轧钢生产中新工艺新技术的应用

赵景全，王中辉

（日照钢铁控股集团有限公司，山东日照 276806）

1 我国轧钢生产技术应用的现状与发展

1.1 应用现状

随着汽车、建筑和机械制造等领域对高强度钢材的需求增加，我国轧钢企业开始积极开发和生产各种高强度钢材，以满足市场需求，包括高强度冷轧板、热轧板和镀锌钢材等。轧钢企业不断引进和采用先进的轧钢技术，如连铸连轧技术（CCM），其可将连铸的钢坯直接送入轧机，减少了中间环节，提高了生产效率和钢材质量。此外，高温轧制、热连轧和冷轧等技术也被广泛应用，以生产不同用途的钢材。同时，轧钢企业越来越多地采用自动化和数字化技术，包括采用自动控制系统、先进的监测设备及大数据分析，以提高轧钢生产过程的精确性、控制能力。

1.2 发展状态

随着时代的发展，以及信息化、智能化、数字化的使用，我国的轧钢生产技术及生产工艺手段水平实现了全面的提升，研发创作出了很多新兴的冷轧操作控制装备，让我国钢铁生产的质量和品质得到了全方位的升级。轧制新技术手段及工艺操作模式的改革，主要涵盖了半无头轧制、超薄规格轧制、长齿钢轨轧制、冷却控制技术、轧制数学模型优化技术、板型控制技术等几种模式。其中轧制数学模型结构优化技术的出现，可加快钢冷连轧机的柔性工作机制构建，以让钢铁在轧制过程中始终保持韧性状态。

2 轧钢生产中新工艺新技术的使用

2.1 新型棒材生产线的工艺技术

（1）新型生产线结构。在棒材生产操作过程中，因为受到了外部环境的影响，会直接导致技术手段和操作方式失去作用，限制技术的改造升级，继而导致整个生产的过程质量偏低。为此在进行轧钢生产操作的基础上，须结合实际操作条件和规范标准，合理化的使用新型的生产线。新型生产线技术优势明显，不仅可以让生产的操作距离逐渐缩短，还可以通过缓冲区的设置进行优化，经过无坯环节，将其放置在轧制机器中进行生产控制。若是在此过程中存在问题，或实际的温度不满足生产的条件要求，可利用剔坯台将其去除，继而始终保持轧钢生产过程中的生产质量。

（2）节能均温炉进行温度的控制操作。在进行轧钢生产操作的过程中，棒材生产操作并不单一，除生产带肋钢筋外，还需要对特殊性能的钢板线材进行生产。为此，在实际生产操作的过程中须对温度差异性进行分析研究。另外，在生产操作过程中，也需要满足钢材生产操作的实际要求，让铸钢及轧制工艺得到全方位的衔接处理。

2.2 轧钢生产中的节能降耗技术

当前生产操作的过程中要想满足轧钢生产工作需求，保证生产过程中达到节能的目的，须使用连铸坯热送热装技术及高温低氧燃烧技术。

（1）连铸坯热送热装技术。钢铁在使用过程中自身的加热工艺一般划分为预热、加热及均热3个主要步骤，连铸坯热送热装技术的使用是在原有技术的条件下，去除了预热及加热的流程，但该过程需要根据热装温度的状态进行控制操作。该技术不仅有效地节约了生产的周期，同时也让整个生产的过程相对较为紧凑，达到了高效和节能环保的目的，节省了预热及加热过程中所出现的燃料燃烧过程，节约了成本的消耗。实现热送热装技术，须加快热坯件的运送速度及质量，减少运输时间，降低运送过程中所出现的能量流失，让坯件进入热炉后的温度不会低于炉体内部的温度。现阶段热送热装技术的核心在于炼钢及连铸生产中的衔接，要想更好地优化该问题，不仅要求技术人员结合机械生产的基础能力合理地做好生产过程的控制，还需要采用相关的缓冲操作模式对其进行保护。例如，为保证坯件的温度状态，需要建立起保温罩及双步进式加热炉，在操作工艺的基础上选择热坯件中装，冷坯件尾装的工作方式，以增进能量的使用效率。具体钢材生产过程中，铸坯件在冷却操作的过程中，尤其在温度变化下，会因为过冷的原因产生应力集中，从而造成坯件裂纹的出现，而连铸坯热送热装技术，能有效削弱这种情况的突发。

（2）高温低氧燃烧技术。高温低氧燃烧技术的出现主要是因为传统的钢铁锻造炉在燃烧的过程中，很容易将空气温度加热过高，而按照规定，烟气的排出温度必须要低于150 ℃，即最终余热的回收率须达到80%左右。因此，须有效回收处理这部分的热能，减少损失。高温低氧燃烧主要是将燃料喷射到一种高温低氧的助燃剂中进行混合的燃烧处理。该技术主要是利用了蓄热燃耗对烟气余热的高效回收操作，同时通过低氧燃烧的方式，还可以有效的降低氮氧化物生成的效率，将蓄热燃烧和低氧燃烧充分的融合在一起，充分地使用热能，减少环境污染。例如，利用高温低氧技术对推钢式炉进行了全方位的改造优化，取消了推钢式炉本身上下预热段的调节，强化了加热段的操作执行，让钢坯进入炉内后温度始终较高。并采用蓄热换热器的方法，取消了烟囱，将烟气直接传输到换热器中，增强了能量的使用率，让均热段得到了优化。通过高温低氧燃烧技术的操作使用，让炉温得到了全面的均匀调节，继而有效的强化了钢铁的质量，让燃烧所产生的热能得到了全面的使用，也降低了燃料的消耗，节约了成本的支出。

2.3 轧钢生产中提升产品质量的新工艺

（1）热机械控制工艺。该工艺是钢铁生产中提升产品质量的关键工艺之一，主要涉及控制轧制温度、轧制速度和轧制压力等参数，以确保最终产品达到所需的物理性能和质量标准。该工艺技术手段的研究和使用，主要是为更好地控制金属奥氏体组织结构的相变过程。例如，为更好地获得金属马氏体组织结构，操作人员会对冷奥氏体进行冷却分析，结合TMCP技术，对过冷度及冷却速度进行控制调节，避免珠光体、索氏体及托氏体的出现，最大限度地获得所需要的金属组织结构。热机械控制工艺手段主要是通过细化奥氏体晶粒的方式，以及导入加工的操作流程，有效地控制组织的镶边过程，以提升金属本身的强度及工作的韧性。采用热机械控制工艺可降低高强度下的低合金钢中的锰、钒、钛等合金的含量，继而更好地降低冶金的基础成本。热机械控制工艺的操作核心在于应设置与该技术相互配套的冷却装置及控制模型的选择分析。当前国内外使用较为先进的冷却装置都是以高密度管流层流冷却为主，配置高精度的温控软件所实现的。

（2）柔性轧制技术。柔性轧制技术是一种可提升轧钢产品质量的新工艺，该技术基于轧制过程中对轧制力、轧制温度、轧制速度等参数进行精确控制，从而使得钢材在冷、热轧过程中获得更好的性能和更高的质量。具体体现为：通过采用先进的控制系统，可实时调整轧制辊的工作力，使钢材的变形能力得到优化，确保钢材在不同厚度和宽度下的均匀变形，减少内部应力集中，提高产品的均匀性和力学性能；根据不同的钢材种类和规格，在轧制过程中实时控制轧制温度，合理的轧制温度可改善钢材的晶粒度和组织结构，提高其力学性能和耐腐蚀性能；根据不同的钢材要求和工艺流程，灵活地调整轧制速度，合理的轧制速度可避免产生过多的缺陷和变形，提高产品的表面质量和机械性能；进行多道次的轧制，通过多次变形和退火处理，改善钢材的晶粒度和内部组织结构，有效提高产品的强度、韧性和塑性；配备在线质量监测系统，实时监测和控制产品的尺寸、形状、表面缺陷等关键指标，及时发现和处理质量问题，确保产品符合标准要求。

2.4 连续轧钢生产下的无头轧制技术的使用

无头轧制技术是一种在连续轧钢生产中常用的技术，其具有高效、节能及成本效益等优点。在无头轧制线中，钢坯通过一系列连续的轧制机组进行轧制，而无需在每次轧制间进行切割和定位，其具有如下优势。

（1）连续进料。无头轧制技术可实现钢坯的连续进料，并带来一系列优势。通过无头轧制技术，钢坯可直接通过进料系统连续地输送到轧制机组，省去了切割和定位操作的时间和成本。这种连续进料的方式极大减少了停机和调整时间，提高了生产效率。

（2）连续轧制。连续轧制指轧制机组中的辊道和

辊轧机被设计为连续运行，实现钢坯的连续轧制，从而提高生产效率和质量。在连续轧制过程中，钢坯经过辊道和辊轧机的压制和拉伸，逐渐改变形状和尺寸，最终得到所需的产品。由于辊道和辊轧机的连续运行，无需进行停机和调整，节省了时间和资源。

（3）减少能耗的浪费。无头轧制技术能在减少能耗和浪费方面发挥重要作用。相较于传统的轧制工艺，无头轧制技术消除了切割和定位的需求，因此，减少了工艺中的中间工序，即在生产过程中，无头轧制技术需要的能量更少，从而降低了能源消耗。

（4）轧制质量控制。无头轧制线采用先进的自动化控制系统和在线质量检测设备，可实现对轧制过程的实时监测和质量控制。这些设备可监测关键参数，如轧辊的压力和温度、轧制速度等，同时也可以检测钢坯的尺寸、形状和表面缺陷等质量指标。

（5）提高生产灵活性。无头轧制线具有较高的生产灵活性，能适应不同种类和尺寸的钢坯轧制，这主要得益于其先进的自动化控制系统和可调节的工艺参数。通过调整轧制机组和设备的工艺参数，例如轧制力、轧制速度和轧制温度等，无头轧制线可轻松适应不同种类和尺寸的钢坯，即在同一生产线上，可生产多种不同规格的钢材产品，提高生产的灵活性和多样性。

总之，无头轧制技术在连续轧钢生产中的应用可带来多方面的益处：①能显著提高生产效率，通过消除切割和定位这些中间工序，减少生产时间和人力资源的需求；②该技术可降低能耗和材料浪费，由于无需切割和重新定位，能源消耗和材料损耗得到了减少；③无头轧制技术配备了先进的自动化控制系统和在线质量检测设备，可实时监测和调整轧制过程的工艺参数，从而提高轧制质量的稳定性和一致性。这些优势使得钢铁企业能提高生产效率、降低成本、满足市场需求，并在可持续发展背景下实现更高的经济效益。

3 结束语

随着我国现代经济的高速发展，钢铁行业作为经济发展的核心产业，需要全面深化轧钢技术，让轧钢生产操作效率及生产质量得到优化升级，继而满足现代化的操作发展需求。另外，在轧钢生产操作的基础上，也需要做好环境操作的升级，构建出高效的生产优化操作机制，以更好地保证我国轧钢产业的健康发展。轧钢生产技术的操作过程中须不断地做好智能化管理和生产模式的优化，从而保证轧钢生产的质量，促进我国钢铁经济产业的稳定发展。