淺談軋鋼機與軋鋼技術的發(fā)展

摘要：本文分別就軋鋼工業(yè)發(fā)展的歷史進行概述，然后針對我國軋鋼機以及軋鋼技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進行了概述,并對未來軋鋼技術發(fā)展的重點和方向進行了分析和預測。 關鍵詞：軋鋼機，軋鋼技術，技術進步 在21世紀的前20年，我國經(jīng)濟建設已經(jīng)制定了走新型工業(yè)化發(fā)展道路的戰(zhàn)略，作為國民經(jīng)濟支柱之一的鋼鐵材料產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，必須符合新型工業(yè)化的要求，即要符合可持續(xù)發(fā)展、環(huán)境友好、技術創(chuàng)新和信息化的要求，并針對我國人口眾多，就業(yè)需求大的特點，適當發(fā)展勞動密集型產(chǎn)業(yè)，這是我國新型工業(yè)化發(fā)展道路和戰(zhàn)略對鋼鐵材料產(chǎn)業(yè)的具體要求，現(xiàn)僅就鋼鐵工業(yè)中所占比重最大的軋鋼工藝、技術創(chuàng)新方向予以展望。 一、軋鋼工業(yè)和技術發(fā)展歷史 改革開放以來，我國的軋鋼工業(yè)和技術發(fā)展充滿了活力，鋼材產(chǎn)量從1985年的3692萬t，發(fā)展到1998年的10518萬t，居世界軋材產(chǎn)量第一位，已基本滿足國內(nèi)需求。裝備水平不斷提高，引進了一批熱連軋機、冷連軋機、連軋管機、小型連軋機、高速線材軋機等，使我國鋼材的連軋比大幅度提高，特別是新建的一批鋼鐵生產(chǎn)短流程小鋼廠投產(chǎn)，薄板坯連鑄連軋板帶廠也即將投產(chǎn)，大型和中型H型鋼廠已投入生產(chǎn)，這些都成為我國軋鋼生產(chǎn)的主力和樣板。取得一批科技成果。代表性的如武鋼1700 m m熱連軋機自動化改造及其在太鋼、梅山熱軋機上的推廣應用、寶鋼生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化技術、高效連鑄技術、連續(xù)式小型軋機和高線軋機的國產(chǎn)化工程等。科技進步對軋鋼經(jīng)濟增長的貢獻率不斷增大。百余年來冶金工業(yè)的發(fā)展中，高效的軋鋼工業(yè)和技術使軋鋼始終是鋼鐵工業(yè)中鋼材成型的主要方式。軋制技術的進步，在鋼鐵工業(yè)中也始終是名列前茅，如計算機的應用、連續(xù)化生產(chǎn)的實現(xiàn)等，預計在高新技術改造鋼鐵傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)中，信息化和智能化管理和控制的軋鋼工廠將很快出現(xiàn)。 二、軋鋼機的發(fā)展 1.初軋機的發(fā)展 初軋機的發(fā)展經(jīng)過了3個階段, 到20世紀70年代初, 初軋機的軋輥直徑已增大到了1500mm。我國從1959 年開始自行設計制造開坯機, 目前已制700mm,750m m,850m m,1150m m初軋機。20世紀80年代以來,連鑄技術得到較大的發(fā)展,連鑄比達到80%甚至更高,連鑄連軋工藝和設備也日趨完善,初軋機的職能將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜线B鑄,彌補連鑄在鋼種和規(guī)格方面的不足。 2.帶鋼連軋機的發(fā)展 在所有市場需求的鋼材中,板帶材占有相當大的比重。我國于1981年從日本引進1700m m熱連軋機的全套設備。隨后,一大批具有先進生產(chǎn)工藝的熱連軋和冷連軋板帶廠迅速崛起,至2007年,我國的熱軋寬板帶材年生產(chǎn)能力將達到5500萬噸,冷軋寬板帶材年生產(chǎn)能力也將達到3000萬噸。熱連軋機發(fā)展的主要特點有：加大帶卷和坯料重量,減少切頭切尾的損耗,提高產(chǎn)品收得率;采用加速軋制,提高鋼材產(chǎn)量,帶鋼熱連軋機精軋機組的出口速度已從20世紀50年代的10m/s～12m/s提高到現(xiàn)在的35m/s;產(chǎn)品規(guī)格增加,精度提高;采用計算機控制,提高了自動化水平等。冷軋鋼板的生產(chǎn)成本、投資費用雖然比熱軋鋼板高,但由于冷軋鋼板的性能和質(zhì)量比熱軋好,在同樣用途下,可以節(jié)約金屬材料達30%,故冷軋板生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。某些工業(yè)發(fā)達國家(如美國)使用的薄板,幾乎100%是冷軋的。熱軋板只作為冷軋板、焊管、冷彎型鋼的坯料。我國于1965年末制成300 mm五機架試驗性窄帶鋼冷連軋機,20世紀80年代又從原西德引進1700m m五機架帶鋼冷連軋機成套機組,90年代后又有六輥H C軋機、C V C軋機也先后投入生產(chǎn)。帶鋼冷連軋機正在向大型化、高速化、高精度和自動化方向發(fā)展。 3.鋼管軋機的發(fā)展 鋼管有焊接和軋制兩種生產(chǎn)方式。建國前,我國不能生產(chǎn)熱軋鋼管。建國后,我國不僅能生產(chǎn)大直徑的螺旋焊管,以滿足石油、煤氣等長距離輸送的需要,而且廣泛采用周期式冷軋管機生產(chǎn)冷軋鋼管,20世紀90年代還建成了大直徑熱軋無縫鋼管廠。現(xiàn)擁有各種熱軋鋼管設備50余套,產(chǎn)品品種達1000多種。 4.型鋼軋機的發(fā)展 型鋼主要是靠熱軋方式生產(chǎn),用于熱軋型鋼的軋機按軋輥直徑和產(chǎn)品規(guī)格分為軌梁、大型、中型、小型和線材軋機。型鋼軋機近年來得到較大的發(fā)展,初、中軋采用萬能軋機,減少翻鋼次數(shù),縮短間隔時間;精軋采用短應力線軋機和預應力軋機,以增加軋機剛性,保證產(chǎn)品有較小的公差范圍;改進導衛(wèi)裝置及其裝拆方法,以延長導衛(wèi)裝置的使用壽命及減少更換時的停車時間;采用自動壓下設定機構,以保證軋件的精確尺寸,縮短調(diào)整及試軋時間;采用輥系的組合換輥以縮短換輥的時間等。線材軋機用來生產(chǎn)5mm～12.7mm的圓形斷面軋材。20世紀40年代的線材軋機需要人工喂鋼,最高軋制速度限制在10m/s以下,盤重在800k N-900k N左右;60年代中期,出現(xiàn)了Y型高速無扭轉(zhuǎn)軋機,最高軋制速度達50m/s～70m/s,線材盤重達25000k N;70年代發(fā)展起來的懸臂式45°無扭精軋機組出口速度達到65m/s～80m/s,有的達120m/s。近30年來,線材軋機在高速、大盤重、高產(chǎn)量、高精度方面有了較大的發(fā)展。 三、軋鋼技術發(fā)展應用 世界軋鋼工業(yè)的技術進步主要集中在生產(chǎn)工藝流程的縮短和簡化上,最終形成軋材性能高品質(zhì)化、品種規(guī)格多樣化、控制管理計算機化等。展望未來,軋鋼工藝和技術的發(fā)展主要體現(xiàn)在以下幾方面: 1.鑄軋一體化 利用軋輥進行鋼材生產(chǎn),因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計算機等高新技術的應用,在今后相當一段時間內(nèi),以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術,但軋鋼前后工序的銜接技術必將有長足的進步。在2O世紀,由于連鑄的發(fā)展,已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術生產(chǎn)的薄帶鋼直接進行冷軋,又使連鑄與熱軋工序合二為一。鑄軋的一體化,將使軋制工藝流程更加緊湊。同時,低能耗、低成本的鑄軋一體化,也是棒、線、型材生產(chǎn)發(fā)展的方向。 2.軋制過程清潔化 在熱軋過程中,鋼的氧化不僅消耗鋼材與能源,同時也帶來環(huán)境的污染,并給深加工帶來困難。因此,低氧化燃燒技術和低成本氫的應用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術。酸洗除鱗是冷軋生產(chǎn)中最大的污染源,新開發(fā)的無酸清潔型(A F C)除鱗技術,可使帶鋼表面全無氧化物、光滑,并具有金屬光澤。無氧化(或低氧化)和無酸除鱗(氧化鐵皮)這兩項被稱為綠色工藝的新技術,將使軋鋼過程清潔化。 3.軋制過程柔性化 板帶熱連軋生產(chǎn)中壓力調(diào)寬技術和板形控制技術的應用,實現(xiàn)了板寬的自由規(guī)程軋制。棒、線材生產(chǎn)的粗、中軋平輥軋輥技術的應用,實現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機也可實現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術使軋制過程柔性化。 4.高新技術的應用20世紀軋鋼技術取得重大進步的主要特征是信息技術的應用。板形自動控制,自由規(guī)程軋制,高精度、多參數(shù)在線綜合測試等高新技術的應用使軋鋼生產(chǎn)達到全新水平。軋機的控制已開始由計算機模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制,并隨著信息技術的發(fā)展,將實現(xiàn)生產(chǎn)過程的最優(yōu)化,使庫存率降低,資金周轉(zhuǎn)加快,最終降低成本。 5.鋼材的延伸加工 在軋鋼生產(chǎn)過程中,除應不斷挖掘鋼材的性能潛力外,還要不斷擴大多種鋼材的延伸加工產(chǎn)業(yè),如開發(fā)自潤滑鋼板用于各種沖壓件生產(chǎn),減少沖壓廠潤滑油污染;開發(fā)建筑帶肋鋼筋焊網(wǎng)等,把鋼材材料生產(chǎn)、服務延伸到各個鋼材使用部門。隨著工業(yè)的發(fā)展和軋鋼技術的進步,軋鋼工藝的裝備水平和自動控制水平不斷提高,老式軋機也不斷被各種新型軋機所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求,軋鋼技術發(fā)展的重點也轉(zhuǎn)移到可持續(xù)發(fā)展上,在保證滿足環(huán)保要求的條件下,達到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低成本。 四、結語 進入新世紀以來，我國鋼鐵工業(yè)的鋼材產(chǎn)量始終保持在世界第一的地位，鋼材生產(chǎn)已整體開始供大于求的新階段，但是相當一段時間仍然存在以下結構性矛盾：先進產(chǎn)能與落后產(chǎn)能并存；高端產(chǎn)品產(chǎn)能不足與低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩；產(chǎn)業(yè)集中度很差，原材料和能源支撐矛盾突出等。這就要求鋼鐵工業(yè)在結構調(diào)整上加大淘汰落后工藝裝備產(chǎn)能的力度，轉(zhuǎn)變增長方式，加快技術升級和開發(fā)新品種，加快產(chǎn)業(yè)的并購、重組，在轉(zhuǎn)變增長方式方面要重視鋼鐵產(chǎn)業(yè)鏈的延伸，發(fā)展鋼材的深度加工。