip產(chǎn)線主要規(guī)格是1.4-1.5mm，未充分體現(xiàn)薄帶鑄軋的工藝優(yōu)勢；二是板面氧化皮控制效果差，精整后斑駁脫落，難以實現(xiàn)良好的以熱代冷效果；三是特殊鋼種生產(chǎn)難度大，對于客戶的定制化需求，尤其是在加入特殊元素后板面極易出現(xiàn)裂紋。針對以上問題，沙鋼開發(fā)出了一系列關(guān)鍵技術(shù)來針對性解決。
關(guān)鍵技術(shù)一：成功開發(fā)出鑄帶板形穩(wěn)定化控制技術(shù)。鑄輥輥型設(shè)計是限制薄規(guī)格比例提升的關(guān)鍵因素，鑄輥循環(huán)使用不斷磨削，輥徑變小使熱通量發(fā)生改變，引起板形不穩(wěn)定。沙鋼開發(fā)出鑄帶板形穩(wěn)定化控制技術(shù)，解決了由于輥徑變化導(dǎo)致的熱傳導(dǎo)率波動，實現(xiàn)鑄輥生命周期內(nèi)板形的穩(wěn)定，為生產(chǎn)薄規(guī)格奠定了基礎(chǔ)。
穩(wěn)定的粗糙度是實現(xiàn)良好板面質(zhì)量的關(guān)鍵。生產(chǎn)薄規(guī)格軋輥負荷高、輥溫高、粗糙度上升快，針對此問題，沙鋼開發(fā)出帶鋼表面粗糙度穩(wěn)定控制技術(shù)，采用軋制潤滑和軋輥冷卻動態(tài)控制，使軋制過程中油膜充分保護軋輥，降低軋機負荷，實現(xiàn)了粗糙度穩(wěn)定控制，薄規(guī)格產(chǎn)出占比達行業(yè)最高水平。
關(guān)鍵技術(shù)二：帶鋼表面氧化膜結(jié)構(gòu)的控制是實現(xiàn)“以熱代冷”的關(guān)鍵，沙鋼通過熱箱功能設(shè)計及獨特的結(jié)構(gòu)設(shè)計，實現(xiàn)對氣體流量、壓力的高精度控制，帶鋼表面獲得了理想的氧化膜結(jié)構(gòu)，保證了產(chǎn)品“以熱代冷”的應(yīng)用效果。
關(guān)鍵技術(shù)三：薄帶鑄軋亞快速凝固的特點適合生產(chǎn)特殊鋼種，但存在兩個難題：一個是特殊元素的加入影響鋼水熱傳導(dǎo)效率，導(dǎo)致成帶困難；另一個是凝固后固態(tài)相變引起的體積變化容易導(dǎo)致坯殼開裂。針對成帶困難問題，建立控制熱傳導(dǎo)速率的理論體系，實現(xiàn)對鋼水凝固速度及鑄帶固液含量的控制。針對裂紋問題，完成了分類表征，并形成了一整套控制裂紋的工藝訣竅，實現(xiàn)了多種特殊鋼產(chǎn)品穩(wěn)定生產(chǎn)。
經(jīng)不斷的技術(shù)攻關(guān)和創(chuàng)新，目前國內(nèi)唯一一條工業(yè)化生產(chǎn)的沙鋼薄帶鑄軋產(chǎn)線在年產(chǎn)量、生產(chǎn)計劃完成率、表面質(zhì)量、薄規(guī)格占比等核心技術(shù)指標在國際上已經(jīng)做到大幅領(lǐng)先。2021年沙鋼超薄帶產(chǎn)線產(chǎn)量超50萬噸，世界范圍內(nèi)薄帶鑄軋產(chǎn)線第一次完全達到設(shè)計產(chǎn)能。
產(chǎn)品實物質(zhì)量對比，超薄帶工藝屬于典型的無頭軋制技術(shù)，在整個生產(chǎn)澆次內(nèi)沒有頭尾的概念，因此也就不存在卷頭卷重卷尾的性能差別，批次產(chǎn)品性能穩(wěn)定；由于鑄帶厚度在2mm以下，成品軋制壓下量小，各向同性好，杯凸加工無制耳，提高了材料利用率。
超薄帶鑄帶薄，同時僅有單機架軋制，在厚度公差控制上具有先天優(yōu)勢，目前在高精度控制模式下，厚度公差可達到±10μm，達到了冷軋產(chǎn)品的精度范圍，再結(jié)合表面粗糙度的優(yōu)勢，可在多數(shù)應(yīng)用領(lǐng)域內(nèi)滿足客戶以熱代冷的質(zhì)量要求。
產(chǎn)品市場開拓的背景、理念及措施
傳統(tǒng)熱軋工藝生產(chǎn)的熱卷規(guī)格不能下探到冷軋產(chǎn)品規(guī)格區(qū)間，且同質(zhì)化競爭嚴重，市場趨于飽和，利潤空間下降，需要新的生產(chǎn)工藝來實現(xiàn)技術(shù)跨越；超薄帶技術(shù)具有節(jié)能環(huán)保的特點，符合國家綠色低碳發(fā)展的導(dǎo)向；產(chǎn)品易于實現(xiàn)薄規(guī)格的優(yōu)勢，具備實現(xiàn)差異化競爭的條件；部分行業(yè)在巨大市場競爭壓力下，迫切需要降低原材料成本，需要用高質(zhì)量的熱軋產(chǎn)品來替代價格較高的冷軋材料。
沙鋼產(chǎn)品開發(fā)及市場開拓的理念主要有四個方面，一是重視基礎(chǔ)研究，摸透產(chǎn)品性能優(yōu)勢，找準產(chǎn)品應(yīng)用定位，不斷下探極限規(guī)格；二是因材施用，結(jié)合自身產(chǎn)品特色，與客戶進行聯(lián)合研發(fā)，重視客戶應(yīng)用技術(shù)指導(dǎo)；三是積極開展標準引領(lǐng)，填補行業(yè)標準空白，主導(dǎo)研制多項標準指導(dǎo)用戶使用和行業(yè)推廣；四是以沙鋼超薄帶為平臺集聚國內(nèi)創(chuàng)新要素，聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游形成產(chǎn)品競爭優(yōu)勢。
制度保障及實施方面，在篩選確認客戶群體、明確技術(shù)要求、完善產(chǎn)品服務(wù)、物流協(xié)調(diào)及售后反饋響應(yīng)等方面做了大量扎實細致的工作。篩選出頭部客戶，進行試訂單專案管理，組織接單前技術(shù)評審，根據(jù)客戶要求調(diào)整相關(guān)參數(shù)，逐步得到了客戶認可，客戶群迅速擴大；針對不同國家、不同客戶需求，逐步擴大收錄牌號與技術(shù)要求，不斷完善超薄帶產(chǎn)品技術(shù)協(xié)議；考慮超薄帶產(chǎn)品特殊性，邊部容易碰傷，同時參照客戶要求已經(jīng)對標工廠情況，組織生產(chǎn)部門、技術(shù)部門以及包裝公司進行了專題會議并最終敲定了薄規(guī)格產(chǎn)品進行護圈包裝的方案；重點對非洲重點國家實行常態(tài)化走船，為產(chǎn)品的穩(wěn)定投放奠定基礎(chǔ)；業(yè)務(wù)部門在中東和非洲成立辦事處，對當?shù)乜蛻舻囊罂梢赃M行實時了解、溝通及反饋。
市場開拓的成績和效果
沙鋼超薄帶以熱代冷產(chǎn)品開發(fā)成功至今，累計生產(chǎn)銷售的此類產(chǎn)品已占沙鋼超薄帶線產(chǎn)量的將近一半。自2019年開始出口以來，出口量逐年攀升，產(chǎn)品利潤率也處在同應(yīng)用產(chǎn)品前列。從生產(chǎn)能力的角度上來看，目前該系列鋼種0.9mm以下薄規(guī)格最多占比達到80%以上。通過該項目的實施，無論是產(chǎn)能，薄規(guī)格占比，均相比以往有了顯著提升。
下一步工作方向及展望
在生產(chǎn)方面，沙鋼超薄帶產(chǎn)線目前關(guān)鍵技術(shù)指標已處于行業(yè)領(lǐng)先，但在生產(chǎn)效率、薄規(guī)格占比、成材率、產(chǎn)品表面及板形質(zhì)量等方面仍有較大的進步空間。后期將從機理研究、工藝優(yōu)化、裝備改造、耐材國產(chǎn)化等方面開展工作，提高理論水平，提升技術(shù)指標，進一步提升產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本。
在市場方面，當前產(chǎn)品應(yīng)用面相對較窄，行業(yè)內(nèi)有顯示度及影響力的客戶相對較少，產(chǎn)品低碳排放的優(yōu)勢還未形成有效的溢價。下一步，沙鋼將利用新產(chǎn)線建設(shè)帶來的供應(yīng)量增加的有利條件，擴大優(yōu)勢產(chǎn)品供應(yīng)；集中資源開發(fā)行業(yè)知名用戶，形成示范效應(yīng)；利用碳達峰碳中和的大趨勢，在用戶行業(yè)，如IT設(shè)備、汽車等行業(yè)加大推廣力度。
沙鋼未來將有多條超薄帶生產(chǎn)線的建設(shè)規(guī)劃，實現(xiàn)以熱代冷用結(jié)構(gòu)鋼、高強鋼、高耐候鋼、工具鋼、鍍層板、硅鋼產(chǎn)品的多品種、多規(guī)格專業(yè)化分工生產(chǎn)，可實現(xiàn)更及時、更多樣、更高效的供應(yīng)。
實現(xiàn)超薄規(guī)格大批量高比例產(chǎn)出，同時更進一步優(yōu)化板形質(zhì)量及表面質(zhì)量，擴大以熱代冷應(yīng)用范圍，在更多領(lǐng)域替代冷軋產(chǎn)品，為下游用戶提供更全面的高品質(zhì)材料。
針對產(chǎn)品的低碳排放優(yōu)勢，在接下來的幾年里將是產(chǎn)品推廣的核心之一，而對于碳排放有要求的應(yīng)用領(lǐng)域，目前來看產(chǎn)品都相對高端，用戶也多為行業(yè)龍頭企業(yè)，對產(chǎn)品的要求也更高，相應(yīng)高質(zhì)量薄帶鑄軋產(chǎn)品的開發(fā)及應(yīng)用，將為薄帶鑄軋技術(shù)的推廣起到示范和引領(lǐng)作用。