现代钢铁工业生产过程是一个复杂而庞大的生产体系

现代钢铁工业生产过程是一个复杂而庞大的生产体系，最核心的 生产工艺为炼铁。炼钢和轧钢三个步骤，所有其他工序都是围绕此三 个关键工序进行的。具体的说是将铁矿石或经烧结后的烧结矿在高炉 内冶炼成生铁，用铁水炼成钢，再将钢水铸成钢锭或连铸坯，经轧制 等塑性变形方法加工成各种用途的钢材。而对于钢铁联合企业来说， 轧钢是最后一个环节，如果因为轧制阶段的失败导致金属回炉，则企 业的生产成本会大大提高，经济效益下降。同时，作为成品的生产， 轧钢生产的利润在整个钢铁企业的利润中战友举足轻重的地位，所 以，每个钢铁企业的管理者都应该懂得认真抓好轧钢生产的重要意 义。因此，钢铁轧制技术对于一个钢铁企业，甚至是一个国家，都有 重要的价值。那我国目前钢铁轧制技术的现状又是怎样呢？1973年，中国首先在武钢引进西方和日本的技术，建设1700mm轧机工程，包括4个主体 工程，即板坯连铸车间、1700mm热轧薄板厂、1700mm冷轧薄板厂和冷轧硅钢片厂。该工 程于1975年开工，到1978年底全部试车成功。这套薄板生产轧机采用了当时最先进的轧 制技术和自动化技术，具有工业化轧机大型化、自动化、连续化的典型特征，达到了当时的 世界先进水平。连铸坯取代模铸坯、高度自动化的全计算机控制系统、主电机交流传动是这 项工程的亮点。1978年底，宝钢建设工程在上海宝山动工。宝钢二期工程专注板材系统， 板坯连铸机供料，2 050 mm热轧板机，1988年投产。随后，宝钢又引进了 1 580 mm热连 轧机和合资建设了 1 880 mm热连轧机。宝钢2 050 mm热连轧系统引进了当时德国开发的 最新热连轧装备和工艺技术，例如热连轧加热炉燃烧控制技术、厚度控制技术（AGC）、形 控制技术（CVC）、立辊控宽和调宽技术（AWC和短行程控制）、连轧张力控制技术、卷取 控制技术（AJC）、加速冷却技术（ACC）、交流传动技术等工艺控制技术以及全套的计算机 控制系统。随后，宝钢的1 580 mm和鞍钢的1 780 mm引进了日本三菱的热轧工艺技术和 装备。一些具有特色的技术，例如PC轧机、调宽压力机、边部加热器、自由程序轧制技术、 在线磨辊技术、全数字交流传动技术等开始使用，从另一个角度武装了中国的热轧带钢行业。 在引进的过程中，通过技术谈判、合作设计、合作制造和大量的应用实践，中国轧钢工作者 消化、吸收了引进技术，逐步掌握了热连轧的核心技术，开始了自主集成创新的历程。2000 年，鞍钢通过原1 700 mm热连轧机的技术改造，率先开发了中厚板坯的短流程生产技术， 实现了中国热连轧机的第一次自主集成与创新。此后，中国的设计院、高校、研究单位、重 机厂紧密合作，又在多条热连轧线上实现自主集成和创新，建设了新疆八一 1 700 mm、天 铁1 780 mm、莱钢1 500 mm、日照2 150 mm、宁波1 780 mm等多套热连轧机及全套自动 控制系统，实现了中国在热连轧机技术的跨越式发展。世纪之交，中国从珠江钢厂引进CSP薄板坯连铸连轧技术开始，引进了国际上新近发展起 来的短流程薄板坯连铸连轧生产技术，包括薄板坯连铸、通道式均热炉、半无头轧制、薄带 轧制、高速飞剪等相关技术。在消化、吸收的基础上，中国轧钢科技工作者大胆创新，在高 强碳钢、微合金高强钢、高碳钢等析出、相变强化机制方面大胆创新，利用该技术的优势， 开发出低成本、高性能的薄规格产品，为国际上薄板坯连铸连轧技术的发展做出了巨大贡献。 基于先进的装备和技术，伴随着中国炼钢、连铸技术的进步，中国带钢轧制产品的开发取得 了重要的进展，开发了低成本、减量化的热轧带钢产品、9001 000 MPa的热轧高强钢、 热轧双相钢等复相组织钢、钛微合金化的700 MPa级集装箱用钢、X80以下级别高性能管 线钢卷板等国家急需的钢材。2. 2冷轧带钢轧机武钢1 700 mm工程引进1 700 mm冷连轧机和宝钢二期建设引进大型冷连轧机2 030、1 550、1 420 mm等不同尺寸的冷连轧机，以及连续退火生产线、热镀锌生产线、电镀锌生 产线，开辟了中国冷轧技术发展的新阶段。这阶段建设的冷连轧机的共同特点是：(1) 在20世纪70年代采用盐酸酸洗代替硫酸酸洗之后，至20世纪80年代，进一步大规 模采用浅槽紊流盐酸酸洗；(2) 新建或者通过改造，采用酸轧联机技术，将酸洗与冷轧连为一体；(3) 采用了当时世界上最先进的工艺控制技术，如厚度控制、板形控制、轧制润滑、动态变规格等；(4) 几乎囊括了当时世界上的各种板形控制手段，例如CVC、HC、UC、UCM、UCMW、 DSR轧辊、VC轧辊等，但其中比较成功的是HC-UC系列的轧机，占据冷轧机的大多数；(5) 由改革开放前的单机可逆，向连轧机发展，连轧机的产量占统治地位(6) 主电机普遍采用交流调速。冷轧退火工艺由罩式退火发展为全氢罩式退火与连续退火并重，发挥各自的优势。自宝钢2 030 mm于1989年建设投产连续退火机组，宝钢、鞍钢、武钢、本钢、首钢等大型企业建 设了 20余套连续退火机组，由于未采用高冷速的冷却装置，产品限于CQ-SED-DQ等深冲 钢板，以及HSS。近年，宝钢自主集成建设的1 400 mm连退和热镀锌试验机组，采用了预氧化加热、全氢/ 水淬快冷等技术措施，可以生产高级别DP、Q&P、MS等汽车用先进高强钢。近年建设热镀锌机组采用碱液电解清洗系统、全辐射管式立式高温退火炉、冷却段循环气体 喷射冷却、高均匀性的气刀动态控制系统、高频感应加热的合金化退火炉等先进技术。可以 优质的生产GI和GA产品。冷轧和涂镀产品，超深冲的汽车面板、烘烤硬化板、汽车用AHSS、 家电板，等，满足了中国汽车、家电、建筑等行业快速发展的需求。涂镀产品镀层向多样化 发展，Zn-Al、Al-Zn、Zn-Fe等不同的涂层，满足了涂层耐蚀性、粘附性等多方面的需求。2. 3中厚板轧机从20世纪60年代开始到世纪之交，中国中厚板轧机以2 500 mm轧机作为主力标准机型， 轧机装备水平较低。这阶段中厚板轧机的特点是：轧机刚度低，产品钢板幅面窄，厚度薄， 电动压下，基本无控制冷却手段和热处理手段。20世纪90年代开始进行零星的引进，例 如酒泉的3 000 mm轧机引进的轧机自动化技术和水幕冷却技术，鞍钢引进二手4 300 mm 中厚板轧机，舞阳4 200 mm轧机引进戴维的液压压下厚度控制技术、济钢3 500 mm轧机 引进的Siemens的厚度控制技术和住友金属的加速冷却技术等。到20世纪末期，中厚板的建设开始加速。一方面，大力进行中厚板轧机的改造，增设自动 控制系统、加速冷却系统、液压压下系统、热处理装备等，提高原有轧机的水平。另一方面， 国内的研究单位和院校与企业合作，消化这些引进技术，进行了自主开发。首钢与高校、研 究单位、重机厂、电机厂等单位紧密合作，自行设计、建设了大型的高刚度、高精度的3 500 mm中厚板轧机，2004年建成投产。这项工程开发了厚度自动控制技术、加速冷却技术、 控轧控冷技术等基础技术，开始了中国大型中厚板轧机自主集成和创新的道路。自此，3 500 mm及其以下的中厚板轧机，完全立足于国内。另一方面，一些单位以合作制造方式引进一 大批3 8005 500 mm的宽幅中厚板轧机、重型矫直机、剪切机等大型设备。除了厚度、宽 度、温度等基本控制系统之外，同时还引进相关的多功能厚度控制、平面形状控制PVR)、 板形自动控制(CVC+、SMART CROWN)、层流冷却+DQ技术、优化剪切控制等高精度轧 制技术及相应的自动控制系统。从装备上讲，中国中厚板技术已经达到了国际先进水平。 2013年投产的南钢5 000 mm中厚板轧机，总结了中国前面引进技术的经验和教训，采用 了具有厚控、板形控制、平面形状控制等先进手段的超强力中厚板轧机、具有预矫-新一代 冷却-矫直的平直度-温度综合控制、超厚与超薄等极限规格热处理生产线，对中国宽幅、型 中厚板轧机的发展具有重要意义。2. 4钢轨和大型型钢轧机改革开放之前，中国的大、中型型钢轧机基本以横列式轧机为主， 采用初轧坯或钢锭为原料，利用粗轧机开坯，横列式轧机轧制成品。有少数企业采用连轧方 式生产中型型钢。改革开放以来，1991年马钢引进万能轧机轧制大型H型钢，该生产线共 有5台轧机，即1架二辊可逆开坯机、2架组合式万能轧机、1架二辊可逆轧机、1架组合 式万能精轧机组成。该轧机的主要特点是：(1) 采用连铸异型坯为原料；(2) 闭口式、大刚度、紧凑型CCS万能轧机(紧凑式滑移机架)；(3) 导卫与轧辊快速更换；(4) 位置、辊缝、张力等自动控制技术和3级计算机控制系统；(5) 全数字化交流矢量传动系统。随后中国攀钢、包钢、鞍钢等公司相继引进万能轧制法轧制重轨。攀钢采用模糊控制的加热 炉、4点除鳞技术、7机架的万能轧机、高刚度、全液压CCS紧凑式机架、压下位置控制系 统和全自动的辊缝控制系统。万能轧制法确保轨底和轨头变形充分、均匀，钢轨的内在质量 和表面质量均得以提高，重轨生产的另一项技术是长尺钢轨精整。现代化钢轨精整加工线包 括复合式大冷床和平立辊复合矫直机，以及由激光测量、涡流检测和超声波检测等技术组成 的钢轨检测中心等先进设备和设施。中国中型轧机基本是1架可逆式二辊粗轧机+横列式三 辊轧机，但也引进了 1批中型连轧机。1997年建成的兴澄特钢850 mm全连续式中型型 钢轧机，粗轧5架，中轧6架，精轧5架。轧机形式有水平轧机、立式轧机、平立转换轧机、 万能轧机4类。中型连轧棒材、异型材多数采用无扭轧制，减少轧制故障，适于多品种生产。 2. 5小型棒材与线材轧机改革开放之前，棒材轧机坯料为初轧坯，基本布置为三辊粗轧机， 可逆轧制；横列式二辊精轧机，围盘传送轧件，自动化程度很低，仅极少数企业采用引进该 小型连轧机。改革开放后，引进一批先进的机型，例如无牌坊轧机、悬臂式机架、减定径机、 双模块轧机、COCKS轧机等，多数进行全连续轧制。中国高校开发的短应力线轧机在小型 轧机的建设上发挥了重要作用。原料由初轧坯或者钢锭发展为连铸坯。大多数轧机用于连续 轧制生产令106 40 mm的圆钢或者螺纹钢筋。为了提高产品精度，采用无扭轧制和不同 类型的定减径机。为了提高材料的性能和节能，采用了控制轧制和控制冷却技术，特别是超 快冷技术、低温轧制等技术。直径小于20 mm的棒材，采用切分轧制技术，提高了生产效 率，增加了产量。近年，为了应对市场需求，不少企业采用先进的洁净钢冶炼技术冶炼供坯， 产品目标定位在优质高档棒材，棒材轧机的转型发展迈出了重要的一步。线材轧机也由横列 式轧机或复二重轧机转变为连续高速轧制，轧制速度最高可达140 m/s。采用国外开发的Stelmor线，实行冷速可调的风冷。近年，中国自主开发的冷速更高的汽雾冷却已经在一些 线材厂使用。2. 6钢管1953年投产的鞍钢无缝钢管厂采用桶形辊2辊斜辊穿孔，采用自动轧管机延伸轧制。宝钢 一期工程建设的无缝钢管机组基本属于同种水平。直至1978年改革开放，中国无缝钢管技 术与装备进展不大。改革开放之后，通过引进技术及消化吸收，钢管行业飞速发展。在1981 年通过对锥形轧管机的改进，出现了双支撑的锥形辊穿孔机，它比以前的穿孔机在金属的变 形上有明显的改进。1995年，中国大冶钢厂引进中国第一套锥形辊两辊斜轧穿孔机。此后， 中国几乎引进了国际上所有类型的无缝钢管轧管机组，例如连轧管机组（浮动芯棒连轧管机 组、先动芯棒连轧管机组、半浮动芯棒连轧管机组X精密轧管（Accu-Rool）机组、三辊轧 管（ASSEL）机组、顶管（CPE）机组、PQF机组等。各种机组实现了全生产线的计算机控制和管理，具备热尺寸在线监测，配备了各类无损探伤设备。中国生产的 油井管、高压锅炉管、管线管、气瓶管、蓄能器管等产品，不仅支持了中国能源等行业的 发展，而且大量出口。