现代钢铁工业生产过程是一个复杂而庞大的生产体系.doc

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、900～1 000 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3 800～5 500 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ϕ10～ ϕ 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）、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。