目前，以薄帶鑄軋為代表的新一代超短流程無頭軋制技術已成為最具前景的綠色制造前沿技術之一。薄帶鑄軋技術是一種新型的近終型薄帶鋼生產技術，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)注入由側封板及兩個旋轉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的時間內凝固成厚度2mm以下的鑄帶，再經一道次熱軋生產出厚度可小于1mm的熱軋薄帶鋼。之后經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，在生產薄規(guī)格產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，薄帶鑄軋技術與電爐鋼相結合，可實現(xiàn)鋼材生產全流程的低排放，經初步測算，采用“電爐+超薄帶”生產的產品，其碳排放僅為采用“高爐+轉爐+常規(guī)熱連軋”流程產品的約1/4，產品具有顯著的低排放優(yōu)勢。
以熱代冷產品開發(fā)應用的關鍵技術
薄帶鑄軋產品有規(guī)格薄、厚度公差控制精度高、軋后短氧化的特點，具備以熱代冷應用的基礎。但當前薄帶鑄軋技術生產以熱代冷產品仍存在諸多技術瓶頸。主要有以下三點：一是薄規(guī)格軋制不穩(wěn)定，產出率低，而采用同樣工藝的紐柯Castrip產線主要規(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)出了一系列關鍵技術來針對性解決。
關鍵技術一：成功開發(fā)出鑄帶板形穩(wěn)定化控制技術。鑄輥輥型設計是限制薄規(guī)格比例提升的關鍵因素，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，解決了由于輥徑變化導致的熱傳導率波動，實現(xiàn)鑄輥生命周期內板形的穩(wěn)定，為生產薄規(guī)格奠定了基礎。
穩(wěn)定的粗糙度是實現(xiàn)良好板面質量的關鍵。生產薄規(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，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)格產出占比達行業(yè)最高水平。
關鍵技術二：帶鋼表面氧化膜結構的控制是實現(xiàn)“以熱代冷”的關鍵，沙鋼通過熱箱功能設計及獨特的結構設計，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構，保證了產品“以熱代冷”的應用效果。
關鍵技術三：薄帶鑄軋亞快速凝固的特點適合生產特殊鋼種，但存在兩個難題：一個是特殊元素的加入影響鋼水熱傳導效率，導致成帶困難；另一個是凝固后固態(tài)相變引起的體積變化容易導致坯殼開裂。針對成帶困難問題，建立控制熱傳導速率的理論體系，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)了多種特殊鋼產品穩(wěn)定生產。
經不斷的技術攻關和創(chuàng)新，目前國內唯一一條工業(yè)化生產的沙鋼薄帶鑄軋產線在年產量、生產計劃完成率、表面質量、薄規(guī)格占比等核心技術指標在國際上已經做到大幅領先。2021年沙鋼超薄帶產線產量超50萬噸，世界范圍內薄帶鑄軋產線第一次完全達到設計產能。
產品實物質量對比，超薄帶工藝屬于典型的無頭軋制技術，在整個生產澆次內沒有頭尾的概念，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，達到了冷軋產品的精度范圍，再結合表面粗糙度的優(yōu)勢，可在多數(shù)應用領域內滿足客戶以熱代冷的質量要求。
產品市場開拓的背景、理念及措施
傳統(tǒng)熱軋工藝生產的熱卷規(guī)格不能下探到冷軋產品規(guī)格區(qū)間，且同質化競爭嚴重，市場趨于飽和，利潤空間下降，需要新的生產工藝來實現(xiàn)技術跨越；超薄帶技術具有節(jié)能環(huán)保的特點，符合國家綠色低碳發(fā)展的導向；產品易于實現(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，需要用高質量的熱軋產品來替代價格較高的冷軋材料。
沙鋼產品開發(fā)及市場開拓的理念主要有四個方面，一是重視基礎研究，摸透產品性能優(yōu)勢，找準產品應用定位，不斷下探極限規(guī)格；二是因材施用，結合自身產品特色，與客戶進行聯(lián)合研發(fā)，重視客戶應用技術指導；三是積極開展標準引領，填補行業(yè)標準空白，主導研制多項標準指導用戶使用和行業(yè)推廣；四是以沙鋼超薄帶為平臺集聚國內創(chuàng)新要素，聯(lián)合產業(yè)鏈上下游形成產品競爭優(yōu)勢。
制度保障及實施方面，在篩選確認客戶群體、明確技術要求、完善產品服務、物流協(xié)調及售后反饋響應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，組織接單前技術評審，根據(jù)客戶要求調整相關參數(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要求，不斷完善超薄帶產品技術協(xié)議；考慮超薄帶產品特殊性，邊部容易碰傷，同時參照客戶要求已經對標工廠情況，組織生產部門、技術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，為產品的穩(wěn)定投放奠定基礎；業(yè)務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品開發(fā)成功至今，累計生產銷售的此類產品已占沙鋼超薄帶線產量的將近一半。自2019年開始出口以來，出口量逐年攀升，產品利潤率也處在同應用產品前列。從生產能力的角度上來看，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
在生產方面，沙鋼超薄帶產線目前關鍵技術指標已處于行業(yè)領先，但在生產效率、薄規(guī)格占比、成材率、產品表面及板形質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、耐材國產化等方面開展工作，提高理論水平，提升技術指標，進一步提升產品質量、降低生產成本。
在市場方面，當前產品應用面相對較窄，行業(yè)內有顯示度及影響力的客戶相對較少，產品低碳排放的優(yōu)勢還未形成有效的溢價。下一步，沙鋼將利用新產線建設帶來的供應量增加的有利條件，擴大優(yōu)勢產品供應；集中資源開發(fā)行業(yè)知名用戶，形成示范效應；利用碳達峰碳中和的大趨勢，在用戶行業(yè)，如IT設備、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線的建設規(guī)劃，實現(xiàn)以熱代冷用結構鋼、高強鋼、高耐候鋼、工具鋼、鍍層板、硅鋼產品的多品種、多規(guī)格專業(yè)化分工生產，可實現(xiàn)更及時、更多樣、更高效的供應。
實現(xiàn)超薄規(guī)格大批量高比例產出，同時更進一步優(yōu)化板形質量及表面質量，擴大以熱代冷應用范圍，在更多領域替代冷軋產品，為下游用戶提供更全面的高品質材料。
針對產品的低碳排放優(yōu)勢，在接下來的幾年里將是產品推廣的核心之一，而對于碳排放有要求的應用領域，目前來看產品都相對高端，用戶也多為行業(yè)龍頭企業(yè)，對產品的要求也更高，相應高質量薄帶鑄軋產品的開發(fā)及應用，將為薄帶鑄軋技術的推廣起到示范和引領作用。