隨著國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展和產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)升級，高鋁鋼因其高強(qiáng)度、高韌性、低密度、低成本的產(chǎn)品特性被廣泛應(yīng)用于汽車、能源、電力等重點領(lǐng)域。但隨著產(chǎn)品的不斷升級，技術(shù)質(zhì)量問題也日益凸顯，高鋁鋼板坯連鑄不僅頻繁出現(xiàn)結(jié)晶器粘結(jié)報警導(dǎo)致難以實現(xiàn)多爐連澆的情況，而且生產(chǎn)的板坯還會出現(xiàn)橫向凹陷、裂紋、斷坯等問題。國內(nèi)外進(jìn)行了較多研究探索，但均未有效解決，高鋁鋼板坯大批量、高效生產(chǎn)成為行業(yè)共性難題。
面對瓶頸問題，首鋼技術(shù)研究院京唐技術(shù)中心季晨曦博士主動請纓，組建了涵蓋技術(shù)研究院、京唐公司、股份公司、北京科技大學(xué)等多家單位及部門、多專業(yè)的聯(lián)合攻關(guān)團(tuán)隊。針對高鋁鋼板坯連鑄中保護(hù)渣理化性能變化、浸入式水口堵塞、結(jié)晶器粘結(jié)報警和板坯裂紋等問題開展系統(tǒng)攻關(guān)。
項目初期，高鋁鋼板坯連鑄粘結(jié)報警頻繁、板坯裂紋發(fā)生率高。為摸清各因素的影響規(guī)律，攻關(guān)團(tuán)隊從最基本的數(shù)據(jù)積累入手，全程跟蹤、詳細(xì)記錄生產(chǎn)過程，準(zhǔn)確掌握每一個現(xiàn)象和技術(shù)細(xì)節(jié)。在快節(jié)奏的生產(chǎn)條件下，為掌握每一塊鑄坯表面質(zhì)量情況，需盡快對下線板坯進(jìn)行質(zhì)量檢查。板坯細(xì)小的裂紋很難被肉眼發(fā)現(xiàn)，眼睛必須盡量靠近600℃高溫的板坯表面仔細(xì)辨別，尋找隱藏在氧化層下面的蛛絲馬跡。這樣的高溫，瞬間就能把臉烤得火辣辣的疼，團(tuán)隊成員沒有一人退縮，大家輪番上陣，臉烤疼了隔幾秒鐘轉(zhuǎn)一下頭，之后再接著觀察。最煎熬的是夏天，此時的板坯庫四面炙烤，酷熱難當(dāng)，團(tuán)隊成員形象地叫它“火焰山”，即使只是從這里經(jīng)過，全身也會很快濕透，更何況成員們還要在這里仔細(xì)檢查板坯，詳細(xì)記錄鑄坯質(zhì)量信息。工作服濕了干、干了濕，當(dāng)走出板坯庫的時候，每個人的工作服上都被畫上了一幅幅藍(lán)白相間的汗?jié)n“山水畫”。
在澆鑄過程中，高鋁鋼易結(jié)冷鋼、產(chǎn)生渣條，進(jìn)而誘發(fā)粘結(jié)報警導(dǎo)致拉速降低。一天早上，忙碌過后的季晨曦看著桌子上還沒來得及吃的一碗粥陷入了沉思，涼粥表面產(chǎn)生了一層厚厚的粥皮，這讓他聯(lián)想到了高鋁鋼澆鑄問題。粥皮在煮粥過程中和持續(xù)用勺子攪拌的狀態(tài)下都不易形成，而在溫度降低、沒有流動的情況下卻極易產(chǎn)生。順著這個思路，季晨曦和團(tuán)隊決定在鋼水溫度和流動性兩個方面雙管齊下開展攻關(guān)。為尋找到最優(yōu)鋼水溫度，團(tuán)隊與北京科技大學(xué)合作開展凝固過程和裂紋產(chǎn)生的機(jī)理研究，準(zhǔn)確測量了液相線溫度，為最優(yōu)的鋼水溫度控制提供了依據(jù)。在流動性方面，團(tuán)隊成員鄧小旋、羅衍昭專門針對十幾種工況下結(jié)晶器內(nèi)的流場進(jìn)行分析研究，創(chuàng)新改進(jìn)水口結(jié)構(gòu)，成功實現(xiàn)了對結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面流速的穩(wěn)定控制。
“技術(shù)攻關(guān)從來不會一帆風(fēng)順，每一次創(chuàng)新突破都離不開多部門多專業(yè)的精誠合作。在項目基礎(chǔ)研究、工藝技術(shù)對比、鑄坯質(zhì)量控制等方面，各參與單位分工協(xié)作、高效協(xié)同，相關(guān)技術(shù)在京唐、股份兩個基地相互借鑒，為項目的順利開展提供了強(qiáng)有力的保證。”談起課題研究過程，季晨曦這樣說。每次生產(chǎn)前，京唐制造部、煉鋼部等相關(guān)部門都會一起開展復(fù)盤總結(jié)，討論改進(jìn)方案。生產(chǎn)時，團(tuán)隊成員都會守在現(xiàn)場，一起分析工藝和鑄坯質(zhì)量改進(jìn)效果。京唐公司連鑄作業(yè)區(qū)首席作業(yè)長楊春寶、技能專家肖華生主動請纓，全程指導(dǎo)操作。股份公司俞學(xué)成通過對結(jié)晶器內(nèi)鋼液表面流速的有效控制，提高了彎月面溫度的均勻性。針對水口堵塞問題，團(tuán)隊成員田貴昌、劉延強(qiáng)對合金化方式和鋼包渣造渣工藝進(jìn)行改進(jìn)，將鋼水全氧含量控制到5ppm以內(nèi)，為高鋁鋼板坯連鑄穩(wěn)定提供了基礎(chǔ)保障。針對鑄坯裂紋問題，團(tuán)隊成員劉國梁對比不同結(jié)晶器振動模式對鑄坯質(zhì)量的影響，提出了新的控制思路，保障了坯殼的均勻凝固和良好的鑄坯質(zhì)量。
“高鋁鋼板坯高效連鑄”項目獲發(fā)明專利授權(quán)10項，相繼開發(fā)關(guān)鍵工藝7項，首次實現(xiàn)高鋁鋼板坯連澆5爐、1500噸，拉速從0.8米/分鐘提高至1.2米/分鐘，有效解決了高鋁鋼板坯連鑄可澆性差、表面裂紋多等眾多技術(shù)難題。高鋁鋼多爐連澆相關(guān)技術(shù)還成功應(yīng)用于微合金鋼板坯連鑄，進(jìn)一步攻克了微合金鋼生產(chǎn)系列技術(shù)難題，實現(xiàn)了板坯熱裝預(yù)處理裝備及工藝技術(shù)的自主集成。
據(jù)項目負(fù)責(zé)人季晨曦介紹，近年來，首鋼以用戶為中心，逐步推進(jìn)產(chǎn)品高端化，圍繞產(chǎn)品質(zhì)量持續(xù)開展技術(shù)創(chuàng)新，取得了顯著成效，得到了用戶的高度認(rèn)可。下一步，團(tuán)隊將繼續(xù)以推動技術(shù)領(lǐng)先成為首鋼核心競爭力為己任，著眼未來行業(yè)發(fā)展趨勢，扎根一線解決產(chǎn)線瓶頸問題，努力把更多創(chuàng)新成果書寫在首鋼的大地上。