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浅谈轧钢机与轧钢技术的发展


摘要: 本文分别就轧钢工业发展的历史进行概述,然后针对我国轧钢机以及 轧钢技术现状和发展趋势进行了概述,并对未来轧钢技术发展的重点和方向进行 了分析和预测。 关键词:轧钢机,轧钢技术,技术进步 在 21 世纪的前 20 年, 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, 现仅就钢铁工业中所占比重最大的轧钢工 艺、技术创新方向予以展望。 一、轧钢工业和技术发展历史 改革开放以来,我国的轧钢工业和技术发展充满了活力,钢材产量从 1985 年的 3692 万 t,发展到 1998 年的 10518 万 t,居世界轧材产量第一位,已基本 满足国内需求。 装备水平不断提高, 引进了一批热连轧机、 冷连轧机、 连轧管机、 小型连轧机、高速线材轧机等,使我国钢材的连轧比大幅度提高,特别是新建的 一批钢铁生产短流程小钢厂投产,薄板坯连铸连轧板带厂也即将投产,大型和中 型 H 型钢厂已投入生产, 这些都成为我国轧钢生产的主力和样板。取得一批科技 成果。代表性的如武钢 1700 m m 热连轧机自动化改造及其在太钢、梅山热轧机 上的推广应用、宝钢生产系统优化技术、高效连铸技术、连续式小型轧机和高线 轧机的国产化工程等。 科技进步对轧钢经济增长的贡献率不断增大。百余年来冶 金工业的发展中, 高效的轧钢工业和技术使轧钢始终是钢铁工业中钢材成型的主 要方式。轧制技术的进步,在钢铁工业中也始终是名列前茅,如计算机的应用、 连续化生产的实现等, 预计在高新技术改造钢铁传统产业中,信息化和智能化管 理和控制的轧钢工厂将很快出现。 二、轧钢机的发展 1.初轧机的发展 初轧机的发展经过了 3 个阶段, 到 20 世纪 70 年代初, 初轧机的轧辊直径已 增 大 到 了 1500mm 。 我 国 从 1959 年 开 始 自 行 设 计 制 造 开 坯 机 , 目 前 已 制 700mm,750m m,850m m,1150m m 初轧机。20 世纪 80 年代以来,连铸技术得到较大 的发展,连铸比达到 80%甚至更高,连铸连轧工艺和设备也日趋完善,初轧机的职 能将逐步转变为配合连铸,弥补连铸在钢种和规格方面的不足。 2.带钢连轧机的发展 在所有市场需求的钢材中,板带材占有相当大的比重。 我国于 1981 年从日本 引进 1700m m 热连轧机的全套设备。随后,一大批具有先进生产工艺的热连轧和 冷连轧板带厂迅速崛起,至 2007 年,我国的热轧宽板带材年生产能力将达到 5500 万吨,冷轧宽板带材年生产能力也将达到 3000 万吨。热连轧机发展的主要特点 有: 加大带卷和坯料重量,减少切头切尾的损耗,提高产品收得率;采用加速轧制, 提高钢材产量 , 带钢热连轧机精轧机组的出口速度已从 20 世纪 50 年代的 10m/s~12m/s 提高到现在的 35m/s;产品规格增加,精度提高;采用计算机控制, 提高了自动化水平等。冷轧钢板的生产成本、投资费用虽然比热轧钢板高,但由 于冷轧钢板的性能和质量比热轧好,在同样用途下,可以节约金属材料达 30%,故 冷轧板生产得到迅速发展。某些工业发达国家(如美国)使用的薄板,几乎 100%是 冷轧的。热轧板只作为冷轧板、焊管、冷弯型钢的坯料。我国于 1965 年末制成 300 mm 五机架试验性窄带钢冷连轧机,20 世纪 80 年代又从原西德引进 1700m m

五机架带钢冷连轧机成套机组,90 年代后又有六辊 H C 轧机、C V C 轧机也先后 投入生产。带钢冷连轧机正在向大型化、高速化、高精度和自动化方向发展。 3.钢管轧机的发展 钢管有焊接和轧制两种生产方式。建国前,我国不能生产热轧钢管。建国后, 我国不仅能生产大直径的螺旋焊管,以满足石油、 煤气等长距离输送的需要,而且 广泛采用周期式冷轧管机生产冷轧钢管,20 世纪 90 年代还建成了大直径热轧无 缝钢管厂。现拥有各种热轧钢管设备 50 余套,产品品种达 1000 多种。 4.型钢轧机的发展 型钢主要是靠热轧方式生产,用于热轧型钢的轧机按轧辊直径和产品规格分 为轨梁、大型、中型、小型和线材轧机。型钢轧机近年来得到较大的发展,初、 中轧采用万能轧机,减少翻钢次数,缩短间隔时间;精轧采用短应力线轧机和预应 力轧机,以增加轧机刚性,保证产品有较小的公差范围;改进导卫装置及其装拆方 法,以延长导卫装置的使用寿命及减少更换时的停车时间 ;采用自动压下设定机 构,以保证轧件的精确尺寸,缩短调整及试轧时间;采用辊系的组合换辊以缩短换 辊的时间等。线材轧机用来生产 5mm~12.7mm 的圆形断面轧材。20 世纪 40 年代 的线材轧机需要人工喂钢,最高轧制速度限制在 10m/s 以下,盘重在 800k N-900k N 左右;60 年代中期,出现了 Y 型高速无扭转轧机,最高轧制速度达 50m/s~70m/s, 线材盘重达 25000k N;70 年代发展起来的悬臂式 45°无扭精轧机组出口速度达 到 65m/s~80m/s,有的达 120m/s。 近 30 年来,线材轧机在高速、 大盘重、 高产量、 高精度方面有了较大的发展。 三、轧钢技术发展应用 世界轧钢工业的技术进步主要集中在生产工艺流程的缩短和简化上,最终形 成轧材性能高品质化、品种规格多样化、控制管理计算机化等。展望未来,轧钢 工艺和技术的发展主要体现在以下几方面: 1.铸轧一体化 利用轧辊进行钢材生产,因其过程连续、高效、可控且便于计算机等高新技 术的应用,在今后相当一段时间内 ,以辊轧为特征的连续轧钢技术仍将是钢铁工 业钢材成型的主流技术,但轧钢前后工序的衔接技术必将有长足的进步。在 2O 世纪,由于连铸的发展,已经逐步淘汰初轧工序。 而连铸技术生产的薄带钢直接进 行冷轧,又使连铸与热轧工序合二为一。 铸轧的一体化,将使轧制工艺流程更加紧 凑。同时,低能耗、低成本的铸轧一体化,也是棒、线、型材生产发展的方向。 2.轧制过程清洁化 在热轧过程中,钢的氧化不仅消耗钢材与能源,同时也带来环境的污染,并给 深加工带来困难。因此,低氧化燃烧技术和低成本氢的应用都成为无氧化加热钢 坯的基本技术。 酸洗除鳞是冷轧生产中最大的污染源,新开发的无酸清洁型(A F C) 除鳞技术,可使带钢表面全无氧化物、光滑,并具有金属光泽。无氧化(或低氧化) 和无酸除鳞(氧化铁皮)这两项被称为绿色工艺的新技术,将使轧钢过程清洁化。 3.轧制过程柔性化 板带热连轧生产中压力调宽技术和板形控制技术的应用,实现了板宽的自由 规程轧制。棒、线材生产的粗、中轧平辊轧辊技术的应用,实现了部分规格产品 的自由轧制。 冷弯和焊管机也可实现自由规格生产。这些新技术使轧制过程柔性 化。 4.高新技术的应用

20 世纪轧钢技术取得重大进步的主要特征是信息技术的应用。板形自动控 制,自由规程轧制,高精度、 多参数在线综合测试等高新技术的应用使轧钢生产达 到全新水平。轧机的控制已开始由计算机模型控制转向人工智能控制,并随着信 息技术的发展,将实现生产过程的最优化 ,使库存率降低,资金周转加快,最终降 低成本。 5.钢材的延伸加工 在轧钢生产过程中,除应不断挖掘钢材的性能潜力外 ,还要不断扩大多种钢 材的延伸加工产业,如开发自润滑钢板用于各种冲压件生产 ,减少冲压厂润滑油 污染;开发建筑带肋钢筋焊网等 ,把钢材材料生产、服务延伸到各个钢材使用部 门。随着工业的发展和轧钢技术的进步,轧钢工艺的装备水平和自动控制水平不 断提高,老式轧机也不断被各种新型轧机所取代。按照我国走新型工业化道路的 要求,轧钢技术发展的重点也转移到可持续发展上 ,在保证满足环保要求的条件 下,达到钢材生产的高质量和低成本。 四、结语 进入新世纪以来, 我国钢铁工业的钢材产量始终保持在世界第一的地位,钢 材生产已整体开始供大于求的新阶段, 但是相当一段时间仍然存在以下结构性矛 盾:先进产能与落后产能并存;高端产品产能不足与低端产品产能过剩;产业集 中度很差, 原材料和能源支撑矛盾突出等。这就要求钢铁工业在结构调整上加大 淘汰落后工艺装备产能的力度,转变增长方式,加快技术升级和开发新品种,加 快产业的并购、重组,在转变增长方式方面要重视钢铁产业链的延伸,发展钢材 的深度加工。 参考文献: 1.张树堂,陈其安.轧钢枝术研究与开发的新 趋势.钢铁.1997.32(增刊):857. 2.张树堂,刘立文.面向 21 世纪轧钢理论研究 的展望.钢铁研究学报,1999. (6): 56


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