低温轧制技术在钢铁工业中的应用浅谈

    1.前言

    2003年，我国钢材产量首次突破2亿吨，达到了历史新高。钢铁工业是能源消耗大户，在产量不断增长的背后，我国是否能在相当长的一段时间保证我国钢铁行业的能源供给，保证我国钢铁工业的持续性发展，是我们不得不考虑的问题。鉴于我国缺水少矿和供电严重不足的国情，能源问题将是我国钢铁工业可持续发展的瓶颈。有的学者说：“中国GDP只占世界总量的4％，但中国却消耗了世界能源总消费的30％”，显然中国正在走一个高耗能的经济发展之路。如果继续走这种高耗能之路，中国经济将不堪重负。在这种大背景下，节能降耗，走可持续性发展之路，成为钢铁工业发展的必然选择。

    冶金工业规划研究院一直致力于钢铁工业的可持续性发展的研究，根据鞍钢、武钢、邯钢等企业的实际情况，编制了相应的节能规划，取得了良好的经济效益，保有节能降耗技术的第一手资料。因为低温轧制技术可降低能耗，又可提高产品质量，是规划院划中，考虑的重要因素之一。

     2.低温轧制技术的应用

     2.1低温轧制技术的优缺点

     优点主要有：（1）在加热工序中节约能耗，综合平衡后，可节能15％左右。（2）减少氧化铁皮的生成量；（3）减少轧辊由于热应力而造成的断裂现象，减少氧化铁皮对轧辊的磨损；（4）细化晶粒组织，提高钢材的组织性能。

    缺点：（1）增加扭矩、轧制力和轧制功率；（2）降低产品的塑性；（3）恶化咬入条件[1]。    

    2.2低温轧制的条件

    （1）钢种：适用于低温轧制的钢种很多，从低碳钢、中碳钢、 高碳钢到调质钢、轴承钢和弹簧钢，都可用低温轧制工艺。对于合金含量较高的钢种，轧制变形抗力大，不适用低温轧制[2]。

    （2）轧机的刚度和电力设备都能满足要求。

    （3）轧机为连续紧凑式布置，轧件本身的变形热与轧制过程中的散热基本上平衡，温降小。

    （4）轧制线上安装保温罩，以保证足够的精轧温度。

    2.3某钢厂三轧厂应用低温轧制的企业效益

    通过实施低温轧制 , 某钢厂三轧厂的燃料消耗指标明显下降 ,由原来的 48ｋｇ标煤 /ｔ下降到40ｋｇ标煤 /ｔ以下 ，节省 8kg 标煤/t，折合20.72kwh/t钢。连铸坯加热时的氧化铁皮明显减少,烧损下降了 0.1 %左右。但降低轧制温度 ,轧机能耗要上升 ,经测试 ,采用低温轧制时轧机电耗上升幅度平均为1 2 %,轧机吨钢电耗上升 5.43kW·h/ｔ总体平衡后，可节约能源15.29kWh/t钢。1kWh电的价格按0.5元计算，可节约7.65元/t钢。规模按50万t/年，一年可节约资金382万元[3]。

    3.实现低温轧制应考虑的几个因素

    3.1严格控制钢坯的温度

    在不同温度条件下形成的二次氧化铁皮的组成不同 ,工作辊的磨损也不同。当温度低于 900℃ 时 ,带钢表面的氧化层主要是 FeO,并带有少量的Fe3O4,而无 Fe2O3 。但当温度上升至 900℃ 以上时,Fe O减少,Fe3 O4增多,同时生成 Fe2O3 。Fe3O4和 Fe2O3 比 FeO更硬更耐磨[4]。因此,当带钢超过 900℃ 时,轧辊的磨损比温度较低时更为严重。从减缓轧辊磨损、提高热轧带钢表面质量的观点出发 ,希望精轧区带钢温度尽可能低。但是，还应考虑到轧机的轧制能力。

    综合考虑，低温轧制的温度应考虑到以下几个方面： (1)为保证被轧产品的性能均匀 ,精轧最后道次的变形必须在奥氏体区完成;(2)为了既保证由于外加各种合金元素引起的炭化物的固溶 ,又防止由于加热温度过高引起的晶粒过度粗大对最终成品质量带来不利影响 ,板坯出炉温度应当控制在一合适的范围内；（3）轧机的轧制能力。表1为不同钢种适宜低温轧制的温度。   

     表1不同钢种适宜低温轧制的温度

    3.2采用润滑轧制工艺

    由于轧机的轧制能力的不足，影响了低温轧制技术的应用。在轧制过程中采用热轧润滑工艺，可有效的降低轧制力。而且，采用润滑轧制工艺，可减少轧制摩擦，能有效的提高轧辊的使用寿命和成品的表面质量。某钢厂热轧板厂于2003年9月初润滑轧制全自动投入到生产中，效果显著。经测试，各机架轧制力平均下降11.62％，其中F2、F3分别下降了15％以上。轧辊轧制公里数由原先的 60公里 提高到 80公里 ；辊耗下降了30％。

    3.3提高轧机的轧制能力

    作为低温轧制的进一步应用，必须进一步完善控轧工艺。新型的控轧工艺与传统控轧工艺不同之处是低温大压下，要求单位轧制压力不小于12kN/mm。目前最高单位轧制压力已达25kN/mm以上。为了实现新型控轧工艺在企业的应用，提高轧机的轧制能力势在必行。某钢厂 2800mm 中厚钢板轧机采用了90年代世界先进的控轧控冷技术，代表着国内控轧技术的先进水平。简单介绍一下其轧机的配置情况[5]。

    某钢厂 2800mm 中厚板轧机的单位轧制压力为19.60kN/mm。由于在低温下使用大压下量会影响板厚的一致性，因而快速、高效的液压AGC在控轧中具有特殊的重要性。某钢厂采用的是由英国Kaevanar Metal公司引进的稀油液压AGC系统。主要参数为最大额定轧制力：55000kN；最大安全过负荷力：60000kN。

    4.结束语

     采用低温轧制生产工艺不仅可有效的节约能源，而且还使产品提高了表面质量，具有高的强度和韧性，无论是单纯的冷加工和热处理，都无法达到三者都具备的优良品质。控轧控冷工艺作为低温轧制的进一步应用，人们一直在积极的研究和探索，以期在轧钢工艺中更好的应用。

（冶金工业规划研究院轧钢处）

参考文献

[1] 潘锋，浅谈现代轧钢措施，海南矿冶，1995（2）：23～25

[2 ]冀伟，低温轧制、温控轧制，天津冶金，2002（2）：48

[3]诸葛铭毅等，45钢低温轧制的生产实践，Steel Rolling，2003（4）：19～21

[4]Magnee A, Gaspard C and Gabriel M. Wear Behavior of Steels for Hot-working Rolling Mill Rolls. CRM Report, 1980; 57(1 2 ):2 5～3 9

[5] 马占华，董世文.酒钢中厚板轧机的控制轧制与控制冷却，钢铁，1999，34（7）：35－37