【正文】 的Air Products冷卻軋制技術(shù)。目前，新一代的TMCP技術(shù)已經(jīng)在我國的棒線材、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。 隨著超快冷速技術(shù)的開發(fā)，利用現(xiàn)代連續(xù)軋制的大變形和應(yīng)變積累，實(shí)現(xiàn)了以超快速冷卻技術(shù)為核心的新一代控制軋制和控制冷卻技術(shù)(NGTMCP)。 三、軋制學(xué)科技術(shù)發(fā)展的新特點(diǎn)和趨勢 (一)新一代控制軋制與冷卻控制技術(shù)取得突破性進(jìn)展 在標(biāo)志20世紀(jì)鋼鐵工業(yè)最偉大成果之一的TMCP技術(shù)的基礎(chǔ)上，國內(nèi)外冶金工作者在研究新一代控制軋制和控制冷卻技術(shù)方面，進(jìn)一步提出和開發(fā)了采用超快速冷卻(ultra fast cooling, UFC)的控制軋制技術(shù)－UFCTMCP。 6．CCM軋機(jī) 隨著短流程CSP薄板坯連鑄連軋技術(shù)不斷取得進(jìn)步，德國的軋機(jī)制造商開發(fā)出了與CSP技術(shù)相匹配的冷軋?jiān)O(shè)備，即CCM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)。 5．鋼梁軋機(jī) 2007年4月美國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)涅利的重型萬能無牌坊精軋機(jī)，其水平和垂直軋輥直徑分別為216?，F(xiàn)在國外籌建新建的5m以上的特寬厚板軋機(jī)主要采用單機(jī)架形式，原料則是大板坯或大鋼錠，有的還在軋機(jī)上附設(shè)立輥軋機(jī)齊邊和控寬，如日本水島廠5490mm立輥近接配置軋機(jī)、大分廠5500mm和鹿島5350mm+4830mm立輥非近接配置軋機(jī)。 4．特厚板軋機(jī) 為了滿足造船工業(yè)和大直徑直縫焊管生產(chǎn)的需要，日本、德國、俄羅斯等國先后建成了多臺(tái)5m以上的特寬厚板軋機(jī)。Outboard輥式彎曲平整機(jī)可以使鋼板橫斷面各個(gè)層次屈服，完全消除鋼板的“回憶”效應(yīng)，提高鋼板表面質(zhì)量的同時(shí)確保鋼板更高的平直度。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)到的伸長率、平直度和帶鋼表面粗糙度的要求。該平整機(jī)配備有先進(jìn)精確的平整度檢測系統(tǒng)，主要的機(jī)械設(shè)備包括主平整機(jī)牌坊、上彎曲機(jī)架、輥盒、傳動(dòng)系統(tǒng)和輥盒更換系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)上輥組傾斜和偏移的HAGC液壓厚度控制，每個(gè)機(jī)械設(shè)備都進(jìn)行了詳細(xì)而精確的有限元分析計(jì)算，以準(zhǔn)確判斷載荷作用下的變形行為，保證達(dá)到很高的整體剛度，盡可能減小平整過程中設(shè)備的變形。 3．平整機(jī) 瑞典的SSAB Oxel214。 達(dá)涅利威恩聯(lián)合公司研發(fā)的先進(jìn)雙機(jī)架可逆式冷軋機(jī)年生產(chǎn)帶鋼能力為60~100萬t，軋制鍍錫板時(shí)生產(chǎn)能力在20~30萬t。 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。 2．冷軋機(jī) VAI Clecim開發(fā)了一種新式的可逆式冷軋機(jī)，該軋機(jī)配備了智能凸度工作輥竄輥、自動(dòng)板形控制系統(tǒng)(AFC1級系統(tǒng))和Corum174。爐卷軋機(jī)通常最適于軋制不銹鋼，近年來產(chǎn)品范圍逐漸擴(kuò)大到耐候鋼、高級別的微合金鋼(如螺旋焊管鋼)、高級別的晶粒取向電工鋼等。 兩機(jī)架縱列式爐卷軋機(jī)(tandem steckel mill)是一種獨(dú)特形式的帶鋼熱軋機(jī)包括兩個(gè)完全相同的四輥水平軋機(jī)，軋機(jī)之間分布著立輥軋邊機(jī)和活套分別用于初始幾個(gè)道次和最后幾道次，采用可逆式軋制，爐卷軋機(jī)機(jī)組兩邊各有一個(gè)卷取爐，輥道出口處有層流冷卻系統(tǒng)，冷卻后通過一個(gè)地上卷取機(jī)對帶鋼進(jìn)行卷取。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%。 (四) 軋制設(shè)備的發(fā)展 1．爐卷軋機(jī) 傳統(tǒng)的爐卷軋機(jī)都由一臺(tái)可逆初軋機(jī)和精軋機(jī)兩部分組成，也就是用一個(gè)可逆的精軋機(jī)架配上兩個(gè)爐卷爐來取代普通的半連軋機(jī)。為了不斷提高汽車車身用熱鍍鋅板的防腐蝕性能，還應(yīng)加強(qiáng)對改善涂裝性能的鋅鹽磷化技術(shù)的研究，開發(fā)出既能提高磷化膜的質(zhì)量，又更加環(huán)保、成本更低、磷化時(shí)間更短的鋅鹽磷化技術(shù)。 近年來，歐、美、日等國的一些鋼廠普遍采用預(yù)磷化熱鍍鋅板，預(yù)磷化膜既可防銹，也可消除鍍鋅板與模具摩擦后易產(chǎn)生的鋅層脫落、粉化等缺陷，已成為解決難沖壓件開裂的一種有效手段。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)、乳化液過濾技術(shù)、合理的工藝潤滑技術(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。功能化涂層鋼板生產(chǎn)技術(shù)是涂層鋼板的重要發(fā)展方向，國際上已經(jīng)開發(fā)出耐指紋鋼板，自潤滑鋼板，防菌鋼板等功能型鋼板，我國也已經(jīng)開始生產(chǎn)。 根據(jù)歐洲的禁令，涂鍍鋼板的鈍化過程應(yīng)為無六價(jià)鉻涂層過程，為此國外已經(jīng)生產(chǎn)了無 9 鉻鈍化鋼板，但是成本比有鉻鈍化高得多。對于汽車車身用合金化熱鍍鋅鋼板來說，當(dāng)強(qiáng)度超過了980MPa，除了需要改善材料性能、確保鍍層附著性和防銹性能外，在鋼板的成形、焊接和延遲破壞技術(shù)等方面也需要不斷取得進(jìn)步。充分考慮連續(xù)熱鍍鋅的鍍鋅溫度制度，針對高強(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。如在退火前對鋼板表面進(jìn)行電鍍，延緩鋼板表面易氧化元素的富集；在熱軋階段即對易氧化元素的表面富集進(jìn)行抑制等。對于合金化熱鍍鋅汽車用高強(qiáng)鋼來說，一般在鋼中添加了較多硅和錳等易氧化元素，在連續(xù)鍍鋅機(jī)組進(jìn)行再結(jié)晶退火時(shí)，這些元素會(huì)發(fā)生外部氧化，并富集在鋼板表面。近年來對退火工藝技術(shù)研究，主要集中在開發(fā)柔性退火技術(shù)，其中心思想是利用退火過程中溫度的控制，改變鋼材的相變過程，得到不同的組織和性能，滿足用戶的多方面的需求。我國已經(jīng)引進(jìn)快速冷卻技術(shù)，目前急需國內(nèi)消化引進(jìn)再創(chuàng)新，開發(fā)具有我國特色的連續(xù)退火快速冷卻技術(shù)。利用支撐輥的滾動(dòng)軸承化以及高響應(yīng)速度的交流調(diào)速，再配以高精度軋制技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)高速軋制技術(shù)，國外已經(jīng)可以達(dá)到2800m/min。激光測速儀直接測量帶鋼的速度，其測量精度可以達(dá)到177。最近我國中冶京誠公司開發(fā)的5機(jī)架八輥串列，拓普公司開發(fā)的5機(jī)架十四輥連軋生產(chǎn)線均已投入生產(chǎn)，一般用于年產(chǎn)能力60萬t左右的冷軋帶鋼生產(chǎn)線?？赡媸杰垯C(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)在我國濟(jì)鋼等單位得到應(yīng)用。六輥式軋機(jī)有HCM、HCMW、UCM、UCMW、CVC6等不同機(jī)型，其中UCM軋機(jī)是日本三菱日立公司開發(fā)的新一代六輥冷軋機(jī)，相比于HCM軋機(jī)增加了中間輥彎曲，其中間輥不僅能夠軸向移動(dòng)還設(shè)有正彎輥，工作輥則設(shè)有正負(fù)彎輥。 2．冷軋技術(shù) 8 冷連軋機(jī)根據(jù)產(chǎn)品精度要求，可以采用4輥式和6輥式。近年來我國新建的寬帶鋼冷軋生產(chǎn)線一般均采用了國際上最先進(jìn)的酸洗冷軋聯(lián)合機(jī)組(CDCM)，將酸洗冷軋集中在一條作業(yè)線上進(jìn)行連續(xù)處理，從酸洗到冷軋完成僅需進(jìn)行一次開卷和卷取，與過去工藝相比，節(jié)約了投資，降低了生產(chǎn)成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。我國已經(jīng)可以自行設(shè)計(jì)制造冷軋淺槽紊流酸洗的生產(chǎn)線。 (三)冷軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展 1．酸洗技術(shù) 在酸洗線中采用了拉伸破鱗和紊流酸洗技術(shù)。對薄規(guī)格板帶產(chǎn)品，產(chǎn)品厚度偏差小于25μm，寬度偏差小于10mm，PI+ILQ綜合控制與單獨(dú)采用PI控制相比，活套張力波動(dòng)和高度波動(dòng)分別只有后者30%和20%左右。 德國西馬克公司采用差壓活套和張力計(jì)活套控制技術(shù)來檢測板帶寬度方向的張力分布，自動(dòng)調(diào)節(jié)軋機(jī)輥縫，改善活套板帶張力控制的穩(wěn)定性，擴(kuò)展了活套的控制功能。基于多參數(shù)控制的線性二次型逆問題控制理論(inverse linear quadratic, ILQ)被用來提高活套的控制能力。為了實(shí)現(xiàn)高速軋制，需要開發(fā)耐磨工作輥、高潤滑軋制油、高效冷卻技術(shù)和高速板形控制系統(tǒng)。達(dá)涅利高速線材軋制采用雙模塊軋制系統(tǒng)的創(chuàng)新概念，結(jié)合TMB雙模塊機(jī)組和上游DWB預(yù)精軋機(jī)組之間的微張力控制系統(tǒng)，可以115m/，同時(shí)產(chǎn)品的尺寸公差可以控制在177。鐵素體軋制時(shí)通過在最后一個(gè)精軋機(jī)架后、輸出輥道前添加了一個(gè)具有高速穿鋼能力的地下卷取機(jī)以及采用Slug或Pony軋機(jī)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)薄規(guī)格產(chǎn)品軋制中恒定的秒流量控制和等溫軋制。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。 6．鐵素體軋制技術(shù) 近年來，隨著軋制工藝和技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)代熱帶軋機(jī)利用鐵素體軋制技術(shù)，已能夠大規(guī)模生產(chǎn)50%~。通過優(yōu)化軋制工藝，獲得了軋制過程有關(guān)工藝參數(shù)。這種理念也被用來進(jìn)行環(huán)形軋制設(shè)計(jì)優(yōu)化，并設(shè)計(jì)出了一種新的柔性環(huán)形軋制機(jī)器模型。 5．環(huán)形軋制技術(shù) 近些年來人們對柔性成形技術(shù)的興趣一直在增長，然而環(huán)形軋制技術(shù)近一個(gè)世紀(jì)以來卻并沒有獲得很大進(jìn)展。SMS開發(fā)了一種新的緊湊式鋼軌軋制技術(shù)，這種技術(shù)采用縱列式可逆軋機(jī)進(jìn)行鋼軌的萬能軋制，并在韓國INI Steel公司浦項(xiàng)工廠第一次成功應(yīng)用，目前包括中國的鞍鋼、包鋼、武鋼和美國的Steel Dynamics公司、印度的Jindal Steel amp。 4．鋼軌軋制技術(shù) SMS Meer作為鋼軌軋機(jī)的主供應(yīng)商在過去的幾年里為鋼軌軋機(jī)技術(shù)發(fā)展做出了重要的貢獻(xiàn)，滿足了現(xiàn)代高速鐵路交通的日益發(fā)展的需要。該工藝將焊管坯用JFE自行開發(fā)的薄壁管成型焊接機(jī)(CBR)制成母管后，℃的四輥型減徑軋機(jī)在650～950℃中溫區(qū)進(jìn)行高壓下減徑。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家標(biāo)準(zhǔn)和國際標(biāo)準(zhǔn)的高質(zhì)量的無縫鋼管。FQM工藝是以連續(xù)軋制為基礎(chǔ)，各軋制道次在恒定限速移動(dòng)的芯棒上進(jìn)行。 寶鋼作為世界上最后一條全浮動(dòng)芯棒連軋管生產(chǎn)線，通過改善芯棒潤滑條件，自主開發(fā)張力減徑機(jī)非傳統(tǒng)孔型，開發(fā)大規(guī)格孔型和高鉻鋼產(chǎn)品，提高生產(chǎn)線工藝自動(dòng)控制水平，使生產(chǎn)線繼續(xù)發(fā)揮能力，為用戶提供高精度、高鋼級的產(chǎn)品。芯棒軋管機(jī)已向大型化(最大425mm)軋機(jī)或緊湊 6 化發(fā)展。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)，最近開發(fā)了圓坯連鑄制管熱處理的直接化技術(shù)。PSP技術(shù)將UFR超靈活的可逆式預(yù)精軋機(jī)與一個(gè)獨(dú)立的單機(jī)架UF萬能精軋定徑機(jī)架結(jié)合起來，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了設(shè)備生產(chǎn)能力和效率，降低了生產(chǎn)成本。工字輪卷取線則是通過無扭卷取，可將螺紋鋼棒材卷取成超緊湊/超重棒材大盤卷，Alfa Acciai工字輪卷取作業(yè)線可以生產(chǎn)8～16mm直徑、經(jīng)過無扭卷取的超緊湊、超重螺紋鋼棒材大盤卷，最大卷重可達(dá)3t。 意大利布雷西亞Alfa Acciai棒材無頭軋制作業(yè)線生產(chǎn)出第一批經(jīng)過工字輪卷取的棒材大盤卷，它是世界上第一條無頭軋制工字輪卷取作業(yè)線，將達(dá)涅利最新推出的兩種創(chuàng)新技術(shù)即ERW無頭焊接軋制技術(shù)和工字輪卷取作業(yè)線有機(jī)融合在一起。此外，在高線生產(chǎn)中，通過對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。采用高冷卻速度的控制冷卻系統(tǒng)，進(jìn)行棒線材的控制冷卻，可以較大幅度地全面提高鋼材的力學(xué)性能，已經(jīng)在帶肋鋼筋生產(chǎn)中應(yīng)用，取得良好效果。在棒線材高尺寸精度化軋制技術(shù)方面，除了連續(xù)無扭高速軋制技術(shù)之外，開發(fā)了自由尺寸軋制技術(shù)、高精度定徑機(jī)組，達(dá)到了良好的控制精度。 在棒線材軋制方面，國際上開發(fā)了無頭軋制技術(shù)，我國也引進(jìn)了該技術(shù)，但是，效果不理想。新一代外形尺寸一定的H型鋼通過板坯的大型化和新粗成型法的開發(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。隨著用戶對翼板寬度一定和尺寸系列的要求越來越多，促進(jìn)了下一代外形尺寸一定的H型鋼的研發(fā)。隨著建筑結(jié)構(gòu)用鋼的大斷面化，建筑物的高層化和大型化，外形尺寸一定的H型鋼制造技術(shù)又有了新的發(fā)展和進(jìn)步。但是，我國中厚板的研發(fā)生產(chǎn)與國外相比仍有相當(dāng)差距，國外大線能量焊接厚板、表面細(xì)晶高止裂性能中厚板、LP鋼板等高級別高性能鋼板已經(jīng)開發(fā)出來并得到了廣泛應(yīng)用。 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)品的開發(fā)和生產(chǎn)方面。日本近年開發(fā)出了高冷卻能力的新一代加速冷卻系統(tǒng)，該系統(tǒng)由于采用核沸騰方式，可以將冷卻能力提高2~5倍，通過將淬火系統(tǒng)與在線回火系統(tǒng)組合，實(shí)現(xiàn)在線DQ+T，生產(chǎn)過去難以得到的新性能中厚板。 關(guān)于粗軋和精軋之間的待溫過程，各廠采用不同的方式。 高效率、高均勻性加速冷卻技術(shù)和相應(yīng)的自動(dòng)化控制系統(tǒng)已經(jīng)在各類中厚板軋機(jī)上普遍采用，我國已經(jīng)依據(jù)各工廠的具體情況，開發(fā)了U形管層流、直管層流、水幕等不同的冷卻方式，有的工廠在冷卻系統(tǒng)的前部采用直接淬火系統(tǒng)。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。 2. 中厚板軋制技術(shù) 軋機(jī)的強(qiáng)力化是中厚板軋機(jī)的重要發(fā)展趨勢，軋機(jī)的單位寬軋制力達(dá)到20kN/mm，電機(jī)功率達(dá)到4kW/m，為軋機(jī)的TMCP和板形板凸度控制提供了強(qiáng)有力的支撐。 通過軋制和連續(xù)退火技術(shù)，目前已經(jīng)可以生產(chǎn)440MPa級的BH鋼，用作汽車面板，具有良好的抗凹陷性。 為了改善IF鋼的深沖性能，減少精軋機(jī)組的軋機(jī)負(fù)荷，開發(fā)了IF鋼的鐵素體區(qū)熱軋技術(shù)。通過應(yīng)用超快速冷卻技術(shù)，對熱軋帶鋼軋后冷卻過程進(jìn)行精確控制，比利時(shí)科克利爾和日本的JFE分別成功開發(fā)了700MPa級和800MPa級高強(qiáng)度汽車用熱軋帶鋼，用于制造汽車車輪輪轂。為了加強(qiáng)對帶鋼相變過程的控制，可以在輸出輥道的前部或者后部采用超快速冷卻裝置。 我國在熱軋帶鋼軋機(jī)的消化引進(jìn)和集成創(chuàng)新國產(chǎn)化方面有了明顯進(jìn)展，在寬帶鋼熱連軋機(jī)板形控制系統(tǒng)開發(fā)、提高板形質(zhì)量和降低軋輥消耗等方面取得了顯著效果，如鞍鋼成功實(shí)現(xiàn)1700及2150ASP線成套設(shè)備的開發(fā)和建設(shè)。采用這種新型的全液