軋鋼生產(chǎn)中新工藝新技術的應用

趙景全，王中輝

（日照鋼鐵控股集團有限公司，山東日照 276806）

1 我國軋鋼生產(chǎn)技術應用的現(xiàn)狀與發(fā)展

1.1 應用現(xiàn)狀

隨著汽車、建筑和機械制造等領域對高強度鋼材的需求增加，我國軋鋼企業(yè)開始積極開發(fā)和生產(chǎn)各種高強度鋼材，以滿足市場需求，包括高強度冷軋板、熱軋板和鍍鋅鋼材等。軋鋼企業(yè)不斷引進和采用先進的軋鋼技術，如連鑄連軋技術（CCM），其可將連鑄的鋼坯直接送入軋機，減少了中間環(huán)節(jié)，提高了生產(chǎn)效率和鋼材質量。此外，高溫軋制、熱連軋和冷軋等技術也被廣泛應用，以生產(chǎn)不同用途的鋼材。同時，軋鋼企業(yè)越來越多地采用自動化和數(shù)字化技術，包括采用自動控制系統(tǒng)、先進的監(jiān)測設備及大數(shù)據(jù)分析，以提高軋鋼生產(chǎn)過程的精確性、控制能力。

1.2 發(fā)展狀態(tài)

隨著時代的發(fā)展，以及信息化、智能化、數(shù)字化的使用，我國的軋鋼生產(chǎn)技術及生產(chǎn)工藝手段水平實現(xiàn)了全面的提升，研發(fā)創(chuàng)作出了很多新興的冷軋操作控制裝備，讓我國鋼鐵生產(chǎn)的質量和品質得到了全方位的升級。軋制新技術手段及工藝操作模式的改革，主要涵蓋了半無頭軋制、超薄規(guī)格軋制、長齒鋼軌軋制、冷卻控制技術、軋制數(shù)學模型優(yōu)化技術、板型控制技術等幾種模式。其中軋制數(shù)學模型結構優(yōu)化技術的出現(xiàn)，可加快鋼冷連軋機的柔性工作機制構建，以讓鋼鐵在軋制過程中始終保持韌性狀態(tài)。

2 軋鋼生產(chǎn)中新工藝新技術的使用

2.1 新型棒材生產(chǎn)線的工藝技術

（1）新型生產(chǎn)線結構。在棒材生產(chǎn)操作過程中，因為受到了外部環(huán)境的影響，會直接導致技術手段和操作方式失去作用，限制技術的改造升級，繼而導致整個生產(chǎn)的過程質量偏低。為此在進行軋鋼生產(chǎn)操作的基礎上，須結合實際操作條件和規(guī)范標準，合理化的使用新型的生產(chǎn)線。新型生產(chǎn)線技術優(yōu)勢明顯，不僅可以讓生產(chǎn)的操作距離逐漸縮短，還可以通過緩沖區(qū)的設置進行優(yōu)化，經(jīng)過無坯環(huán)節(jié)，將其放置在軋制機器中進行生產(chǎn)控制。若是在此過程中存在問題，或實際的溫度不滿足生產(chǎn)的條件要求，可利用剔坯臺將其去除，繼而始終保持軋鋼生產(chǎn)過程中的生產(chǎn)質量。

（2）節(jié)能均溫爐進行溫度的控制操作。在進行軋鋼生產(chǎn)操作的過程中，棒材生產(chǎn)操作并不單一，除生產(chǎn)帶肋鋼筋外，還需要對特殊性能的鋼板線材進行生產(chǎn)。為此，在實際生產(chǎn)操作的過程中須對溫度差異性進行分析研究。另外，在生產(chǎn)操作過程中，也需要滿足鋼材生產(chǎn)操作的實際要求，讓鑄鋼及軋制工藝得到全方位的銜接處理。

2.2 軋鋼生產(chǎn)中的節(jié)能降耗技術

當前生產(chǎn)操作的過程中要想滿足軋鋼生產(chǎn)工作需求，保證生產(chǎn)過程中達到節(jié)能的目的，須使用連鑄坯熱送熱裝技術及高溫低氧燃燒技術。

（1）連鑄坯熱送熱裝技術。鋼鐵在使用過程中自身的加熱工藝一般劃分為預熱、加熱及均熱3個主要步驟，連鑄坯熱送熱裝技術的使用是在原有技術的條件下，去除了預熱及加熱的流程，但該過程需要根據(jù)熱裝溫度的狀態(tài)進行控制操作。該技術不僅有效地節(jié)約了生產(chǎn)的周期，同時也讓整個生產(chǎn)的過程相對較為緊湊，達到了高效和節(jié)能環(huán)保的目的，節(jié)省了預熱及加熱過程中所出現(xiàn)的燃料燃燒過程，節(jié)約了成本的消耗。實現(xiàn)熱送熱裝技術，須加快熱坯件的運送速度及質量，減少運輸時間，降低運送過程中所出現(xiàn)的能量流失，讓坯件進入熱爐后的溫度不會低于爐體內(nèi)部的溫度。現(xiàn)階段熱送熱裝技術的核心在于煉鋼及連鑄生產(chǎn)中的銜接，要想更好地優(yōu)化該問題，不僅要求技術人員結合機械生產(chǎn)的基礎能力合理地做好生產(chǎn)過程的控制，還需要采用相關的緩沖操作模式對其進行保護。例如，為保證坯件的溫度狀態(tài)，需要建立起保溫罩及雙步進式加熱爐，在操作工藝的基礎上選擇熱坯件中裝，冷坯件尾裝的工作方式，以增進能量的使用效率。具體鋼材生產(chǎn)過程中，鑄坯件在冷卻操作的過程中，尤其在溫度變化下，會因為過冷的原因產(chǎn)生應力集中，從而造成坯件裂紋的出現(xiàn)，而連鑄坯熱送熱裝技術，能有效削弱這種情況的突發(fā)。

（2）高溫低氧燃燒技術。高溫低氧燃燒技術的出現(xiàn)主要是因為傳統(tǒng)的鋼鐵鍛造爐在燃燒的過程中，很容易將空氣溫度加熱過高，而按照規(guī)定，煙氣的排出溫度必須要低于150 ℃，即最終余熱的回收率須達到80%左右。因此，須有效回收處理這部分的熱能，減少損失。高溫低氧燃燒主要是將燃料噴射到一種高溫低氧的助燃劑中進行混合的燃燒處理。該技術主要是利用了蓄熱燃耗對煙氣余熱的高效回收操作，同時通過低氧燃燒的方式，還可以有效的降低氮氧化物生成的效率，將蓄熱燃燒和低氧燃燒充分的融合在一起，充分地使用熱能，減少環(huán)境污染。例如，利用高溫低氧技術對推鋼式爐進行了全方位的改造優(yōu)化，取消了推鋼式爐本身上下預熱段的調(diào)節(jié)，強化了加熱段的操作執(zhí)行，讓鋼坯進入爐內(nèi)后溫度始終較高。并采用蓄熱換熱器的方法，取消了煙囪，將煙氣直接傳輸?shù)綋Q熱器中，增強了能量的使用率，讓均熱段得到了優(yōu)化。通過高溫低氧燃燒技術的操作使用，讓爐溫得到了全面的均勻調(diào)節(jié)，繼而有效的強化了鋼鐵的質量，讓燃燒所產(chǎn)生的熱能得到了全面的使用，也降低了燃料的消耗，節(jié)約了成本的支出。

2.3 軋鋼生產(chǎn)中提升產(chǎn)品質量的新工藝

（1）熱機械控制工藝。該工藝是鋼鐵生產(chǎn)中提升產(chǎn)品質量的關鍵工藝之一，主要涉及控制軋制溫度、軋制速度和軋制壓力等參數(shù)，以確保最終產(chǎn)品達到所需的物理性能和質量標準。該工藝技術手段的研究和使用，主要是為更好地控制金屬奧氏體組織結構的相變過程。例如，為更好地獲得金屬馬氏體組織結構，操作人員會對冷奧氏體進行冷卻分析，結合TMCP技術，對過冷度及冷卻速度進行控制調(diào)節(jié)，避免珠光體、索氏體及托氏體的出現(xiàn)，最大限度地獲得所需要的金屬組織結構。熱機械控制工藝手段主要是通過細化奧氏體晶粒的方式，以及導入加工的操作流程，有效地控制組織的鑲邊過程，以提升金屬本身的強度及工作的韌性。采用熱機械控制工藝可降低高強度下的低合金鋼中的錳、釩、鈦等合金的含量，繼而更好地降低冶金的基礎成本。熱機械控制工藝的操作核心在于應設置與該技術相互配套的冷卻裝置及控制模型的選擇分析。當前國內(nèi)外使用較為先進的冷卻裝置都是以高密度管流層流冷卻為主，配置高精度的溫控軟件所實現(xiàn)的。

（2）柔性軋制技術。柔性軋制技術是一種可提升軋鋼產(chǎn)品質量的新工藝，該技術基于軋制過程中對軋制力、軋制溫度、軋制速度等參數(shù)進行精確控制，從而使得鋼材在冷、熱軋過程中獲得更好的性能和更高的質量。具體體現(xiàn)為：通過采用先進的控制系統(tǒng)，可實時調(diào)整軋制輥的工作力，使鋼材的變形能力得到優(yōu)化，確保鋼材在不同厚度和寬度下的均勻變形，減少內(nèi)部應力集中，提高產(chǎn)品的均勻性和力學性能；根據(jù)不同的鋼材種類和規(guī)格，在軋制過程中實時控制軋制溫度，合理的軋制溫度可改善鋼材的晶粒度和組織結構，提高其力學性能和耐腐蝕性能；根據(jù)不同的鋼材要求和工藝流程，靈活地調(diào)整軋制速度，合理的軋制速度可避免產(chǎn)生過多的缺陷和變形，提高產(chǎn)品的表面質量和機械性能；進行多道次的軋制，通過多次變形和退火處理，改善鋼材的晶粒度和內(nèi)部組織結構，有效提高產(chǎn)品的強度、韌性和塑性；配備在線質量監(jiān)測系統(tǒng)，實時監(jiān)測和控制產(chǎn)品的尺寸、形狀、表面缺陷等關鍵指標，及時發(fā)現(xiàn)和處理質量問題，確保產(chǎn)品符合標準要求。

2.4 連續(xù)軋鋼生產(chǎn)下的無頭軋制技術的使用

無頭軋制技術是一種在連續(xù)軋鋼生產(chǎn)中常用的技術，其具有高效、節(jié)能及成本效益等優(yōu)點。在無頭軋制線中，鋼坯通過一系列連續(xù)的軋制機組進行軋制，而無需在每次軋制間進行切割和定位，其具有如下優(yōu)勢。

（1）連續(xù)進料。無頭軋制技術可實現(xiàn)鋼坯的連續(xù)進料，并帶來一系列優(yōu)勢。通過無頭軋制技術，鋼坯可直接通過進料系統(tǒng)連續(xù)地輸送到軋制機組，省去了切割和定位操作的時間和成本。這種連續(xù)進料的方式極大減少了停機和調(diào)整時間，提高了生產(chǎn)效率。

（2）連續(xù)軋制。連續(xù)軋制指軋制機組中的輥道和

輥軋機被設計為連續(xù)運行，實現(xiàn)鋼坯的連續(xù)軋制，從而提高生產(chǎn)效率和質量。在連續(xù)軋制過程中，鋼坯經(jīng)過輥道和輥軋機的壓制和拉伸，逐漸改變形狀和尺寸，最終得到所需的產(chǎn)品。由于輥道和輥軋機的連續(xù)運行，無需進行停機和調(diào)整，節(jié)省了時間和資源。

（3）減少能耗的浪費。無頭軋制技術能在減少能耗和浪費方面發(fā)揮重要作用。相較于傳統(tǒng)的軋制工藝，無頭軋制技術消除了切割和定位的需求，因此，減少了工藝中的中間工序，即在生產(chǎn)過程中，無頭軋制技術需要的能量更少，從而降低了能源消耗。

（4）軋制質量控制。無頭軋制線采用先進的自動化控制系統(tǒng)和在線質量檢測設備，可實現(xiàn)對軋制過程的實時監(jiān)測和質量控制。這些設備可監(jiān)測關鍵參數(shù)，如軋輥的壓力和溫度、軋制速度等，同時也可以檢測鋼坯的尺寸、形狀和表面缺陷等質量指標。

（5）提高生產(chǎn)靈活性。無頭軋制線具有較高的生產(chǎn)靈活性，能適應不同種類和尺寸的鋼坯軋制，這主要得益于其先進的自動化控制系統(tǒng)和可調(diào)節(jié)的工藝參數(shù)。通過調(diào)整軋制機組和設備的工藝參數(shù)，例如軋制力、軋制速度和軋制溫度等，無頭軋制線可輕松適應不同種類和尺寸的鋼坯，即在同一生產(chǎn)線上，可生產(chǎn)多種不同規(guī)格的鋼材產(chǎn)品，提高生產(chǎn)的靈活性和多樣性。

總之，無頭軋制技術在連續(xù)軋鋼生產(chǎn)中的應用可帶來多方面的益處：①能顯著提高生產(chǎn)效率，通過消除切割和定位這些中間工序，減少生產(chǎn)時間和人力資源的需求；②該技術可降低能耗和材料浪費，由于無需切割和重新定位，能源消耗和材料損耗得到了減少；③無頭軋制技術配備了先進的自動化控制系統(tǒng)和在線質量檢測設備，可實時監(jiān)測和調(diào)整軋制過程的工藝參數(shù)，從而提高軋制質量的穩(wěn)定性和一致性。這些優(yōu)勢使得鋼鐵企業(yè)能提高生產(chǎn)效率、降低成本、滿足市場需求，并在可持續(xù)發(fā)展背景下實現(xiàn)更高的經(jīng)濟效益。

3 結束語

隨著我國現(xiàn)代經(jīng)濟的高速發(fā)展，鋼鐵行業(yè)作為經(jīng)濟發(fā)展的核心產(chǎn)業(yè)，需要全面深化軋鋼技術，讓軋鋼生產(chǎn)操作效率及生產(chǎn)質量得到優(yōu)化升級，繼而滿足現(xiàn)代化的操作發(fā)展需求。另外，在軋鋼生產(chǎn)操作的基礎上，也需要做好環(huán)境操作的升級，構建出高效的生產(chǎn)優(yōu)化操作機制，以更好地保證我國軋鋼產(chǎn)業(yè)的健康發(fā)展。軋鋼生產(chǎn)技術的操作過程中須不斷地做好智能化管理和生產(chǎn)模式的優(yōu)化，從而保證軋鋼生產(chǎn)的質量，促進我國鋼鐵經(jīng)濟產(chǎn)業(yè)的穩(wěn)定發(fā)展。