轧钢技术的现状和新发展

　第42卷　第11期　2007年11月

钢铁

Iron and Steel

　Vol.42,No.11

November 2007

轧钢技术的现状和新发展

唐　荻,　米振莉,　陈雨来

(北京科技大学高效轧制国家工程研究中心,北京100083)

摘　要:介绍了最近十几年轧钢行业的技术进步、最新发展和目前的状况,分析了热轧带钢、宽厚板、冷轧、不锈钢生产的新技术新装备以及品种开发的方向和趋势。关键词:轧钢;新技术

中图分类号:T G335 文献标识码:A 文章编号:04492749X (2007)1120001204

R ecent Status and Development of Steel Rolling T echnology

TAN G Di ,　M I Zhen 2li ,　CH EN Yu 2lai

(Engineering Research Center for Advanced Rolling Technology ,University of

Science and Technology ,Beijing 100083,China )

Abstract :An analysis of technical progress in rolling in 15years is given.The new technologies and equipment of hot strip rolling ,plate ,cold strip rolling and stainless steel rolling are presented.K ey w ords :steel rolling ;new technology

作者简介:唐　荻(19552),男,博士,教授; E 2m ail :tangdi @ ; 修订日期:2007208225

最近10年,在全世界的范围内钢材年增长率约为5%,2004年达到10亿t 以上,其中增长最快的是中国和印度。2004年和1990年相比,钢材的轧制量和装备的增加量都是40%左右,目前在世界范围内的长材和扁平材的比例大约是4:6,对不同的轧机,轧机的作业率为75%～90%[1]。

1　热连轧的技术发展

1.1　带钢生产技术的进步

最近15年,热连轧技术有了很大的进步,在热

轧带钢轧机布置形式的发展方面,总结起来,主要有6种形式。

(1)典型的传统热带钢连轧机组,这种机组通

常是2架粗轧机,7架精轧机,2台地下卷取机,年总产量350～550万t ,生产线的总长度400～500m ,有一些新建的机组装备了定宽压力机(SP )。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200～250mm ,特点是产量高,自动化程度高,轧制速度高(20m/s 以上),产品性能好。

(2)紧凑型的热连轧机,通常机组的组成为1架粗轧机,1台中间热卷箱,5～6架精轧机,1～2台地下卷取机,生产线长度约300m ,年产量200～300万t 。采用的铸坯厚度200mm 左右,投资比较少,生产比较灵活,由于使用热卷箱温度条件较好,可以不用升速轧制(轧制速度14m/s 左右)。

(3)新型的炉卷轧机机组,通常采用1台粗轧

机,1台炉卷轧机,1～2台地下卷取机,产量约100万t ,其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷,主要用于不锈钢生产,投资较小,生产灵活,适合多品种。

(4)热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧,按结晶器的形式不同,分别有多种形式,如SMS 开发的CSP 、DAN IEL Y 开发的H2FRL 等,由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成,刚性连接,铸坯厚50～90mm ,产量120～200万t ,轧机的布置形式有粗轧

加精轧为2+5布置,1+6布置,也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好,但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。

(5)国外发展的无头(半无头)轧制技术,日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱,飞焊机,把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起,进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制,在卷取机前再由飞剪剪断,该生产线可以20m/s 的速度轧制生产0.8～1.3mm 厚的带钢。德国发展的是半无头轧

制技术,他们利用薄板坯连铸连轧的生产线,铸造较长的铸坯,如200m ,进人精轧,并且轧后进行剪切,在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢,减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基

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于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术,通过进一步提高铸坯的拉速,使连轧机和连铸机的速度得到匹配,实现真正的连铸连轧。

(6)正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术,钢水在2个辊中铸成5～6mm 的带钢,经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整,生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验,2004年美国NUCOR建立了工业试验厂,德国的T H YSSEN2KRU PP也建立了相同的试验工厂,据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功,但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。

1.2　热带钢装备技术进步

现在热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面,比如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊(HCW、CVC)和对辊交叉(PC)技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。

值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD),该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm),而较小直径的上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术,国内的实验室实验也表明,该生产方法对降低轧制力有明显的效果。在目前的情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢,这种设备是很有效的,但是关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。

所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段,如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等,使带钢的精度更高,质量更好。

1.3　温度控制技术进步

加热炉更多的是采用蓄热式加热炉,燃烧器交替进行蓄热和燃烧,这种炉子在日本使用非常普遍,采用该炉子可以有效地减少燃气的消耗量和废气的排放量。

热连轧的冷却控制开始采用超快速冷却(U FC),这种冷却技术比传统的层流冷却的冷速快5～10倍,U FC可以放在精轧末架出口,也可以放在地下卷取机前,采用U FC可以极大的改善带钢的性能,扩大钢材性能的可控范围,并且节约宝贵的合金元素用量。国外通过已有的U FC对低合金钢进行了很多有益的实验,并且获得了成功,如细化了晶粒、获得了更高的析出硬度等。

用户对表面质量的要求越来越苛刻,像汽车的覆盖件、DWI、酸洗涂油板等,为此采取一系列的措施改善成品表面质量,如辊缝润滑、精细冷却、高Cr 轧辊,并且采用在线的带钢上下表面检测系统(ASIS)。

2　宽厚板技术进步

大多数用于能源输送的管线钢,特别是在严寒地区的管线对强度、塑性韧性、低温冲击韧性、强屈比、焊接性能等都要求极高,海洋管线还要求抗氢致开裂,寒区的采油平台对钢的要求更高。为达到这些性能,最经济和有效的手段就是采用TMCP工艺生产这些钢材。这往往要求轧机有更强有力的辊系、更高的电机功率、单道次的变形量更大、在低温下可以有更大的积累变形、轧后的冷却速度更快、温度控制精度更高、温度更均匀等。为满足这些要求,近年国内新建立的宽厚板轧机都采用高刚度、大直径的支承辊和工作辊、大的电机功率。国外近年虽然没有新建强力的宽厚板轧机,但是在老轧机改造中也采用同样的设计原则。

表1示出了国外某宽厚板轧机现代化改造后的一些参数,由此可以看到现代宽厚板轧机为生产高性能钢板所需的参数。

在性能要求提高的同时,对钢板的厚度要求也在提高,近年一些桥梁和建筑用的S460钢板的厚度要求已经提高到120mm,如法国南部的Viaduc de Millau大桥,荷兰鹿特丹的Erasmus大桥,柏林的So ny中心等建设项目都使用了更厚的钢板。

近年宽厚板用户对产品的质量和尺寸精度要求也都越来越苛刻,比如表面、厚度、平直度、板形、每块板的性能同一性、不同板的性能同一性等。因此,对于液压A GC、控制模型、冷却模型的要求更高,并且也不断进行相关的改进。

表1　国外某宽厚板轧机的性能参数

T able1　T echnical parameters of a foreign new plate mill

项目参数

每个单片牌坊的质量/t550

工作辊长度/m 5.0

工作辊弯辊力(单边)/kN4000

最大轧制力/kN100000

最大开口度/mm900

最大轧制速度/(m·s-1)7.3

主电机功率/kW2×10000

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