我国轧钢技术的进步及“十一五”发展目标
2007-03-01 00:00 来源： 我的钢铁
进入新世纪以来，我国钢铁工业在国民经济旺盛需求推动下，一直以年增长近5000万t的速度持续增长。2005年钢材产量达到37117万t，2006年钢材产量估计将突破43000万t，钢材结构调整已初见成效。2006年钢材生产的板带比将首次突破40%，是历年来板带比增长最快的一年。总括近几年来的轧钢技术进步，可以大致归纳为以下几个方面：
先进生产流程的建立和装备的国产化
（1）薄板坯连铸连轧生产线建设速度和产能已经位居世界第一。已经投入生产的连铸连轧生产线共13条，产能达3500万t，其中国产化的ASP连铸连轧生产线4条。在这一流程的生产高效化、产品高档化、装备与相关技术自主开发等方面取得了重大进展，使得我国在这一高新技术领域跻身于先进和世界领先地位。
（2）连续式冷、热连轧已经成为板带生产的主体。酸洗-冷连轧联合机组（CDCM）已成为我国冷轧机建设的主流，成为增加冷轧板带产能的主力，先后已经有近10条CDCM线投入生产，并且在鞍钢首先实现了1780酸洗-冷连轧机组的国内独立设计，实现了首条国产化的机组建设。
南京和安阳的炉卷中板轧机投入生产，使先进的连续中板生产流程在我国中板生产中发挥样板作用。首钢国产3500mm中板轧机投入生产，大大增强了我国中厚板 TMCT工艺和装备的技术进步，宝钢和沙钢的5000mm级宽厚板轧机的投产，填补了我国宽厚板生产的空白，提高了我国中厚板生产水平。
（3）连续式棒线材轧机已成为长型材生产的主体，落后的横列式轧机正在被淘汰。目前我国连续式和半连续式棒材和高速线材轧机的数量已有显著增加，其产品在全国钢材总产量中已超过50%，估计横列式轧机在2006年将会基本淘汰。连续式棒线材轧机已基本实现国产化，国产高速线材轧机的轧制速度已可达 135m/s，并且已经投入工业生产。
微合金化和控轧控冷技术应用促进了新品种开发
通过973细晶粒钢攻关，在我国实现了优质、低耗、高效的超细晶粒钢产业化生产，创造性应用和优化超高纯净度、均匀性和细晶化生产高强韧性钢材理论，充分利用现有钢铁生产装备，开发出低成本（低碳钢）批量生产高强度韧性400MPa级钢板和钢筋。合理决定冷却制度，选择适度细晶（3～5μm），使我国在超细晶粒钢工业生产方面在国际上领先，同时在新产品开发上取得一系列成果：
（1）汽车用钢从2002年开始已可整车供钢，但是在当时仅宝钢一个企业。到2005年以后已有多家企业分别向国内几个主要汽车生产厂供应包括面板、内板、高强度大梁钢等在内的几乎全部钢材，尤其是各类轿车用钢基本上均可采用国产钢材，这是近几年来的重大进步。宝钢汽车用钢项目成果被评为2005年国家科技进步一等奖。
（2）高强度石油管线钢（X60～X80）、石油套管钢、钻杆用钢已均可国内供货，改变了过去几乎全部进口的局面，性能达到了国际先进水平。另外，2004年无缝钢管已由纯进口转为纯出口，说明这一领域生产技术的优化与进步。
（3）铁道用钢基本满足要求，水平国际一流。高速铁路（时速200～300km）用钢国内开发成功可立足于国内。国产100m长轨已用于铺轨，满足了我国高速铁路建设的需要，其他铁路用钢也已配套完成。“十一五”高速铁路用钢攻关项目已接近验收。
（4）H型钢生产系统工艺技术跻身世界先进行列。我国对引进异型坯连铸-万能轧机生产线进行技术再创新，取得提高生产效率，扩大用户市场等多方面的成绩，尤其是近两年来，在特种H型钢产品开发、轧辊长寿及一辊多孔型技术开发、标准规范制定，发展H型钢应用技术等方面取得了进展。马钢H型钢高效化生产技术获得2006年科技进步特等奖，使我国H型钢生产技术步入了全面配套和良性发展的新时期。
（5）冷轧电工钢的开发进展迅速。一方面是由过去只有武钢一家企业能生产冷轧硅钢，到2002年以后又有太钢、宝钢、鞍钢能够批量生产冷轧无取向硅钢。武钢自主开发高牌号冷轧无取向、取向硅钢的攻关也取得了新成果。近两年来，一些薄板坯连铸连轧生产线试生产冷轧无取向硅钢的技术又有突破，而且与高校联合研究开发取向硅钢在薄板坯连铸连轧生产的工作还在顺利进行。武钢一炼钢今年已开始建设专业化的薄板坯连铸连轧硅钢生产线，规模将达到年产80万t的创纪录水平。
轧制学科在控轧控冷，尤其是一些品种的超高速冷却技术开发方面也有进展。新一代炉卷轧机的装备和技术已在韶关、南京等厂进行完善和再开发。
先进装备的投产大大提高轧制产品的尺寸精度和质量
我国宝钢、武钢、鞍钢等一批重点企业先进装备的投产，在自动控制和检测仪表上都达到了国际先进水平，在产品尺寸精度上，热连轧板带材生产的厚度精度在带钢全长98%以上达到±（30～40）μm，板形精度达到30～40 IU。冷轧板带的厚度精度达到±（4～6）μm，板形精度达到6～7IU，无取向硅钢厚度精度达到±3.5μm，板形精度达到6IU。
在冷轧板带表面缺陷在线检测上，北京科技大学高效轧制国家工程研究中心与国外合作已经开发出基于图象分析的冷轧板在线表面缺陷检测仪，并已成功应用于武钢海南冷轧厂的可逆式冷轧机上。宝钢、武钢和鞍钢等企业的板带生产线都已安装了板带表面质量在线监测系统。
节能技术与装备迅速推广应用
除连铸坯热装热送比不断提高以外，蓄热式加热与汽化冷却等节能技术与装备迅速推广应用，取得了显著降低轧钢工序能耗的良好效果。但与先进国家相比，仍有一定的差距，主要表现在高附加值产品种类及其质量与国际先进水平仍然有较大差距或尚不能生产，需要进口；先进钢铁材料产品所占的比例偏低；劳动生产率偏低；能耗、环境负荷高的问题显著；缺乏原创的技术及自主研究开发的核心技术，板带材冷、热轧的先进装备及控制技术仍然主要依靠从国外引进，具有自主知识产权的热轧、冷轧、中厚板装备与技术的推广应用速度仍然缓慢。
轧钢技术在“十一五”期间应重点开发的品种和技术发展目标
1 应重点开发的产品方向
我国轧制产品方面一直存在中、低档产品多，高档产品少的矛盾，直到2006年进口钢材仍有2000万t左右，其吨钢价格比出口钢材的平均价格约高400美元以上。这表明进口产品的档次高，而出口产品为中、低档产品。因此在“十一五”期间，应优先开发以下产品：
1) 高强度、高韧性钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有高强度、高韧性船板（σs400、500、800MPa级高低温冲击韧性、抗层状撕裂）；高强度、低屈强比抗震钢板（σs不小于500MPa，σs/σb不大于0.8）；高强度管线钢板（X80、X100）；汽车轻量化用高强度钢板（表面高强度BH、IS、IF 钢板，600～1200MPa级热轧和热镀锌板，1000～1430 MPa级冷轧板）；抗层状撕裂Z向中厚板（海洋平台、建筑梁柱用板）；高强度特厚板（σs400～500MPa、厚200～400mm）；高性能压力容器、锅炉用钢板（σb510～780MPa、调质、抗低温冲击性优良、焊接性优良）；高强度石油套管及高硫套管（σs965MPa、焊管552MPa、抗硫758～862MPa）；超高压天然气输送管道钢管；高质量预应力钢丝、绞线、钢棒（低温韧性、1500～2000MPa、钢棒Ф50mm、盘重 2.4t）；推广III、IV级钢筋（σs400、500MPa、σb/σs大于1.25）。
2) 耐火、耐候、抗震钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有：耐火、耐候钢板（σs600℃不小于2/3σs常温，σs/σb小于0.8）；建筑用高性能钢板与H型钢系列化品种（完善开发σb490～780MPa，0、-20、-40℃时AkV不小于47、60、80J或100J，σs600℃不小于2/3σs常温，耐大气腐蚀为普通钢材2～8倍，σs/σb小于0.8，满足Z15、Z25、Z35性能要求，焊接可承受最大线能量50～100kJ/cm，严格控制Ceg 或Pem，板厚不大于50mm不预热或能加热不产生焊接冷裂纹，高尺寸精度的钢板与长材）；桥梁与隧道用的高强度耐候钢材（σb590～950MPa时， -20、-40、-60℃时AkV不小于47、60、80J或100J，实物性能不小于150J或200J，耐大气腐蚀性能为普通钢材2～5倍、不大于 50mm厚钢板不预热或稍加预热不产生焊接冷裂纹的钢板或长材）。
3) 环保、节能新型钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有：可重复使用、易于回收与拆卸的建筑节能钢材（如差厚钢板、最大斜度4.0mm/m，厚50～75mm，厚差 3.0～30mm）；超深冲、高强度、薄壁彩色涂层钢板；超轻型汽车和家电用多层复合，高抗腐蚀性、高成型性、抗噪声新型钢板；薄带坯连铸直轧硅钢、不锈钢、碳工钢、低碳钢；高精度厚壁热加工用钢管等。
4) 耐腐蚀及特殊性能钢材和高纯净材料 这类钢材需完善、推广应用和研发的主要品种有：先进高强度钢板（CP、TRIP）；汽车、家电及建筑用涂镀钢板新产品（高成型性、抗菌、耐污染、耐腐蚀、自润滑、耐紫外线照射与环保性）；超低碳铁素体冷轧不锈钢板、压花与电化学着色板；双相及含银高强、抗蚀、抗菌不锈钢板；铬系不锈钢的开发与推广应用（Cr17表面加工2B、BA级，冷加工γ大于1.0；00Cr12Ni6Ti；200系列、301系列不锈钢）；连续柔性油井管及特殊扣套管；冲压用润滑钢板；高性能电工钢板（高性能取向硅钢，B800不小于1.90T，0.27mm厚时，P1.7/50不大于0.95W/kg；0.23mm厚时， P1.7/50不大于0.90W/kg；高饱和磁感纯铁型取向钢；高性能无取向电工钢，B5000不小于1.63T，0.5 mm厚时，P1.5/50不大于2.30W/kg ，0.35mm厚时，P1.5/50不大于2.10W/kg、高效电机用钢0.5mm厚时，P1.5/50不大于4.5W/kg，B5000不小于 1.79T）；具有特殊功能的复合智能钢材（如光电表面和温度指示，防止土壤腐蚀等）；大口径耐腐蚀输送用钢管；超临界、超超临界锅炉及电站钢管；大口径厚壁建筑用钢；深海管线钢管；超长寿命光纤传送系统用管；不小于300km/h高速铁路用钢轨与新一代铁路用钢材；高档汽车用弹簧、冷镦钢材等。
2 关键轧钢技术的开发应用和发展目标
1) 总体目标 轧钢重大装备实现国产化，技术达到国际先进水平；充分发挥形变与相变的耦合作用，大幅度提高产品性能和开发新钢种；轧制的形状与尺寸精度全面达到国际先进水平；实现全数字化、智能化的轧制工艺、装备与质量控制；大力发展钢材深度加工，延伸产业链，开拓钢材发展的新领域；轧钢工序能耗降低20%。
2) “十一五”期间目标 连铸坯热装率达到60%～70％；工序能耗达到国际先进水平；开发上述一系列新产品，替代大部分高端产品的进口；普通碳素钢保持韧性的同时，强度提高30％；轧材精度基本达到国际先进水平。
结语
进入新世纪以来，我国钢铁工业的钢材产量始终保持在世界第一的地位，钢材生产已整体开始供大于求的新阶段，但是相当一段时间仍然存在以下结构性矛盾：先进产能与落后产能并存；高端产品产能不足与低端产品产能过剩并存；产业集中度很差，原材料和能源支撑矛盾突出等。这就要求钢铁工业在结构调整上加大淘汰落后工艺装备产能的力度，转变增长方式，加快技术升级和开发新品种，加快产业的并购、重组，在转变增长方式方面要重视钢铁产业链的延伸，发展钢材的深度加工，以迎接“十一五”期间钢材生产品种和质量的大发展。
先进生产流程的建立和装备的国产化
（1）薄板坯连铸连轧生产线建设速度和产能已经位居世界第一。已经投入生产的连铸连轧生产线共13条，产能达3500万t，其中国产化的ASP连铸连轧生产线4条。在这一流程的生产高效化、产品高档化、装备与相关技术自主开发等方面取得了重大进展，使得我国在这一高新技术领域跻身于先进和世界领先地位。
（2）连续式冷、热连轧已经成为板带生产的主体。酸洗-冷连轧联合机组（CDCM）已成为我国冷轧机建设的主流，成为增加冷轧板带产能的主力，先后已经有近10条CDCM线投入生产，并且在鞍钢首先实现了1780酸洗-冷连轧机组的国内独立设计，实现了首条国产化的机组建设。
南京和安阳的炉卷中板轧机投入生产，使先进的连续中板生产流程在我国中板生产中发挥样板作用。首钢国产3500mm中板轧机投入生产，大大增强了我国中厚板 TMCT工艺和装备的技术进步，宝钢和沙钢的5000mm级宽厚板轧机的投产，填补了我国宽厚板生产的空白，提高了我国中厚板生产水平。
（3）连续式棒线材轧机已成为长型材生产的主体，落后的横列式轧机正在被淘汰。目前我国连续式和半连续式棒材和高速线材轧机的数量已有显著增加，其产品在全国钢材总产量中已超过50%，估计横列式轧机在2006年将会基本淘汰。连续式棒线材轧机已基本实现国产化，国产高速线材轧机的轧制速度已可达 135m/s，并且已经投入工业生产。
微合金化和控轧控冷技术应用促进了新品种开发
通过973细晶粒钢攻关，在我国实现了优质、低耗、高效的超细晶粒钢产业化生产，创造性应用和优化超高纯净度、均匀性和细晶化生产高强韧性钢材理论，充分利用现有钢铁生产装备，开发出低成本（低碳钢）批量生产高强度韧性400MPa级钢板和钢筋。合理决定冷却制度，选择适度细晶（3～5μm），使我国在超细晶粒钢工业生产方面在国际上领先，同时在新产品开发上取得一系列成果：
（1）汽车用钢从2002年开始已可整车供钢，但是在当时仅宝钢一个企业。到2005年以后已有多家企业分别向国内几个主要汽车生产厂供应包括面板、内板、高强度大梁钢等在内的几乎全部钢材，尤其是各类轿车用钢基本上均可采用国产钢材，这是近几年来的重大进步。宝钢汽车用钢项目成果被评为2005年国家科技进步一等奖。
（2）高强度石油管线钢（X60～X80）、石油套管钢、钻杆用钢已均可国内供货，改变了过去几乎全部进口的局面，性能达到了国际先进水平。另外，2004年无缝钢管已由纯进口转为纯出口，说明这一领域生产技术的优化与进步。
（3）铁道用钢基本满足要求，水平国际一流。高速铁路（时速200～300km）用钢国内开发成功可立足于国内。国产100m长轨已用于铺轨，满足了我国高速铁路建设的需要，其他铁路用钢也已配套完成。“十一五”高速铁路用钢攻关项目已接近验收。
（4）H型钢生产系统工艺技术跻身世界先进行列。我国对引进异型坯连铸-万能轧机生产线进行技术再创新，取得提高生产效率，扩大用户市场等多方面的成绩，尤其是近两年来，在特种H型钢产品开发、轧辊长寿及一辊多孔型技术开发、标准规范制定，发展H型钢应用技术等方面取得了进展。马钢H型钢高效化生产技术获得2006年科技进步特等奖，使我国H型钢生产技术步入了全面配套和良性发展的新时期。
（5）冷轧电工钢的开发进展迅速。一方面是由过去只有武钢一家企业能生产冷轧硅钢，到2002年以后又有太钢、宝钢、鞍钢能够批量生产冷轧无取向硅钢。武钢自主开发高牌号冷轧无取向、取向硅钢的攻关也取得了新成果。近两年来，一些薄板坯连铸连轧生产线试生产冷轧无取向硅钢的技术又有突破，而且与高校联合研究开发取向硅钢在薄板坯连铸连轧生产的工作还在顺利进行。武钢一炼钢今年已开始建设专业化的薄板坯连铸连轧硅钢生产线，规模将达到年产80万t的创纪录水平。
轧制学科在控轧控冷，尤其是一些品种的超高速冷却技术开发方面也有进展。新一代炉卷轧机的装备和技术已在韶关、南京等厂进行完善和再开发。
先进装备的投产大大提高轧制产品的尺寸精度和质量
我国宝钢、武钢、鞍钢等一批重点企业先进装备的投产，在自动控制和检测仪表上都达到了国际先进水平，在产品尺寸精度上，热连轧板带材生产的厚度精度在带钢全长98%以上达到±（30～40）μm，板形精度达到30～40 IU。冷轧板带的厚度精度达到±（4～6）μm，板形精度达到6～7IU，无取向硅钢厚度精度达到±3.5μm，板形精度达到6IU。
在冷轧板带表面缺陷在线检测上，北京科技大学高效轧制国家工程研究中心与国外合作已经开发出基于图象分析的冷轧板在线表面缺陷检测仪，并已成功应用于武钢海南冷轧厂的可逆式冷轧机上。宝钢、武钢和鞍钢等企业的板带生产线都已安装了板带表面质量在线监测系统。
节能技术与装备迅速推广应用
除连铸坯热装热送比不断提高以外，蓄热式加热与汽化冷却等节能技术与装备迅速推广应用，取得了显著降低轧钢工序能耗的良好效果。但与先进国家相比，仍有一定的差距，主要表现在高附加值产品种类及其质量与国际先进水平仍然有较大差距或尚不能生产，需要进口；先进钢铁材料产品所占的比例偏低；劳动生产率偏低；能耗、环境负荷高的问题显著；缺乏原创的技术及自主研究开发的核心技术，板带材冷、热轧的先进装备及控制技术仍然主要依靠从国外引进，具有自主知识产权的热轧、冷轧、中厚板装备与技术的推广应用速度仍然缓慢。
轧钢技术在“十一五”期间应重点开发的品种和技术发展目标
1 应重点开发的产品方向
我国轧制产品方面一直存在中、低档产品多，高档产品少的矛盾，直到2006年进口钢材仍有2000万t左右，其吨钢价格比出口钢材的平均价格约高400美元以上。这表明进口产品的档次高，而出口产品为中、低档产品。因此在“十一五”期间，应优先开发以下产品：
1) 高强度、高韧性钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有高强度、高韧性船板（σs400、500、800MPa级高低温冲击韧性、抗层状撕裂）；高强度、低屈强比抗震钢板（σs不小于500MPa，σs/σb不大于0.8）；高强度管线钢板（X80、X100）；汽车轻量化用高强度钢板（表面高强度BH、IS、IF 钢板，600～1200MPa级热轧和热镀锌板，1000～1430 MPa级冷轧板）；抗层状撕裂Z向中厚板（海洋平台、建筑梁柱用板）；高强度特厚板（σs400～500MPa、厚200～400mm）；高性能压力容器、锅炉用钢板（σb510～780MPa、调质、抗低温冲击性优良、焊接性优良）；高强度石油套管及高硫套管（σs965MPa、焊管552MPa、抗硫758～862MPa）；超高压天然气输送管道钢管；高质量预应力钢丝、绞线、钢棒（低温韧性、1500～2000MPa、钢棒Ф50mm、盘重 2.4t）；推广III、IV级钢筋（σs400、500MPa、σb/σs大于1.25）。
2) 耐火、耐候、抗震钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有：耐火、耐候钢板（σs600℃不小于2/3σs常温，σs/σb小于0.8）；建筑用高性能钢板与H型钢系列化品种（完善开发σb490～780MPa，0、-20、-40℃时AkV不小于47、60、80J或100J，σs600℃不小于2/3σs常温，耐大气腐蚀为普通钢材2～8倍，σs/σb小于0.8，满足Z15、Z25、Z35性能要求，焊接可承受最大线能量50～100kJ/cm，严格控制Ceg 或Pem，板厚不大于50mm不预热或能加热不产生焊接冷裂纹，高尺寸精度的钢板与长材）；桥梁与隧道用的高强度耐候钢材（σb590～950MPa时， -20、-40、-60℃时AkV不小于47、60、80J或100J，实物性能不小于150J或200J，耐大气腐蚀性能为普通钢材2～5倍、不大于 50mm厚钢板不预热或稍加预热不产生焊接冷裂纹的钢板或长材）。
3) 环保、节能新型钢材 这类钢材需完善、推广应用与研发的主要品种有：可重复使用、易于回收与拆卸的建筑节能钢材（如差厚钢板、最大斜度4.0mm/m，厚50～75mm，厚差 3.0～30mm）；超深冲、高强度、薄壁彩色涂层钢板；超轻型汽车和家电用多层复合，高抗腐蚀性、高成型性、抗噪声新型钢板；薄带坯连铸直轧硅钢、不锈钢、碳工钢、低碳钢；高精度厚壁热加工用钢管等。
4) 耐腐蚀及特殊性能钢材和高纯净材料 这类钢材需完善、推广应用和研发的主要品种有：先进高强度钢板（CP、TRIP）；汽车、家电及建筑用涂镀钢板新产品（高成型性、抗菌、耐污染、耐腐蚀、自润滑、耐紫外线照射与环保性）；超低碳铁素体冷轧不锈钢板、压花与电化学着色板；双相及含银高强、抗蚀、抗菌不锈钢板；铬系不锈钢的开发与推广应用（Cr17表面加工2B、BA级，冷加工γ大于1.0；00Cr12Ni6Ti；200系列、301系列不锈钢）；连续柔性油井管及特殊扣套管；冲压用润滑钢板；高性能电工钢板（高性能取向硅钢，B800不小于1.90T，0.27mm厚时，P1.7/50不大于0.95W/kg；0.23mm厚时， P1.7/50不大于0.90W/kg；高饱和磁感纯铁型取向钢；高性能无取向电工钢，B5000不小于1.63T，0.5 mm厚时，P1.5/50不大于2.30W/kg ，0.35mm厚时，P1.5/50不大于2.10W/kg、高效电机用钢0.5mm厚时，P1.5/50不大于4.5W/kg，B5000不小于 1.79T）；具有特殊功能的复合智能钢材（如光电表面和温度指示，防止土壤腐蚀等）；大口径耐腐蚀输送用钢管；超临界、超超临界锅炉及电站钢管；大口径厚壁建筑用钢；深海管线钢管；超长寿命光纤传送系统用管；不小于300km/h高速铁路用钢轨与新一代铁路用钢材；高档汽车用弹簧、冷镦钢材等。
2 关键轧钢技术的开发应用和发展目标
1) 总体目标 轧钢重大装备实现国产化，技术达到国际先进水平；充分发挥形变与相变的耦合作用，大幅度提高产品性能和开发新钢种；轧制的形状与尺寸精度全面达到国际先进水平；实现全数字化、智能化的轧制工艺、装备与质量控制；大力发展钢材深度加工，延伸产业链，开拓钢材发展的新领域；轧钢工序能耗降低20%。
2) “十一五”期间目标 连铸坯热装率达到60%～70％；工序能耗达到国际先进水平；开发上述一系列新产品，替代大部分高端产品的进口；普通碳素钢保持韧性的同时，强度提高30％；轧材精度基本达到国际先进水平。
结语
进入新世纪以来，我国钢铁工业的钢材产量始终保持在世界第一的地位，钢材生产已整体开始供大于求的新阶段，但是相当一段时间仍然存在以下结构性矛盾：先进产能与落后产能并存；高端产品产能不足与低端产品产能过剩并存；产业集中度很差，原材料和能源支撑矛盾突出等。这就要求钢铁工业在结构调整上加大淘汰落后工艺装备产能的力度，转变增长方式，加快技术升级和开发新品种，加快产业的并购、重组，在转变增长方式方面要重视钢铁产业链的延伸，发展钢材的深度加工，以迎接“十一五”期间钢材生产品种和质量的大发展。
