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摘 要:在旋转的轧辊间改变钢锭,钢坯形状的压力加工过程叫轧钢。轧钢的目的与其他压力加工一样,一方面是为了得到需要的形状,例如:钢板,带钢,线材以及各种型钢等;另一方面是为了改善钢的内部质量,我们常见的汽车板、桥梁钢、锅炉钢、管线钢、螺纹钢、钢筋、电工硅钢、镀锌板、镀锡板包括火车轮都是通过轧钢工艺加工出来的。本文提出冶金轧钢工艺的创新思路,并分析冶金轧钢生产新工艺新技术的应用情况。
关键词:冶金轧钢;生产;新工艺;新技术;应用
一、冶金轧钢工艺流程
钢锭或钢坯轧制成具有一定形状、尺寸和性能的钢材所需的一系列工序的组合和顺序。轧制产品不同,生产工艺流程也不一样。轧钢生产工艺流程的制定是轧钢车间设计的重要项目之一。轧钢生产工艺流程可归纳为三种基本图式,即碳素钢(低合金钢)热轧生产工艺流程图式、合金钢热轧生产工艺流程图式和冷加工生产工艺流程图式。
生产同一种钢材,可能采用不同的工艺流程,但它们能得到的技术经济效果是不同的。因此,在制订产品工艺流程时,要正确选择所需的工序、工序排列的顺序、每个工序的具体内容及其参数,这样才能达到高产、优质、低耗的目的。制订工艺流程时必须遵守下列原则:(1)产品必须达到技术条件的要求;(2)材料的塑性加工容易进行;(3)生产规模能够实现;(4)产品成本低;(5)工人的劳动条件好,安全有保障。
二、冶金轧钢工艺的创新思路
随着全球工业经济的快速发展,我国应紧跟世界工业发展趋势,积极研发更多先进的、节能性的新型轧钢技术和工艺。笔者认为我国轧钢生产中工艺创新应向以下几个方向发展: a.开发具有前沿性的轧钢工艺,加大新产品、新技术的开发,建立完善的学、研产相结合的技术体系,不断地学习世界先进轧钢工艺技术,对先进轧钢技术成果进行消化,结合我国轧钢工业发展实际,对轧钢技术工艺进行不断的优化和改进,探索出适合我国轧钢工业发展的技术理论体系;b.加大对智能化轧钢技术工艺的研发。随着全球钢铁经济竞争的日益加剧,为了能够提升市场竞争优势,我国应加大对智能化轧钢技术及工艺的研究开发力度,不断地提升轧钢生产工艺水平,提高产品质量,以生产效率和产品质量赢得市场竞争优势;c.加大对轧钢节能减排新生产技术工艺技术的研究开发,实现轧钢工业向绿色化方向发展。
三、冶金轧钢生产新工艺新技术的应用
1、TMCP轧钢控制技术及其应用
TMCP技术以电子计算机和相应的软件为基础,实现了对轧钢生产过程的自动化控制技术。TMCP技术的核心设备除了高性能的电子计算机和传感器之外,还包括钢材的成分设计和调整、轧制温度、轧制程序、轧制变形量的控制、冷却速度的控制等子系统,并辅以高刚度、大功率的轧机,以及高效的快速冷却系统和相关的额控制数学模型等,基本上涵盖了轧钢生产所涉及到的基本工艺流程。为了有效地提高钢材的内部组织性能和韧性、硬度、延展性等力学性能,必须在轧制过程中实现对钢材组织类型、形态和分布的高精度控制,但在实际的轧制生产中,利用产业工人实现上述目标是非常困难的,因此TMCP技术得到了实际应用。本技术借助于安装在扎钢设备内部的一些温度传感和控制器,并依靠强大的中央言息处理系统,精确控制轧制温度和轧后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度,进而优化了钢材高温的奥氏体组织形态以及控制相变过程,最终生产出所需要的一些高性能钢材。与此同时,由于本技术实现了对钢材轧制各个阶段的工作温度温度的精确控制,而且利用钢材余热可进行在线淬火一回火(离线)處理,节省了大量的能源,有效的降低了特种钢材的轧制成本。
2、柔性轧制技术
柔性轧制技术是指将组织性能线优化控制技术应用于轧制过程,用同一种成分的坯料来生产不同性能的产品,简化炼钢和连铸的操作和管理,利用对钢材性能柔性的控制实现轧制生产的大规模定制。它可分为外形尺寸柔性轧制技术和组织性能柔性轧制技术两个方面。客户对金属强度有不一样的要求,为满足市场,往往需要调整金属中的合金成分及比例,由此带来轧制成本增高,生产过程管理复杂化的问题,而柔性轧制技术可不同通过改变轧制工艺,使得金属成分相同的原料轧制出不同的性能的产品,来解决组织管理上的复杂性问题,为钢铁的大规模生产提供了技术支撑。把柔性轧制技术与计算机技术相结合,能大大简化生产过程,实现自动化生产。
3、无头轧制技术及其应用
在国内资源匮乏、大宗原材料依靠进口的条件下,钢铁行业高耗能、高污染严重,缩短工艺流程,降低能源消耗和生产成本,提高产品性能是钢铁行业的必然抉择。全无头产线很好地解决了上述问题,其优势主要体现在以下几个方面。(1)流程短,低能耗;设备紧凑,节省厂房投资。(2)极限规格薄(0.8mm),替代部分冷轧产品,常规轧制无法超越。(3)穿带、抛尾次数少,故障率低,头尾板型好。(4)产品的厚度、宽度精度均优于常规轧机。(5)同一规格恒速轧制,全长产品的温度、组织、性能均匀。(6)不存在明显的头尾镰刀弯,板型、卷型好。(7)烧损、切损少,成材率高(从钢水到带卷的综合收得率可达98%)。2016年以来,国内多家企业针对现有CEM和ESP等产线的不足,不断改进,更优化型的无头产线应运而生,并在未来一段时间内发挥其优势和效能。
4、节能施工技术及其应用
(1)优化炉烧嘴设计
目前许多企业应用的燃料是焦炉煤气,但炉烧嘴的材质仍然是按照燃油混合煤气来进行设计的。此种炉烧嘴型号偏大,在实际生产中只能调节其中的20%调节性能差,且燃烧效果不明显。可通过先进的科学技术重新设计炉烧嘴,使其可灵活调节炉内温度,提高火焰刚度。
(2)减少冷却水消耗量,回收利用冷却水介质余热
水资源是轧钢厂生产和开展任何工艺的保障,而现实是很多企业管理者并不重视水资源的节约,节约意识较为薄弱,使得轧钢厂的水资源浪费现象较为严重。在实际的冶金轧钢生产过程中,可以适当提高冷却水的出水口温度,通过这种改变可大幅度的降低冷却水需要量。经相关测算,若在现有基础上将出入口温度提高10℃,冷却水的消耗量可减少40%左右。此外,可利用回收的冷却介质余热,不仅节约用水量,并且可减少炉内热损失,回收利用余热蒸汽,提高成品的质量。
结束语
随着我国轧钢技术的不断进步,钢材质量显著提高,品种结构也不断丰富,在性能提高的同时,质感和外观也取得了长足进步,这主要源于轧钢工艺的进步。轧钢生产工艺和技术直接决定钢铁生产的技术水平,冶金轧钢生产新技术,都是基于以节能降耗,提高产品性能,提高生产率,使生产连续化、自动化为目的系列技术研发。近年来,我国钢产量迅猛发展,钢材需求接近饱和,冶金企业要想在激励的竞争中求科学发展,必须要研制开发新的冶金轧钢生产技术,淘汰落后的工艺与设备,提高产品质量和性能,降低生产成本,才能占领市场,立于不败之地。
参考文献:
[1]李德松. 自动轧钢技术在轧钢生产中的开发与应用[J]. 冶金动力,2015(03):61-63.
[2]唐荻.新形势下对轧钢技术发展方向和钢材深加工的探讨[J].中国冶金,2011,4(8):14-22.
[3]徐细华,赵安明,肖鹏,陈小波,管兴伟. 轧钢技术和装备化问题的分析与实现应用[J]. 中国金属通报,2016(09):75+74.
[4]汪水泽、韩斌、谭文.板带热轧工艺设计与组织性能预算模拟平台开发[J],轧钢,2012(12).
关键词:冶金轧钢;生产;新工艺;新技术;应用
一、冶金轧钢工艺流程
钢锭或钢坯轧制成具有一定形状、尺寸和性能的钢材所需的一系列工序的组合和顺序。轧制产品不同,生产工艺流程也不一样。轧钢生产工艺流程的制定是轧钢车间设计的重要项目之一。轧钢生产工艺流程可归纳为三种基本图式,即碳素钢(低合金钢)热轧生产工艺流程图式、合金钢热轧生产工艺流程图式和冷加工生产工艺流程图式。
生产同一种钢材,可能采用不同的工艺流程,但它们能得到的技术经济效果是不同的。因此,在制订产品工艺流程时,要正确选择所需的工序、工序排列的顺序、每个工序的具体内容及其参数,这样才能达到高产、优质、低耗的目的。制订工艺流程时必须遵守下列原则:(1)产品必须达到技术条件的要求;(2)材料的塑性加工容易进行;(3)生产规模能够实现;(4)产品成本低;(5)工人的劳动条件好,安全有保障。
二、冶金轧钢工艺的创新思路
随着全球工业经济的快速发展,我国应紧跟世界工业发展趋势,积极研发更多先进的、节能性的新型轧钢技术和工艺。笔者认为我国轧钢生产中工艺创新应向以下几个方向发展: a.开发具有前沿性的轧钢工艺,加大新产品、新技术的开发,建立完善的学、研产相结合的技术体系,不断地学习世界先进轧钢工艺技术,对先进轧钢技术成果进行消化,结合我国轧钢工业发展实际,对轧钢技术工艺进行不断的优化和改进,探索出适合我国轧钢工业发展的技术理论体系;b.加大对智能化轧钢技术工艺的研发。随着全球钢铁经济竞争的日益加剧,为了能够提升市场竞争优势,我国应加大对智能化轧钢技术及工艺的研究开发力度,不断地提升轧钢生产工艺水平,提高产品质量,以生产效率和产品质量赢得市场竞争优势;c.加大对轧钢节能减排新生产技术工艺技术的研究开发,实现轧钢工业向绿色化方向发展。
三、冶金轧钢生产新工艺新技术的应用
1、TMCP轧钢控制技术及其应用
TMCP技术以电子计算机和相应的软件为基础,实现了对轧钢生产过程的自动化控制技术。TMCP技术的核心设备除了高性能的电子计算机和传感器之外,还包括钢材的成分设计和调整、轧制温度、轧制程序、轧制变形量的控制、冷却速度的控制等子系统,并辅以高刚度、大功率的轧机,以及高效的快速冷却系统和相关的额控制数学模型等,基本上涵盖了轧钢生产所涉及到的基本工艺流程。为了有效地提高钢材的内部组织性能和韧性、硬度、延展性等力学性能,必须在轧制过程中实现对钢材组织类型、形态和分布的高精度控制,但在实际的轧制生产中,利用产业工人实现上述目标是非常困难的,因此TMCP技术得到了实际应用。本技术借助于安装在扎钢设备内部的一些温度传感和控制器,并依靠强大的中央言息处理系统,精确控制轧制温度和轧后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度,进而优化了钢材高温的奥氏体组织形态以及控制相变过程,最终生产出所需要的一些高性能钢材。与此同时,由于本技术实现了对钢材轧制各个阶段的工作温度温度的精确控制,而且利用钢材余热可进行在线淬火一回火(离线)處理,节省了大量的能源,有效的降低了特种钢材的轧制成本。
2、柔性轧制技术
柔性轧制技术是指将组织性能线优化控制技术应用于轧制过程,用同一种成分的坯料来生产不同性能的产品,简化炼钢和连铸的操作和管理,利用对钢材性能柔性的控制实现轧制生产的大规模定制。它可分为外形尺寸柔性轧制技术和组织性能柔性轧制技术两个方面。客户对金属强度有不一样的要求,为满足市场,往往需要调整金属中的合金成分及比例,由此带来轧制成本增高,生产过程管理复杂化的问题,而柔性轧制技术可不同通过改变轧制工艺,使得金属成分相同的原料轧制出不同的性能的产品,来解决组织管理上的复杂性问题,为钢铁的大规模生产提供了技术支撑。把柔性轧制技术与计算机技术相结合,能大大简化生产过程,实现自动化生产。
3、无头轧制技术及其应用
在国内资源匮乏、大宗原材料依靠进口的条件下,钢铁行业高耗能、高污染严重,缩短工艺流程,降低能源消耗和生产成本,提高产品性能是钢铁行业的必然抉择。全无头产线很好地解决了上述问题,其优势主要体现在以下几个方面。(1)流程短,低能耗;设备紧凑,节省厂房投资。(2)极限规格薄(0.8mm),替代部分冷轧产品,常规轧制无法超越。(3)穿带、抛尾次数少,故障率低,头尾板型好。(4)产品的厚度、宽度精度均优于常规轧机。(5)同一规格恒速轧制,全长产品的温度、组织、性能均匀。(6)不存在明显的头尾镰刀弯,板型、卷型好。(7)烧损、切损少,成材率高(从钢水到带卷的综合收得率可达98%)。2016年以来,国内多家企业针对现有CEM和ESP等产线的不足,不断改进,更优化型的无头产线应运而生,并在未来一段时间内发挥其优势和效能。
4、节能施工技术及其应用
(1)优化炉烧嘴设计
目前许多企业应用的燃料是焦炉煤气,但炉烧嘴的材质仍然是按照燃油混合煤气来进行设计的。此种炉烧嘴型号偏大,在实际生产中只能调节其中的20%调节性能差,且燃烧效果不明显。可通过先进的科学技术重新设计炉烧嘴,使其可灵活调节炉内温度,提高火焰刚度。
(2)减少冷却水消耗量,回收利用冷却水介质余热
水资源是轧钢厂生产和开展任何工艺的保障,而现实是很多企业管理者并不重视水资源的节约,节约意识较为薄弱,使得轧钢厂的水资源浪费现象较为严重。在实际的冶金轧钢生产过程中,可以适当提高冷却水的出水口温度,通过这种改变可大幅度的降低冷却水需要量。经相关测算,若在现有基础上将出入口温度提高10℃,冷却水的消耗量可减少40%左右。此外,可利用回收的冷却介质余热,不仅节约用水量,并且可减少炉内热损失,回收利用余热蒸汽,提高成品的质量。
结束语
随着我国轧钢技术的不断进步,钢材质量显著提高,品种结构也不断丰富,在性能提高的同时,质感和外观也取得了长足进步,这主要源于轧钢工艺的进步。轧钢生产工艺和技术直接决定钢铁生产的技术水平,冶金轧钢生产新技术,都是基于以节能降耗,提高产品性能,提高生产率,使生产连续化、自动化为目的系列技术研发。近年来,我国钢产量迅猛发展,钢材需求接近饱和,冶金企业要想在激励的竞争中求科学发展,必须要研制开发新的冶金轧钢生产技术,淘汰落后的工艺与设备,提高产品质量和性能,降低生产成本,才能占领市场,立于不败之地。
参考文献:
[1]李德松. 自动轧钢技术在轧钢生产中的开发与应用[J]. 冶金动力,2015(03):61-63.
[2]唐荻.新形势下对轧钢技术发展方向和钢材深加工的探讨[J].中国冶金,2011,4(8):14-22.
[3]徐细华,赵安明,肖鹏,陈小波,管兴伟. 轧钢技术和装备化问题的分析与实现应用[J]. 中国金属通报,2016(09):75+74.
[4]汪水泽、韩斌、谭文.板带热轧工艺设计与组织性能预算模拟平台开发[J],轧钢,2012(12).