近年來，薄板坯連鑄連軋工藝技術(shù)不斷完善，市場競爭力日趨增強。我國已有12條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，成為世界上薄板坯連鑄連軋產(chǎn)能最大的國家。但薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線生產(chǎn)品種相對較少，僅限于生產(chǎn)中、低碳鋼（w[C]含量≤0.35%的鋼種），而且質(zhì)量控制難度較大。拓展薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的品種，最大限度地發(fā)揮薄板坯短流程的工藝技術(shù)優(yōu)勢，成為薄板坯連鑄連軋的主要發(fā)展方向。

　　市場調(diào)研結(jié)果顯示，高碳含量鋼種（碳含量≥0.40%）熱軋卷板有一定的市場需求，利潤空間也較大。目前國內(nèi)大部分低端高碳含量鋼種由窄帶鋼生產(chǎn)廠家供貨，高品質(zhì)高碳含量鋼種熱軋卷板仍須進口。依據(jù)FTSR薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的技術(shù)工藝特點，根據(jù)高碳含量鋼種的鋼種特性，唐鋼在FTSR薄板坯短流程成功開發(fā)出高碳含量鋼種的熱軋卷板，并具備了批量生產(chǎn)能力。其生產(chǎn)實踐證明：只要工藝參數(shù)選擇合理，工藝條件滿足要求，薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)出高質(zhì)量的高碳含量熱軋卷板。此舉充分顯示出薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)高碳含量鋼種的工藝技術(shù)優(yōu)勢，有效地拓展了薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線的品種范圍。

　　認清鋼種特性 發(fā)揮工藝優(yōu)勢

　　薄板坯連鑄連軋的工藝特點。薄板坯短流程具有連鑄拉速高、鋼水凝固速率大、鑄坯直接軋制等特點。唐鋼FTSR薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線具有獨特的結(jié)晶器熱像圖和熱流密度曲線，能夠全面反映結(jié)晶器內(nèi)坯殼的凝固過程，實時監(jiān)測各種臨界狀態(tài)，使操作者對結(jié)晶器的傳熱情況一目了然，可以及時調(diào)整工藝參數(shù)，減少工藝事故的發(fā)生；二冷段采用汽水霧化動態(tài)冷卻控制，并選擇合適的氣水比，水量調(diào)節(jié)范圍更大，可以達到更好的板坯溫度場分布，這樣可以避免二冷模式不合理導(dǎo)致的鑄坯中間裂紋、皮下裂紋和彎曲矯直裂紋；二冷段采用動態(tài)液芯壓下技術(shù)，可以顯著改善鑄坯內(nèi)部質(zhì)量，減少鑄坯的中心偏析和中心疏松，破碎粗大的柱狀晶，還具備鑄坯直接軋制等工藝特點。

　　高碳含量鋼種的鋼種特性和工藝控制難點。由鐵碳相圖可知，碳的含量在0.40%~0.75%時，固液兩相區(qū)溫差較大，表明高碳含量鋼種流動性很好，因此在連鑄時可采用低過熱度澆鑄。但是高碳含量鋼種板坯內(nèi)部容易出現(xiàn)疏松、偏析和裂紋等缺陷，常規(guī)板坯流程生產(chǎn)高碳含量鋼種為解決中心偏析和中心疏松，須要配備電磁攪拌設(shè)備。

　　研究發(fā)現(xiàn)，在1200℃~1000℃的溫度范圍內(nèi)，高碳含量鋼種在結(jié)晶器內(nèi)的收縮率較小，這表明在結(jié)晶器內(nèi)初始坯殼與結(jié)晶器銅板間的縫隙小，坯殼和結(jié)晶器貼合更緊密，因此對保護渣的潤滑性能要求更高。如果保護渣性能不合適，容易發(fā)生坯殼黏結(jié)或黏結(jié)漏鋼，鑄坯表面容易出現(xiàn)夾渣缺陷，應(yīng)借助結(jié)晶器熱像圖和熱流密度曲線，開發(fā)適合高碳含量鋼種系列產(chǎn)品的薄板坯連鑄結(jié)晶器保護渣。

　　對于鋼中碳含量0.10%、0.20%、0.40%及以上的鋼種，高溫性能差別很大。對于碳含量大于0.40%的鋼種即高碳含量鋼種，隨著碳含量的增加，高溫強度下降，高溫塑性與中碳鋼相當(dāng)。

　　薄板坯連鑄為了最大限度地減小鑄坯厚度，采用動態(tài)液芯壓下技術(shù)，壓下幅度高達20mm。但液芯壓下時必須注意如下幾點：一是鑄坯中心有液體時方能進行液芯壓下，如果在鑄坯完全凝固后壓下，則需要很大的壓下力，容易造成扇形段的設(shè)備負荷過大，且工藝效果不明顯。二是應(yīng)在坯殼強度和塑性較高的時候壓下，以避免鑄坯的內(nèi)部出現(xiàn)中間裂紋。但高碳含量鋼種鑄坯的高溫強度很低，不能承受大的壓下形變，因此鑄坯內(nèi)部極易出現(xiàn)裂紋缺陷。三是高碳含量鋼種凝固區(qū)間很大，如果壓下模式不合理，即扇形段各段壓下量的分配和最終壓下位置不合理，鑄坯內(nèi)部也容易出現(xiàn)裂紋缺陷。由于高碳含量鋼種的高溫強度低和塑性較差，須要加大二次冷卻強度，以降低高碳含量鋼種鑄坯表面溫度，增強其承受壓力的能力。薄板坯連鑄采用動態(tài)二次冷卻控制，可以靈活地調(diào)整二冷水的噴淋強度和寬度，為控制高碳含量鋼種鑄坯表面溫度創(chuàng)造了條件，可以有效解決高碳含量鋼種的內(nèi)部裂紋問題。

　　常規(guī)板坯線生產(chǎn)高碳含量鋼種普遍存在的一個問題是脫碳層超標(biāo)，而薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線實現(xiàn)鑄坯直接軋制，鑄坯入爐溫度高（高達850℃以上），加熱爐升溫幅度小，加熱時間短，只有30分鐘，可以最大限度地減小脫碳層厚度。

　　優(yōu)化工藝控制 提升實物質(zhì)量

　　高碳含量鋼種薄板坯連鑄結(jié)晶器的保護渣開發(fā)。高碳含量鋼種液相線溫度低，澆鑄溫度也低，坯殼收縮較小。因此高碳含量鋼種連鑄保護渣最主要的作用是保證結(jié)晶器潤滑效果，即選用低堿度、低熔點、低黏度和熔速高的保護渣，以提高保護渣的消耗量，滿足結(jié)晶器的潤滑和傳熱要求。借助于結(jié)晶器熱像圖和熱流曲線，唐鋼成功開發(fā)了薄板坯連鑄高碳含量鋼種保護渣，有效控制了薄板坯連鑄高碳含量鋼種時的坯殼黏結(jié)和黏結(jié)漏鋼，為薄板坯連鑄生產(chǎn)高碳含量鋼種提供了保證。

　　薄板坯連鑄高碳含量鋼種的二冷工藝優(yōu)化。鑒于FTSR流程大規(guī)模生產(chǎn)的是中低碳鋼，其液芯壓下模式已經(jīng)固化，重新摸索高碳含量鋼種的壓下模式有一定難度。因此，研發(fā)人員試圖在保證拉矯溫度為850℃的前提下，對二冷強度進行優(yōu)化。在試驗初期，借鑒常規(guī)板坯生產(chǎn)高碳含量鋼種的經(jīng)驗，澆鑄高碳含量鋼種時采用弱冷模式，減小二次冷卻水量，但鑄坯內(nèi)部中間裂紋嚴重，導(dǎo)致板卷分層、板面軋漏。對此，連鑄二次冷卻改用強冷模式，澆鑄65Mn鋼時，比水量從2.43L/kg提高到3.1L/kg，由此降低鑄坯表面溫度，提高了坯殼強度，消除了鑄坯中間裂紋。

　　他們分析認為：鑄坯在扇形段中出現(xiàn)鼓肚，采用動態(tài)液芯壓下后，鼓肚和壓下導(dǎo)致的鑄坯內(nèi)部固液兩相區(qū)凝固前沿的應(yīng)力和應(yīng)變是產(chǎn)生鑄坯中間裂紋的根源。由于壓下模式已經(jīng)固定，針對高碳含量鋼種的凝固特點和高溫特性，適當(dāng)增加二冷強度有利于降低高碳含量鋼種鑄坯表面溫度、提高鑄坯坯殼強度，有效控制其鼓肚以避免鑄坯中間裂紋的發(fā)生。生產(chǎn)結(jié)果也證明了這一分析。

　　薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)高碳含量鋼種成分偏析的控制。高碳含量鋼種凝固過程容易產(chǎn)生C、S、P 及部分合金元素的偏析，將影響產(chǎn)品組織性能的均勻性，偏析嚴重會導(dǎo)致熱軋板卷的中心分層缺陷。與常規(guī)板坯不同，薄板坯連鑄冷卻強度大，凝固速率是常規(guī)板坯的10多倍。采用液芯壓下技術(shù)可以進一步減少鑄坯內(nèi)部的中心偏析。分析結(jié)果也顯示：薄板坯短流程生產(chǎn)高碳含量鋼種S55C碳的最大偏析度是1.102，生產(chǎn)65Mn碳的最大偏析度為1.121，均比常規(guī)板坯流程碳的最大偏析度2.0 有明顯改善。

　　薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)高碳含量鋼種表面脫碳層的控制。研發(fā)人員對S55C和65Mn產(chǎn)品進行了表面脫碳層深度檢驗，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，其單側(cè)脫碳層深度均不超過鋼板厚度的0.8%。標(biāo)準(zhǔn)要求高碳含量鋼種總脫碳層深度單面不大于鋼帶實際厚度2.0%，可見薄板坯流程生產(chǎn)的高碳含量鋼種的脫碳層高于標(biāo)準(zhǔn)要求。