鋼鐵軋制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展趨勢(shì)探索

蔡富強(qiáng)

摘 要：軋制是金屬塑性加工成形的主要方法。金屬在軋機(jī)上通過(guò)旋轉(zhuǎn)的軋輥之間產(chǎn)生連續(xù)塑性變形，在改變尺寸形狀的同時(shí)，使組織性能得到控制和改善。軋制的方式和種類很多，有熱軋、冷軋和溫軋，板帶軋制、管材軋制、型線材軋制、周期斷面軋制、以及特種軋制等。軋制主要涉及金屬塑性加工力學(xué)、金屬材料科學(xué)與工藝、計(jì)算機(jī)與數(shù)值模擬、自動(dòng)化、智能化與信息技術(shù)等相關(guān)理論與技術(shù)。

關(guān)鍵詞：鋼鐵軋制技術(shù) 進(jìn)步 發(fā)展趨勢(shì)

1鋼鐵軋制機(jī)械及分類

1.1鋼鐵軋制機(jī)械

軋鋼機(jī)械或者稱軋鋼設(shè)備指的是在將原材料加工成成品的過(guò)程中最關(guān)鍵的機(jī)械設(shè)備，通常包括軋鋼機(jī)器和協(xié)助設(shè)施構(gòu)成的機(jī)組。能夠使得軋件發(fā)生形變的設(shè)備稱之為軋鋼設(shè)施體系。主機(jī)的種類和特點(diǎn)通常能夠反映整個(gè)鋼鐵生產(chǎn)車間的級(jí)別，協(xié)助設(shè)施則具有種類廣、數(shù)量多的特點(diǎn)，占據(jù)著設(shè)施整體質(zhì)量的絕大部分。軋鋼機(jī)械的革新與鋼鐵軋制技術(shù)息息相關(guān)，軋機(jī)的性能和參數(shù)以及制造工藝決定軋件的質(zhì)量和性能。

1.2軋鋼機(jī)械分類

按照用途，可以將鋼鐵軋制機(jī)械設(shè)備分為開(kāi)坯機(jī)、型鋼軋機(jī)、熱軋板帶軋機(jī)、冷軋板帶軋機(jī)、熱軋無(wú)縫鋼管軋機(jī)、冷軋鋼管軋機(jī)、特殊用途軋機(jī)等，不同的設(shè)備具有不同的用途和性能.

2鋼鐵軋制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展歷程

2.1建立鋼鐵生產(chǎn)的信息物理系統(tǒng)

我國(guó)鋼鐵工業(yè)絕大多數(shù)企業(yè)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了機(jī)械化和自動(dòng)化。但是目前生產(chǎn)過(guò)程和產(chǎn)品質(zhì)量不夠穩(wěn)定，作為流程工業(yè)重點(diǎn)要求的均勻性和一致性也差強(qiáng)人意。對(duì)此，除了要加強(qiáng)管理和提高操作技術(shù)水平外，必須在加強(qiáng)數(shù)字化和信息化建設(shè)的基礎(chǔ)上，大力開(kāi)發(fā)適于流程工業(yè)的信息物理系統(tǒng)，把流程生產(chǎn)的鋼鐵廠建設(shè)成為智慧工廠。這樣，我國(guó)的鋼鐵廠就會(huì)具有感知、認(rèn)知、分析、決策、自學(xué)習(xí)、自適應(yīng)、自組織的能力，代替人類完成人類尚未很好完成的各種復(fù)雜任務(wù)。鋼鐵行業(yè)，特別是軋鋼行業(yè)目前具有的各行業(yè)最高的控制系統(tǒng)水平，具有最好的實(shí)現(xiàn)智能制造的條件。完全可以相信，經(jīng)過(guò)3～5年的努力，在我國(guó)一定可以建成流程工業(yè)智能化軋鋼廠的樣板和示范。

2.2電腦信息技術(shù)的應(yīng)用創(chuàng)新軋鋼工藝

以計(jì)算機(jī)為中心的信息技術(shù)在鋼鐵軋制中的應(yīng)用，極大程度上推動(dòng)著軋鋼技術(shù)的進(jìn)步。使用電腦和模型進(jìn)行配合的金屬變形程序轉(zhuǎn)變了傳統(tǒng)的軋鋼制造工藝，使用電腦對(duì)型鋼、鋼管軋制和板帶材進(jìn)行立體解析和模擬，對(duì)于軋鋼制造的精度和技術(shù)系數(shù)的改善都具有重要作用。同時(shí)，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)還創(chuàng)新和強(qiáng)化了全面檢查措施和掌控體系，使得軋鋼制造向著更高精確度和高品質(zhì)、高效率不斷邁進(jìn)。隨著計(jì)算機(jī)等高新技術(shù)的應(yīng)用，鋼鐵軋制無(wú)論是產(chǎn)品還是生產(chǎn)工藝上都有了很大的變化，性能上也得到了極大的優(yōu)化。

2.3冷軋帶鋼工藝分析

2.3.1冷連軋帶鋼生產(chǎn)流程

（1）酸洗。用于去除熱軋?jiān)媳砻嫜趸ぶ械腇e3O4、Fe2O3和FeO，一般采用鹽酸對(duì)帶鋼進(jìn)行酸洗；（2）冷連軋。將原料鋼材通過(guò)幾個(gè)串聯(lián)布置的機(jī)架進(jìn)行連續(xù)的軋制，直到尺寸和性能符合要求；（3）退火。由于冷軋過(guò)程中鋼材會(huì)發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，為了消除這種加工硬化，就需要對(duì)冷軋后的鋼材進(jìn)行退火處理，一般采用連續(xù)退火和罩式爐退火；（4）平整。為了使帶鋼具有較高的表面質(zhì)量和良好的板型，以適應(yīng)不同的用途要求，需要在退火后對(duì)帶鋼進(jìn)行以1%～5%的小壓縮率冷軋，也就是平整。

2.3.2冷軋帶鋼工藝特點(diǎn)

第一，大張力軋制。在冷軋生產(chǎn)中經(jīng)常會(huì)通過(guò)施加張力的方法來(lái)保證軋制能夠順利進(jìn)行，通過(guò)這種方法能夠減少單位面積的壓力，進(jìn)而能夠改變變形區(qū)域內(nèi)部的金屬盈利，減少了生產(chǎn)損耗，避免了軋鋼出現(xiàn)變形的問(wèn)題。此外，還能夠保證軋鋼按照規(guī)定的軌道前進(jìn)，提高了鋼鐵的通過(guò)效率以及鋼鐵的質(zhì)量。第二，大寬厚比。冷軋鋼規(guī)格中最薄的地方可以達(dá)到零點(diǎn)一毫米，最大的地方則能夠達(dá)到兩千毫米，寬厚比超過(guò)了一千，這也顯現(xiàn)出了冷軋的生產(chǎn)特點(diǎn)，由于寬厚比大使得冷軋前后比例很難達(dá)到一致，加大了生產(chǎn)的難度，對(duì)技術(shù)方面提出了更高的要求。第三，加工硬化。鋼材在冷軋的時(shí)候隨著時(shí)間的推移會(huì)產(chǎn)生積累變形，進(jìn)而造成硬化現(xiàn)象，這會(huì)導(dǎo)致鋼鐵的韌性減弱、斷面的收縮率以及鋼鐵的延伸性降低，使得鋼鐵出現(xiàn)變形的情況，需要軋制的壓力增大。第四，工藝?yán)鋮s及潤(rùn)滑。根據(jù)大量的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，鋼鐵在冷軋的過(guò)程中大部分都是因?yàn)闊崮艿霓D(zhuǎn)化產(chǎn)生的變形，這會(huì)造成鋼鐵表面的溫度超過(guò)規(guī)定要求，軋輥的表面溫度可以達(dá)到一百二十?dāng)z氏度，內(nèi)部的溫度則可以達(dá)到三十五到四十?dāng)z氏度，溫度過(guò)高會(huì)造成帶鋼的硬度減弱，進(jìn)而影響到鋼鐵的使用壽命。此外，為了避免因?yàn)槟Σ亮^(guò)大影響到帶鋼表面的質(zhì)量，需要進(jìn)行潤(rùn)滑。

2.4軋制技術(shù)的生態(tài)化、綠色化

生態(tài)化技術(shù)體系的特點(diǎn)是減量化、低碳化、數(shù)字化。因此，中國(guó)應(yīng)當(dāng)依據(jù)生態(tài)化技術(shù)體系的特點(diǎn)，針對(duì)面臨的資源、能源、環(huán)境問(wèn)題，加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)“綠色制造，制造綠色”這一生態(tài)化、綠色化的大計(jì)方針。所謂生態(tài)化、綠色化，即節(jié)省資源和能源；減少排放，環(huán)境友好，易于循環(huán)；產(chǎn)品低成本，高質(zhì)量、高性能。軋制技術(shù)的生態(tài)化、綠色化特征在軋制過(guò)程創(chuàng)新與軋制產(chǎn)品研發(fā)上具體體現(xiàn)在下述4個(gè)方面，即：“高精度成形；高性能成形；減量化成分設(shè)計(jì)；減排放清潔工藝”。今天比以往任何時(shí)候都要突出現(xiàn)代軋制技術(shù)生態(tài)化、綠色化特征，著力圍繞“高精度成形、高性能成形、減量化成分設(shè)計(jì)、減排放清潔工藝”開(kāi)展創(chuàng)新研究，解決一批前沿、戰(zhàn)略問(wèn)題和關(guān)鍵、共性問(wèn)題，推進(jìn)中國(guó)軋制技術(shù)的發(fā)展。在世界軋制技術(shù)的發(fā)展中，留下中國(guó)人的印記，將是中國(guó)軋制科技工作者長(zhǎng)期、艱巨而光榮的任務(wù)。

3結(jié)語(yǔ)

社會(huì)發(fā)展和國(guó)民生活都離不開(kāi)物質(zhì)的支持。在新時(shí)代，鋼鐵工業(yè)必然發(fā)生重大變革，舊式技術(shù)逐漸被新技術(shù)替代，鋼鐵軋制技術(shù)會(huì)不斷創(chuàng)新與進(jìn)步。因此，在后工業(yè)化時(shí)代，一定要堅(jiān)持綠色制造的理念，建立綠色化的鋼鐵軋制技術(shù)體系，尋找解決資源、環(huán)境等問(wèn)題的新途徑，探索一條新型的工作化道路，促進(jìn)鋼鐵軋制行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，為國(guó)民經(jīng)濟(jì)提供不竭的推動(dòng)力。

參考文獻(xiàn)：

[1] 王國(guó)棟.中國(guó)鋼鐵軋制技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展趨勢(shì)[J].鋼鐵，2014，49（7）：23-29.

[2] 易勇.冶金工業(yè)軋制自動(dòng)化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及前景探索[J].科學(xué)中國(guó)人，2016（17）：222.