近年來，不銹鋼工字鋼連鑄連軋工藝技術不斷完善，市場競爭力日趨增強。我國已有12條不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線，成為世界上不銹鋼工字鋼連鑄連軋產能最大的國家。但不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線生產品種相對較少，僅限于生產中、低碳鋼（w[C]含量≤0.35%的鋼種），而且質量控制難度較大。拓展不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線的品種，最大限度地發揮不銹鋼工字鋼短流程的工藝技術優勢，成為不銹鋼工字鋼連鑄連軋的主要發展方向。

　　市場調研結果顯示，高碳含量鋼種（碳含量≥0.40%）不銹鋼工字鋼有一定的市場需求，利潤空間也較大。目前國內大部分低端高碳含量鋼種由窄帶鋼生產廠家供貨，高品質高碳含量鋼種不銹鋼工字鋼仍須進口。依據無錫萬信寶不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線的技術工藝特點，根據高碳含量鋼種的鋼種特性， 在無錫萬信寶不銹鋼工字鋼短流程成功開發出高碳含量鋼種的不銹鋼工字鋼，并具備了批量生產能力。其生產實踐證明：只要工藝參數選擇合理，工藝條件滿足要求，不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線能夠生產出高質量的高碳含量不銹鋼工字鋼。此舉充分顯示出不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產高碳含量鋼種的工藝技術優勢，有效地拓展了不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線的品種范圍。

　　認清鋼種特性 發揮工藝優勢

　　不銹鋼工字鋼連鑄連軋的工藝特點。不銹鋼工字鋼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。 無錫萬信寶不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線具有獨特的結晶器熱像圖和熱流密度曲線，能夠全面反映結晶器內坯殼的凝固過程，實時監測各種臨界狀態，使操作者對結晶器的傳熱情況一目了然，可以及時調整工藝參數，減少工藝事故的發生；二冷段采用汽水霧化動態冷卻控制，并選擇合適的氣水比，水量調節范圍更大，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；二冷段采用動態液芯壓下技術，可以顯著改善鑄坯內部質量，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部容易出現疏松、偏析和裂紋等缺陷，常規板坯流程生產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備。

　　研究發現，在1200℃~1000℃的溫度范圍內，高碳含量鋼種在結晶器內的收縮率較小，這表明在結晶器內初始坯殼與結晶器銅板間的縫隙小，坯殼和結晶器貼合更緊密，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，容易發生坯殼黏結或黏結漏鋼，鑄坯表面容易出現夾渣缺陷，應借助結晶器熱像圖和熱流密度曲線，開發適合高碳含量鋼種系列產品的不銹鋼工字鋼連鑄結晶器保護渣。

　　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。

　　不銹鋼工字鋼連鑄為了最大限度地減小鑄坯厚度，采用動態液芯壓下技術，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備負荷過大，且工藝效果不明顯。二是應在坯殼強度和塑性較高的時候壓下，以避免鑄坯的內部出現中間裂紋。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，因此鑄坯內部極易出現裂紋缺陷。三是高碳含量鋼種凝固區間很大，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，鑄坯內部也容易出現裂紋缺陷。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。不銹鋼工字鋼連鑄采用動態二次冷卻控制，可以靈活地調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造了條件，可以有效解決高碳含量鋼種的內部裂紋問題。

　　常規板坯線生產高碳含量鋼種普遍存在的一個問題是脫碳層超標，而不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產線實現鑄坯直接軋制，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。

　　優化工藝控制 提升實物質量

　　高碳含量鋼種不銹鋼工字鋼連鑄結晶器的保護渣開發。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，滿足結晶器的潤滑和傳熱要求。借助于結晶器熱像圖和熱流曲線， 成功開發了不銹鋼工字鋼連鑄高碳含量鋼種保護渣，有效控制了不銹鋼工字鋼連鑄高碳含量鋼種時的坯殼黏結和黏結漏鋼，為不銹鋼工字鋼連鑄生產高碳含量鋼種提供了保證。

　　不銹鋼工字鋼連鑄高碳含量鋼種的二冷工藝優化。鑒于無錫萬信寶流程大規模生產的是中低碳鋼，其液芯壓下模式已經固化，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，對二冷強度進行優化。在試驗初期，借鑒常規板坯生產高碳含量鋼種的經驗，澆鑄高碳含量鋼種時采用弱冷模式，減小二次冷卻水量，但鑄坯內部中間裂紋嚴重，導致板卷分層、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鼓肚，采用動態液芯壓下后，鼓肚和壓下導致的鑄坯內部固液兩相區凝固前沿的應力和應變是產生鑄坯中間裂紋的根源。由于壓下模式已經固定，針對高碳含量鋼種的凝固特點和高溫特性，適當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生。生產結果也證明了這一分析。

　　不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產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生C、S、P 及部分合金元素的偏析，將影響產品組織性能的均勻性，偏析嚴重會導致熱軋板卷的中心分層缺陷。與常規板坯不同，不銹鋼工字鋼連鑄冷卻強度大，凝固速率是常規板坯的10多倍。采用液芯壓下技術可以進一步減少鑄坯內部的中心偏析。分析結果也顯示：不銹鋼工字鋼短流程生產高碳含量鋼種S55C碳的最大偏析度是1.102，生產65Mn碳的最大偏析度為1.121，均比常規板坯流程碳的最大偏析度2.0 有明顯改善。

　　不銹鋼工字鋼連鑄連軋生產高碳含量鋼種表面脫碳層的控制。研發人員對S55C和65Mn產品進行了表面脫碳層深度檢驗，結果發現，其單側脫碳層深度均不超過鋼板厚度的0.8%。標準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%，可見不銹鋼工字鋼流程生產的高碳含量鋼種的脫碳層高于標準要求。

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