我國鋼鐵行業(yè)發(fā)展有力地支撐了國民經(jīng)濟(jì)的快速崛起，但隨著資源、環(huán)境和經(jīng)濟(jì)發(fā)展模式的轉(zhuǎn)變，正面臨著從量變到質(zhì)變的巨大挑戰(zhàn)。其中大斷面高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品長期以來一直采用鑄錠加鍛造工藝，長材率低，加工成本及能耗居高不下，而且此工藝產(chǎn)能低不能滿足相關(guān)行業(yè)發(fā)展的需求，制約著潔凈能源、核電、海洋工程乃至高速鐵路等高端制造業(yè)的發(fā)展。高品質(zhì)鋼的開發(fā)水平服從“乘法法則”，其中冶金裝備技術(shù)和生產(chǎn)工藝技術(shù)是權(quán)重最大的影響因子。

　　特殊鋼澆鑄與凝固特性復(fù)雜，大斷面高品質(zhì)特殊鋼生產(chǎn)對裝備和工藝的先進(jìn)性與集成度要求更高，被認(rèn)為是現(xiàn)代鋼鐵冶金行業(yè)急需聯(lián)合突破的核心技術(shù)。

　　本項(xiàng)目啟動之初，滿足海洋風(fēng)電等潔凈能源裝備大型化所需的大斷面特殊鋼連鑄產(chǎn)品生產(chǎn)國內(nèi)外沒有先例。傳統(tǒng)模鑄生產(chǎn)模式成材率低，流程長、效率低、工藝與質(zhì)量穩(wěn)定性差，已不能滿足高端裝備制造業(yè)對規(guī)格更大、質(zhì)量更高、品質(zhì)更可靠的特殊鋼坯料要求，比如，全球挖掘機(jī)行業(yè)龍頭企業(yè)、美國卡特彼勒大型挖掘機(jī)用齒輪鋼，要求氧含量小于12ppm，以保證其疲勞壽命，而傳統(tǒng)模鑄工藝很難將氧含量穩(wěn)定控制在20ppm以下。全弧形連鑄是現(xiàn)代低成本、高效率的生產(chǎn)工藝，如能攻克生產(chǎn)過程的技術(shù)難題將是生產(chǎn)高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品的首選工藝。當(dāng)時國內(nèi)外投產(chǎn)的特殊鋼圓坯連鑄最大斷面只能做到500mm以下，更大斷面連鑄生產(chǎn)裝備與應(yīng)用在全球尚處于研發(fā)階段。大斷面特殊鋼連鑄在質(zhì)量保證、工藝技術(shù)和成套裝備開發(fā)中存在一系列技術(shù)瓶頸，主要是特殊鋼連鑄凝固兩相區(qū)長、補(bǔ)縮困難，很容易發(fā)生中心疏松、中心偏析和各種裂紋缺陷；大斷面鑄坯重量多達(dá)百噸以上，下滑力大，對連鑄設(shè)備的整體剛度和工藝控制要求極高；另外，斷面越大，鑄坯質(zhì)量控制難度越高，800mm以上大斷面連鑄生產(chǎn)技術(shù)，世界上沒有先例，被國內(nèi)外同行認(rèn)為是現(xiàn)代連鑄生產(chǎn)模式進(jìn)一步取代傳統(tǒng)模鑄的堡壘！

　　基于國家戰(zhàn)略和市場驅(qū)動需求，中冶京誠工程技術(shù)有限公司聯(lián)合江陰興澄特種鋼鐵有限公司、中冶連鑄技術(shù)工程有限責(zé)任公司、湖北新冶鋼有限公司和北京科技大學(xué)歷時近十年的產(chǎn)學(xué)研跨專業(yè)合作、立足自主開發(fā)，創(chuàng)建了特殊鋼大斷面圓矩坯連鑄生產(chǎn)新模式。突破了連鑄化生產(chǎn)質(zhì)量保證、工藝技術(shù)和成套裝備研發(fā)中的系列技術(shù)瓶頸，攻克了矯直抗力大、內(nèi)部與表面質(zhì)量難以控制等連鑄關(guān)鍵技術(shù)，創(chuàng)新研發(fā)出世界最大規(guī)格圓坯(1000mm)和國內(nèi)最大規(guī)格矩形坯(410mm×530mm)特殊鋼連鑄機(jī)。實(shí)現(xiàn)了高品質(zhì)特殊鋼大斷面產(chǎn)品規(guī)?；?、潔凈化連鑄生產(chǎn)與應(yīng)用。主要創(chuàng)新成果如下：

　　1.針對大斷面特殊鋼連鑄內(nèi)部疏松和成分偏析控制難題，創(chuàng)新提出鋼水注流動量與凝固過熱度強(qiáng)化耗散理論，開發(fā)出恒溫、恒拉速旋流澆鑄工藝技術(shù)；建立了連鑄電磁流體—熱—溶質(zhì)傳輸耦合模型，揭示了連鑄過程宏觀偏析形成與分布規(guī)律，奠定了大斷面連鑄工藝與產(chǎn)品內(nèi)部均質(zhì)性控制的理論基礎(chǔ)。

　　2.針對特殊鋼連鑄變形抗力大和極易出現(xiàn)表面裂紋難題，基于對特殊鋼鑄態(tài)高溫?zé)嵛锢?、熱塑性及其組織相關(guān)性的深入研究，開發(fā)出大斷面小曲率、超弱冷和高溫低應(yīng)變連續(xù)矯直技術(shù)，以及在線保溫、下線控溫?zé)嵫b等成套先進(jìn)工藝，為消除特殊鋼大斷面連鑄與熱裝過程表面裂紋提供了可靠技術(shù)保障。

　　3.針對特大斷面特殊鋼連鑄裝備空缺與設(shè)計(jì)難題，開發(fā)了獨(dú)有的大斷面結(jié)晶器、仿弧液壓振動單元、拉矯與輕壓下機(jī)組等關(guān)鍵設(shè)備，創(chuàng)新設(shè)計(jì)大斷面鑄機(jī)輥列、工藝技術(shù)和二冷動態(tài)控制系統(tǒng)，首創(chuàng)了世界最大規(guī)格全弧形特殊鋼連鑄機(jī)，并建立了基于CAE分析的鑄機(jī)設(shè)計(jì)新體系和技術(shù)規(guī)范。為突破傳統(tǒng)模鑄生產(chǎn)模式、實(shí)現(xiàn)大斷面特殊鋼連鑄化高效生產(chǎn)提供了先進(jìn)的裝備保障。

　　4.針對高端制造業(yè)緊缺的各類大斷面高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品，開發(fā)了涵蓋鋼水精煉、保護(hù)澆注和多爐連澆等連鑄生產(chǎn)技術(shù)，首創(chuàng)系列鋼種及其不同斷面規(guī)格的連鑄生產(chǎn)核心工藝和專有技術(shù)、開發(fā)應(yīng)用鑄坯質(zhì)量判定與診斷系統(tǒng)（QES），為連鑄流程規(guī)?；a(chǎn)高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品提供了可靠的生產(chǎn)工藝保障。

　　本項(xiàng)目創(chuàng)建了大斷面特殊鋼連鑄化生產(chǎn)規(guī)范體系和新的產(chǎn)業(yè)鏈，培育了國際上特大斷面特殊鋼連鑄產(chǎn)品從無到有的市場。形成了興澄特鋼、新冶鋼、東北特鋼等6家生產(chǎn)示范基地。開發(fā)出大口徑厚壁超超臨界高壓鍋爐管、超低溫潔凈能源和海洋工程用鋼等200多個國內(nèi)外市場緊缺的高品質(zhì)特殊鋼產(chǎn)品，取得國際8大頂級船級社認(rèn)證，近三年已產(chǎn)生直接經(jīng)濟(jì)效益190億元以上。

　　項(xiàng)目獲授權(quán)專利11項(xiàng)、軟件著作權(quán)4項(xiàng)、發(fā)表論文23篇，主持或參與起草連鑄工程設(shè)計(jì)規(guī)范、特殊鋼產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)和法規(guī)3部。成果獲行業(yè)和省部級特等獎1項(xiàng)、一等獎3項(xiàng)。超大斷面特殊鋼圓坯連鑄技術(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先，并被列為《鋼鐵工業(yè)“十二五”發(fā)展規(guī)劃》重點(diǎn)發(fā)展技術(shù)之一。本項(xiàng)目成果有力推動了特殊鋼冶金裝備、生產(chǎn)技術(shù)和后續(xù)高端制造業(yè)的整體進(jìn)步。（李杰）