宝钢热轧带钢生产技术发展及展望（上）

作者：TNCSTEEL     来源：TNC数据库     发表时间：2008-11-12     浏览次数： 141    字号：大  中  小
内容摘要 2007年，宝钢热轧带钢年轧制量达1797万t，热轧品种(包括供冷轧原料)200多个。至2007年底，热轧带钢累积轧制量达15091万t。
前言
1989年8月3日2050mm热轧第一卷落地，标志着宝钢正式加入了热轧板带钢产品生产与技术开发的行列。从第一卷投产至今，宝钢热轧板带钢生产技术从引进到开发已走过了18年。18年来，宝钢热轧板带钢生产技术和产品从无到有，到领先于全国，而今已跻身于国际先进行列，拥有5条现代化的热轧宽带钢生产线，开发了一系列热轧带钢生产工艺技术、过程控制设定模型与控制技术，以及板带钢产品等。2007年，宝钢热轧带钢年轧制量达1797万t，热轧品种(包括供冷轧原料)200多个。至2007年底，热轧带钢累积轧制量达15091万t。本文将对宝钢热轧带钢生产技术18年来的发展进步进行总结，并对今后发展方向进行展望。
1　宝钢热轧带钢生产技术发展的三个里程
纵观宝钢热轧带钢生产技术的发展，可以分为三个里程(见图1)。从1989年8月3日2050mm热轧建成投产开始到1996年12月12日1580mm热轧的建成为止，可以概括为第一里程，在这期间宝钢仅有1套热轧宽带钢轧机，即2050mm热轧，热轧产品也仅局限于常规碳钢；从1996年12月12日1580mm热轧建成投产开始到1998年11月17日宝钢集团公司成立为止，可以概括为第二里程，宝钢拥有2套热连轧宽带钢轧机，即2050mm热轧和1580mm热轧，产品品种进一步拓展到冷轧镀锡板用原料；从1998年11月17日宝钢集团公司成立以来至今，可以概括为第三里程，宝钢热轧宽带钢轧机从2套发展到5套，产品品种从碳钢进一步拓展到无取向硅钢、不锈钢和特钢。

1.1　第一里程——2050mm热轧的建成与管线钢和O5板的开发
2050mm热轧的投产标志宝钢具备了进行热连轧宽带钢生产技术学习、研究与开发的设备条件。这是一套在当时具有世界先进水平、现在运行性能仍然卓越的热连轧机。全套设备和技术由德国SMSD公司总承包，其中，电气及计算机控制系统由Siemens公司分包，加热炉由法国斯坦因公司分包；开工指导与一贯制技术指导，以Thys-sen2250mm热轧为样板，由德国Thyssen钢铁公司承担。采用了当时热轧带钢领域的一系列先进技术：
l         具备完整的四级计算机管理与控制系统；
l         粗轧采用带液压短行程控制的立辊轧机进行宽度控制；
l         精轧采用电动与液压联合压下进行厚度控制，采用七机架CVC工作辊与液压弯辊进行板型控制；
l         通过机架间冷却水和轧制速度控制实现终轧温度的准确控制；
l         通过层流冷却集管的开闭控制实现卷取温度的准确控制等。
这些技术的采用为宝钢热轧带钢控轧控冷技术的应用及其相应产品的开发，为宝钢热轧产品具有高尺寸精度、良好板型和卷型等质量指标提供了前提条件。
2050mm热轧设计年产能400万t(3座加热炉时)，经过3年多时间的爬坡后，于1993年实现年达产(415.6万t)，到1996年产量达到455.2万t热轧钢卷，超设计产能13.8%。设计生产规格为(1.2～25.4)mm×(600～1900)mm。设计生产的主要钢种为：碳素钢、微合金钢和低合金钢；主要品种为：冷成型用钢、一般结构和焊接结构用钢、汽车结构用钢、船体结构用钢、压力容器用钢、耐腐蚀用钢，以及螺旋焊管用钢等，其中60%供宝钢分公司2030mm冷轧，其余为热轧商品材。
随着2050mm热轧的投产，从1990年起宝钢开始开发X系列管线钢，到1995年，宝钢在高韧性管线钢研究的基础上，转入了工业性批量生产，至1996年底，宝钢生产的X系列管线钢钢级已涵盖X42～X65，规格拓展到厚10mm。从1995年起，随着宝钢冷轧汽车外板的开发，热轧开始开发以IF钢为代表的冷轧O5板用原料热轧卷，至1996年底热轧基本掌握了冷轧O5板原料生产技术，1996年全年共轧制了IF钢约5190t热轧钢卷。在这一时期，宝钢热轧耐候钢的开发主要集中在铁路车辆用钢系列，于1990年成功开发了用于铁路货车制造的B490NQR，1991-1994年间开发了用于铁道客货车和铁道集装箱制造的B480GNQR。随着世界集装箱制造行列向中国的聚集，宝钢热轧于1996年开始研究、试轧用于海洋运输集装箱制造的薄规格B480GNQR高耐候热轧板(以下简称“热轧集装箱板”)。薄规格热轧集装箱板的成功开发为随后打破国内集装箱行业钢材依赖进口的局面，并进一步为宝钢占领国内集装箱制造用热轧钢板市场奠定了基础。
在这一时期，配合热轧产品的开发，宝钢逐步应用和掌握了一系列热轧带钢生产技术。随着X系列管线钢的研制和大生产，热轧从了解控轧与控冷技术提高到了应用和掌握这一技术；随着冷轧汽车外板(O5板)用原料热轧卷的开发，在热轧带钢表面质量控制技术上，宝钢逐步从带钢表面划伤和氧化铁皮压入等问题，提高到了辊面氧化膜剥落和带钢表面氧化铁皮细孔的控制，并于1996年在2050mm热轧精轧机组上成功应用了轧制工艺润滑技术，这是国内应用该技术的第一套热轧带钢轧机；此外，这期间还开发应用了热装热送技术，改造了精轧板型控制系统，提出并实施了设备功能与设备精度管理等。
1.2　第二里程——1580mm热轧的建成与镀锡板和集装箱板的开发
1996年12月12日1580mm热轧的投产，标志着宝钢热轧带钢生产技术的发展进入到了第二里程。1580mm热轧主轧线引进了在当时具备世界先进水平的、由日本三菱重工(MH)设计的机械设备和日本三菱电机设计的电气控制系统，由日本新日铁钢铁公司承担部分开工指导。该套轧机在国内首次采用了板坯定宽侧压技术、带坯边部加热技术、轧辊成对交叉(PC)板型控制技术、在线磨辊(ORG)技术、电气传动数字化控制技术、轧线主辅传动全交流调速技术等当时热轧带钢生产技术领域的最新技术，具备完整的四级计算机管理与控制系统。1580mm热轧的建成，使宝钢热轧同时拥有了两种典型的热轧带钢轧机——CVC轧机和PC轧机(目前国内外仅此一家钢厂同时拥有这两种不同类型的热轧机)，对于宝钢乃至全国了解、掌握两种不同类型轧机的特性具有重要意义。
1580mm热轧设计年产能279.36万t(3座加热炉时，包括7.17万t取向硅钢)，1998年产量达到230万t(图1)，达到2座加热炉时的年设计产能。设计生产规格为(1.5～12.7)mm×(700～1430)mm。1580mm热轧设计主要为其后建设的冷轧机(1420mm冷轧、1550mm冷轧)提供原料，生产钢种为低碳软钢、结构钢、低合金钢、冷轧镀锡板和无取向硅钢用原料热轧卷等。
随着1580mm热轧的投产，宝钢开始开发冷轧镀锡板用原料，于1997年3月15日成功试轧了镀锡板用原料热轧卷，到1998年初，随着1420mm冷轧及其镀锡机组的投产，宝钢1580mm热轧开始大批量轧制冷轧镀锡板用原料热轧卷，至1998年底，宝钢热轧已基本掌握了冷轧镀锡板用原料热轧生产工艺技术，1998年全年共轧制冷轧镀锡板用原料热轧钢卷14.7万t。
在这期间，宝钢2050mm热轧增建了4#加热炉，于1998年8月投入使用，当年宝钢2050mm热轧年产量达到了481.9万t热轧卷，至此，宝钢热轧带钢年生产能力达到了711.9万t。
在这期间，X42～X65级别的热轧X系列管线钢全部转入工业化批量生产；1997和1998年热轧(以2050mm热轧为主)轧制的冷轧O5板原料钢卷分别达到了2.9万t和7.4万t；1997-1998年，宝钢热轧耐候钢产品开发重点转移到了用于海洋运输集装箱制造的薄规格B480GNQR高耐候热轧板，1997年热轧成功开发了2.0mm和1.6mm的薄规格B480GNQR热轧板的生产技术，并转入大批量生产；随后，宝钢热轧集装箱板的产量迅速扩大，从而打破了国内集装箱行业钢材依赖进口的局面，并进一步占领了国内集装箱板市场。此外，宝钢还在2050mm热轧成功开发了热轧不锈钢生产技术，于1997年12月成功试轧了奥氏体不锈钢，从1998年开始进行批量轧制，成为当时国内唯一能够生产高质量宽薄规格热轧不锈钢卷的热带钢轧机。
在这一时期，随着轧辊制造技术的进步，2050mm和1580mm热轧分别于1997年和1998年开始试用高速钢工作辊(F3)，对随后热轧轧辊单耗的降低发挥了重要作用。
1.3　第三里程——全面进入硅钢不锈钢及热轧高强钢生产技术领域
1998年11月17日宝钢集团公司成立，标志宝钢热轧带钢生产技术的发展进入到了一个崭新的历史时期。1998年年底以来，宝钢热轧宽带钢轧机从2套发展到了5套，产品品种从碳钢进一步拓展到无取向硅钢、取向硅钢、不锈钢和特钢领域。
1.3.1　梅钢分公司1422mm热轧加入到宝钢热轧
1999年，随着梅钢分公司加入宝钢集团，宝钢热轧带钢生产机组达到了3套(宝钢分公司2050mm热轧、1580mm热轧，梅钢分公司1422mm热轧)。其中，梅钢分公司1422mm热轧是全线引进的日本界厂的二手设备，于1996年3月建成投产，到1999年产量达到71.66万t。同年，宝钢分公司热轧年产量达到798.8万，t至此，宝钢热轧带钢总产能达到了870万t/a(图1)。
1422mm热轧投产后，于2002-2006年分两步实施了系统性的改造，形成了目前的“2架粗轧机+热卷箱+7机架精轧+层流冷却+2台卷取机”的生产工艺布置，改造后的设计生产能力为年产303万t热轧钢卷。改造后的1422mm热轧采用了德国SMSD公司的CVC轧机和美国GE公司的过程控制与电气控制系统。
1422mm热轧完成改造后，宝钢在热轧带钢过程控制设定模型与控制系统上同时拥有了德国Siemens、日本三菱电机和美国GE的技术，对于宝钢自主开发热轧过程控制技术具有重要意义。
1.3.2　不锈钢分公司1780mm热轧的建成与不锈钢热轧生产技术的开发
2003年12月7日不锈钢分公司1780mm热轧建成投产，标志宝钢热轧正式进入了不锈钢产品生产领域。1780mm热轧主轧线引进了日本三菱重工(MH)设计的机械设备和日本TMEIC设计的电气控制系统，由日本川铁钢铁公司承担不锈钢产品开工指导。该套轧机在宝钢首次采用了热卷箱(CoilBox)技术，首次成功应用了在线磨辊(ORG)技术。
1780mm热轧设计年产能282万t(2座加热炉时，包括70万t不锈钢)，于2004年7月实现月达产，2004年产量达179.6万t热轧钢卷。同年，宝钢分公司和梅钢分公司热轧钢卷年产量分别达到930万t和258万，t至此，宝钢热轧带钢总产量达到了1372万t/a(图1)。
1780mm热轧设计生产规格为(1.2～12.7)mm×(750～1630)mm；设计生产钢种为：低碳钢、低合金钢、双相钢(DP)、不锈钢，设计产品的最高抗拉强度达到750MPa(其中DP钢按800MPa考虑)。
随着1780mm热轧的投产，宝钢热轧正式开始开发不锈钢热轧钢卷生产技术，并于2004年4月23日成功轧制了SUS304不锈钢卷，2004年共生产热轧不锈钢卷14.13万，t品种包括300系列和400系列；到2006年，热轧不锈钢卷年产量已超过设计产量，达到94.5万t。至此，宝钢已掌握了热轧不锈钢卷生产工艺技术。
1.3.3　宝钢分公司1880mm热轧的建成与取向硅钢热轧生产技术的开发
2007年3月30日，宝钢分公司1880mm热轧建成投产，标志宝钢热轧正式进入取向硅钢生产技术领域。1880mm热轧主轧线引进了日本三菱重工(MH)设计的机械设备和日本TMEIC设计的电气控制系统(其中过程控制系统L2由宝钢自主开发)。该套轧机在国内首次采用了：①粗轧高速大压下轧制与“电动压下+液压压上”技术；②中间带坯加热器与边部加热器联合控制中间带坯温度均匀性的技术；③“PC轧机+WRS轧机+ORP”的板凸度、平直度与轮廓形状联合控制技术；④带钢轧后分段快冷与低温卷取控制技术；⑤冷热坯分开装炉交叉轧制技术；⑥高压力小流量的高效除鳞技术等当前热轧带钢生产领域的先进技术。
1880mm热轧设计年产能370万t热轧钢卷(包括10.12万t高温取向硅钢热轧卷)，设计生产规格为(1.2～19.0)mm×(700～1730)mm。设计生产钢种可分为两大类：碳钢和硅钢。碳钢包括抗拉强度在1200MPa以下的所有钢种，如：普碳钢、低碳/超低碳钢(包括IF钢)、低合金/微合金钢(HSLA)、热轧相变强化高强钢(包括DP、TRIP、MS)；硅钢包括冷轧高牌号无取向硅钢和取向硅钢用原料热轧卷等。其中，设计生产的热轧低合金/微合金高强钢最高抗拉强度级别为800MPa，最高屈服强度级别为700MPa；热轧相变强化高强钢最高抗拉强度级别为1200MPa，最高屈服强度级别为800MPa。
1880mm热轧于2007年9月实现月达产，2007年共生产热轧钢卷183万；t同年，宝钢分公司2050mm热轧和1580mm热轧、梅钢分公司1422mm热轧、不锈钢分公司1780mm热轧年产量分别达到559.84万t、403.3万t、332.40万t和318.75万t热轧钢卷。至此，宝钢热轧带钢年总产量达到了1797.3万t热轧钢卷，年生产能力达到了1980万t。
1.3.4　第三里程期间宝钢热轧带钢品种开发与工艺技术应用
1999年以来，宝钢热轧带钢品种开发与工艺技术应用加速发展。在X系列管线钢产品方面，先后开发了抗硫化氢管线钢HICX42～X65，X70于2000年转入大生产，并开发了X80(2005年)；在热轧集装箱用钢方面，开发了高强钢BS700MC；在热轧耐候钢方面，开发了高强度铁路车厢用钢Q400NQR、Q450NQR1和Q550NQR1；在高强度结构用钢方面，开发了BS550MCK4、BS600MC、BS600MCJ4和BS700MCK2；在刀模锯片用工具钢方面，开发了30CrMo、50Mn2V、65Mn、H42B、S45C；热轧酸洗板钢种达到90多个；无取向硅钢进一步向中高牌号发展；此外，还开发了热轧相变强化高强钢，取向硅钢也已开始前期试轧。
在工艺技术开发应用方面，先后实施了镀锡板断面局部高底点控制技术、镀锡板硬度均匀性控制技术、无取向硅钢边部厚度减薄控制技术；高速钢轧辊使用技术进一步推广，并逐步将支撑辊材质升级到Cr5；进行了带钢轮廓控制与自由轧制技术的前期开发；随着1880mm热轧的建设、投产，应用了蓄热式燃烧技术、汽化冷却技术、高效除鳞技术、粗轧高速大压下技术、中间带坯温度均匀化技术、在线磨辊技术、带钢轧后分段冷却与低温卷取技术等。