(北京科技大学材料科学与工程学院，新金属材料国家重点实验室，北京100083)
摘要：就近两年我国薄板坯连铸连轧生产线建设、投产情况，主要产品品种、规格和高效化生产，新产品研究开发和轧制过程控制工艺技术开发，以及薄板坯连铸连轧钢的组织性能特征研究及控制等问题进行探讨分析，并就薄板坯连铸连轧技术的发展提出几点建议。
关键词：薄板坯连铸连轧；品种结构；新产品开发；发展；建议
中图分类号：TF777．1；TG335．5 文献标识码：A 文章编号：1003—9996(2006)06—0040一05
Analysis of Production Situation of Thin Slab Continuous Casting and Rolling in China and Some Suggestions for its Development
KANG Yong—lin
(University of Science and Technology Beiiing，Beiiing 100083，China)
Abstract：Production situation of thin slab continuous casting and rolling(TSCR)in China WON discussed and analyzed，including the production line construction，product assortment，technology development and microstructure and property control of TSCR．Meanwhile，some suggestions for technique development of TN2R in China were put forward，
Key words：thin slab continuous casting and rolling；assortment；new product development；development；suggestion
1999年底至2006年上半年，我国已有珠钢、邯钢、包钢等12家企业的13条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧生产线相继投产，产能约3500万t／a。未来5年内，我国薄板坯连铸连轧生产线将达到15条，占世界的近30％，产能将突破4000万t／a，占我国热轧板卷的30％以上。现就近年我国生产线建设、投产及生产情况，新产品研究开发、工艺技术开发相关基础研究等问题进行探讨并提出几点建议。
1我国生产线建设、投产及生产情况
1．1主要工艺参数及产能
表1为我国13条薄板坯连铸连轧生产线的主要工艺参数和产能情况统计。
我国13条薄板坯连铸连轧生产线，CSP线连轧机组全部采用CVC轧机，FTSR线连轧机组采用PC轧机并在后2架采用在线磨辊系统ORG，ASP线连轧机组的后4架或后5架采用WRS轧机，先进的轧机配置和控制系统为热轧板带的板厚和板形高精度控制提供了有力保证。
1．2主要产品品种和规格
表2为2005年我国部分薄板坯连铸连轧生产线的主要产品品种和规格概况。实际上，各企业开发和生产的品种已多达几十种，但主要产品仍为普碳钢，其中供冷轧用基板占有较大比例。
2新产品的研究开发
2．1冷轧基板的研究与生产
国内大部分薄板坯连铸连轧厂都建有冷轧及相应的镀锌线，在生产为低碳冷轧冲压板供料的热轧板时，通常要求其屈服强度低于300MPa及较低的屈强比(0．8左右)。近两年来，各有关企业对此进行了大量的试验分析并取得了进展。
马钢和钢铁研究总院在CSP线冷轧基板生产工艺的研究中，系统分析了薄板坯连铸连轧过程中A1N析出规律、B微合金化对钢带软化机理、钢带表面缺陷遗传规律、钢带时效机理等相关理论，以及洁净钢水控制、连铸保护浇注、控轧控冷粗化带钢晶粒组织、冷轧带钢织构特点等工艺控制技术，使马钢热轧供冷轧料综合合格率达到95．68％。
涟钢和北京科技大学通过对冷轧基板冶金成分的设计和控制，对钢中加B和不加B的冶金工艺过程机理及其对钢中AlN的作用和影响规律、钢的组织性能变化规律进行了大量实验分析和工业性试验。结果表明，即使钢中不加B元素，通过合理控制人炉温度、加热、终轧及卷取温度，也可使热轧板屈服强度平均下降20MPa左右，约为300MPa，且晶粒尺寸较普通轧制的要粗大，约为12-15tan，晶粒形状呈不规则的多边形[1]。同时，在冷轧基板中观察到大量20～50nm弥散球形铁碳化物第二相粒子在铁素体晶体内析出，随卷取温度的提高，第二相粒子尺寸有增大的趋势。对冷轧基板的进一步试验研究还初步确定了无B钢和含B钢的卷取温度、冷轧总压下量对冷轧板成型性参数r值和咒值的影响规律，即相同热轧条件下的冷轧基板经相同冷轧、退火工艺后，含B钢比无B钢的成型性能低。
邯钢和北京科技大学合作研究了热轧工艺润滑、层流冷却工艺等对SPHC钢组织性能的影响规律。采用热轧润滑使SPHC板材的屈服强度降低约10MPa，采用后段连续冷却使SF'HC板材的屈服强度降低约15MPa，同时屈强比有所降低。
2．2低碳细晶高强汽车大梁钢板的研究开发
珠钢和北京科技大学合作研究，在C—Mn钢基础上，不添加微合金元素，通过合理调整化学成分，优化热连轧及控冷工艺，开发出成型性能良好的低碳高强度热轧汽车板ZJ510L和ZJ550L[2]。其屈服强度均值分别为438、491MPa；抗拉强度均值分别为584、622MPa(较Q235、Q345高出100MPa以上)；伸长率分别为29．7％、29．2％；屈强比均值分别为0．75、0．79。
唐钢利用FTSR线开发出低碳高强度T510L汽车大梁钢板，屈服强度均值为480MPa，抗拉强度均值为600MPa，伸长率为26％～34％，屈强比均值为0．79。
2．3微合金高强系列钢板的研究开发
近年来，国内一些薄板坯连铸连轧生产企业在努力实现工艺稳定控制、流程高效化同时，逐步将重点转向充分利用薄板坯连铸连轧工艺特点进行微合金化高强系列钢板产品的研究开发上。
邯钢开发出CCSA、CCSB级船用钢板[5]，产量已达万吨，性能合格率达百分之百。
珠钢、邯钢、马钢、涟钢、唐钢等相继研制开发出高耐候集装箱板，珠钢已成为世界上最大的集装箱板生产供应企业。包钢、珠钢成功研制开发出X52、X56和X60管线钢，在工艺控制技术上成功解决了含Nb钢的混晶等技术难题，使钢的组织性能完全达到用户要求并已批量供应我国天然气管线建设工程[6，7]。
在薄板坯连铸连轧微合金化技术研究和新产品开发方面，近年来珠钢取得了明显进展，先后研制开发了薄板坯连铸连轧Ti微合金化高强及超高强耐候钢、V—N微合金化细晶高强钢、Nb微合金化管线钢等新产品系列。Ti微合金化高强耐候钢的屈服强度达到700MPa，同时具有良好的成型性、强韧性和耐候性[8]。
包钢采用CSP工艺开发生产了HP295稀土钢焊接气瓶用钢板[9]和Nb微合金化汽车大梁板QstE380TM和FAS355L[l0]、J55石油套管用钢[11]、热轧双相钢[12]等。研究结果表明，采用大包加入稀土，使CSP工艺生产的HP295稀土钢焊接气瓶用钢板的综合性能优异，提高了使用的安全性，含Nb汽车大梁钢的组织细小、均匀，具有优异的韧性和成型性能，完全可满足汽车车箱纵梁和横梁的冲压及装配要求。
本钢FTSR线可生产IF钢(Stl6)、ELC(Stl4，Stl2F)，低碳钢、中碳钢(SS400，
Q345A、Q235B)、包晶钢(SS400P)、HSLAMC(J55)、HSLA LC(X52，X60，X65，SPA
—H)、高碳钢(C45)、硅钢(50Bw600，BGD，50Bw400)等。马钢CSP线采用Nb—V—Ti复合微合金化试制出屈服强度460MPa级HSLA钢和V微合金化345MPa级HSLA钢[13]。345MPa级HSLA钢主要产品为Q345D，到2005年7月已生产4万多吨。该产品屈服强度为415～441MPa，抗拉强度为500～520御a，伸长率为27％～37％。
2．4电工钢的研究开发
2005年马钢轧制出第1批MG—W600无取向硅钢热轧卷。从RH精炼炉出炉的钢水到薄板坯连铸连轧出卷只需2h。首批试制3炉电工钢卷近390t的各项指标均符合要求，达到了阶段实验目的。另外，本钢薄板坯连铸机刚一投产就成功地浇注了各种不同牌号的硅钢[13]。
3轧制过程控制工艺技术的开发
3．1超薄规格板带生产及半无头轧制技术应用
近几年，国内外通过钢水成分控制、连铸与加热工艺优化以及精轧机组轧制规程控制优化，实现了薄规格和超薄规格热带的批量生产。珠钢CSP线已成功轧出0．98mm薄带产品，厚度≤2．0mm的热轧薄规格集装箱板带比例高达50％左右，唐钢、涟钢和通钢也已分别成功轧制出0．80mm和0．78mm超薄规格带材。
利用半无头轧制工艺生产超薄规格热带产品是薄板坯连铸连轧生产线的一大优势。涟钢实现了269m长坯(切分7卷)生产0．78mm产品的历史性突破[l4]。
唐钢FTSR线进行了连铸坯长30～138m的1分割到4分割，轧制厚1．4mm带材的半无头轧制试验，取得了初步成功并积累了经验[15]。
3．2柔性轧制技术
柔性轧制工艺控制技术的核心思想就是在同一冶炼工艺、化学成分及连铸工艺的条件下，根据轧机工艺设备能力，通过改变轧制、层流冷却及卷取工艺制度，生产不同强度级别的低碳高强度板材，以满足不同用户的需求，而且可以在一定程度上提高生产节奏和效率。
珠钢在CSP线上实现了低成本、高效率生产低碳高强度汽车板的柔性化生产技术，成功生产了ZJ510L，ZJ550L钢板。
3．3铁素体轧制
唐钢在其FTSR线上进行了铁素体轧制的生产性试验，确定了低碳钢板卷铁素体轧制工艺控制方法，分析了铁素体轧制工艺参数对板卷组织与力学性能的影响并取得了生产经验[16]。唐钢的实践表明，采用铁素体轧制使钢板的屈服强度和抗拉强度明显降低的同时成型性能提高，更适合于冷轧板基板生产。
4钢的组织性能特征研究及控制
热轧薄板最终产品的组织性能不仅取决于冶金成分，而且与各工艺过程的控制方法及参数密切相关，需要在各工艺过程中对组织性能进行综合的优化控制才能达到最佳效果。同时，在冶金成分一定的条件下，根据产品订货要求，可以在一定范围内采取灵活的柔性工艺控制方法得到不同强度性能级别的板带产品。
徐匡迪院士和刘清友博士在对薄板坯连轧过程中的细晶化现象分析中，通过对铸坯组织特征分析、连轧过程中的组织演变和组织均匀性控制及铝镇静钢生产过程钢中～N的析出特征等的研究，系统分析了薄板坯连铸连轧钢的组织性能，为钢的组织性能控制提供了重要的依据[17]。
康永林、傅杰等针对薄板坯连铸连轧铸坯冷速快、连续单向相变以及连轧机刚度高的工艺装备特点，提出了薄板坯连铸连轧钢的组织性能综合控制的基本考虑[18,19]：(1)根据产品的性能要求并结合薄板坯连铸连轧工艺的特点进行钢的合理成分设计，并在冶炼及精炼过程中严格控制；(2)根据薄板坯连铸冷却速度比传统板坯连铸约快一个数量级的特点，对凝固组织、夹杂物形态与分布及氧化物、硫化物和析出物进行控制；(3)在热连轧过程中的工艺制度非常重要，其中涉及到高温条件下的动态再结晶以及未再结晶区组织控制与细化，C、N化物的形成与控制。这与开轧、终轧温度，变形制度分配，连轧过程中的冷却、润滑及温度制度合理优化与控制密切相关；(4)层流冷却及卷取也是组织性能控制的一个关键环节，不同的冷却制度对应各段不同的冷却速率折线，这正是轧后组织转变、铁素体晶粒尺寸形状及碳化物析出分布控制的关键环节，根据钢的冶金成分和最终产品组织性能要求，层流冷却制度及卷取温度必须与之合理匹配对应才能达到最佳性能效果[20-22]。
5结束语及建议
从近年我国薄板坯连铸连轧生产技术发展现状分析可见，薄板坯连铸连轧生产的热轧板卷在我国目前和将来的热连轧板带产品中均占有较大的比例(约30％左右)，其生产线装备均达到或接近国际一流水平。近两年，一些薄板坯连铸连轧企业在高效化生产及新线达产、新产品研究开发、轧制过程控制工艺技术开发以及钢的组织性能特征研究及控制等方面取得了一批新成果，其中有些成果是国际先进或领先的。但同时也应看到，同传统流程比较，薄板坯连铸连轧流程在冶金工艺过程机理方面有其独自的特征，在工艺过程控制方法和技术上需要根据流程特点充分挖掘和发挥流程的潜力，进行较为系统的、创新性的研究开发，才能创造更高的水平和效益。为此，提出以下几点建议。
(1)进一步解决薄板坯连铸连轧过程中冶炼、精炼、双流或多流连铸、加热及热连轧各工艺环节的优化衔接匹配，发挥各设备潜力，实现高效稳定化生产；
(2)薄板坯(包括中薄板坯)连铸过程中的钢液凝固过程控制及夹杂物控制，是关系到铸坯及成品表面和内部质量的关键环节，需要从结晶器和浇注水口结构改进、钢液流场与温度场分析控制、不同钢种的保护渣选型和研究，并结合电磁制动、软压下等先进技术进行深人研究。生产无缺陷高质量铸坯是生产高质量板材的前提条件；
(3)为了争取高效益并提高产品竞争力，应重视薄板坯连铸连轧流程工艺过程组织性能控制机理和相关技术基础研究，并加大高性能、高强度、高附加值新产品的研究开发力度，努力形成系列化和稳定化生产；
(4)扩大薄规格比例、半无头轧制对于发挥薄板坯连铸连轧流程优势、提高效益和成材率以及节能降耗具有重要意义。如何克服实际操作控制难度，并实现稳定批量生产是亟需解决的课题；
(5)在新产品、新工艺研究开发的同时，应注重薄板坯连铸连轧工艺控制软件的二次创新性研究开发，要在原有工艺软件基础上，逐步形成新的、完善的、系统的、具有自主知识产权的薄板坯连铸连轧工艺控制软件和相关技术；
(6)逐步建立较为完善的薄板坯连铸连轧技术研究开发体系和平台，同时培养一批具有创新性的研究开发队伍，是薄板坯连铸连轧技术不断发展的根本保证。
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