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我國冷軋板生產技術進步20年及展望

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來源:春厚鋼鐵 所屬:新聞資訊 分類 發布日期:2021-11-07 關注:360

1978年以前,我國冷軋板生產技術比較薄弱,僅鞍鋼和太鋼有幾臺單機架可逆軋機可以生產寬帶鋼,軋機不僅效率底,裝機水平差,產量無法滿足國民經濟的發展的需求,質量也無法與世界先進水平相抗衡。1978年初,從原西德等國成套引進的1700mm冷軋設備(同時引進了一些專利技術)在武鋼成功投產。該機組可年生產75萬t冷軋薄板、15萬t鍍鋅板卷、10萬t鍍錫板卷。這套適用于冷軋工藝全過程的先進設備,無論從機械制造、電氣傳動、自動控制系統以及計算機、儀表、檢測元件等都匯集了當時世界上的先進技術。從此,我過冷軋生產技術跨入了歷史性飛躍發展的新時代。

2 冷軋板生產技術20年回顧
近20年來,我國冷軋板生產技術得到了長足發展,并逐漸接近國際先進水平。而就工藝技術而言,目前我國已達到國際先進水平。

2.1 酸洗板
20世紀70年代末,通過武鋼生產實踐和國外技術發明表明:鹽酸酸洗效率高,質量好,不侵蝕帶鋼集體,廢酸可以再生。隨之國內幾乎所有酸洗機組均采用鹽酸酸洗而不再用硫酸酸洗。
國內酸洗板普遍采用的酸洗工藝有半連續式和連續式(臥式、塔式)。半連續式以推拉式酸洗為主,其設備簡單、適用性強、操作方便、占地少、投資省,尤其適用中、小型鋼廠。目前該設備已完全國產化,生產能力可以超過50萬t。連續式則以臥式機組居多。其生產效率高、產量大,易于和其他機組結合形成聯合工作形式。目前效率高的酸洗機組都是間接加熱酸液;各槽獨立設置酸液循環系統,以保證槽間濃度差;在線可檢測酸液濃度,并能自動調節新酸的補充量;密封的槽蓋由機械開啟。
20世紀80年代中期,國外在淺槽酸洗的基礎上又發展了紊流酸洗。酸槽結構按流體力學原理設計,槽內酸的流動在帶鋼表面形成紊流狀態,明顯提高了酸洗速度和酸洗質量。故近幾年,國內新設計的酸洗機組都采用了(相類似的)紊流方式。

2.2 軋制

20多年來,我過從僅有幾臺單機架軋機發展到現在,冷軋機組主要有以下2種類型:
(1) 連軋機組(四輥或多輥):單卷連軋、全連續冷軋機組、酸洗-冷軋聯合機組。
(2) 可逆軋機(四輥或多輥):單機架可逆軋機、雙機架可逆軋機。
全球2/3以上的冷軋板帶產品是用連軋機組生產的,我國75%以上的冷軋板帶產品也是用連軋機組生產的。
由于全連續冷連軋機組和酸洗-軋機聯合機組具有生產節奏快、成材效率高、成本低、產量大、占地少、投資省、產品質量好等明顯優勢,武鋼、本鋼、鞍鋼、益昌薄板公司、攀鋼等已將單卷連續方式改造為全連續方式?,F在,大型鋼廠新建冷軋廠無一例外地均選取了聯合機組。
1997年投入使用的雙機架可逆冷軋機利用了單卷軋制所具有的靈活性、多變性,減少了可逆道次,提高了產量,更適合生產薄帶和特殊鋼、高強鋼等產品。當產量在50-80萬t/a時,值得考慮使用。濟鋼和江陰泓聯、浙江龍盛冷軋廠正在進行這方面的有益嘗試。
目前,我國四輥軋機應用最多,若輔以必要的彎輥、分段冷卻、液壓AGC等手段也能生產質量上乘的產品。而六輥軋機由于控制手段多,因此生產對板形要求高、對凸度要求嚴的產品更有利一些。
2.3 退火
目前我國實用的消除加工硬化的退火工藝主要有2種:罩式爐(成批)退火和連續退火。
罩式爐退火工藝加熱時間長,適用于深沖鋼。內罩里采用氮氣、氮氫混合氣體或全氫氣體方式,其中全氫保護方式已成為了近幾年罩式爐退火的首選方式。這是因為H2的導熱系數為N2的6倍(重度僅為N2的25%)。并且在整個退火過程中幾乎不對帶鋼產生氧化反應;可提高鋼卷加熱速度和冷卻速度40%-50%,使熱處理時間節約30%。
連續退火工藝克服了罩式爐退火周期長、人力多、占地大等不足,以其產量大、生產穩定、效率高而得到飛速發展。它將表面清洗、退火、平整、分卷剪切等工藝過程集于一身,使產品沿縱向長度上的軋制性能更加一致、均勻,質量好,收得率高,生產周期也從1周以上縮短至1-2天。通過于煉鋼技術的結合,加上清洗技術以及控制退火后帶鋼的冷卻速度,可以方便而經濟地生產出不同強度級別的深沖等級、表面質量要求高的帶鋼,滿足不同行業的要求,只是其對產品的厚度有一定限度。
目前大型連續退火機組尚未完全國產化,故以相同的功能比較:連續退火工藝的一次性投資比罩式爐退火工藝投資要高一點。

2.4 平整
根據產品種類的不同,過內的平整機多采用單機架四輥軋機;雙機架平整機多用于鍍錫板平整和二次冷軋。軋輥采用毛輥或光輥,以滿足不同用戶對帶鋼表面粗糙度的不同要求。
安裝在鍍鋅機組后面的平整機也稱為光整機,它與拉矯配合,可完成伸長率恒定或軋制力恒定的控制,以改善板形,進一步提高涂敷性和深沖潤滑性。
平整工藝有干平整和濕平整2種。干平整時,輥面粘附的一點點雜質都會在成品帶鋼產生周期性壓痕,影響質量,因此需要用專用設施在負壓作用下吸收帶鋼表面的炭化粉末及油污。
濕平整時,平整液的潤滑作用使帶鋼的(微?。┳冃尉鶆?、平整力下降,可阻止帶鋼表面產生壓痕,對輥面的粗糙度也起到一定的保護作用,可延長軋機壽命。但要使帶鋼表面達到一定的粗糙度,毛面輥的粗糙度因使用了濕平整液而需有所提高。

2.5 帶鋼涂、鍍層
國內帶鋼,鍍層大致可分為熱(浸)鍍、電鍍2種。應用多、產量大的重要是熱鍍鋅。20世紀80年代初,國內僅武鋼有條熱鍍鋅機組,年產15萬t,目前全國有幾十條機組,產能約600萬t。熱鍍鋅的生產工藝主要有森吉米爾、改良森吉米爾和美鋼聯工藝等。20世紀90年代后,在NOF爐前加化學清洗段的改良森吉米爾工藝以及在全輻射管前設化學清洗、電解清洗的美鋼聯工藝已占據統治地位。
國內已建和新建鍍鋅機組都注意了專業化、大型化、高速化的生產,并注重帶鋼鍍前的表面潔凈,采用快速、穩定的加熱和高效、準確的冷卻方式,在線精確地檢測和調整氣刀參數,達到鍍層準確、均勻。Zn-Ae(Galfan)、Al-Zn(Galvalume)、Zn-Fe(Galvanneal)合金等比一般鍍鋅板有更好的耐蝕性、涂裝性和焊接性,生產工藝也十分復雜,國內已有成功實踐。
電鍍鋅因電鍍液不同霏微堿性法、酸性法(Ferrostan和Rasselstein)和鹵素法(Aalogan).自1979年武鋼投入第1條電鍍錫機組后,20年內我國投建了約12條機組,產能約180萬t,已大于消費量,1999年之后,沒有再新建機組。
目前電鍍鋅在國內有2條機組,均在寶鋼,1條是臥式槽,另一條是立式槽,采用不溶性陽級,產能40萬t,產品多用于家庭和汽車行業。該機組除能生產純鍍產品外,還可生產Zn-Ni合金及預鱗化板。電鍍鋅的發展不如熱鍍鋅快,其原因初成本高之外,氣刀的技術發展已使部分熱鍍鋅產品可以取代電鍍鋅產品。
1995年,我國彩涂板的產量只有12萬t,但到2003年底,我國已有上百條彩涂機組,產能超過800萬t,但高水平的生產線不多。我國的彩涂機組都采用輥涂法,裝備水平較好的還裝備有高密度清洗設備,再加上在線矯直,可為涂層和懸垂式烘烤提供清潔、板形優良的基板。涂層后在線測量涂層膜厚度,以迅速調整工藝參數,使之能精確地控制涂層厚度。

3 近20年冷軋半帶生產取得的成果
(1)建設了一大批冷軋薄板廠,不乏有世界先進水平的冷軋廠。
(2)裝備了一批具有世界先進水平的生產機組。寶鋼的1550mm酸洗-冷連軋機組、連續退火機組、電鍍錫和電鍍鋅機組,鞍鋼的全氫罩式退火爐和(大連)熱鍍鋅機組,武鋼的電工鋼退火機組、2230mm酸洗-冷連軋聯合機組、彩涂機組等都是具有當前世界先進水平的生產機組。
(3)已經可以生產轎車面板、家電板、烘烤硬化型和雙相組織型的高強鋼、超深沖鋼和鋅-鋁合金板、鋁-鋅合金板等目前世界上最高質量水平的冷軋板帶產品。
(4)培養了一大批既掌握最新工藝技術,又有相當實踐經驗的技術人員,通過學習、移植、創新,已經可以獨立自主的研制出有自主知識產權和特色的冷軋工藝、設備和控制系統技術。鞍鋼2#冷軋機組、龍盛公司的雙機架冷軋家族以及多數酸洗、鍍鋅、涂層、退火機組的國產化成功實踐充分證明了這一點。

4 我國冷軋板帶的需求
目前,我國鋼材自給率最地的是冷軋板帶及涂、鍍層板帶。近5年冷軋薄板的生產及消費見下表:

1999-2003年冷軋板的自給率分別為50.6%、52.5%、53.6%、51.07%、42.28%,平均不超過51%,另一半靠進口,2003年進口1663萬t,占鋼材進口量的44.74%.
2003年全國消費鋼材27140萬t,冷軋板帶(含涂鍍層板)消費量為2843萬t,占消費總量的10.47%;2004年按GDP增長7%預算,鋼材消費總額將超過2.8億t,還需進口42%左右。
后5年,我國經濟發展速度仍將高于世界平均水平,鋼材消費還會持續增長,預計2005年全國鋼材消費總量將達到2.9億t,2010年將達到3.1億t。2005年及2010年冷軋薄板需求預測量分別為3200萬t(其中鍍鋅板卷1250萬t,彩涂卷480萬t)、5300萬t(其中鍍鋅板卷1860萬t,彩涂卷800萬t)。
從1999-2003年,我國鋼材消費增長率平均為20.2%,同期冷軋薄板消費率平均為24.5%,高于鋼材消費增長率4.3個百分點。
發達國家如美國、日本、德國,其汽車、家電、建筑等行業對冷軋板的需求量很大,因此,冷軋板(含涂鍍層板)的產量也大。
美國、日本在1994-1998年中,冷軋板(含涂鍍層)分別占鋼鐵總量的34%以上和24%以上,而我國在1999-2003年,冷軋板(含涂鍍層)占鋼鐵生產總量的比例不到10%,2003年僅為5%。
1990-1995年,美、日、德3國將熱軋板帶轉化為冷軋板帶的轉化率從81.51%、75.86%和70.28%分別提高到90.74%、82.53%和87.26%,增長比例達10%。而我國從1998年至今轉化率最多不超過32。顯然,與發達國家相比,我國的冷軋板、涂鍍層板的產量偏低,是目前產品結構調整中急待解決的問題,因該快速提高板帶材的轉化率。提高冷軋產品的附加值,跟上經濟發展的步伐。

5 展望
我國作為發展中國家,冷軋板帶的生產必須加快發展,才能滿足經濟建設的需要。
冷軋生產技術正向大型化、集成化、高速化方向發展,而且在進一步地提高自動化和連續化水平。產量和生產率都有顯著的提高,產品質量更趨完美。
(1)熱軋生產技術的完善,使得某些薄規格熱軋產品正在替代同規格的冷軋產品。薄帶鋼連鑄的產業化將會為冷軋原料提供新的來源。高品質的冷軋成品尤其要注重工序的生產,要有純凈度高、品質優良、性能均勻的原板才能軋出優質的冷軋產品。
(2)新型高效的全自動焊機、大張力拉伸矯直機、故障率低的活套、帶快速回轉刀頭的圓盤剪、先進的自動補酸系統,是現代化大型酸洗機組的成熟實例。
(3)酸洗-軋機聯合機組將取代其他機型,成為冷軋機中的生力軍。對于特殊鋼、高強鋼和極薄帶,可逆軋機(尤其是雙機架可逆軋機)輔以現代化的控制手段仍將扮演不可替代的角色。
(4)全氫罩式退火和連續退火機組將優勢互補,平分秋色。
(5)涂鍍層產品更注重專業化生產,注重清潔和環保,注重降低能耗,注重開發綜合性能優良的新品種。
(6)全數字化的交流變頻傳動技術將取代其他形式,使得控制系統過程更快速、更準確。
(7)新型激光測速儀和各種厚度、板形及平整度測量儀的應用,可使軋制成品的厚度精度達到1%以下,平整度小于81。
(8)加快冷軋板帶生產技術的發展是今后若干年品種結構調整的重點。要堅持技術高起點,支持有冷軋原料、資金條件好、管理水平高的企業發展冷軋板帶生產;產品要注重國際競爭力。
(9)要鼓勵合資,合作引進資金、技術和管理,縮小和國外先進產品的差距。
(10)要堅持專業化生產,培養和創造自己的獨特產品。
(11)要注重發展速度和產品結構、質量、效益的統一。不能猶豫徘徊,也不能盲目冒進。一定要注重資源、環境、市場、技術、人才的有機統一。

文章來自:春厚鋼鐵 文章地址:http://www.polismyo.com/630.html
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