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。