鋼鐵軋制技術的進步與發展趨勢探索

蔡富強

摘 要：軋制是金屬塑性加工成形的主要方法。金屬在軋機上通過旋轉的軋輥之間產生連續塑性變形，在改變尺寸形狀的同時，使組織性能得到控制和改善。軋制的方式和種類很多，有熱軋、冷軋和溫軋，板帶軋制、管材軋制、型線材軋制、周期斷面軋制、以及特種軋制等。軋制主要涉及金屬塑性加工力學、金屬材料科學與工藝、計算機與數值模擬、自動化、智能化與信息技術等相關理論與技術。

關鍵詞：鋼鐵軋制技術 進步 發展趨勢

1鋼鐵軋制機械及分類

1.1鋼鐵軋制機械

軋鋼機械或者稱軋鋼設備指的是在將原材料加工成成品的過程中最關鍵的機械設備，通常包括軋鋼機器和協助設施構成的機組。能夠使得軋件發生形變的設備稱之為軋鋼設施體系。主機的種類和特點通常能夠反映整個鋼鐵生產車間的級別，協助設施則具有種類廣、數量多的特點，占據著設施整體質量的絕大部分。軋鋼機械的革新與鋼鐵軋制技術息息相關，軋機的性能和參數以及制造工藝決定軋件的質量和性能。

1.2軋鋼機械分類

按照用途，可以將鋼鐵軋制機械設備分為開坯機、型鋼軋機、熱軋板帶軋機、冷軋板帶軋機、熱軋無縫鋼管軋機、冷軋鋼管軋機、特殊用途軋機等，不同的設備具有不同的用途和性能.

2鋼鐵軋制技術的進步與發展歷程

2.1建立鋼鐵生產的信息物理系統

我國鋼鐵工業絕大多數企業已經實現了機械化和自動化。但是目前生產過程和產品質量不夠穩定，作為流程工業重點要求的均勻性和一致性也差強人意。對此，除了要加強管理和提高操作技術水平外，必須在加強數字化和信息化建設的基礎上，大力開發適于流程工業的信息物理系統，把流程生產的鋼鐵廠建設成為智慧工廠。這樣，我國的鋼鐵廠就會具有感知、認知、分析、決策、自學習、自適應、自組織的能力，代替人類完成人類尚未很好完成的各種復雜任務。鋼鐵行業，特別是軋鋼行業目前具有的各行業最高的控制系統水平，具有最好的實現智能制造的條件。完全可以相信，經過3～5年的努力，在我國一定可以建成流程工業智能化軋鋼廠的樣板和示范。

2.2電腦信息技術的應用創新軋鋼工藝

以計算機為中心的信息技術在鋼鐵軋制中的應用，極大程度上推動著軋鋼技術的進步。使用電腦和模型進行配合的金屬變形程序轉變了傳統的軋鋼制造工藝，使用電腦對型鋼、鋼管軋制和板帶材進行立體解析和模擬，對于軋鋼制造的精度和技術系數的改善都具有重要作用。同時，計算機系統還創新和強化了全面檢查措施和掌控體系，使得軋鋼制造向著更高精確度和高品質、高效率不斷邁進。隨著計算機等高新技術的應用，鋼鐵軋制無論是產品還是生產工藝上都有了很大的變化，性能上也得到了極大的優化。

2.3冷軋帶鋼工藝分析

2.3.1冷連軋帶鋼生產流程

（1）酸洗。用于去除熱軋原料表面氧化皮中的Fe3O4、Fe2O3和FeO，一般采用鹽酸對帶鋼進行酸洗；（2）冷連軋。將原料鋼材通過幾個串聯布置的機架進行連續的軋制，直到尺寸和性能符合要求；（3）退火。由于冷軋過程中鋼材會發生加工硬化現象，為了消除這種加工硬化，就需要對冷軋后的鋼材進行退火處理，一般采用連續退火和罩式爐退火；（4）平整。為了使帶鋼具有較高的表面質量和良好的板型，以適應不同的用途要求，需要在退火后對帶鋼進行以1%～5%的小壓縮率冷軋，也就是平整。

2.3.2冷軋帶鋼工藝特點

第一，大張力軋制。在冷軋生產中經常會通過施加張力的方法來保證軋制能夠順利進行，通過這種方法能夠減少單位面積的壓力，進而能夠改變變形區域內部的金屬盈利，減少了生產損耗，避免了軋鋼出現變形的問題。此外，還能夠保證軋鋼按照規定的軌道前進，提高了鋼鐵的通過效率以及鋼鐵的質量。第二，大寬厚比。冷軋鋼規格中最薄的地方可以達到零點一毫米，最大的地方則能夠達到兩千毫米，寬厚比超過了一千，這也顯現出了冷軋的生產特點，由于寬厚比大使得冷軋前后比例很難達到一致，加大了生產的難度，對技術方面提出了更高的要求。第三，加工硬化。鋼材在冷軋的時候隨著時間的推移會產生積累變形，進而造成硬化現象，這會導致鋼鐵的韌性減弱、斷面的收縮率以及鋼鐵的延伸性降低，使得鋼鐵出現變形的情況，需要軋制的壓力增大。第四，工藝冷卻及潤滑。根據大量的生產經驗來看，鋼鐵在冷軋的過程中大部分都是因為熱能的轉化產生的變形，這會造成鋼鐵表面的溫度超過規定要求，軋輥的表面溫度可以達到一百二十攝氏度，內部的溫度則可以達到三十五到四十攝氏度，溫度過高會造成帶鋼的硬度減弱，進而影響到鋼鐵的使用壽命。此外，為了避免因為摩擦力過大影響到帶鋼表面的質量，需要進行潤滑。

2.4軋制技術的生態化、綠色化

生態化技術體系的特點是減量化、低碳化、數字化。因此，中國應當依據生態化技術體系的特點，針對面臨的資源、能源、環境問題，加強技術創新，實現“綠色制造，制造綠色”這一生態化、綠色化的大計方針。所謂生態化、綠色化，即節省資源和能源；減少排放，環境友好，易于循環；產品低成本，高質量、高性能。軋制技術的生態化、綠色化特征在軋制過程創新與軋制產品研發上具體體現在下述4個方面，即：“高精度成形；高性能成形；減量化成分設計；減排放清潔工藝”。今天比以往任何時候都要突出現代軋制技術生態化、綠色化特征，著力圍繞“高精度成形、高性能成形、減量化成分設計、減排放清潔工藝”開展創新研究，解決一批前沿、戰略問題和關鍵、共性問題，推進中國軋制技術的發展。在世界軋制技術的發展中，留下中國人的印記，將是中國軋制科技工作者長期、艱巨而光榮的任務。

3結語

社會發展和國民生活都離不開物質的支持。在新時代，鋼鐵工業必然發生重大變革，舊式技術逐漸被新技術替代，鋼鐵軋制技術會不斷創新與進步。因此，在后工業化時代，一定要堅持綠色制造的理念，建立綠色化的鋼鐵軋制技術體系，尋找解決資源、環境等問題的新途徑，探索一條新型的工作化道路，促進鋼鐵軋制行業的可持續發展，為國民經濟提供不竭的推動力。

參考文獻：

[1] 王國棟.中國鋼鐵軋制技術的進步與發展趨勢[J].鋼鐵，2014，49（7）：23-29.

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