淺談軋鋼機(jī)與軋鋼技術(shù)的發(fā)展

摘要：本文分別就軋鋼工業(yè)發(fā)展的歷史進(jìn)行概述，然后針對我國軋鋼機(jī)以及軋鋼技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢進(jìn)行了概述,并對未來軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)和方向進(jìn)行了分析和預(yù)測。 關(guān)鍵詞：軋鋼機(jī)，軋鋼技術(shù)，技術(shù)進(jìn)步 在21世紀(jì)的前20年，我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)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(jì)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(shù)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(diǎn)，適當(dāng)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(shù)創(chuàng)新方向予以展望。 一、軋鋼工業(yè)和技術(shù)發(fā)展歷史 改革開放以來，我國的軋鋼工業(yè)和技術(shù)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(jìn)了一批熱連軋機(jī)、冷連軋機(jī)、連軋管機(jī)、小型連軋機(jī)、高速線材軋機(jī)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(jī)自動化改造及其在太鋼、梅山熱軋機(jī)上的推廣應(yīng)用、寶鋼生產(chǎn)系統(tǒng)優(yōu)化技術(shù)、高效連鑄技術(shù)、連續(xù)式小型軋機(jī)和高線軋機(jī)的國產(chǎn)化工程等。科技進(jìn)步對軋鋼經(jīng)濟(jì)增長的貢獻(xiàn)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(shù)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(shù)的進(jìn)步，在鋼鐵工業(yè)中也始終是名列前茅，如計算機(jī)的應(yīng)用、連續(xù)化生產(chǎn)的實(shí)現(xiàn)等，預(yù)計在高新技術(shù)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(jī)的發(fā)展 1.初軋機(jī)的發(fā)展 初軋機(jī)的發(fā)展經(jīng)過了3個階段, 到20世紀(jì)70年代初, 初軋機(jī)的軋輥直徑已增大到了1500mm。我國從1959 年開始自行設(shè)計制造開坯機(jī), 目前已制700mm,750m m,850m m,1150m m初軋機(jī)。20世紀(jì)80年代以來,連鑄技術(shù)得到較大的發(fā)展,連鑄比達(dá)到80%甚至更高,連鑄連軋工藝和設(shè)備也日趨完善,初軋機(jī)的職能將逐步轉(zhuǎn)變?yōu)榕浜线B鑄,彌補(bǔ)連鑄在鋼種和規(guī)格方面的不足。 2.帶鋼連軋機(jī)的發(fā)展 在所有市場需求的鋼材中,板帶材占有相當(dāng)大的比重。我國于1981年從日本引進(jìn)1700m m熱連軋機(jī)的全套設(shè)備。隨后,一大批具有先進(jìn)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(dá)到5500萬噸,冷軋寬板帶材年生產(chǎn)能力也將達(dá)到3000萬噸。熱連軋機(jī)發(fā)展的主要特點(diǎn)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(jī)精軋機(jī)組的出口速度已從20世紀(jì)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(jī)控制,提高了自動化水平等。冷軋鋼板的生產(chǎn)成本、投資費(fèi)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(dá)30%,故冷軋板生產(chǎn)得到迅速發(fā)展。某些工業(yè)發(fā)達(dá)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(jī)架試驗(yàn)性窄帶鋼冷連軋機(jī),20世紀(jì)80年代又從原西德引進(jìn)1700m m五機(jī)架帶鋼冷連軋機(jī)成套機(jī)組,90年代后又有六輥H C軋機(jī)、C V C軋機(jī)也先后投入生產(chǎn)。帶鋼冷連軋機(jī)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(jī)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(jī)生產(chǎn)冷軋鋼管,20世紀(jì)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(shè)備50余套,產(chǎn)品品種達(dá)1000多種。 4.型鋼軋機(jī)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(jī)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(jī)。型鋼軋機(jī)近年來得到較大的發(fā)展,初、中軋采用萬能軋機(jī),減少翻鋼次數(shù),縮短間隔時間;精軋采用短應(yīng)力線軋機(jī)和預(yù)應(yīng)力軋機(jī),以增加軋機(jī)剛性,保證產(chǎn)品有較小的公差范圍;改進(jìn)導(dǎo)衛(wèi)裝置及其裝拆方法,以延長導(dǎo)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(shè)定機(jī)構(gòu),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(jī)用來生產(chǎn)5mm～12.7mm的圓形斷面軋材。20世紀(jì)40年代的線材軋機(jī)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(jī),最高軋制速度達(dá)50m/s～70m/s,線材盤重達(dá)25000k N;70年代發(fā)展起來的懸臂式45°無扭精軋機(jī)組出口速度達(dá)到65m/s～80m/s,有的達(dá)120m/s。近30年來,線材軋機(jī)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(shù)發(fā)展應(yīng)用 世界軋鋼工業(yè)的技術(shù)進(jìn)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(jī)化等。展望未來,軋鋼工藝和技術(shù)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(jìn)行鋼材生產(chǎn),因其過程連續(xù)、高效、可控且便于計算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用,在今后相當(dāng)一段時間內(nèi),以輥軋為特征的連續(xù)軋鋼技術(shù)仍將是鋼鐵工業(yè)鋼材成型的主流技術(shù),但軋鋼前后工序的銜接技術(shù)必將有長足的進(jìn)步。在2O世紀(jì),由于連鑄的發(fā)展,已經(jīng)逐步淘汰初軋工序。而連鑄技術(shù)生產(chǎn)的薄帶鋼直接進(jìn)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(shù)和低成本氫的應(yīng)用都成為無氧化加熱鋼坯的基本技術(shù)。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(shù),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(xiàng)被稱為綠色工藝的新技術(shù),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(shù)和板形控制技術(shù)的應(yīng)用,實(shí)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(shù)的應(yīng)用,實(shí)現(xiàn)了部分規(guī)格產(chǎn)品的自由軋制。冷彎和焊管機(jī)也可實(shí)現(xiàn)自由規(guī)格生產(chǎn)。這些新技術(shù)使軋制過程柔性化。 4.高新技術(shù)的應(yīng)用20世紀(jì)軋鋼技術(shù)取得重大進(jìn)步的主要特征是信息技術(shù)的應(yīng)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(shù)的應(yīng)用使軋鋼生產(chǎn)達(dá)到全新水平。軋機(jī)的控制已開始由計算機(jī)模型控制轉(zhuǎn)向人工智能控制,并隨著信息技術(shù)的發(fā)展,將實(shí)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(yīng)不斷挖掘鋼材的性能潛力外,還要不斷擴(kuò)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(wù)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(shù)的進(jìn)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(jī)也不斷被各種新型軋機(jī)所取代。按照我國走新型工業(yè)化道路的要求,軋鋼技術(shù)發(fā)展的重點(diǎn)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(dá)到鋼材生產(chǎn)的高質(zhì)量和低成本。 四、結(jié)語 進(jìn)入新世紀(jì)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(dāng)一段時間仍然存在以下結(jié)構(gòu)性矛盾：先進(jìn)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(jié)構(gòu)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(shù)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。