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2、、改进、减轻 不改变、新形题势、目核心：、智钢能化的热轧控制与节能环保降耗姓 名：栾绍杰职 业：轧钢工 身份证号： 鉴定等级：技师 单 位：青钢集团2011 年 11 月 20 日摘 要 ：介绍了近年来轧钢生产中围绕节能、降耗、提高产品质量和 轧制生产连续化、自动化所采用的一些新技术，包括一些轧钢生产中 的共性技术及不同产品的新工艺、新技术。关键词：降耗节能新技术产品质量轧钢热处理浅谈轧钢生产中的新技术应用1前言2008 年世界经济危机对中国钢铁企业产生了巨大影响。我国钢铁 企业所面临的一些问题也逐步显现出来，高耗能、高污染、低附加值、 严重影响了钢铁企业的发展。因此，新技术、新工艺的发展显得
3、尤为 重要，科技开发是企业发展的源泉，近年来，轧钢生产中所涌现的新 技术、新工艺主要是围绕节约能源、降低成本、提高产品质量、开发 新产品所进行的。2 以节能降耗为目标的新技术2.1 连铸坯热送热装技术连铸坯热送热装技术是指在400C以上温度装炉或先放入保温 装置，协调连铸与轧钢生产节奏，然后待机装入加热炉。在轧钢采用 的新技术中热送热装效益明显，主要表现在：大幅度降低加热炉燃耗， 减少烧损量，提高成材率，缩短产品生产周期等。我国20 世纪 80 年 代后期开始首先在武钢进行热送热装试验，90 年代宝钢、鞍钢等在 板带轧制中试验，并逐步采用了热送热装技术。90 年代中期以后我 国棒线材大量采用了
4、热送热装技术，但是距日本和一些欧美国家的水 平还有较大的差距。连铸坯热送热装技术的实现还需要以下几个条件：（1）质量合格 的连铸板坯；（2）工序间的协调稳定；（3）相关技术设备要求，如采 用雾化冷却、在平面布置上尽可能缩短连铸到热轧之间的距离、通过 在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑等；（4）采用计算机 管理系统。根据国内目前的实际情况分析，需要继续推广该技术，己经采用 的轧机应当在提高水平上下功夫。通过加强管理保证该技术的连续使 用，不断提高热装率和提高热装温度，同时进行必要的攻关，解决由 于采用热装技术以后，产生的产品质量不稳定问题。2.2 薄板坯连铸连轧技术薄板坯连铸连轧是 20
5、 世纪 80 年代末实现产业化的新技术，是 钢铁生产近年来最重要的技术进步之一。采用薄板坯连铸连轧工艺与 传统钢材生产技术相比，从原料至产品的吨钢投资下降19%34%, 厂房面积为常规流程的 24。生产时间可缩短1 0 倍以至数10 倍， 金属消耗为常规流程的 66.7%,加热能耗是常规流程的 40% ,吨材 成本降低80 1 00 美元。根据国外的统计,目前薄板坯连铸连轧生产线可以生产的品种主 要有：低碳钢、低合金钢、普通管线钢、可热处理钢、弹簧钢、工具 钢、电工钢、耐磨钢和部分不锈钢等。现在,薄板坯连铸连轧厂可以覆盖大多数的热轧带钢的品种范 围,但是一些高性能要求和高附加值的品种还不能生产
6、。国外正在进 行扩大品种的研究工作,希望在短时间内能够使薄板坯连铸连轧的产 品覆盖更多传统轧机生产的热轧带钢。目前的发展工作主要集中在低 碳和超低碳深冲钢的生产、高牌号管线钢的生产、高强度钢的生产等 几个方面。增加薄板坯连铸连轧品种所采取的主要措施归结起来主要有：改 进电炉原料结构,普遍进行铁水预处理,加强钢水精炼,配备真空精 炼设备,从根本上改善钢水的纯净度；改进结晶器的结构；二冷普遍 采用轻（软）压下技术,并根据钢种、铸速对二冷区域轻（软）压下 的起、终点、压下量及压下速率进行智能化控制；加大铸坯厚度以增 加压缩比，提高浇铸过程中结晶器液面的稳定性；进行粗轧；多次高 压水除鳞；进行铁素体轧
7、制等 7 个方面。这样不仅全面提高了热轧 薄带卷的质量，而且可扩大产品品种范围。从工艺理论上来分析，薄板坯连铸速度高、凝固传热强度大，只 要控制低的系统浇铸温度，加上电磁搅拌、轻压下等技术，铸坯质量 就可以达到或接近传统板坯连铸的质量。快速边部加热、均热，多道 次高压水除鳞，加上新流程的精轧机组配备了最新的技术装备，轧制 质量可以优于部分传统热轧机组的轧制质量，在同样的洁净钢生产条 件下，新流程生产各种优质薄带材应当可以达到传统流程的质量水 平，只是在新的压缩比和热衔接条件下，需要继续探索和完善工艺技 术和装备。2.3 节能加热炉技术高效蓄热技术是目前世界上先进的燃烧技术，可以从根本上提高 企
8、业能源利用率，对低热值煤气进行合理利用，最大限度地减少污染 排放，很好地解决燃油炉成本高、燃煤炉污染重的难题。该技术是 1982 年由英国开发的，此后，世界上一些工业发达国家相继开发和 采用了这项技术。新型蓄热式炉技术能最大限度地回收出炉烟气的热量而大幅度节 约燃料、降低成本，还能提高炉子的产量，同时减少CO 2和N 0 2 的排放量，有利于环境保护，因此引起普遍重视和迅速推广。新型蓄 热式加热炉技术的重大突破主要表现在两个方面：一是蓄热体改为陶 瓷小球、蜂窝体等陶瓷质蓄热体，表面积比格子砖大了几十甚至上百 倍，因而传热效率很高，蓄热室体积大大减少；二是换向设备的改造 和控制技术的提高，使换向
9、时间大大缩短，可靠性增强。传统蓄热室 的烟气温度为300C、600C，而新型蓄热室烟气排出的温度只有 200C或更低。新型蓄热室可以将空气或煤气预热到比炉烟气温度只 低100C左右，热效率可达到70%以上。我国钢铁企业高炉煤气放散率为 13.72，如果将放散煤气全部 利用，可节约 260 万 t 标煤。采用高效蓄热技术后，可实现轧钢加 热炉的高效、低耗和清洁生产，生产成本可大大降低，提高产品竞争 能力。2.4 热轧工艺润滑技术对许多轧机而言，采用工艺润滑能降低轧制压力、转矩和能耗， 特别是对钢板轧机尤为重要。轧板时往往因为轧制力能参数而限制了 允许压下量，在薄板轧机上采用润滑可以减薄轧制带钢的
10、厚度，以及 减少轧辊磨损而改善产品表面质量。 钢的热轧温度一般在 8001250C，在变形区轧辊表面的温度可高达450550C，因此， 需要用大量的水冷却轧辊。在这种情况下，热轧润滑剂应具备以下性 能：a对轧辊表面有牢固的附着能力，不易被水冲掉；b高温下有良 好的抗氧化及耐热性；c抗乳化性好，轧制后容易与冷却水分离。 通过试验可得出以下结论：（1）采用热轧工艺润滑，轧制压力比初期轧制时的轧制压力降低 得多。（2）轧辊表面状况：由于使用润滑剂附辊面上生成了薄膜，使辊 面始终保持光滑的状态。（3）轧辊磨损：由于轧制力的降低和轧辊表面生成薄膜，轧辊磨 损量通常可减少30%。（4）成品形状及断面改善：
11、由于轧辊磨损的减少和轧制压力的降 低，使成品的形状和断面得到改善。（5）轧制动力消耗降低：由于轧制力的降低，轧制动力的消耗约 下降 8% 。2.5 可逆冷轧机工艺润滑目前冷轧薄板生产除用连续式冷轧机组外，仍有不少冷轧厂采用 可逆冷轧机组。随着小钢厂的发展，可逆冷轧机更由于其灵活性和经 济性而受到青睐可逆冷轧机工艺润滑的特点（!）由于原料至成品往 复各道次均在同一轧机上完成，而为其配套的乳化液系统仅能有 1 套，因此不能像连轧机组那样配置 23 套乳化液系统以提供不同浓 度的乳化液，达到既充分发挥轧制油的特点，又能减轻轧制油对成品 表面的影响；而可逆轧机的一套乳化液系统既要兼顾轧制油的润滑性 能
12、，又要保证轧制油的清洁性。（1）由于在可逆轧机上低速大压下量的初始道次和高速小压下量 的成品道次均在同样工艺润滑条件下完成，因此对轧制油的特性要求 更高。（2）可逆轧机轧制时自始至终由!对工作辊完成，而往往采用的轧 辊又是麻面辊（考虑退火后减少粘结和提高表面清洁性），无形中增 加了中间道次的轧制力和表面铁粉的沉积及乳化液的不必要恶化。（3）由于可逆轧机的往复轧制，每轧一道次带卷要被重新卷取， 在变形热的作用下，往往表面易产生轧制后的斑痕，影响硬状态的表 面质量，因此对轧制油的特性和轧机本身的吹扫装置要求更严。（4）为发挥可逆轧机的能力，在条件允许情况下，往往以最少的 道次组织生产，而不象连轧机
13、有固定的轧制道次，因而对轧制油的润 滑性潜力要求更高。（5）一般二手四辊可逆冷轧机工作辊直径偏大，可轧最小厚度受 到限制，当市场需求时，为了尽可能轧薄一些，则提高了对轧制油的 要求。鉴于上述原因，四辊可逆轧机的工艺润滑比连轧机在一定意义上 对轧制油的要求更苛刻一些。可逆冷轧机的工艺装备对工艺润滑效果的影响工艺润滑综合效益的发挥除轧制油本身特性外，可逆轧机本身必 要的装备完善也相当重要。乳化液系统的过滤装置要完备过滤装置包括机械杂质过滤和磁性 过滤两部分。同时过滤系统和供液系统应分离，并且过滤系统的能力 要大于供液能力，以使供液系统能保证供应足够的清洁乳化液，而且 保证系统的压力、流量相对稳定，
14、不受过滤系统的影响。3 以提高产品性能、质量为目标的新技术3.1 TMCP 技术TMCP 技术是通过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，来控制钢材高温的奥氏体组织形态以及控制相变过 程，最终控制钢材的组织类型、形态和分布，提高钢材的组织和力学 性能。通过 TMCP 可以替代正火处理，利用钢材余热可进行在线淬 火回火（离线）处理，取代离线淬火回火处理，改善钢材的力学 性能，大幅度减少热处理能耗。TMCP 技术的核心包括：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；在装备上主要是采 用高刚度、大功率的轧机，以及高效的快速冷却系统和相关的控制数
15、 学模型。采用 TMCP 技术的控制冷却线，可以使用高密度管层流、水幕层 流和气雾冷却系统。这些技术目前国内均己掌握，国内设计的高密度 管层流冷却成套设备包括高位水箱、水量分配器、流量调控装置、冷 却区前后吹扫装置、侧吹扫装置、控制阀门、检测仪表、控制系统和 钢种数学模型。TMCP 技术的关键是选择合理的冷却装置和控制模型。国内开发 的 TMCP 技术采用世界先进水平的高密度管层流冷却装置，配备高 精度温度控制软件。采用 TMCP 技术，目前己经开发的新品种包括 X70、H J58D 、B620、D B685 等低合金高强度钢，可以降低钢种的 M n 、N b、V 、Ti 合金含量，降低冶炼成
16、本；取代 Q 345D 、Q 345C、 D H 36、16M nR等钢种的正火处理工艺，实现H G 70、H G 785等 钢种的在线淬火，减少生产工艺环节，降低能源消耗。另外，通过TMCP 技术，还可以提高钢板的性能合格率13。3.2 高精度轧制技术为了提高轧钢产品表面质量和尺寸精度，在轧钢生产中针对一些 不同产品而开发了相应的技术。（1） 板带轧制技术由于板型控制技术的成功研制和应用，国外自九十年代中期以来 就开始加快推广成卷轧制钢板工艺。这一工艺与我国现在流行的中厚 板卷轧制工艺的主要区别是：1）、大多数中厚板轧机的生产工艺流程 是连铸坯加热I运送到可逆式轧面上I往复单张可逆轧制。由于板坯 宽度较小，需要用横轧法先将钢坯宽度方向延伸，回转 90后，再将 钢坯轧到要求的长度。这种方式的缺点在于：由于
