中國(guó)大型材軋制技術(shù)現(xiàn)狀與展望

【摘 要】近年國(guó)內(nèi)以鋼軌、H型鋼、F型鋼等為代表的大型材軋制技術(shù)發(fā)展速度較快，為了滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的需要，未來大型材軋制技術(shù)的重要研發(fā)方向和發(fā)展趨勢(shì)任然是節(jié)約能源、節(jié)省合金元素、減少工序、降低成本。

【關(guān)鍵詞】大型材軋制技術(shù);創(chuàng)新與發(fā)展;趨勢(shì)

0.前言

型材是國(guó)家工業(yè)化過程中需要量很大的一個(gè)鋼材門類，包括的范圍也極為廣泛，形狀、尺寸復(fù)雜，從大型H型鋼、重軌等大型材，到直徑數(shù)毫米的線材，均為型材產(chǎn)品。在改革開放之前，中國(guó)大型材，如重軌、工字鋼、槽鋼、角鋼等主要由鞍鋼、包鋼、攀鋼的幾個(gè)軌梁廠生產(chǎn)，大多采用橫列式布置，可逆軋制，多火成材，產(chǎn)品質(zhì)量和成材率較低，生產(chǎn)成本和能耗較高。改革開放之后，以H型鋼為代表，在馬鋼、萊鋼等廠建大H型鋼生產(chǎn)線，此后，以重軌發(fā)展為主要目標(biāo)，鞍鋼、攀鋼、包鋼又引進(jìn)萬能機(jī)組，兼生產(chǎn)重軌和H型鋼。通過引進(jìn)設(shè)備的消化、吸收，國(guó)內(nèi)開始了大型材軋機(jī)設(shè)計(jì)、制造、建設(shè)的自主發(fā)展，開發(fā)出具有中國(guó)特色的H 型鋼軋機(jī)等大型材軋制設(shè)備。

1.大型材軋制技術(shù)近年來的創(chuàng)新與發(fā)展

1.1鋼軌

SMS Meer作為鋼軌軋機(jī)的主供應(yīng)商近年來為鋼軌軋機(jī)技術(shù)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)。SMS鋼軌軋制的前沿技術(shù)主要包括：軋機(jī)數(shù)目最小化的緊湊式布置節(jié)省了投資和生產(chǎn)運(yùn)營(yíng)成本；不需要獨(dú)立的精軋機(jī)；適于生產(chǎn)鋼軌和其它產(chǎn)品的緊湊連軋機(jī)上的萬能軋制技術(shù)；帶有液壓調(diào)節(jié)系統(tǒng)的CCS（compact cartridge stand）軋機(jī)機(jī)架便于快速實(shí)現(xiàn)換輥更換產(chǎn)品規(guī)格以及減小偏差；RailCool技術(shù)對(duì)鋼軌可以實(shí)現(xiàn)選擇冷卻保證了鋼軌均勻冷卻避免發(fā)生彎曲和最大程度上減小了鋼軌的殘余內(nèi)應(yīng)力。SMS開發(fā)了一種新的緊湊式鋼軌軋制技術(shù)，這種技術(shù)采用縱列式可逆軋機(jī)進(jìn)行鋼軌的萬能軋制，并在韓國(guó)INI Steel公司浦項(xiàng)工廠第一次成功應(yīng)用，目前包括中國(guó)的鞍鋼、包鋼和武鋼都選用了此技術(shù)進(jìn)行鋼軌的生產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)鋼軌生產(chǎn)典型：20世紀(jì)90年代中期，攀鋼在國(guó)內(nèi)率先建成具有完全知識(shí)產(chǎn)權(quán)的一條在線熱處理生產(chǎn)線，解決了高溫鋼軌精確導(dǎo)向、熱矯直、翻鋼及上料等一系列技術(shù)難題，在控制組織和穩(wěn)定性能的工藝研究基礎(chǔ)上，采用在線連續(xù)、高效風(fēng)冷和自學(xué)習(xí)功能的程序控制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了軋制與熱處理的連續(xù)生產(chǎn)，且生產(chǎn)線操作、維護(hù)簡(jiǎn)便，生產(chǎn)過程實(shí)現(xiàn)了程序全自動(dòng)控制，所生產(chǎn)的熱處理鋼軌質(zhì)量穩(wěn)定可靠，綜合性能達(dá)到或優(yōu)于國(guó)外同類產(chǎn)品。由于前述創(chuàng)新，攀鋼是世界上唯一能夠連續(xù)對(duì)100m長(zhǎng)鋼軌進(jìn)行在線熱處理的企業(yè)，具備年生產(chǎn)60萬噸100m長(zhǎng)定尺熱處理鋼軌的能力。經(jīng)使用，攀鋼在線熱處理鋼軌壽命是普通鋼軌2倍以上，較好地滿足鐵路發(fā)展的需要。

1.2 H 型鋼

隨著建筑結(jié)構(gòu)用鋼的大斷面化，建筑物的高層化和大型化，外形尺寸一定的H型鋼制造技術(shù)又有了新的發(fā)展和進(jìn)步。當(dāng)初開發(fā)的外形尺寸一定的H型鋼僅指腹板高度一定，產(chǎn)品有15個(gè)系列95種尺寸，最大可制造的H型鋼腹板高度為900mm。隨著用戶對(duì)翼板寬度一定和尺寸系列的要求越來越多，促進(jìn)了下一代外形尺寸一定的H型鋼的研發(fā)。下一代外形尺寸一定的H型鋼是指腹板高度、翼板寬度都與板厚無關(guān)的H型鋼，通過開發(fā)出的利用偏心套簡(jiǎn)調(diào)節(jié)孔型深度的可變軋邊機(jī)，實(shí)現(xiàn)了翼板寬度的一定化。新一代外形尺寸一定的H型鋼通過板坯的大型化和新粗成型法的開發(fā)，制造了腹板高度達(dá)1000 mm的大型外形尺寸一定的H型鋼，產(chǎn)品范圍也擴(kuò)大到42個(gè)系列292種尺寸。我國(guó)近年來在H型鋼生產(chǎn)方面，實(shí)現(xiàn)了全線過程控制的功能優(yōu)化，研發(fā)了小變形矯直、在線防銹蝕技術(shù)，形成了包括高效優(yōu)質(zhì)H型鋼潔凈鋼生產(chǎn)技術(shù)、高效異形坯連鑄技術(shù)、萬能軋機(jī)小張力連軋和控制軋制等完整的H型鋼生產(chǎn)成套關(guān)鍵技術(shù)，處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

國(guó)內(nèi)H型鋼生產(chǎn)典型：1998年馬鋼建成了國(guó)內(nèi)第一條熱軋H 型鋼生產(chǎn)線，針對(duì)H型鋼特點(diǎn)及市場(chǎng)需求，經(jīng)過多年系統(tǒng)研究，形成了完整的H 型鋼生產(chǎn)及應(yīng)用關(guān)鍵技術(shù)，熱軋H 型鋼高質(zhì)量軋制技術(shù)包括異形坯孔型共用技術(shù)、萬能軋機(jī)小張力連軋控制技術(shù)、腹板偏心控制控制技術(shù)、優(yōu)化鋸切技術(shù)等。在專用H 型鋼產(chǎn)品開發(fā)方面，開發(fā)了含鈮鋼無缺陷異形坯連鑄和萬能軋機(jī)控軋技術(shù)，形成了具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的合金化專用H 型鋼生產(chǎn)方法，開發(fā)的海洋石油平臺(tái)用H 型鋼、鐵道車輛高強(qiáng)度耐候H型鋼等國(guó)家建設(shè)急需的高附加值產(chǎn)品，實(shí)物質(zhì)量達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平。萊鋼2005 年建成投產(chǎn)的大型H 型鋼軋機(jī)進(jìn)一步擴(kuò)大了H 型鋼尺寸規(guī)格，并在國(guó)際上首次生產(chǎn)出磁懸浮列車線用F 型鋼。馬鋼還編制和修訂了GB/ T11263-1998 和2005版《熱軋H 型鋼和剖分T 型鋼》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；編制了《熱軋H 型鋼設(shè)計(jì)應(yīng)用手冊(cè)》，修訂了《輕型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指南》和GB50017-2003《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》；開發(fā)了H 型鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)用軟件“MTS 建筑鋼結(jié)構(gòu)輔助設(shè)計(jì)系統(tǒng)”、“薄壁H型鋼截面設(shè)計(jì)工具”等。從而建立了熱軋H 型鋼應(yīng)用技術(shù)體系，促進(jìn)了熱軋H 型鋼在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)大規(guī)模推廣應(yīng)用。

1.3 F 型鋼

中低速磁懸浮列車用F型鋼軌道截面形狀不對(duì)稱，熱軋時(shí)各部位變形不均，以往均采用焊接和機(jī)械加工的工藝生產(chǎn)。

國(guó)內(nèi)F型鋼生產(chǎn)典型：萊蕪鋼鐵集團(tuán)技術(shù)研發(fā)中心突破了熱軋F(tuán)型鋼的關(guān)鍵技術(shù)，掌握了F 型鋼軌熱軋變形的規(guī)律，解決了F 型鋼熱軋軸向力、不均勻變形造成的扭轉(zhuǎn)、側(cè)彎、上翹問題和中部腿長(zhǎng)高和充滿問題，以及F 型鋼尺寸高精度控制等技術(shù)問題，于2007年11月成功軋制出世界第一支中低速磁懸浮列車軌道用F型鋼。熱軋F(tuán)型鋼軌道在唐山115km示范線上成功應(yīng)用。

2.先進(jìn)型鋼生產(chǎn)工藝的主要發(fā)展趨勢(shì)

2.1在軋制技術(shù)與理論方面，高精度軋制、高速軋制、無頭軋制、柔性軋制，軋制過程中的形變、相變與析出的綜合控制理論與技術(shù)，現(xiàn)代軋制過程分析、控制及應(yīng)用等技術(shù)越來越廣泛地應(yīng)用在軋鋼生產(chǎn)中。

2.2在軋制設(shè)備方面，除了大型化、高剛度化、高效率以及更加靈活精確的板形、板厚和板寬控制方式外，設(shè)備的緊湊化、靈活方便的換輥系統(tǒng)開發(fā)等也取得了較大的進(jìn)步。

2.3在冷卻技術(shù)方面，超快速冷卻、選擇冷卻、在線熱處理等技術(shù)的開發(fā)和應(yīng)用，大大提高了冷卻效率和溫度與組織的均勻性，不僅為高質(zhì)量、高性能和高強(qiáng)度新品種開發(fā)提供了極其有效的手段，而且為節(jié)約合金含量、降低生產(chǎn)成本提供了新的可能性。

2.4在新鋼種開發(fā)方面，用于汽車、大型建筑結(jié)構(gòu)、橋梁、海上運(yùn)輸與能源輸送等方面設(shè)備的輕量化、高性能和長(zhǎng)壽命、高強(qiáng)與超高強(qiáng)、細(xì)晶和超細(xì)晶鋼越來越受到重視。

2.5在對(duì)產(chǎn)品尺寸、形狀與組織精確控制方面則是向著尺寸超薄、超厚、形狀高精度及組織均勻化發(fā)展；另外，軋鋼智能化技術(shù)已逐漸成為復(fù)雜軋制過程控制的重要手段。

3.結(jié)語

為了滿足經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展的需要，不斷進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新和設(shè)備改進(jìn)，并開發(fā)具有高強(qiáng)度甚至超高強(qiáng)度、優(yōu)良耐蝕性能、成形性能和高表面質(zhì)量等性能的大型材產(chǎn)品，節(jié)約能源、節(jié)省合金元素、減少工序、降低成本，仍是未來軋制技術(shù)的重要研發(fā)方向和發(fā)展趨勢(shì)。 [科]