轧钢技术的现状和新发展

摘要：中国轧钢工作者要进一步加强的技术改造,突破制约钢铁轧制技术发展的关键和共性技术,大力开发节能减排、创新性和前沿性新技术、新装备,实现钢铁材料的减量化、节约型制造,推动钢铁工业的可持续发展。

关键词：轧钢技术现状 新发展

中图分类号：TG333文献标识码： A 文章编号：

前言

经过改革开放以来的持续发展,中国已经建设了一大批具有国际先进水平的轧钢生产线,比较全面地掌握了国际上最先进的轧制技术,具备了轧钢先进设备的开发、设计、制造能力,一大批国民经济急需、具有国际先进水平的钢材产品源源不断地供应国民经济各个部门,为中国经济与社会发展、人民幸福安康提供了重要的基础原材料。

一、中国轧钢技术的发展概况

改革开放以来,以宝钢建设为契机,中国成套引进了热连轧、薄板坯连铸连轧、冷连轧、中厚板轧制、棒线轧制、长材轧制、钢管轧制等各类轧制工艺技术以及相应的轧制设备和自动化系统,开始了轧制技术的跨越式发展的第一步。通过引进技术的消化吸收和再创新,中国快速掌握了轧钢领域的前沿工艺技术;通过设备的合作制造以及自主研发,中国掌握了重型轧机的设计、制造、安装的核心技术,逐步具备了自主集成和开发建设先进轧机的能力;利用先进的工艺和装备技术,以及严格科学精细的管理,开发了一大批先进的钢铁材料,满足了经济发展的急需,产品的质量水平不断提高。

进入21 世纪以来,轧钢战线的广大科技工作者遵循“自主创新,重点跨越,支撑发展,引领未来”的科技发展方针,以节省资源和能源、工艺和产品的绿色化、实现可持续发展为目标,在工艺、装备、产品等方面开展技术创新,逐步解决制约轧钢技术发展的重大关键技术和共性技术问题,自主建设并高效运行了一大批轧钢生产线,推动了轧钢工业的跨越式发展。

二、热连轧的技术发展

1热带钢装备技术进步

现在热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面,比如广泛使用的强力弯辊(WRB) 系统、工作辊窜辊( HCW、CVC) 和对辊交叉( PC) 技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000 年发明的在热连轧机组的最后3 个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术( SRDD) ,该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620 mm) ,而较小直径的上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术,国内的实验室实验也表明,该生产方法对降低轧制力有明显的效果。

2温度控制技术进步

加热炉更多的是采用蓄热式加热炉,燃烧器交替进行蓄热和燃烧,这种炉子在日本使用非常普遍,采用该炉子可以有效地减少燃气的消耗量和废气的排放量。热连轧的冷却控制开始采用超快速冷却(UFC) ,这种冷却技术比传统的层流冷却的冷速快5～10 倍,UFC 可以放在精轧末架出口,也可以放在地下卷取机前,采用UFC 可以极大的改善带钢的性能,扩大钢材性能的可控范围,并且节约宝贵的合金元素用量。

三、宽厚板技术进步

大多数用于能源输送的管线钢对钢的要求较高。为达到这些性能,最经济和有效的手段就是采用TMCP (热机械控制工艺) 工艺生产这些钢材。这往往要求轧机有更强有力的辊系、更高的电机功率、单道次的变形量更大、在低温下可以有更大的积累变形、轧后的冷却速度更快、温度控制精度更高、温度更均匀等。为满足这些要求,近年国内新建立的宽厚板轧机都采用高刚度、大直径的支承辊和工作辊、大的电机功率。在性能的提高和控制方面, 改善和新开发TMCP工艺制度,使生产中钢板温度、厚度、变形、冷却在轧制的不同阶段达到最优的结合。

在冷却线上开发了一些新的工艺和装备,可以使钢板在轧制后能马上以极快的冷却速度冷却下来(超强ACC、直接淬火) 。

为改进钢板在长度、宽度方向上性能的均匀性,采取的措施有:在线设置新的精度更高的仪表,可以在不同的方向和不同的位置更好地检测厚度、宽度、平直度等,使计算机得到的信号更加丰富精确;开发新的工具模型、不同钢种模型,以正确完成钢板长度方向性能变化的更精确计算,在钢板长度方向的不同点进行预设定计算,在钢板长度方向的不同功能点上(如轧机设定、产品性能) 形成调节环。

冷轧技术进步

对于产量低的冷轧厂通常采用可逆式冷轧机组进行生产,小于100 万t 的采用双机可逆,小于50万t 采用单机可逆。产量更高的冷轧厂,则采用全连续式。4 架或5 机架的冷连轧机组,可采用与酸洗机组连机,也有不连续式的,但是新建的机组大多数是连续式的,其可以有效地提高产量和产品质量。现代的连轧机组采用有强力弯辊的4 辊轧机或6 辊轧机,4 辊轧机可以采用带窜辊的CVC 或PC 轧机。所有的高强度钢最终的生产过程是冷轧后采用连续退火,其轧制过程的关键环节是带钢的焊接技术(酸洗和轧机的入口) 和冷轧机的变形能力。目前在焊接方面主要采用2 种技术,一种是传统的闪光焊,而最近越来越多地使用激光焊。激光焊有很多优点,最重要的是对钢级不敏感,特别是对DP 钢(低碳钢或低合金钢经临界区热处理或经控制轧制而得到的高强度钢)和TRIP 钢( 高强度及高延性钢)。

五、不锈钢技术新进展

最重要的突破是在冷轧的整个环节上采用高效的生产方式,比如,采用2～3 个机架,并且在轧机的进、出口和退火、酸洗线连接,形成真正意义上的全连续生产方式。

复合生产线的成本优势如下：

(1) 吨钢投资成本比传统生产方式降低30 %;

(2) 与非复合生产线相比,产品的收得率提高3 %～4 %,这主要是由于解决了可逆轧机轧制中端部的非可轧区的问题,通过计算机控制过焊缝,大大减少了非轧制长度;

(3) 由干多机架轧制也减少了人工成本;

(4) 减少了开卷和重卷操作,减少了表面缺陷,降低了成本;

(5) 加工的周期从1 d 降低到20～30 min ;中间的库存也减少了。

目前Z 轧机是最好的选择,因为其有最大的单道次压下量,对复合生产线特别适合。工作辊的尺寸范围120～140 mm 比较合适,如果太大的工作辊,就需要更小的中间传动辊,由于叠辊的尺寸限制,扭矩会非常大,另外工作辊直径大需要更大的轧制分力。轧辊的材质要求很高,如用粉末冶金方法生产,要轧制4～6 个卷,不要换辊,并能保持不锈钢优良的表面质量。

六、品种开发的方向和进步

1 在钢材的品种开发方面目前主要的发展是:探索新的强化机制;探索成分与工艺相结合提高性能的途径,减少合金元素用量、减少资源的消耗,进而降低成本;更强调提高性能,特别是一些特殊的使用性能,进而减少钢材用量;高层建筑用钢在提高强度的同时考虑抗震性、耐火性;桥梁用钢还要考虑耐大气腐蚀和海水腐蚀的能力等。

2目前在冷轧产品方面的趋势是发展高强钢,同时发展更宽和更薄的产品。

3在新产品的开发上,最新的进展是Fe-Mn钢,又称X-IP 钢。它的锰的质量分数超20 % ,表现有非常优秀的强度和塑性指标,强度可以达到1 000MPa ,最好的塑性伸长率可达到90 %以上 ,这种钢目前处于研究阶段。

(4) 在热轧方面高强度高韧性的管线钢发展很快,目前研发了X80 、X100 、X120 等性能优越的高压输气管线钢,管线将使我国在管线钢的生产和研发方面处在世界的最前列。管线钢除强度、韧性外,还需要考虑抗HS、CO2 腐蚀等方面的问题。

结束语

我国经济建设已经制定了走新型工业化发展道路的战略, 作为国民经济支柱之一的钢铁材料产业的发展, 必须符合新型工业化的要求, 即要符合可持续发展、环境友好、技术创新和信息化的要求, 并针对我国人口众多, 就业需求大的特点, 适当发展劳动密集型产业, 这是我国新型工业化发展道路和战略对钢铁材料产业的具体要求。

参考文献

[1] 张树堂,周积智.我国轧钢技术的进步和展望[J]. 山东冶金. 2007(01)

[2] 陈其安.试论轧钢技术的发展[J]. 钢铁. 1997(06)

[3] 张树堂,周积智.新世纪的轧钢创新工艺展望[J]. 中国冶金. 2003(01)

[4] 赵宇峰.浅议轧钢机和轧钢技术的发展[J]. 中国科技财富. 2009(04)