首鋼攻克特殊要求厚板煉鋼連鑄技術

首鋼攻克特殊要求厚板煉鋼連鑄技術

“在全世界都沒有可借鑒案例的前提下，想要攻克這些難題談何容易，但是我們做到了。”在首鋼科技與管理創新大會上以《特殊要求厚板煉鋼連鑄關鍵技術開發與應用》項目獲評首鋼科學技術一等獎的首鋼技術研究院技術專家、項目組組長劉洋博士對記者說。該項目由首鋼技術研究院、首鋼京唐共同完成，以京唐鋼軋部煉鋼連鑄產線為依托，實現了特殊要求高合金鋼的優質、高效、批量生產，技術水平達到國際先進。

中厚板產品中高合金鋼主要應用于交通能源、海洋工程等重大工程建設的核心關鍵部位，是中厚板產品中制造技術難度最高的產品。此類材料對鋼中的磷、硫元素及鑄坯質量提出了極為特殊而苛刻的要求，要求磷≤20ppm、硫≤10ppm、板坯中心偏析≤C類1.0級。實現這些指標難度極大，很多都是世界范圍內的技術難題，需要進行創造性的理論突破和工藝創新。攻關涉及煉鋼連鑄各環節諸多技術難題，為攻克這些難題，項目組建了轉爐脫磷、精煉技術、連鑄工藝三個專項攻關小組，并制定了詳細的科研計劃，眾志成城誓要逾越前面阻擋的“大山”。

轉爐內將磷元素脫除至20ppm以下在世界范圍內沒有先例，業內專家稱只存在理論上的可能。面對困難和挑戰，由技術研究院呂延春博士、京唐鋼軋部作業長王星牽頭的轉爐攻關小組，從理論突破入手，優化冶煉各階段操作，反復求證過程可靠程度，經過大量工業實驗，最終首創性地開發了低氧化鎂、低氧化錳、高堿度的超高磷分配比脫磷渣系，完成了極低磷鋼高效冶煉系列技術集成。世界范圍內首次采用單轉爐冶煉，實現了出鋼平均磷含量7.3ppm、成品磷含量10.5ppm的水平。

轉爐難題攻克后，面對高合金鋼的精煉過程仍然具有很大的難度，由于合金加入量大，鋼水溫度低、黏度大，精煉脫硫動力學條件嚴重不足，很難實現極低硫的穩定生產。“我們2013年曾在原首秦公司冶煉生產超高合金鋼，整個LF爐精煉周期長達120分鐘，而最終硫含量15ppm，對穩定連續生產及產品質量影響很大。”精煉攻關小組骨干、技術研究院李戰軍回憶說。鑒于此，攻關小組總結之前經驗教訓，結合遷建京唐后鋼軋部精煉LF+VD的工序特點，理論上深入研究了鋼水溫度、黏度對深脫硫的影響機理，提出了高合金鋼高效三階段深脫硫技術，開發了高流動性高硫容量的精煉渣及底吹強攪拌工藝，最終實現了硫含量≤4.8ppm的穩定批量生產。

翻過冶煉、精煉兩座“大山”，最后一個困難就是高合金鋼的連鑄，不僅要確保澆注安全，還要保證優異的連鑄坯質量。技術研究院連鑄團隊對高合金鋼板坯的凝固特性進行系統基礎研究，發現高合金鋼的導熱性差、液相線溫度低、固液兩相溫度區寬、熱膨脹系數低、高溫強度低等特性不僅給板坯質量控制帶來很大難度，也對連鑄工序安全生產提出很大挑戰。由京唐鋼軋部生產技術室主任助理謝翠紅、連鑄作業長趙晶領銜的連鑄攻關小組倍感壓力，一旦發生漏鋼事故，無論成本還是信心都會給企業帶來不可估量的損失。面對困難，京唐鋼軋部領導王國連、胡顯堂指揮部署，連鑄過程每個環節都論證到位，整個攻關過程開發了結晶器窄面倒錐度、二冷制度、非正弦振動等整套連鑄工藝，首次開發了厚板坯凝固末端兩相區及固相協同輕壓下工藝，實現了高合金鋼板坯表面裂紋缺陷率≤0.5%、中心偏析≤C類1.0級的高水平。

如今，集團基于《特殊要求厚板煉鋼連鑄關鍵技術開發與應用》項目所形成的技術和創新，成功應用于9Ni、Q690qE-H、X80-G等中板高合金類高端產品的生產，成品雜質元素含量、板坯裂紋發生率及中心偏析等指標均優于世界先進企業。