钢铁轧制技术的进步与发展趋势探索

蔡富强

摘 要：轧制是金属塑性加工成形的主要方法。金属在轧机上通过旋转的轧辊之间产生连续塑性变形，在改变尺寸形状的同时，使组织性能得到控制和改善。轧制的方式和种类很多，有热轧、冷轧和温轧，板带轧制、管材轧制、型线材轧制、周期断面轧制、以及特种轧制等。轧制主要涉及金属塑性加工力学、金属材料科学与工艺、计算机与数值模拟、自动化、智能化与信息技术等相关理论与技术。

关键词：钢铁轧制技术 进步 发展趋势

1钢铁轧制机械及分类

1.1钢铁轧制机械

轧钢机械或者称轧钢设备指的是在将原材料加工成成品的过程中最关键的机械设备，通常包括轧钢机器和协助设施构成的机组。能够使得轧件发生形变的设备称之为轧钢设施体系。主机的种类和特点通常能够反映整个钢铁生产车间的级别，协助设施则具有种类广、数量多的特点，占据着设施整体质量的绝大部分。轧钢机械的革新与钢铁轧制技术息息相关，轧机的性能和参数以及制造工艺决定轧件的质量和性能。

1.2轧钢机械分类

按照用途，可以将钢铁轧制机械设备分为开坯机、型钢轧机、热轧板带轧机、冷轧板带轧机、热轧无缝钢管轧机、冷轧钢管轧机、特殊用途轧机等，不同的设备具有不同的用途和性能.

2钢铁轧制技术的进步与发展历程

2.1建立钢铁生产的信息物理系统

我国钢铁工业绝大多数企业已经实现了机械化和自动化。但是目前生产过程和产品质量不够稳定，作为流程工业重点要求的均匀性和一致性也差强人意。对此，除了要加强管理和提高操作技术水平外，必须在加强数字化和信息化建设的基础上，大力开发适于流程工业的信息物理系统，把流程生产的钢铁厂建设成为智慧工厂。这样，我国的钢铁厂就会具有感知、认知、分析、决策、自学习、自适应、自组织的能力，代替人类完成人类尚未很好完成的各种复杂任务。钢铁行业，特别是轧钢行业目前具有的各行业最高的控制系统水平，具有最好的实现智能制造的条件。完全可以相信，經过3～5年的努力，在我国一定可以建成流程工业智能化轧钢厂的样板和示范。

2.2电脑信息技术的应用创新轧钢工艺

以计算机为中心的信息技术在钢铁轧制中的应用，极大程度上推动着轧钢技术的进步。使用电脑和模型进行配合的金属变形程序转变了传统的轧钢制造工艺，使用电脑对型钢、钢管轧制和板带材进行立体解析和模拟，对于轧钢制造的精度和技术系数的改善都具有重要作用。同时，计算机系统还创新和强化了全面检查措施和掌控体系，使得轧钢制造向着更高精确度和高品质、高效率不断迈进。随着计算机等高新技术的应用，钢铁轧制无论是产品还是生产工艺上都有了很大的变化，性能上也得到了极大的优化。

2.3冷轧带钢工艺分析

2.3.1冷连轧带钢生产流程

（1）酸洗。用于去除热轧原料表面氧化皮中的Fe3O4、Fe2O3和FeO，一般采用盐酸对带钢进行酸洗；（2）冷连轧。将原料钢材通过几个串联布置的机架进行连续的轧制，直到尺寸和性能符合要求；（3）退火。由于冷轧过程中钢材会发生加工硬化现象，为了消除这种加工硬化，就需要对冷轧后的钢材进行退火处理，一般采用连续退火和罩式炉退火；（4）平整。为了使带钢具有较高的表面质量和良好的板型，以适应不同的用途要求，需要在退火后对带钢进行以1%～5%的小压缩率冷轧，也就是平整。

2.3.2冷轧带钢工艺特点

第一，大张力轧制。在冷轧生产中经常会通过施加张力的方法来保证轧制能够顺利进行，通过这种方法能够减少单位面积的压力，进而能够改变变形区域内部的金属盈利，减少了生产损耗，避免了轧钢出现变形的问题。此外，还能够保证轧钢按照规定的轨道前进，提高了钢铁的通过效率以及钢铁的质量。第二，大宽厚比。冷轧钢规格中最薄的地方可以达到零点一毫米，最大的地方则能够达到两千毫米，宽厚比超过了一千，这也显现出了冷轧的生产特点，由于宽厚比大使得冷轧前后比例很难达到一致，加大了生产的难度，对技术方面提出了更高的要求。第三，加工硬化。钢材在冷轧的时候随着时间的推移会产生积累变形，进而造成硬化现象，这会导致钢铁的韧性减弱、断面的收缩率以及钢铁的延伸性降低，使得钢铁出现变形的情况，需要轧制的压力增大。第四，工艺冷却及润滑。根据大量的生产经验来看，钢铁在冷轧的过程中大部分都是因为热能的转化产生的变形，这会造成钢铁表面的温度超过规定要求，轧辊的表面温度可以达到一百二十摄氏度，内部的温度则可以达到三十五到四十摄氏度，温度过高会造成带钢的硬度减弱，进而影响到钢铁的使用寿命。此外，为了避免因为摩擦力过大影响到带钢表面的质量，需要进行润滑。

2.4轧制技术的生态化、绿色化

生态化技术体系的特点是减量化、低碳化、数字化。因此，中国应当依据生态化技术体系的特点，针对面临的资源、能源、环境问题，加强技术创新，实现“绿色制造，制造绿色”这一生态化、绿色化的大计方针。所谓生态化、绿色化，即节省资源和能源；减少排放，环境友好，易于循环；产品低成本，高质量、高性能。轧制技术的生态化、绿色化特征在轧制过程创新与轧制产品研发上具体体现在下述4个方面，即：“高精度成形；高性能成形；减量化成分设计；减排放清洁工艺”。今天比以往任何时候都要突出现代轧制技术生态化、绿色化特征，着力围绕“高精度成形、高性能成形、减量化成分设计、减排放清洁工艺”开展创新研究，解决一批前沿、战略问题和关键、共性问题，推进中国轧制技术的发展。在世界轧制技术的发展中，留下中国人的印记，将是中国轧制科技工作者长期、艰巨而光荣的任务。

3结语

社会发展和国民生活都离不开物质的支持。在新时代，钢铁工业必然发生重大变革，旧式技术逐渐被新技术替代，钢铁轧制技术会不断创新与进步。因此，在后工业化时代，一定要坚持绿色制造的理念，建立绿色化的钢铁轧制技术体系，寻找解决资源、环境等问题的新途径，探索一条新型的工作化道路，促进钢铁轧制行业的可持续发展，为国民经济提供不竭的推动力。

参考文献：

[1] 王国栋.中国钢铁轧制技术的进步与发展趋势[J].钢铁，2014，49（7）：23-29.

[2] 易勇.冶金工业轧制自动化技术的应用现状及前景探索[J].科学中国人，2016（17）：222.