技术轧制技术和产品开发向绿色化方向发

近年来，钢铁工业的快速发展在满足国民经济需要的同时，也给社会造成了一系列的问题。首先是能源、资源短缺，其次是环境污染问题。轧制过程是影响钢铁材料全生命周期的行为，将会对社会和环境产生深远影响。目前轧制技术和品种开发正朝着绿色化方向发展，所谓绿色化，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。目前的研发重点包括高质量、高效率和高精度制造技术、产品低成本减量化成分设计、节能减排连续化生产工艺等。

1高质量、高效率和高精度制造技术

板带的外形尺寸包括厚度、宽度、板形、板凸度、平面形状等。在所有的尺寸精度指标中，厚度精度指标是最重要的指标。通过对轧制过程控制计算机的高精度设定和基础自动化AGC控制系统的改进，厚度精度已达到很高的水平。为提高板带钢的板形质量，板形控制技术取得了长足的进步。然而，随着高强度钢板应用的不断增加，轧机负荷不断加大，使得高精度尺寸控制变得极为困难。为实现高强度钢板的高效率生产，开发出自由程序精轧技术、控制带钢跑偏的高速通板技术以及使生产效率最大化的轧机节奏控制技术；为实现高强度钢板的高质量制造，开发出在水冷过程中可以高精度测量温度的温度计以及全面温度控制系统。该系统通过对带坯加热温度控制、精轧机机架间的冷却控制以及输出辊道（ROT）冷却过程中带钢温降的精细控制，实现从精轧前到卷曲全过程的温度全面控制。

新世纪以来，针对传统控轧控冷技术存在的问题，提出了以超快冷为核心的新一代TMCP技术。新一代控轧控冷技术采用冷却速度可调、可以实现极高冷却速度、冷却均匀的控制冷却系统，利用各种强化机制，对钢材的相变过程进行控制，可以明显提高钢材性能。

2产品低成本减量化成分设计

为应对资源的日益短缺，在成分设计方面，在保证质量的前提下，尽量减少合金元素的用量，或者使用低成本的元素取代高价值的元素。在实现成分设计减量化、降低钢材成本的同时，也更有利于材料的循环使用。

为降低高价镍金属的使用量，对安全性与9%Ni钢板相同的新材料进行了开发。目前利用TMCP工艺开发出镍含量为6.0%-7.5%的低温压力容器用镍钢板。为推进奥氏体不锈钢的省资源化，在四个方向进行研发。首先是用Mn代替Ni，为进一步提高耐蚀性，还可以利用强奥氏体形成元素N，形成高Mn系不锈钢。其次削减Ni含量，不形成奥氏体单相组织，形成奥氏体和铁素体组织的双相不锈钢。第三是开发基本不用Ni的铁素体不锈钢。第四是开发省Cr型铁素体不锈钢。此外，新日铁住金开发了可代替SUS使用的新双相不锈钢NSSC。这种钢的化学成分为21Cr-2Ni-3Mn-1Cu-N，因具有低Ni、低Mo节约型双相不锈钢优良的价格和SUS钢2倍的强度，在使用时可进行材料的薄壁和轻量化设计。在耐点蚀性、耐酸性、耐应力腐蚀裂纹性等方面，其具有与SUS同等以上的性能。而且，其具有与SUS同等的大线能量焊接性能。为应对汽车部件小型化的要求，山阳特钢公司开发了可将轴承长寿命化、小型化的新等级轴承钢（PremiumJ2）。与一般轴承钢相比，PremiumJ2的疲劳寿命下限值可提高3倍。

为增大油气输送量，陆地用管线钢管向大口径方向发展，而且为降低长距离输送成本，提高输送压力，要求使用可以使管壁减薄的高强度钢管。目前通过改变加速冷却时的冷却速度，开发出提高均匀伸长率的X管线钢管和铁素体-贝氏体两相组织的高均匀伸长率的X管线钢管；深海用管线钢管为防止海水压力导致的钢管压溃，不断向厚壁化方向发展。同时，为应对不同的油气质量和使用环境，开发出耐H2S腐蚀、耐CO2腐蚀等各种耐腐蚀管线钢以及抗大变形管线钢等。

3节能减排连续化生产工艺

为节约能源和降低生产成本，轧制工艺不断向连续化的无头轧制方向发展。20世纪90年代，日本川崎制铁将热连轧中间坯焊接起来，开发成功常规板坯连续化的热轧无头轧制技术。近年，韩国POSCO钢铁公司浦项钢铁厂在热连轧机精轧机组前通过机械剪切-压合方法将中间坯连接起来，实现热连轧的无头轧制。而且，该公司通过对短流程生产线的改造，开发了POSCO无头轧制技术。意大利Arvedi在ISP生产工艺的基础上成功开发ESP无头轧制生产工艺。该生产线总长仅有m，连铸和轧制工艺直接串联，显著降低成本。与传统薄板坯连铸连轧工艺相比，ESP工艺的能源和水消耗大幅降低。根据最终产品的不同，能耗降低50%-70%，水耗减少60%-80%。ESP无头轧制技术除在意大利Arvedi克雷蒙娜厂投入运行以外，年中国某钢铁企业从西门子订购两条ESP无头带钢生产线，预计年投产运行。无头轧制技术在薄规格热轧带钢轧制和“以热带冷”等方面发挥了重要作用。

双辊薄带铸轧技术是当今世界上薄带生产的前沿技术。目前，具有代表性的工艺有美国纽柯公司Castrip、欧洲Eurostrip、韩国浦项Postrip、日本新日铁Hikari、宝钢Baostrip以及东北大学RAL硅钢薄带铸轧等，其中工业化水平最高的是Castrip生产线。Castrip薄带铸轧技术的特点是金属凝固与轧制变形同时进行，在短时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程。该技术由于浇铸的带钢极薄，厚度在1.1-2.0mm之间，其后道工序所需的轧制能大幅降低。与传统热连轧工艺相比，Castrip工艺可节约80%-90%能耗，可减少70%-80%的温室气体排放。美国纽柯钢公司Castrip设备自年商业化生产超薄铸带（UCS）以来，近期正在着力开发屈服强度为MPa的结构钢，以扩大向市场投放的薄规格热轧产品的范围。通过少量冷轧结合回复退火，开发了用于冷成形的高强度、涂镀结构产品。此外，为提高钢的强度，还采用了各种成分设计。韩国浦项poStrip薄带铸轧技术主要用于生产奥氏体不锈钢。我国自50年代开始进行薄带连铸技术的研究，近年开始进行工业化的实用研究，目前正在建设生产线。研究工作重点在于探索哪些材料应用铸轧技术可以得到普通方法得不到的高性能和新性能，目前在高磷碳钢、铁素体不锈钢、硅钢、TWIP钢的薄带铸轧方面取得重要进展。

4结语

不断进行技术创新和设备改进，开发具有高强度甚至超高强度、优良耐蚀性能、成形性能和高表面质量的钢材产品，节约能源、节省合金元素、减少工序、降低成本，仍是未来轧制技术和产品开发的主要方向。