淺談冷軋板帶鋼發(fā)展與未來展望

周慎 史永振 馮哲

摘? 要：目前世界各國鋼鐵產(chǎn)量飛速發(fā)展，冷軋產(chǎn)品屬于高端產(chǎn)品。本文根據(jù)冷軋生產(chǎn)現(xiàn)狀以及前人對(duì)冷軋事業(yè)做出的重大改進(jìn)進(jìn)行分析總結(jié)，介紹了國內(nèi)外冷軋工藝設(shè)備的發(fā)展歷程與生產(chǎn)現(xiàn)狀;分別從汽車用鋼、家電用鋼、包裝用鋼、建筑用鋼以及不銹鋼等方面介紹了冷軋產(chǎn)品的用途與分類;最后從增加自主研發(fā)能力、淘汰落后產(chǎn)品、冷軋清潔化生產(chǎn)等方面闡述了冷軋工藝未來的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：冷軋? 發(fā)展歷程? 產(chǎn)品分類? 未來展望

中圖分類號(hào)：TG335.12? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2021）06（a）-0192-04

Talking about the Development and Future Prospect of Cold-rolled Strip Steel

ZHOU Shen? SHI Yongzhen*? FENG Zhe

（HBIS Group Hengshui Strip Rolling Co.， Ltd.， Hengshui， Hebei Province， 053000? China）

Abstract： At present， steel production in various countries in the world is developing rapidly， and cold-rolled products are high-end products. This article analyzes and summarizes the current situation of cold-rolling production and the major improvements made by predecessors in the cold-rolling business. Introduced the development history and production status of domestic and foreign cold-rolled process equipment. Introduced the use and classification of cold-rolled products from automotive steel， household appliance steel， packaging steel， construction steel， and stainless steel respectively. Increasing independent research and development capabilities， eliminating outdated products， and cold-rolling clean production have elaborated on the future development trend of cold-rolling technology.

Key Words： Cold rolling; Development history; Product classification; Future prospects

隨著科技的不斷發(fā)展，鋼鐵行業(yè)也飛速發(fā)展，世界各國鋼鐵產(chǎn)量大大提高[1]，近兩年世界各國鋼鐵產(chǎn)量如表1所示。我國2020年鋼材總產(chǎn)量超過10億噸，占世界產(chǎn)量的55%，其中消費(fèi)用鋼也達(dá)到了9.81億噸[2]。目前鋼材的產(chǎn)能總體上已經(jīng)出現(xiàn)過剩，鋼材生產(chǎn)重點(diǎn)將轉(zhuǎn)向結(jié)構(gòu)調(diào)整和品種規(guī)格、質(zhì)量升級(jí)換代等。

我國雖然在鋼鐵產(chǎn)量排名靠前，但是對(duì)于冷軋板帶鋼來說，在我國鋼材品種中占有的比重較低[3，4]，也這是目前國家鋼鐵行業(yè)給予關(guān)注的重點(diǎn)領(lǐng)域。冷軋是在再結(jié)晶溫度之下進(jìn)行壓力加工的一種加工過程，并且伴隨著產(chǎn)生了加工硬化[5]。冷軋一般采用大壓力軋制，鋼中的晶粒被破壞掉，超過了屈服極限，從而導(dǎo)致加工硬化的產(chǎn)生。由于冷軋產(chǎn)品的性能穩(wěn)定，冷軋產(chǎn)品應(yīng)用廣泛，相對(duì)于熱軋具有光滑的表面，受到較高的關(guān)注。本文從國內(nèi)外冷軋工藝發(fā)展歷程結(jié)合冷軋板帶產(chǎn)品品種分析我國和當(dāng)今世界冷軋技術(shù)的發(fā)展方向與趨勢(shì)。

1? 國內(nèi)外冷軋工藝發(fā)展歷程

1.1? 國外冷軋發(fā)展歷程

冷軋工藝最早起源于19世紀(jì)中期的德國[6]，當(dāng)時(shí)的條件下只能生產(chǎn)20～25mm的帶鋼。進(jìn)入19世紀(jì)80年代，冷軋工藝飛速發(fā)展，配套設(shè)備也逐步完善。20世紀(jì)20年代，美國最先研發(fā)出可逆軋制。在隨后的發(fā)展中蘇聯(lián)于1951年建成年產(chǎn)2.5萬噸的2030mm的五機(jī)架冷連軋機(jī)[7]。21世紀(jì)，世界發(fā)達(dá)國家產(chǎn)能不斷提高，冷軋產(chǎn)品品種不斷增多。

1.2 我國冷軋發(fā)展歷程

我國冷軋工業(yè)較世界其他發(fā)達(dá)國家來說起步較晚。20世紀(jì)50年代初，在蘇聯(lián)的幫助下建設(shè)成1250單機(jī)架可逆式冷軋機(jī)。武鋼[8]在70年代引進(jìn)了1700冷連軋機(jī)，開始了由單一可逆式軋機(jī)向連軋機(jī)的過度。隨著改革開放的到來，首鋼[9]、寶鋼、鞍鋼[10]等大型企業(yè)從國外引進(jìn)更大尺寸的以板形控制為主要方式的連軋機(jī)，例如HC軋機(jī)、VC軋機(jī)、UC軋機(jī)、UCM軋機(jī)、UCMW軋機(jī)、CVC軋機(jī)等。軋制方式由酸洗，軋制開始向無頭軋機(jī)、酸軋聯(lián)機(jī)過度。由我國獨(dú)立自主研發(fā)設(shè)計(jì)的首條1780酸洗-冷連軋機(jī)組生產(chǎn)線在鞍鋼實(shí)現(xiàn)投產(chǎn)，不斷地提高我國板帶產(chǎn)量。21世紀(jì)，我國冷板帶技術(shù)飛速發(fā)展，國內(nèi)特大型鋼廠新上了國際頂尖水平的冷軋機(jī)。例如，鞍鋼的1680mm、1700mm冷軋機(jī);本鋼的1676mm、1970mm冷軋機(jī);武鋼的1700mm，2150mm冷軋機(jī)。寶鋼的1250mm、1550mm、1800mm、2030mm冷連軋機(jī)等。

2? 冷軋產(chǎn)品的用途與分類

冷軋帶鋼產(chǎn)品與人類的生活息息相關(guān)，深入到各個(gè)行業(yè)、產(chǎn)業(yè)當(dāng)中[11]。根據(jù)其用途主要分為汽車用鋼、家電用鋼、包裝用鋼、建筑用鋼及電工鋼幾大方面。根據(jù)不同的生產(chǎn)工藝、生產(chǎn)流程獲得不同的產(chǎn)品，工藝流程如圖1所示。

（1）高強(qiáng)度汽車用鋼[12，13]，如具有超深沖性能并無時(shí)效問題的IF鋼（無間隙原子鋼）、具有良好抗凹性能和成型性能的BH鋼（烘烤硬化鋼）、具有良好抗沖擊和疲勞性能的含磷鋼以及IS鋼（各向同性鋼）。

（2）汽車零部件的先進(jìn)高強(qiáng)鋼（AHSS），如DP鋼（雙相鋼）、CP鋼（復(fù)相鋼）、TRIP鋼（相變誘導(dǎo)塑性鋼）、貝氏體鋼以及馬氏體鋼等。DP鋼將冷軋后的帶鋼重新加熱到兩相區(qū)，以一定速度冷卻，獲得鐵素體和馬氏體（或貝氏體）組織，一般不經(jīng)過平整軋制也不會(huì)出現(xiàn)屈服平臺(tái)。TRIP鋼在室溫下一般為鐵素體、貝氏體和少量殘余奧氏體的多相組織，變形過程中，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體組織，提高材料強(qiáng)度，一般情況下TRIP鋼強(qiáng)塑積可達(dá)20 000。

（3）家電彩鋼板[14]，用于冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、微波爐等其他家電產(chǎn)品的外殼。

（4）包裝用鋼，如飲料罐、食品罐等。一般采用含碳量較低的鋁鎮(zhèn)靜鋼作為原料的電鍍錫帶鋼。

（5）建筑用鋼，如熱鍍鋅板、電鍍鋅板、彩涂板等。隨著我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化建設(shè)的快速突進(jìn)，工業(yè)建筑、民用建筑對(duì)冷軋建筑板材的需求前景是十分廣闊的。

（6）電工用鋼，如取向硅鋼、無取向硅鋼及各種牌號(hào)的硅鋼片，冷軋取向電工鋼主要應(yīng)用于變壓器。由于近些年來機(jī)電行業(yè)的發(fā)展，電工鋼的需求量也大大增加，出現(xiàn)供不應(yīng)求的現(xiàn)象，因此電工鋼具備很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

3? 冷軋帶鋼的發(fā)展展望

3.1? 自主研發(fā)能力

我國目前是鋼鐵產(chǎn)量和消費(fèi)大國，對(duì)于冷軋板帶的需求量極大。目前一些尖端的工藝技術(shù)、先進(jìn)的生產(chǎn)設(shè)備仍被少數(shù)發(fā)達(dá)國家所掌握，形成技術(shù)壟斷，我國對(duì)于高端產(chǎn)品的需求僅僅依靠進(jìn)口。所以為了國家的進(jìn)步與發(fā)展，不再受一些發(fā)達(dá)國家的技術(shù)壟斷，我國勢(shì)必應(yīng)加強(qiáng)自主研發(fā)與創(chuàng)造能力，研究并掌握屬于自己的核心技術(shù)，這是我國冷軋發(fā)展的必然趨勢(shì)。

3.2? 高端產(chǎn)品方向發(fā)展

隨著信息自動(dòng)化行業(yè)的發(fā)展，人們生活水平、消費(fèi)能力的提高，對(duì)汽車、家電等產(chǎn)品的需求量增加，隨之而來的是汽車行業(yè)、家電行業(yè)的發(fā)展。世界各國都會(huì)向著高質(zhì)量、高產(chǎn)值的高端產(chǎn)品目標(biāo)前進(jìn)，這也為未來鋼鐵企業(yè)的發(fā)展指明了方向。一些小型企業(yè)應(yīng)加快發(fā)展的腳步，逐步淘汰落后的生產(chǎn)設(shè)備，引進(jìn)高端的技術(shù)設(shè)備，這樣才能更快、更好地發(fā)展;反之，就會(huì)被淘汰。

3.3? 清潔化生產(chǎn)

環(huán)保是當(dāng)今社會(huì)發(fā)展不變的主題，隨著國內(nèi)乃至全球?qū)τ诃h(huán)保的要求日益嚴(yán)格，冷軋過程中工藝潤(rùn)滑產(chǎn)生的油污不僅對(duì)環(huán)境造成污染，危害工人健康，還會(huì)對(duì)帶鋼表面造成污染，后續(xù)應(yīng)增設(shè)脫脂工序清洗帶鋼表面。如果清洗不徹底還會(huì)帶來粘鋼、黃褐斑等缺陷，嚴(yán)重影響帶鋼表面質(zhì)量。目前，德國已經(jīng)研制出新的液氮工藝?yán)鋮s技術(shù)[15]，從理論上解決了環(huán)境污染這一問題。液氮不具備潤(rùn)滑效果，不會(huì)產(chǎn)生摩擦熱量;而且液氮易揮發(fā)，汽化過程中帶走大量的熱量，達(dá)到降溫的效果。液氮工藝技術(shù)不僅解決了污染等問題，還消除了高溫火災(zāi)等安全隱患，減少了后續(xù)的工藝處理工作，為鋼鐵企業(yè)節(jié)約了成本，提高了產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，在來來的冷軋發(fā)展潮流中，液氮冷卻工藝勢(shì)必成為世界各國爭(zhēng)先發(fā)展的領(lǐng)頭軍。

4? 結(jié)語

現(xiàn)階段我國鋼鐵產(chǎn)量處于世界領(lǐng)先地位，目前正處于供大于求的階段，但是我國鋼鐵企業(yè)也存在著一定的矛盾。第一，低端產(chǎn)品產(chǎn)能過剩而高端產(chǎn)品產(chǎn)能不足;第二，一些大型鋼鐵企業(yè)占據(jù)著先進(jìn)產(chǎn)能而小型民營企業(yè)占據(jù)部分落后產(chǎn)能。冷軋產(chǎn)品日益增長(zhǎng)的需求給冷軋工藝與冷軋?jiān)O(shè)備的發(fā)展帶來新的機(jī)遇，在今后的發(fā)展中應(yīng)遵循“高起點(diǎn)、低能耗”的原則，淘汰落后產(chǎn)能，整合先進(jìn)產(chǎn)能，以低投資獲取高效益。

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