【正文】 M軋機(jī)(緊湊式冷軋機(jī))，該軋機(jī)是一種兩機(jī)架可逆式冷軋機(jī)， 11 可以更經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)高質(zhì)量冷軋板，產(chǎn)量可以達(dá)到90萬(wàn)t/a，在單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)和串列式冷軋機(jī)之間找到了生產(chǎn)成本的最佳結(jié)合點(diǎn)。lzholz和工業(yè)氣體和技術(shù)供應(yīng)商Air Products共同開(kāi)發(fā)了一種新的Air Products冷卻軋制技術(shù)。國(guó)內(nèi)RAL開(kāi)發(fā)出的熱帶超快速冷卻裝置已經(jīng)安裝于包鋼CSP生產(chǎn)線，生產(chǎn)出了550MPa、600MPa級(jí)的雙相鋼，用于汽車廠生產(chǎn)車輪。在今后的幾年內(nèi)，我國(guó)的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線可能達(dá)到15條，年生產(chǎn)能力將可能突破4000萬(wàn)t。目前CSP生產(chǎn)的管線鋼范圍已經(jīng)擴(kuò)大到API X70，API X80和抗氫致裂紋(HIC)鋼仍在試驗(yàn)階段，不久之后將進(jìn)入商業(yè)化生產(chǎn)。 我國(guó)“十一五”國(guó)家科技支撐計(jì)劃也開(kāi)展了薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)取向電工鋼新技術(shù)課題 13 研究，探索適應(yīng)于薄板坯連鑄連軋流程的取向電工鋼成分、抑制劑方案及低溫加熱的工藝。大學(xué)和研究院所依據(jù)國(guó)家973項(xiàng)目的要求正在深入進(jìn)行薄帶連鑄的基礎(chǔ)研究，并在薄帶連鑄高P、Cu鋼研究、高氮不銹鋼方面取得一定成果。我國(guó)開(kāi)發(fā)的400MPa級(jí)的超級(jí)鋼綜合利用細(xì)晶化和復(fù)相化以及晶粒適度細(xì)化的思想，通過(guò)軋制過(guò)程、特別是冷卻過(guò)程的控制，生產(chǎn)出細(xì)晶板帶產(chǎn)品和棒線材產(chǎn)品，在汽車結(jié)構(gòu)件和建筑結(jié)構(gòu)工程等得到廣泛應(yīng)用。結(jié)果表明所提出的模型可以反映軋制過(guò)程中各工藝參數(shù)對(duì)板形的影響，通過(guò)精確過(guò)程控制可以提高板帶產(chǎn)品的尺寸精度。 2．板寬及板厚控制 . Park等提出了一種板寬控制方案，此方案采用基于板寬預(yù)測(cè)模型(WPM)的簡(jiǎn)化有限元法和基于誤差校正模型(ECM)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)，通過(guò)POSCO熱軋板帶一廠的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試，獲得了較高的板寬控制精度。為了解決軋制負(fù)荷使軋輥撓曲從而造成鋼板發(fā)生波浪邊的板形不良和板寬方向的中凸，三菱重工和新日鐵聯(lián)合開(kāi)發(fā)了HC(high crown control)軋機(jī)和PC(pair cross)軋機(jī)對(duì)板形進(jìn)行控制。PCCS法是在連鑄板坯凝固末端用輥?zhàn)訉?duì)之進(jìn)行強(qiáng)壓下，使凝固組織達(dá)到?jīng)]有疏松的程度。隨著物理冶金學(xué)、軋制技術(shù)、控制技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，目前已經(jīng)可以通過(guò)高速計(jì)算機(jī)對(duì)熱軋過(guò)程中顯微組織的變化和奧氏體鐵素體的相變行為進(jìn)行模擬，建立性能與參數(shù)的關(guān)系，使軋后鋼材力學(xué)性能的預(yù)報(bào)和控制成為可能。對(duì)于CMn鋼，常用的數(shù)學(xué)模型主要有Sellars模型，Yada和Senuma模型、Saito模型和Nanba模型，這些模型都是通過(guò)回歸試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的。可以利用現(xiàn)有的商用有限元軟件將溫度場(chǎng)、應(yīng)力應(yīng)變場(chǎng)與組織性能預(yù)測(cè)結(jié)合起來(lái)，精細(xì)預(yù)測(cè)材料斷面組織、性能的分布情況。經(jīng)過(guò)對(duì)CMn鋼、IF鋼、部分X70以下級(jí)別管線鋼等1000余爐次現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)的驗(yàn)證和模型調(diào)優(yōu)，組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)的預(yù)報(bào)溫度和強(qiáng)度值與現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)值的偏差分別在177。 (八)軋制過(guò)程表面質(zhì)量、組織性能及尺寸形狀在線檢測(cè)與控制技術(shù) 1．熱軋板材氧化鐵皮研究與控制 關(guān)于熱軋板材表面質(zhì)量的研究重點(diǎn)是氧化鐵皮的演變與控制、高效除鱗系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)以及表面缺陷的在線檢測(cè)與控制。例如，在奧鋼聯(lián)林茨鋼廠，為適應(yīng)用戶對(duì)熱軋產(chǎn)品機(jī)械性能要求的進(jìn)一步提高，把組織性能控制與檢測(cè)引入現(xiàn)場(chǎng)的控制系統(tǒng)，以提高產(chǎn)品質(zhì)量和減少檢測(cè)樣品，這已經(jīng)成為一種迫切需要。高強(qiáng)度鋼如HSLA鋼、烘烤硬化(BH)鋼，先進(jìn)高強(qiáng)鋼指DP(dual phase)鋼、TRIP(transformation induced plasticity)鋼、TWIP(twinning induced plasticity)鋼、SIP(shear band induced plasticity)鋼以及CP(plex phase)鋼和馬氏體鋼。 2．超高強(qiáng)度鋼(UHSS)開(kāi)發(fā) JFE公司開(kāi)發(fā)了一種適于制做汽車結(jié)構(gòu)部件的1180MPa級(jí)具有優(yōu)良成形性能的超高強(qiáng)度(UHSS)冷軋鋼板，這種鋼與傳統(tǒng)的同一強(qiáng)度級(jí)別的鋼相。 從技術(shù)上看，未來(lái)鋼材熱軋過(guò)程中組織性能預(yù)測(cè)技術(shù)的發(fā)展方向有：(1)完善離線熱連軋電子實(shí)驗(yàn)室的功能，并使該技術(shù)與大規(guī)模定制技術(shù)和企業(yè)資源計(jì)劃系統(tǒng)(ERP)技術(shù)結(jié)合起來(lái)，優(yōu)化實(shí)現(xiàn)多鋼種多規(guī)格熱連軋生產(chǎn)的高效化、信息化、自動(dòng)化、柔性化、定制化和煉鋼連鑄熱軋一體化生產(chǎn)流程；(2)繼續(xù)精確、精簡(jiǎn)、精練組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)在線應(yīng)用模型，與軋機(jī)的實(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)在線實(shí)時(shí)模擬與優(yōu)化控制，提升該技術(shù)的應(yīng)用層次；(3)以組織性能預(yù)測(cè)成果為手段，開(kāi)發(fā)新型的引領(lǐng)未來(lái)的鋼鐵材料。 3．軋制過(guò)程鋼材組織性能的在線檢測(cè)與控制 在帶鋼生產(chǎn)過(guò)程中，通過(guò)采用X射線或磁性測(cè)量等物理檢測(cè)方法在線檢測(cè)板材織構(gòu)參數(shù)，可以確定板材的深沖性能指標(biāo)r值，這一技術(shù)已經(jīng)取得成功，在歐洲的鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)線上已有應(yīng)用，但還沒(méi)有普及。特別是在高速軋制條件下，摩擦系數(shù)的變化與潤(rùn)滑狀態(tài)開(kāi)始受到廣泛關(guān)注。在鋼材組織性能預(yù)報(bào)系統(tǒng)的幫助下，可以探索在熱連軋過(guò)程中各種可能的工藝參數(shù)的組合所產(chǎn)生的結(jié)果?？紤]到材料多樣性以及微觀組織演化及其影響因素機(jī)理的復(fù)雜性，常常依據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立工藝參數(shù)與組織的關(guān)系模型及組織與性能的關(guān)系模型。 金屬在高溫變形時(shí)的再結(jié)晶模型，主要模擬在高溫軋制過(guò)程中和軋制后發(fā)生的奧氏體動(dòng)態(tài)再結(jié)晶、靜態(tài)再結(jié)晶(或亞動(dòng)態(tài)再結(jié)晶)和晶粒長(zhǎng)大。 CESP工藝第一次真正實(shí)現(xiàn)了軋鋼工作者長(zhǎng)期追求的高效的厚板坯連鑄連軋，完全符合 16 當(dāng)今鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)資源集約、節(jié)能減排、環(huán)境友好、可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略目標(biāo)，對(duì)熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展有著深遠(yuǎn)的現(xiàn)實(shí)意義。現(xiàn)代的冷連軋機(jī)組通常采用強(qiáng)力彎輥的四輥軋機(jī)、六輥軋機(jī)、交叉軋制PC軋機(jī)以及帶竄輥的四輥軋機(jī)(如SMS的CVC軋機(jī))，通過(guò)與強(qiáng)化軋輥冷卻，潤(rùn)滑裝置以及在線測(cè)量相結(jié)合獲得高質(zhì)量高尺寸精度的產(chǎn)品。通過(guò)把研發(fā)的216。HongMin Liu等提出了傳遞函數(shù)和傳遞矩陣的概念和數(shù)學(xué)模型用于板帶軋機(jī)的板形控制。Yan Peng等通過(guò)采用人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)首先識(shí)別板形模式，然后通過(guò)一種或幾種控制方式結(jié)合實(shí)現(xiàn)對(duì)板形的控制，并在8000KN HC軋機(jī)上進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果表明此方法可以有效減小板形誤差。日本住友金屬公司開(kāi)發(fā)了在奧氏體穩(wěn)定區(qū)進(jìn)行軋制來(lái)生產(chǎn)超細(xì)晶薄鋼板的超短道次間隔多道次軋制SSMR技術(shù)，%%Mn的超細(xì)晶薄鋼板 我國(guó)在超細(xì)晶鋼的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用得到世界同行的關(guān)注，翁宇慶教授等的超細(xì)晶鋼英文專著《UltraFine Grained Steels》于2008年由Springer出版社出版。但是，截至目前仍然沒(méi)有實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。 近年來(lái)，薄板坯連鑄連軋流程已經(jīng)用于生產(chǎn)無(wú)取向硅鋼和取向硅鋼，意大利AST公司在Terni建成的CSP流程生產(chǎn)過(guò)普通取向硅鋼和高磁感取向硅鋼。薄板坯連鑄連軋線冷軋深加工產(chǎn)品的比例以及以熱代冷的比例均有提高。由于在薄板坯的凝固、均熱及直接熱連軋的熱歷史、組織形成和析出特征等方面同傳統(tǒng)流程有一定的差異，因此近年對(duì)薄板坯連鑄連軋技術(shù)的研究受到國(guó)內(nèi)外許多專家的重視，薄板坯連鑄連軋?jiān)跓彳埌鍘a(chǎn)技術(shù)上已成為一個(gè)重要的領(lǐng)域。 比利時(shí)的CRM公司率先開(kāi)發(fā)了超快速冷卻UFC系統(tǒng)，可以對(duì)4mm厚的熱軋帶鋼實(shí)現(xiàn)400℃/s的超快速冷卻。目前，新一代的TMCP技術(shù)已經(jīng)在我國(guó)的棒線材、軸承鋼以及熱軋帶鋼組織的復(fù)相化控制等方面已經(jīng)得到應(yīng)用。 5．鋼梁軋機(jī) 2007年4月美國(guó)Kosciusko Attla公司成功投產(chǎn)了一套25tph產(chǎn)能的寬翼緣鋼梁的新軋機(jī)，該緊湊式軋機(jī)由30tph產(chǎn)能的加熱爐、三輥粗軋機(jī)、兩架SHSU萬(wàn)能精軋機(jī)、軋邊機(jī)、冷床和精整設(shè)施組成，精軋機(jī)采用達(dá)涅利的重型萬(wàn)能無(wú)牌坊精軋機(jī)，其水平和垂直軋輥直徑分別為216。這架技術(shù)裝備先進(jìn)的平整機(jī)能夠處理CQ、DQ、DDQ、EDDQ、HSLA、IF和BH等鋼種的冷軋和熱軋罩式退火帶卷，可以實(shí)現(xiàn)干式和濕式平整，并能夠滿足汽車制造業(yè)為生產(chǎn)外板所必需達(dá)到的伸長(zhǎng)率、平直度和帶鋼表面粗糙度的要求。 10 達(dá)涅利公司為Unicoil公司沙特AlJubail廠提供了一條先進(jìn)的冷軋鍍鋅生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線冷軋機(jī)部分采用了單機(jī)架四輥可逆式冷軋機(jī)，軋機(jī)頂部裝有HAGC液壓缸，底部裝有斜鎖板可以實(shí)現(xiàn)軋制線自動(dòng)調(diào)整。CoilPlate板卷軋機(jī)是一種單機(jī)架爐卷軋機(jī)，利用卷板技術(shù)生產(chǎn)中板，板材質(zhì)量與傳統(tǒng)的中板軋機(jī)相當(dāng)，生產(chǎn)效率和收得率卻大大提高，達(dá)到了200t/h，收得率為96～97%。在汽車、家電等高質(zhì)量冷軋、退火、涂鍍生產(chǎn)線上，采用表面清洗技術(shù)、乳化液過(guò)濾技術(shù)、合理的工藝潤(rùn)滑技術(shù)、環(huán)境清潔化技術(shù)等，保證了鋼材表面的清潔度，提高了表面質(zhì)量。充分考慮連續(xù)熱鍍鋅的鍍鋅溫度制度，針對(duì)高強(qiáng)汽車用鍍鋅板組織要求，建立了可以兼顧熱鍍鋅和連續(xù)退火的工藝制度，得到需要的鍍層質(zhì)量和材料組織與性能。我國(guó)已經(jīng)引進(jìn)快速冷卻技術(shù)，目前急需國(guó)內(nèi)消化引進(jìn)再創(chuàng)新，開(kāi)發(fā)具有我國(guó)特色的連續(xù)退火快速冷卻技術(shù)。可逆式軋機(jī)除了普通單機(jī)軋機(jī)外，還出現(xiàn)了雙機(jī)架可逆式冷軋機(jī)，已經(jīng)在我國(guó)濟(jì)鋼等單位得到應(yīng)用。我國(guó)已經(jīng)可以自行設(shè)計(jì)制造冷軋淺槽紊流酸洗的生產(chǎn)線。基于多參數(shù)控制的線性二次型逆問(wèn)題控制理論(inverse linear quadratic, ILQ)被用來(lái)提高活套的控制能力。鐵素體軋制能擴(kuò)大熱帶鋼軋機(jī)的產(chǎn)品品種，增大高附加值產(chǎn)品的比例，提高軋機(jī)生產(chǎn)的靈活性。 5．環(huán)形軋制技術(shù) 近些年來(lái)人們對(duì)柔性成形技術(shù)的興趣一直在增長(zhǎng)，然而環(huán)形軋制技術(shù)近一個(gè)世紀(jì)以來(lái)卻并沒(méi)有獲得很大進(jìn)展。到目前為止，采用達(dá)涅利森特羅鋼管公司FQM高質(zhì)量軋制技術(shù)的鋼管生產(chǎn)商有中國(guó)成都鋼鐵公司(攀鋼集團(tuán))、俄羅斯Nizhnie Sergi公司、沙特阿拉伯JESCO公司和俄羅斯的TMK Seversky鋼管廠，攀鋼集團(tuán)在2007年9月25日采用具有創(chuàng)新意義的FQM高質(zhì)量軋制技術(shù)成功地生產(chǎn)出了第一批完全符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量的無(wú)縫鋼管。由于圓坯質(zhì)量的改善和制管技術(shù)的進(jìn)步，采用熱擠壓方法制造的13Cr鋼和奧氏體不銹鋼管已經(jīng)替換為軋制方式生產(chǎn)，最近開(kāi)發(fā)了圓坯連鑄制管熱處理的直接化技術(shù)。此外，在高線生產(chǎn)中，通過(guò)對(duì)精軋溫度和軋后冷卻條件的控制進(jìn)行軋材在線軟化的技術(shù)倍受重視。新一代外形尺寸一定的H型鋼通過(guò)板坯的大型化和新粗成型法的開(kāi)發(fā)，制造了腹板高度達(dá)1000mm的大型外形尺寸一定的H型鋼，產(chǎn)品范圍也擴(kuò)大到42個(gè)系列292種尺寸。 在中厚板軋制中，TMCP、HTP和RPC等軋制技術(shù)得到了進(jìn)一步的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，取得了顯著進(jìn)展，尤其是在高強(qiáng)度高性能中厚板產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)方面。在后續(xù)的精整工序，采用強(qiáng)力式矯直機(jī)、矯直機(jī)的計(jì)算機(jī)自動(dòng)設(shè)定、組坯剪切等新技術(shù)，提高了產(chǎn)品的精度水平。通過(guò)應(yīng)用超快速冷卻技術(shù)，對(duì)熱軋帶鋼軋后冷卻過(guò)程進(jìn)行精確控制，比利時(shí)科克利爾和日本的JFE分別成功開(kāi)發(fā)了700MPa級(jí)和800MPa級(jí)高強(qiáng)度汽車用熱軋帶鋼，用于制造汽車車輪輪轂。西馬克德馬格公司還開(kāi)發(fā)了邊部遮擋技術(shù)，以降低帶鋼冷卻后的熱應(yīng)力，有效防止邊浪的發(fā)生，保證了橫向組織和性能的均一性。)技術(shù)。通過(guò)在埃及Ezz板帶廠帶鋼熱軋?jiān)囼?yàn)表明，%的長(zhǎng)度范圍內(nèi)，帶鋼凸度值可控制在距目標(biāo)值177。目前，日本無(wú)頭軋制技術(shù)已用于1mm厚度薄板的穩(wěn)定生產(chǎn)，其中關(guān)鍵的頭尾焊接技術(shù)采用了感應(yīng)加熱焊接和激光焊接。為加熱直接熱裝板坯，國(guó)外熱軋帶鋼軋機(jī)專門采用一座加熱爐進(jìn)行加熱。該類析出相具有以下特點(diǎn)：1)顆粒尺度通常在納米級(jí)；2)其含量與基體含量相差懸殊，分析時(shí)基體對(duì)其干擾較大；3)在多元合金系中，即使化學(xué)成分相同，熱加工工藝不同時(shí)，析出相的化學(xué)組成和空間分布具有不確定性。此外，三維有限元分析方法，在軋制加工矯直過(guò)程的解析，軋件加熱、冷卻過(guò)程的理論解析等方面也得到應(yīng)用。板帶軋制過(guò)程模擬分析主要在以下幾個(gè)方面： (1)采用彈塑性大變形有限元法的軋制過(guò)程力能參數(shù)模擬分析； (2)采用彈塑性大變形熱力耦合有限元法的板帶軋制過(guò)程應(yīng)力場(chǎng)、應(yīng)變場(chǎng)和溫度場(chǎng)模擬及影響因素分析； (3)薄板及中厚板軋制過(guò)程板形動(dòng)態(tài)模擬分析及預(yù)測(cè)； (4)精確模擬分析在板帶軋制新技術(shù)中的應(yīng)用。對(duì)于軋制過(guò)程中金屬材料的流動(dòng)以及產(chǎn)生的尺寸、形狀、負(fù)荷、溫度、組織等發(fā)生的復(fù)雜變化進(jìn)行高精度的分析，僅依靠建立在各種假設(shè)條件下的工程解析法、上限法和滑移線法已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，隨著近年計(jì)算機(jī)和信息技術(shù)的快速發(fā)展，以三維有限元法(FEM)為代表的軋制過(guò)程大型數(shù)值模擬分析方法得到迅速發(fā)展。 recent development of strip profile and flatness control technology and equipment。 temperature control technology。 二、近兩年軋制技術(shù)的新進(jìn)展 (一)軋制理論的發(fā)展 從近年出現(xiàn)的各種軋制新技術(shù)可以看出，軋制理論的發(fā)展進(jìn)步起著重要的基礎(chǔ)作用，日本在軋制技術(shù)上處于世界領(lǐng)先地位，其突出的特點(diǎn)是在軋制理論方面的先行進(jìn)步。 近年來(lái)，有限元模擬技術(shù)在板帶軋制方面的應(yīng)用日益廣泛，不僅能揭示軋制過(guò)程中工件內(nèi)的應(yīng)力、應(yīng)變、溫度分布規(guī)律和幾何形狀的變化，而且能夠模擬輥系變形，進(jìn)而達(dá)到控制板形的目的。在熱軋方面，材質(zhì)、預(yù)測(cè)控制十分重要，最近正在開(kāi)發(fā)利用三維FEM對(duì)軋制加工成形建立新的解析模式，擬在超微細(xì)晶鋼的開(kāi)發(fā)中應(yīng)用。 大量的研究表明：微合金鋼中析出相的結(jié)構(gòu)、形貌、數(shù)量以及分布對(duì)材料的性能有重要的影響。國(guó)外新建的熱軋帶鋼軋機(jī)一般優(yōu)先考慮熱裝爐和直接熱裝爐工藝的實(shí)現(xiàn)，預(yù)留直接軋制工藝余地。~，設(shè)備的磨損和廢品率也有所下降， 3 ~3%。為了滿足半無(wú)頭軋制超薄帶鋼的板形凸度和平直度動(dòng)態(tài)控制的要求，達(dá)涅利提出了f2CR軋輥交叉機(jī)架的概念，采用了包括彎輥、軋輥橫移和軋輥交叉裝置，以獨(dú)立控制軋輥磨損、熱凸度變化和軋制負(fù)荷對(duì)帶鋼板形的影響。西馬克德馬格公司新建的熱連軋機(jī)組均采用了液壓壓下厚度控制(HAGC)和連續(xù)可變凸度CVC技術(shù)，日本三菱、日立熱連軋機(jī)組除了采用HAGC厚度控制技術(shù)外，還采用PC軋機(jī)(交叉角0~15176。新建的熱連軋機(jī)組層流冷卻線一般分為主冷區(qū)和精冷區(qū)，可以精確控制帶鋼的冷卻強(qiáng)度和速率、冷卻的均勻性和卷取溫度。目前，該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于熱軋帶鋼和中厚板的軋后快速冷卻，如：Arcelor/Carlam，JFE/福山，TKS等熱連軋機(jī)組，對(duì)于3~4mm厚度的鋼板超快速冷卻裝置的冷卻速度可以達(dá)到400/s℃以上。中厚板軋機(jī)的控制功能和精度