我國軋鋼生產技術發展與節能降耗研究

趙如意

﹙南京鋼鐵聯合公司棒材廠，江蘇南京210000﹚

隨著我國經濟的飛速發展，社會的不斷進步，人們生活質量也日益提升，再加上市場的激烈競爭，對鋼材的需求已經不再固定在數量上了，而是追求其品質以及種類。改革開放以來，特別是進入21世紀以來，中國鋼鐵工業飛躍發展，為中國社會進步和經濟騰飛做出了巨大貢獻。軋鋼生產是鋼鐵工業生產的最終環節，是鋼鐵生產的一種重要加工方法。軋鋼企業擔負著生產鋼材的重要任務，我國近年來，軋鋼領域在軋制工藝控制技術和生產線成套裝備技術，以及高性能鋼材品種的研發方面都取得了顯著的進步。軋鋼技術的成果也在建設現代化國民經濟中的作用越來越重要，因此，軋鋼生產技術的研究與應用就不僅僅是軋鋼領域的事情，而是關乎整個國民經濟的大事。我們南京鋼鐵聯合公司棒材廠，一直主要從事軋鋼生產，在軋鋼生產技術發展方面取得了顯著成果，現結合我廠多年生產軋鋼的工作實踐，對我國軋鋼生產技術發展提出研究。

1 軋鋼生產技術發展的特征

近年來，我國軋鋼生產的技術進步取得了長足發展。在型鋼生產方面，H型鋼自由尺寸軋制、型鋼的多線切分軋制、三輥Y型軋制技術得到了應用和發展；在板帶材生產方面，板厚和板形控制技術已趨與成熟，中厚板平面形狀控制技術和無切邊技術的應用，大幅度提高了成材率和產品的質量檔次；在鋼管生產方面，限動芯棒連軋管技術，ACCUROLL成形技術，UOD、CBR和復合成形技術等，都是高新技術在軋鋼生產領域應用結出的成果。高新技術的應用是軋鋼生產技術發展的顯著特征。

以計算機技術為中心的高科技的使用給軋鋼的制造技術帶來了很大程度的創新。金屬變形的程序已經改變到使用計算機技術和模型進行配合，在很大程度上轉變了軋鋼制造的方式；使用計算機技術對型鋼、鋼管軋制以及板帶材進行立體的解析以及模擬，提升了模型的精準度，對系數的變革、產品品質的預測、技術系數的改善以及設施的策劃都有著很大的幫助；在判別變形過程中使用計算機進行虛擬的模擬取代了以往進行真實的物理實驗，同時經過幾何狀態預測以及掌控，深入到合金結構能力預測以及掌控。

軋機的計算機技術掌控從模型改變到專家體系以及人工進行掌控，例如對加熱爐的掌控以及改善、調節動態輥縫、掌握張力、有關掌控的配合、事故判斷等。在同一時間，高精確度、多系數的在線全面檢查措施和強靈敏性的掌控體系配合，確保了軋鋼制造的高精確度、高品質、高效率，推動軋鋼制造進行改革。如，在形狀精準度上，熱軋帶鋼其厚度差異在三十毫米左右，冷軋帶鋼其厚度差異在二到五毫米左右，板形不平整度能夠控制在5-10I，棒形材料直徑的差異在零點一毫米左右，線形材料直徑的差異在零點零五毫米左右，隨著高新科學技術的使用，軋鋼制造也在改頭換面，軋制產品代表著高新科技的方向。

2 我國軋鋼生產技術的現狀

隨著我國鋼鐵產業的快速發展，在產品的質量和品種上都快速的提升，目前在鋼鐵行業深加工不斷的增加，從而也導致了軋鋼工序能耗的增加。由于技術水平及工藝方面的原因，我國的軋鋼工序與國外先進國家相比，無論是冷軋還是熱軋在能耗上都與先進水平存在著一定的差距。二者在能耗的百分比上，我國的軋鋼工序能耗要高出百分之二十左右，這樣每噸鋼的能耗則都會相對高出國外較大的比例。現在由于鋼鐵企業在裝備、技術和管理等方面存在著很多不完善的地方，所以導致能耗的增加，但在軋鋼系統中對能源消耗較大的則是軋鋼加熱爐，其對能源的消耗占整個軋鋼能源消耗的百分之六七十，所以在當前我的鋼鐵行業中，節能的潛力還是很大的。

目前，整個世界都在提倡節能環保，自從哥本哈根會議以后，全球各國都開始重視環保節能問題，人民的節能環保意識也越來越強。在我國，鋼鐵行業能耗占我國總能耗高達 12%，而軋鋼能耗又是我國鋼鐵行業能耗的“大頭”，因此，開發研制軋鋼生產的新技術的同時，要著重加強軋鋼生產中的節能技術。

2.1 板帶熱軋的技術

板帶熱軋的生產工藝流程，一般包括坯料準備、加熱、軋制、精整。熱軋帶鋼坯料有扁鋼錠、初軋板坯、連鑄板坯和鍛坯。優選連鑄板坯。坯料尺寸（長、寬、厚度）對軋機的生產率、坯料的成材率和鋼板的力學性能有直接影響。坯料尺寸選擇的原則是厚度在保證壓縮比的前提下，應盡可能小，寬度盡可能大，長度盡可能接近坯料的最大允許長度。坯料在加熱前，要對其表面缺陷進行清理，如坯料熱狀態下的火焰清理、冷狀態下的火焰清理、機械加工清理、風鏟鏟銷、電弧清理和砂輪研磨等。

加熱坯料的目的提高軋件塑性，降低炸就愛你變形抗力。此外加熱高合金鋼可以使鋼中的化學成分得到均勻擴散，加熱溫度一般在1150~1300℃，視鋼種不同、控制軋制要求不同而異。合理的加熱工藝制度能保證軋機效率，鋼不過熱、過燒、脫碳，防止軋低溫度鋼造成材料缺陷和斷輥事故等。加熱板帶鋼所使用的加熱爐有連續爐、室式爐和均熱爐。

軋制是鋼板成形階段，分除鱗、粗軋、精軋三個階段。除鱗是利用某種方法將坯料在加熱時產生的鱗，即氧化鐵皮除掉，以免壓入鋼板表面形成表面缺陷。目前除鱗方法使用最多的是高壓水除鱗。粗軋是將除鱗后的坯料展寬到所需要的寬度，同時進行大壓縮延伸。精軋除將粗軋后的軋件繼續延伸外，主要是控制質量，包括厚度、板形、表面質量、性能的控制。

精整工藝隨著鋼種不同而異，可大體分為兩類：一類是碳素鋼、低合金鋼精整工藝，通常有軋后冷卻、矯直、翻鋼、畫線標識分類等。冷卻方式有自然冷卻、強化冷卻、緩慢冷卻等多種冷卻方式。

2.2 低溫軋制的技術

低溫軋制的技術，其節能技術措施主要是降低軋鋼系統工序能耗，并且加熱爐出鋼溫度的降低能夠有效減少燃料消耗，而且軋制功率和變形抗力在一定程度上都會有所增加。

開發大型冷連軋生產線。第一次由我國技術總負責設計的鞍鋼1780大型寬帶鋼冷軋生產線于2005年成功投入運行，混合配置六輥四輥軋機，采用先進關鍵技術，酸洗冷軋聯合生產技術、紊流鹽酸酸洗技術等。主要產品有高品質轎車板、高檔次鍍鋅原板等。此外，還發展了薄板坯連鑄連軋生產線、三輥連軋管機組生產線等。

近年來，我國軋鋼工藝技術主要是研發、改造軋制與控冷新裝備以及發展高質量高性能新產品。主要有以下較為突出的軋制技術：一是半無頭軋制技術，集成創新了半無頭軋制配套技術。二是長尺鋼軌軋制及在線熱處理生產線技術，實現了噴風強制冷卻軋后高溫鋼軌。三是控制冷卻技術，基于傳統集管層流冷卻系統，混合配置噴嘴傾斜布置的壓力噴射式超快速冷卻系統，實現了熱軋帶鋼的超快速冷卻。四是軋制數學模型優化技術，研發了調優寬帶鋼冷連軋數學模型系統,連續軋制過程中，鋼冷連軋機柔性軋制得到最大程度的實現。

2.3 軋鋼生產中節能技術

軋鋼生產中節能技術主要有以下幾種。

實驗方法：將已經收集好的石蠟包埋的組織標本，逐個放置于切片機上，將蠟塊與刀刃的位置和角度調好之后，制成5μm，邊緣整齊平整的組織切片2張，而且卵巢癌患者蠟塊要求每個組織切片中均含有瘤巢。免疫組化的操作步驟按照說明書進行烤片脫水、脫蠟、水化-高溫高壓抗原熱修復-滴加一抗-4°C冰箱中保存過夜-放入PBS緩沖液中清洗后滴加二抗-DBA染色-蘇木精復染、分化返藍——脫水、封片。其中一抗中抗EGR-1抗體稀釋濃度為1：100；抗HER-2抗體稀釋濃度為 1：150。

一是蓄熱式燃燒技術，蓄熱式燃燒技術在軋鋼系統中應用后，有效的降低了燃料的消耗指標，目前在軋鋼系統的加熱爐中通常會采用蓄熱式燃燒技術，由于其對爐內煙氣進行充分的回收，從而大幅度的降低了對燃料的消耗，這樣在節約燃料的同時也有效的降低了成本，同時還能使爐子的產量得以提高，減少了二氧化碳和氮化物的排放量，對保護環境起到了積極的作用，所以在鋼鐵企業中應進行廣泛的推廣應用，相信對降低軋鋼工序的能耗具有積極的作用。

二是加熱爐絕熱技術與高溫節能涂料，目前在加熱爐上普遍使用節能涂料來提升爐子的生產率和經濟效果。節能涂料中主要成分為炭化硅粉，目前由于加大的了對節能涂料的研發力度，相繼有其他系統的節能涂料被開發出來，并應用于加熱爐中，節能效果顯著，最高能達到節約能耗的百分之二十左右，對爐子的生產率也能提高百分之二十五左右，效果很明顯。

三是高溫低氧燃燒技術，采用高溫低氧燃燒技術，可回收大量的煙氣余熱，節約燃料約 50%左右，能大大縮短加熱時間，提高生產率，節約能源，降低氧化燒損，成為 20世紀 90年代以來發達國家開始普遍推廣應用的一種全新節能燃燒技術。

低溫軋制與軋制工藝潤滑技術低溫軋制技術是降低軋鋼系統工序能耗的重要節能措施。降低加熱爐出鋼溫度可以減少燃料消耗，但其變形抗力和軋制功率增加。近年來，許多軋制生產的實踐經驗已經證明降低燃耗的節能效果更顯著，當溫度問1100℃出鍋時，降溫節約的能耗達9.6%，且出鍋溫度降低則氧化鐵皮量顯著減小，低溫軋制在燃料消耗和氧化鐵量的降低上所獲得的效益，完全能抵消并超過提高軋制功率所增加的成本。對許多軋機而言，采用工藝潤滑技術能降低軋制的能耗，特別是對鋼板軋機尤為重要。鋼的熱軋溫度一般在800℃～1250℃，在變形區軋輥表面的溫度可達 450℃～550℃ ，因此 ，需要用大量的水冷卻軋輥。通過實驗可以發現，采用熱軋工藝潤滑，由于軋制力的降低，軋制動力的消耗約下降8%。

3 我國軋鋼生產節能降耗的建議

我國在軋鋼生產節能降耗中，需要加強以下幾點工作。

一是提高裝備水平，淘汰落后生產能力鋼鐵企業必須結合整合進程，及時淘汰落后生產能力，按照等量置換原則，淘汰國家公布的淘汰類落后生產能力（設備和工藝）。

二是優化產品結構。鋼鐵企業一方面要鞏固現有產品的現有市場份額，實行專業化、精品化生產；另一方面要大力發展優質板帶類鋼材，提高中厚板、熱軋薄板、冷軋薄板和涂層板材產品質量，開發優質船板、石油行業用板、汽車及家電用板等高檔板帶產品。優化產品結構和提高裝備水平是密切關聯的，都是鋼鐵行業實現由“大”變“強”，挖掘節能減排潛力的關鍵環節，也是降低單位產值能耗和單位工業增加值能耗的主要途徑。

三是調整工藝結構和原料結構、能源結構。工藝結構、爐料結構與能源消耗水平有很大關系，合理的工藝結構、爐料結構對降低能源消耗起著重要作用。提高煉鐵噴煤比、增加球團配比、采用連續鑄鋼工藝，采用薄板坯連鑄連軋工藝，軋鋼坯料熱裝工藝等技術均有比較明顯的節能減排效果。煉鐵工序要實行精料，配加一定比例的球團礦。多用球團礦，少用燒結礦就可節能。同時球團礦含鐵品位高于燒結礦，又可以實現提高入爐礦品位的效果，還改善了高爐的透氣性。焦化工序通過多噴吹煤粉，可以改變高爐煉鐵能源結構，少用焦炭可節能1.5%。這是高爐煉鐵工序結構調整中心環節。

4 軋鋼生產技術發展的方向

冶金生產的短流程與上下游生產工序集成一體化，是當代軋鋼生產技術出現的發展總趨勢。市場經濟發展是這一趨勢的客觀需要，要想在市場競爭中脫穎而出，必須要憑借軋鋼生產技術的先進性。因此，對生產過程中各工序物理化學本質的深入理解是在軋鋼生產技術中，必須要得到重視的。近年來，軋鋼產業發展十分迅速，在軋鋼生產當中，技術已經有了很大的改善，相較之前傳統的軋鋼技術而言，當下在生產效率和產品質量上已經有了很大的提升。

近年來基于對固液共存狀態下液態金屬流動、結晶、化學成分分布的固態金相組織特征，應力應變狀態的解析等科研成果，出現了熔融金屬凝固與變形、鑄軋技術等。基于對多組元計算相圖、第二相粒子與晶界交互作用、相變、再結晶、結構形成與發展、組織模擬與性能預報等研究成果，熱軋對金相組織性能的調節及有效控制能力大幅度增加，這樣不僅提高了軋鋼生產的質量，對于軋鋼生產技術而言，也有了一個較大的突破，在此基礎上出現了諸如控制軋鋼、鋼軌在線全長淬火、雙相及多相剛才生產技術等，把鋼材熱軋和金相熱處理結合起來。在冷軋方面，帶鋼酸軋機把酸洗和軋制工序連成一體。帶鋼全連續聯合機組把酸洗、軋制、退火、平整工序連成一體。可以看出，軋鋼的內涵已經突破了原有的界限，顯著地向著上、下工序拓展。

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