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薄帶連鑄制備高性能硅鋼工藝與裝備研究
發(fā)布人：上海艾荔艾合金股份有限公司www.shailiai.cn
更新時(shí)間：2016-03-29
近終形薄帶連鑄技術(shù)正是適應(yīng)這種形勢(shì)的一種短流程、低能耗、投資省、成本低的綠色環(huán)保新工藝技術(shù)。薄帶連鑄技術(shù)作為當(dāng)今世界上薄帶鋼生產(chǎn)的前沿技術(shù)，不經(jīng)厚板坯連鑄、加熱和熱軋等生產(chǎn)工序，由液態(tài)鋼水直接生產(chǎn)出厚度為1-5mm的薄帶坯。同傳統(tǒng)的薄帶生產(chǎn)流程相比，可節(jié)約設(shè)備投資約80%，降低生產(chǎn)成本30%-40%，能源消耗僅為傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)流程的1/8。
1研究背景
鋼鐵工業(yè)作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)近年來(lái)得到迅猛發(fā)展，我國(guó)早已成為全世界最大的鋼鐵生產(chǎn)國(guó)和消費(fèi)國(guó)。但是，我國(guó)只是世界鋼鐵大國(guó)而非鋼鐵強(qiáng)國(guó)，日益突出的高能耗、高污染、低效益、資源匱乏和環(huán)境負(fù)荷重等嚴(yán)峻問(wèn)題正威脅著鋼鐵工業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的安全。然而擺脫當(dāng)前困境的唯一出路就是加快實(shí)現(xiàn)由“高消耗高品質(zhì)”生產(chǎn)方式（如過(guò)度依賴添加貴重合金元素、生產(chǎn)流程冗長(zhǎng)等）向“低消耗高品質(zhì)”（即資源能源節(jié)約型、環(huán)境友好型、低成本、高性能）ECO生產(chǎn)方式的轉(zhuǎn)變。只有大力開發(fā)節(jié)省能源資源、減少環(huán)境污染、增加循環(huán)利用、實(shí)現(xiàn)環(huán)境友好的新一代鋼鐵生產(chǎn)工藝流程，才能保障我國(guó)鋼鐵工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。其中，發(fā)展先進(jìn)短流程、緊湊化生產(chǎn)工藝和技術(shù)是這一轉(zhuǎn)變的重要組成部分，將發(fā)揮重要作用。
近終形薄帶連鑄技術(shù)正是適應(yīng)這種形勢(shì)的一種短流程、低能耗、投資省、成本低的綠色環(huán)保新工藝技術(shù)。薄帶連鑄技術(shù)作為當(dāng)今世界上薄帶鋼生產(chǎn)的前沿技術(shù)，不經(jīng)厚板坯連鑄、加熱和熱軋等生產(chǎn)工序，由液態(tài)鋼水直接生產(chǎn)出厚度為1-5mm的薄帶坯。同傳統(tǒng)的薄帶生產(chǎn)流程相比，可節(jié)約設(shè)備投資約80%，降低生產(chǎn)成本30%-40%，能源消耗僅為傳統(tǒng)熱連軋生產(chǎn)流程的1/8。更重要的是，其獨(dú)有的亞快速凝固過(guò)程在獲得鋼材某些特殊性能方面具有獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，是實(shí)現(xiàn)高性能鋼材的短流程生產(chǎn)的重要途徑。正因如此，國(guó)外鋼鐵企業(yè)如紐柯、浦項(xiàng)、新日鐵住金等紛紛投入巨資開發(fā)薄帶鋼連鑄技術(shù)。但是，其研發(fā)重點(diǎn)放在了普碳鋼、不銹鋼等品種上，并且已取得了突破，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)；而針對(duì)硅鋼薄帶連鑄的研究才剛剛起步，研究工作還不深入，研究數(shù)據(jù)嚴(yán)重缺乏，這為我國(guó)開展薄帶連鑄硅鋼研究和引領(lǐng)世界硅鋼生產(chǎn)技術(shù)帶來(lái)了重要的歷史機(jī)遇。東北大學(xué)軋制技術(shù)及連軋自動(dòng)化國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室（RAL）一直把雙輥薄帶連鑄技術(shù)作為一個(gè)前瞻性、儲(chǔ)備性和戰(zhàn)略性課題進(jìn)行研究。針對(duì)雙輥薄帶連鑄過(guò)程中存在的關(guān)鍵冶金學(xué)基礎(chǔ)問(wèn)題，重點(diǎn)研究了如何發(fā)揮薄帶連鑄亞快速凝固特性和近終形成形過(guò)程特點(diǎn)生產(chǎn)一些常規(guī)流程無(wú)法生產(chǎn)或者生產(chǎn)難度較大的產(chǎn)品，并賦予產(chǎn)品以常規(guī)流程無(wú)法得到的特殊性能，從而為實(shí)現(xiàn)高性能鋼鐵材料的減量化生產(chǎn)提供重要支撐。前期的研究工作表明，采用薄帶連鑄生產(chǎn)硅鋼這種高投入、高技術(shù)、高難度、高消耗、高成本的鋼鐵“藝術(shù)品”具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)。
硅鋼（包括取向硅鋼（GO）、無(wú)取向硅鋼（NGO）及4.5%-6.5%Si高硅鋼）作為電力、電子和軍事工業(yè)領(lǐng)域不可缺少的重要軟磁材料，主要用于電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)、變壓器的鐵芯和各種電訊器材。硅鋼生產(chǎn)工藝復(fù)雜，制造技術(shù)嚴(yán)格，具有高度的保密性和壟斷性，同時(shí)其制造技術(shù)和產(chǎn)品質(zhì)量是衡量一個(gè)國(guó)家特殊鋼生產(chǎn)和科技發(fā)展水平的重要標(biāo)志之一。我國(guó)冷軋硅鋼在產(chǎn)能、質(zhì)量、規(guī)格牌號(hào)等方面，還遠(yuǎn)不能滿足相關(guān)工業(yè)領(lǐng)域發(fā)展的需求。所面臨的主要問(wèn)題是，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過(guò)剩、產(chǎn)品利潤(rùn)較低；高端產(chǎn)品如高磁感取向硅鋼（HiB）的生產(chǎn)難度大，產(chǎn)品合格率低于75%。我國(guó)在硅鋼制造領(lǐng)域缺乏自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的硅鋼制造技術(shù)、工藝裝備及研發(fā)能力。近年來(lái)，國(guó)外又憑借其積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和嚴(yán)密的專利覆蓋，對(duì)我國(guó)硅鋼發(fā)展實(shí)施了嚴(yán)格的技術(shù)封鎖，已經(jīng)達(dá)到無(wú)條件拒絕轉(zhuǎn)讓硅鋼制造新技術(shù)的程度。因此，大力加強(qiáng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高品質(zhì)硅鋼制造技術(shù)研究，對(duì)于我國(guó)鋼鐵工業(yè)的持續(xù)發(fā)展和國(guó)家安全具有重大意義。
從上世紀(jì)初期發(fā)明取向硅鋼以來(lái)，美國(guó)、日本等對(duì)硅鋼進(jìn)行了大量的研究，隨著生產(chǎn)工藝不斷改進(jìn)，性能水平不斷提高。但是，基本以傳統(tǒng)的厚板坯生產(chǎn)流程為主。近年來(lái)，隨著薄板坯連鑄連軋技術(shù)的發(fā)展，又出現(xiàn)了薄板坯生產(chǎn)流程，但薄板坯流程本質(zhì)上與厚板坯流程差別不大。傳統(tǒng)硅鋼生產(chǎn)流程分為熱軋和冷軋—熱處理兩個(gè)大的階段。其中，熱軋階段是對(duì)熱軋后的晶粒尺寸、析出物尺寸、分布、數(shù)量以及織構(gòu)分布和強(qiáng)度進(jìn)行精細(xì)化控制，為后續(xù)冷軋—熱處理做組織、織構(gòu)方面的準(zhǔn)備。熱軋過(guò)程對(duì)硅鋼生產(chǎn)的質(zhì)量、產(chǎn)量、效率和穩(wěn)定性具有決定性的影響，冷軋產(chǎn)品的質(zhì)量、成材率均與熱軋帶鋼質(zhì)量密切相關(guān)。在傳統(tǒng)的厚板坯連鑄生產(chǎn)流程中，使用厚度230-250mm的板坯，經(jīng)過(guò)9-10道次的熱軋過(guò)程，軋制成2-3mm厚的熱軋帶，總壓縮比高達(dá)100，不僅流程冗長(zhǎng)，能耗高，而且影響參數(shù)眾多，生產(chǎn)穩(wěn)定性差，組織控制難度很大，成材率很低。對(duì)于硅鋼生產(chǎn)這種組織控制非常精細(xì)的材料而言，復(fù)雜、冗長(zhǎng)的常規(guī)流程甚至?xí)?lái)一些致命性的、無(wú)法補(bǔ)救的組織和織構(gòu)缺陷，極大地?fù)p害硅鋼的性能。
2薄帶連鑄生產(chǎn)高性能硅鋼的研究進(jìn)展
在國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目及973課題等的支持下，RAL系統(tǒng)研究了硅鋼、鐵素體不銹鋼、高P/Cu超高耐候鋼、高N不銹鋼、TWIP鋼、高速鋼、鎂合金等薄帶連鑄的凝固組織特點(diǎn)及材料性能。通過(guò)這些研究發(fā)現(xiàn)，與傳統(tǒng)厚板坯熱軋流程相比，除了流程緊湊、工序縮短、節(jié)能降耗等短流程優(yōu)勢(shì)外，薄帶連鑄的亞快速冷卻過(guò)程在微觀組織和織構(gòu)控制上也具有獨(dú)特優(yōu)越性，將薄帶連鑄技術(shù)應(yīng)用于硅鋼生產(chǎn)具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)：
1）雙輥薄帶連鑄凝固組織和織構(gòu)的可控性。在研究體心立方結(jié)構(gòu)的金屬材料（鐵素體不銹鋼和硅鋼均為此種結(jié)構(gòu)）時(shí)發(fā)現(xiàn)，通過(guò)控制凝固的工藝條件可以獲得不同的結(jié)晶組織，凝固組織具有極強(qiáng)的控制柔性。利用這一特點(diǎn)，可以依據(jù)NGO和GO的織構(gòu)控制要求，控制澆鑄工藝，得到想要的初始凝固組織和織構(gòu)，有利于提高材料的磁性能。
2）雙輥薄帶連鑄直接由鋼水凝固制備帶坯，采用固有抑制劑法生產(chǎn)取向硅鋼時(shí)無(wú)需高溫加熱，避免了常規(guī)流程高溫加熱的瓶頸問(wèn)題，更不需要后期滲氮處理。
3）薄帶連鑄為亞快速凝固過(guò)程，冷卻速度高達(dá)103℃/s以上，通過(guò)鑄后冷卻過(guò)程與后續(xù)的常化工藝配合，可以靈活控制材料的晶粒尺寸和析出物尺寸，對(duì)于增強(qiáng)硅鋼有利織構(gòu)、提高材料的磁性能具有重要意義。
4）取消了傳統(tǒng)流程大壓縮比熱軋過(guò)程，抑制了NGO硅鋼有害的析出物和不利的γ-織構(gòu)的產(chǎn)生，避免了GO硅鋼中AlN的過(guò)早析出粗化現(xiàn)象，可以在單道次熱軋甚至無(wú)熱軋條件下生成位向準(zhǔn)確和數(shù)量足夠的高斯晶核。
5）薄帶連鑄提供了獲得薄規(guī)格鑄坯的可能性。通過(guò)減薄鑄帶厚度和優(yōu)化組織織構(gòu)控制，可以提高NGO硅鋼中有利織構(gòu)的比例，保證成品GO硅鋼中抑制劑及高斯晶核數(shù)量、密度和均勻性，有望開發(fā)（超）薄規(guī)格硅鋼，極大地降低鐵損，進(jìn)一步提高磁性能。
綜上所述，可以看出采用薄帶連鑄生產(chǎn)硅鋼是一個(gè)極具潛力的發(fā)展方向。在認(rèn)真分析目前國(guó)際上最先進(jìn)硅鋼生產(chǎn)技術(shù)的成分設(shè)計(jì)、組織與織構(gòu)控制原理以及存在的工藝技術(shù)難題的基礎(chǔ)上，結(jié)合薄帶連鑄亞快速凝固、短流程的特征優(yōu)勢(shì)，RAL從2008年開始，以國(guó)家自然科學(xué)基金鋼鐵研究聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目為依托，開展了基于雙輥薄帶連鑄的硅鋼制造理論研究并形成了系統(tǒng)的工藝和裝備技術(shù)，旨在突破目前國(guó)際上現(xiàn)有硅鋼生產(chǎn)流程的限制，徹底解決其存在的問(wèn)題，開發(fā)出易控制、高效率、低成本、低消耗的綠色化短流程生產(chǎn)技術(shù)，提供高性能、綠色化的硅鋼產(chǎn)品，為硅鋼生產(chǎn)開辟一條由中國(guó)領(lǐng)跑的特色化、綠色化創(chuàng)新發(fā)展道路，為我國(guó)在硅鋼制造領(lǐng)域躋身國(guó)際前沿作出貢獻(xiàn)。圍繞薄帶連鑄高品質(zhì)硅鋼成套制造工藝與裝備技術(shù)的各類關(guān)鍵問(wèn)題，本方向?qū)⑸钊攵到y(tǒng)地開展研究及開發(fā)，盡快形成具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新一代硅鋼先進(jìn)制造技術(shù)，既符合我國(guó)科技發(fā)展的“節(jié)能、高效、促進(jìn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)發(fā)展”的總體戰(zhàn)略目標(biāo)，又能在國(guó)際硅鋼制造先進(jìn)技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域占領(lǐng)制高點(diǎn)。
目前，RAL正與我國(guó)鋼鐵企業(yè)密切合作開展薄帶連鑄GO、NGO、高硅鋼產(chǎn)業(yè)化技術(shù)研究。通過(guò)在實(shí)驗(yàn)室條件下系統(tǒng)開展薄帶連鑄硅鋼“化學(xué)成分—工藝—組織性能”演變及控制技術(shù)研究，開發(fā)出薄帶連鑄關(guān)鍵單體設(shè)備和核心控制系統(tǒng)，形成了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的薄帶連鑄高品質(zhì)硅鋼成套工藝與裝備技術(shù)，為在國(guó)際上率先實(shí)現(xiàn)薄帶連鑄硅鋼的工業(yè)化生產(chǎn)提供了重要支撐。已取得的主要研究成果包括：
1）解決了制約薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的一些瓶頸問(wèn)題，如研發(fā)出新型低成本—長(zhǎng)壽命—高換熱效率鑄輥、低成本—長(zhǎng)壽命側(cè)封板材料等。完成了關(guān)鍵裝備的研制和控制系統(tǒng)的開發(fā)，實(shí)現(xiàn)了自主集成創(chuàng)新，具備了提供薄帶連鑄工業(yè)化產(chǎn)線成套裝備設(shè)計(jì)及系統(tǒng)技術(shù)的能力。工業(yè)化薄帶連鑄生產(chǎn)線設(shè)計(jì)如圖1所示。
2）形成了薄帶連鑄高性能無(wú)取向硅鋼的全流程系統(tǒng)工藝技術(shù)，成功制備出高磁感、高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼原型產(chǎn)品，磁感指標(biāo)B50優(yōu)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有產(chǎn)品0.03T以上。提供了一條無(wú)需加熱、無(wú)需常化處理、無(wú)需兩步冷軋和中間退火的短流程、低難度、低成本制造高效無(wú)取向硅鋼的全新工藝流程，為無(wú)取向硅鋼薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)原型。
3）形成了薄帶連鑄高性能取向硅鋼的全流程系統(tǒng)工藝技術(shù)，成功制備出0.27mm厚的普通取向硅鋼，磁感指標(biāo)B8達(dá)到1.85T，與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有普通取向硅鋼（CGO）產(chǎn)品相當(dāng)；成功制備出0.23mm厚的高磁感取向硅鋼，B8達(dá)到1.94T，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有HiB產(chǎn)品。提供了一條無(wú)需高溫加熱、無(wú)需滲氮處理的短流程、低難度、低成本制造取向硅鋼的全新工藝流程，為取向硅鋼薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)原型。
4）形成了基于超低碳成分設(shè)計(jì)制造取向硅鋼的全流程系統(tǒng)工藝技術(shù)，成功制備出0.18-0.27mm厚的高磁感取向硅鋼，B8達(dá)到1.94T，優(yōu)于國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有HiB產(chǎn)品。提供了一條無(wú)需高溫加熱、無(wú)需脫碳、無(wú)需滲氮處理的短流程、低難度、低成本制造取向硅鋼的全新工藝流程，為取向硅鋼薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)原型。
5）形成了基于超低碳成分設(shè)計(jì)制造高硅取向硅鋼的全流程系統(tǒng)工藝技術(shù)，成功制備出0.18-0.23mm厚的4.5%Si、6.5%Si取向硅鋼，B8分別達(dá)到1.78T和1.74T，顯著優(yōu)于國(guó)外產(chǎn)品。提供了一條利用溫軋、冷軋技術(shù)，無(wú)需高溫加熱、無(wú)需脫碳、無(wú)需滲氮處理的短流程、低難度、低成本制造4.5%Si、6.5%Si取向硅鋼的全新工藝流程，為高硅取向硅鋼薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)提供了技術(shù)原型。
3擬開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)
1）薄帶連鑄條件下硅鋼的組織性能控制理論及全流程工藝技術(shù)
◆亞快速凝固條件下硅鋼帶坯初始凝固組織、織構(gòu)控制理論及方法；
◆薄帶連鑄NGO鋼的組織性能優(yōu)化控制理論與全流程工藝技術(shù)；
◆薄帶連鑄GO鋼的抑制劑控制理論與全流程工藝技術(shù)；
◆薄帶連鑄4.5%-6.5%Si高硅鋼的晶體塑性控制理論與全流程工藝技術(shù)等。
2）薄帶連鑄關(guān)鍵設(shè)備開發(fā)、產(chǎn)線設(shè)計(jì)與單體技術(shù)
◆鑄軋機(jī)設(shè)計(jì)與裝備開發(fā)；
◆長(zhǎng)壽命鑄輥設(shè)計(jì)原理與制備技術(shù)；
◆長(zhǎng)壽命側(cè)封板材質(zhì)開發(fā)與制備技術(shù)；
◆熔池液面控制原理與技術(shù)開發(fā)；
◆全線自動(dòng)化控制系統(tǒng)及模型開發(fā)等。
3）全流程薄帶鋼的厚度、板形與表面質(zhì)量等控制技術(shù)
◆薄帶坯厚度控制原理與關(guān)鍵技術(shù)；
◆薄帶坯板凸度控制原理與關(guān)鍵技術(shù)；
◆在線熱軋板形控制原理與關(guān)鍵技術(shù)；
◆全流程薄帶溫度均勻性控制關(guān)鍵技術(shù)；
◆全流程薄帶表面氧化鐵皮控制技術(shù)等。
4擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題
1）低成本、高效率、長(zhǎng)壽命、高可靠度薄帶連鑄設(shè)備研制（結(jié)晶輥、布流包、側(cè)封板、澆鑄水口等）；
2）高精度、高可靠度控制系統(tǒng)開發(fā)（熔池液面檢測(cè)及控制、鑄軋力檢測(cè)及控制、帶坯厚度檢測(cè)及控制系統(tǒng)等）；
3）雙輥薄帶連鑄亞快速凝固條件下硅鋼（包括GO、NGO、6.5%Si鋼）帶坯初始凝固組織與織構(gòu)的形成、演變?cè)砑罢{(diào)控方法；
4）雙輥薄帶連鑄全流程條件下NGO硅鋼組織、織構(gòu)演變特征，遺傳行為及組織性能優(yōu)化調(diào)控理論；
5）雙輥薄帶連鑄全流程條件下GO硅鋼的抑制劑設(shè)計(jì)及其演變行為與調(diào)控原理，高斯織構(gòu)的演變行為及調(diào)控原理及調(diào)控方法；
6）雙輥薄帶連鑄全流程條件下4.5%-6.5%Si鋼的組織演變、有序—無(wú)序轉(zhuǎn)變行為及調(diào)控方法，以及晶體塑性的系統(tǒng)控制原理及方法；
7）雙輥薄帶連鑄條件下各鋼種的制造路線及全流程系統(tǒng)工藝技術(shù)。
5擬采用的研究技術(shù)路線
堅(jiān)持實(shí)驗(yàn)室裝備研制與工藝開發(fā)為工業(yè)產(chǎn)線設(shè)計(jì)、中試/產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)服務(wù)的方針，貫徹“產(chǎn)學(xué)研”相結(jié)合的基本原則。在實(shí)驗(yàn)室條件下開展硅鋼薄帶連鑄關(guān)鍵單體設(shè)備的設(shè)計(jì)、研制、制造以及共性技術(shù)開發(fā)，建設(shè)薄帶連鑄硅鋼綜合實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)單體裝備與技術(shù)的系統(tǒng)集成和再開發(fā)。針對(duì)工業(yè)化薄帶連鑄硅鋼生產(chǎn)流程，完成取向硅鋼、無(wú)取向硅鋼、4.5%-6.5%Si高硅鋼組織性能控制為核心的制造流程和關(guān)鍵工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)，形成新一代短流程、低難度、低成本、高效率、環(huán)境友好的硅鋼創(chuàng)新制造理論及系統(tǒng)原型工藝技術(shù)。從而具備薄帶連鑄硅鋼成套創(chuàng)新裝備、技術(shù)和工藝研發(fā)能力，引領(lǐng)世界薄帶連鑄技術(shù)和硅鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展。
6實(shí)施方案
6.1薄帶連鑄工藝原理與關(guān)鍵單體技術(shù)研發(fā)
1）通過(guò)采取優(yōu)化內(nèi)部冷卻路徑、優(yōu)化輥套厚度、選擇適合的輥套材質(zhì)及表面處理等措施，提高鑄輥的冷卻強(qiáng)度及冷卻均勻性，降低鑄輥工作溫度，減輕鑄輥的熱疲勞，提高鑄輥的耐磨性能，從而實(shí)現(xiàn)鑄輥長(zhǎng)壽命化。
2）對(duì)鑄軋過(guò)程中鑄輥溫度場(chǎng)和熱凸度變化進(jìn)行有限元模擬計(jì)算。通過(guò)模擬分析，得出不同冷卻水路設(shè)計(jì)方案對(duì)鑄輥溫度場(chǎng)及熱凸度的影響規(guī)律，為鑄輥設(shè)計(jì)及優(yōu)化提供數(shù)據(jù)支持。模擬分析各工藝參數(shù)如澆鑄溫度、鑄軋速度等對(duì)鑄輥溫度場(chǎng)和熱凸度的影響規(guī)律，為鑄軋過(guò)程控制提供指導(dǎo)。
3）優(yōu)化側(cè)封裝置的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使側(cè)封板的受力較小而且均勻；同時(shí)開發(fā)耐高溫鋼水的侵蝕、低的熱損失和熱膨脹系數(shù)、強(qiáng)度高的側(cè)封板用材料或采用表面涂層等技術(shù)措施，提高側(cè)封板使用性能。
4）通過(guò)對(duì)鑄輥熔池內(nèi)液態(tài)鋼水三維流熱耦合數(shù)值模擬，研究不同水口結(jié)構(gòu)參數(shù)情況下，熔池內(nèi)鋼水的流動(dòng)和溫度分布規(guī)律，選擇最佳的水口設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)參數(shù)，提高鑄帶組織和橫向溫度分布的均勻性，據(jù)此設(shè)計(jì)出適應(yīng)不同品種薄帶鑄軋的水口，實(shí)現(xiàn)水口結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
5）根據(jù)硅鋼不同抑制劑析出行為確定溫度控制方式，包括保溫和氣霧冷卻控制。軋后冷卻控制，根據(jù)硅鋼性能要求，實(shí)現(xiàn)多階段快速冷卻，實(shí)現(xiàn)鑄軋薄帶坯的組織和性能的柔性控制。
6）薄帶連鑄過(guò)程的液面控制系統(tǒng)開發(fā)，建立熔池液位預(yù)測(cè)模型，配合CCD檢測(cè)裝置對(duì)液面進(jìn)行檢測(cè)，實(shí)現(xiàn)熔池內(nèi)鋼水液面的閉環(huán)控制。
7）鑄軋過(guò)程控制系統(tǒng)開發(fā)，建立數(shù)據(jù)采集與處理、鑄輥及熔池的溫度監(jiān)控、設(shè)定值計(jì)算、生產(chǎn)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)等功能。在系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程中，重點(diǎn)解決以下關(guān)鍵問(wèn)題：開澆階段及穩(wěn)定澆鑄階段控制策略、鑄軋輥溫度場(chǎng)及熱凸度在線計(jì)算模型、熔池凝固終點(diǎn)在線計(jì)算模型、鑄軋分離力計(jì)算模型等。
6.2薄帶連鑄高品質(zhì)硅鋼成套工藝開發(fā)
1）在實(shí)驗(yàn)室條件下開展GO硅鋼、NGO硅鋼、6.5%Si鋼薄帶連鑄、軋制及熱處理實(shí)驗(yàn)；
2）以NGO硅鋼為研究對(duì)象，研究薄帶坯初始組織、織構(gòu)的形成演變規(guī)律及調(diào)控原理和方法；
3）以NGO鋼為研究對(duì)象，研究薄帶坯的初始組織、織構(gòu)類型對(duì)后續(xù)組織、織構(gòu)演變及磁性能的遺傳影響規(guī)律及機(jī)理；
4）以NGO鋼為研究對(duì)象，系統(tǒng)研究工藝技術(shù)路線及關(guān)鍵工藝對(duì)組織、織構(gòu)演變以及磁性能的影響，并研究組織性能的優(yōu)化調(diào)控原理及方法；
5）以6.5%Si高硅鋼為研究對(duì)象，對(duì)組織、織構(gòu)演變行為、有序—無(wú)序轉(zhuǎn)變行為進(jìn)行深入研究，研究晶體塑性和組織性能的優(yōu)化控制原理和方法；
6）對(duì)薄帶連鑄條件下普通取向硅鋼（CGO）的組織、織構(gòu)及抑制劑演變行為進(jìn)行深入研究，并研究系統(tǒng)的調(diào)控原理和方法；
7）對(duì)薄帶連鑄條件下HiB硅鋼的組織、織構(gòu)及抑制劑演變行為進(jìn)行系統(tǒng)研究，并研究相應(yīng)的調(diào)控原理和方法；
8）采用超低碳成分設(shè)計(jì)，對(duì)薄帶連鑄條件下CGO硅鋼、HiB硅鋼的組織、織構(gòu)及抑制劑演變行為進(jìn)行系統(tǒng)研究，并形成相應(yīng)的調(diào)控原理和方法。
7研究計(jì)劃
◆2014年：薄帶連鑄關(guān)鍵設(shè)備研制及關(guān)鍵單體技術(shù)開發(fā)，包括：低成本、高導(dǎo)熱效率、長(zhǎng)壽命、鑄軋輥設(shè)計(jì)開發(fā)；長(zhǎng)壽命側(cè)封板技術(shù)研究；布流水口結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)；鑄軋過(guò)程保護(hù)澆鑄設(shè)計(jì)；在線熱軋機(jī)設(shè)計(jì)等。
◆2015年：薄帶連鑄全線控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)開發(fā)，具體包括：熔池內(nèi)鋼水液面檢測(cè)及控制系統(tǒng)；鑄軋力檢測(cè)與控制系統(tǒng)；薄帶鑄軋過(guò)程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)、厚度控制及板形控制系統(tǒng)等、帶坯表面質(zhì)量控制系統(tǒng)等。
◆2016年：適合薄帶鑄軋流程的高性能硅鋼（包括無(wú)取向硅鋼、普通取向硅鋼、高磁感取向硅鋼、6.5%Si高硅鋼）化學(xué)成分體系、工藝路線設(shè)計(jì)及優(yōu)化，包括：典型低、中、高牌號(hào)無(wú)取向硅鋼（NGO）主要成分設(shè)計(jì)及工藝路線設(shè)計(jì)；CGO硅鋼抑制劑設(shè)計(jì)及工藝路線；HiB硅鋼抑制劑設(shè)計(jì)及工藝路線設(shè)計(jì)；6.5%Si高硅鋼的合金化設(shè)計(jì)及工藝路線設(shè)計(jì)等。
◆2017年：在實(shí)驗(yàn)室條件下開展各硅鋼品種的薄帶連鑄、軋制、熱處理等實(shí)驗(yàn)研究，闡明雙輥薄帶連鑄亞快速凝固條件下硅鋼（包括CGO硅鋼、NGO硅鋼、6.5%Si鋼）帶坯初始凝固組織與織構(gòu)的形成、演變?cè)砑罢{(diào)控方法；揭示雙輥薄帶連鑄全流程條件下NGO硅鋼組織、織構(gòu)演變特征、遺傳行為及組織性能優(yōu)化調(diào)控理論并提出調(diào)控方法；揭示雙輥薄帶連鑄全流程條件下CGO硅鋼的抑制劑設(shè)計(jì)及其演變行為與調(diào)控原理，高斯織構(gòu)的演變行為及調(diào)控理論及方法；揭示雙輥薄帶連鑄全流程條件下4.5%-6.5%Si鋼的組織演變、有序—無(wú)序轉(zhuǎn)變行為及調(diào)控方法，以及晶體塑性的系統(tǒng)控制原理。
◆2018年：實(shí)現(xiàn)薄帶連鑄關(guān)鍵單體設(shè)備或技術(shù)的集成和再創(chuàng)新，形成工業(yè)化產(chǎn)線的全線裝備和控制系統(tǒng)原型；建立完善的基于薄帶連鑄的高品質(zhì)硅鋼制造理論，形成薄帶連鑄高品質(zhì)硅鋼全流程原型工藝技術(shù)，制備出系列高性能原型鋼。
8預(yù)期效果
1）?徹底解決諸如低成本—長(zhǎng)壽命—高換熱效率鑄輥的材料研發(fā)及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、澆鑄水口的材料設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、低成本—長(zhǎng)壽命側(cè)封板材料開發(fā)、澆鑄保護(hù)系統(tǒng)設(shè)計(jì)等長(zhǎng)期困擾薄帶連鑄產(chǎn)業(yè)化的瓶頸，實(shí)現(xiàn)硅鋼薄帶連鑄關(guān)鍵裝備的研制和控制系統(tǒng)的開發(fā)，全面實(shí)現(xiàn)自主集成創(chuàng)新，替代甚至超越國(guó)外進(jìn)口裝備及技術(shù)，具備硅鋼薄帶連鑄創(chuàng)新裝備和技術(shù)的研發(fā)能力，具備提供薄帶連鑄硅鋼工業(yè)化產(chǎn)線成套裝備設(shè)計(jì)及系統(tǒng)技術(shù)的能力。
2）建成完備的薄帶連鑄硅鋼全流程工藝技術(shù)綜合實(shí)驗(yàn)研究平臺(tái)，不但滿足開展薄帶連鑄硅鋼研究的苛刻要求和迫切需求，而且提供完備的柔性化實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，為硅鋼的工業(yè)化產(chǎn)線建設(shè)及裝備研制提供設(shè)計(jì)原型和試驗(yàn)平臺(tái)。
3）形成新一代高品質(zhì)硅鋼短流程、低難度、低成本、高效率、環(huán)境友好的創(chuàng)新制造理論及具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的系統(tǒng)原型工藝技術(shù)，具備硅鋼薄帶連鑄創(chuàng)新技術(shù)、工藝研發(fā)能力，具備引領(lǐng)世界薄帶連鑄技術(shù)和硅鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的能力。
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