Ⅴ. 轧钢及产品专业综合评述

作者:中国金属学会              发布时间:2016-05-27


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2013年冶金科技奖轧钢专业组共评出获奖项目15项,其中,特等奖1项,一等奖1项,二等奖5项,三等奖7项。获奖项目主要涉及高端制造业,包括能源用钢、大型工程机械、建筑、桥梁用钢、海洋工程用厚规格及特厚规格高强韧钢,汽车交通用冷轧高性能高强度钢和热轧超薄规格超高强钢等产品的工艺技术开发应用,以及大型加热炉系统化高效节能技术等。

1. 冷轧先进高强薄带钢制造技术与产业化取得重大进展

节能、减排、安全是汽车与交通运输业的重点发展趋势,大量使用先进高强钢,实现结构轻量化并提升安全性是应对该趋势的解决方案。生产冷轧先进高强钢的核心是快速冷却技术。宝钢“先进高强度薄带钢制造技术与产业化”项目(获特等奖)利用自主研发的3种快冷核心技术(高氢高速喷气冷却技术、新型水淬技术、超细气雾冷却技术),自主集成一条柔性化的高强度薄带钢专用产线。同时开发成功9大类27种先进高强钢新产品及生产工艺技术,其中24种先进高强钢已批量稳定生产。项目在连续热处理快冷技术、柔性高强钢产线的工艺和设备集成技术、第一代超高强钢和第三代先进高强钢(Q&P钢)产品制造技术、先进高强钢使用技术等方面有显著创新性和广泛的应用性。独创的柔性产线已稳定生产先进高强钢多年,比国外单一工艺产线有更高的产品质量、更广的适用性和更低的生产成本,开发的先进高强钢产品、柔性制造工艺、核心装备与产线和用户使用技术填补了多项国内空白,产生直接经济效益30亿元,获得发明专利44件,项目带动了冶金工艺与装备特别是高端冷轧产品生产工艺与装备技术进步,对促进我国钢铁产品升级、结构优化有重要意义。同时,还促进了钢铁下游行业技术进步,先进高强钢显著减轻了汽车等交通运输工具自重,降低油耗,减少排放,改善环境,有巨大的社会效益。经鉴定认为:项目总体技术达到国际先进,在某些关键技术、工艺和产品质量稳定性方面达到了国际领先水平。

2. 热轧板带钢新一代TMCP技术成果显著

TMCP技术,即控制轧制和控制冷却技术是20世纪钢铁业最伟大的成就之一,也是目前钢铁材料轧制及产品工艺开发领域应用最为普遍的技术。由东北大学、鞍钢、涟钢及首钢等单位合作完成的“热轧板带钢新一代TMCP技术及应用”项目获一等奖。项目取得的创新性成果主要包括:(1)提出和建立了热轧钢铁材料新一代TMCP工艺技术体系;(2)开发出国内具有自主知识产权的热轧中厚板、带钢的超快冷成套技术装备;(3)系统提出新一代TMCP组织性能调控基本原理,并应用于低成本高性能钢铁材料开发。在国内率先研究和应用热轧钢材新一代TMCP技术,基于所配置的超快速冷却系统,开发出UFC-FUFC-BUFC-M等灵活的冷却路径控制工艺,实现了节约型高钢级管线钢、低合金普碳钢、高强工程机械用钢、热轧双相钢及减酸洗钢等热轧产品的批量化生产,产品主要合金元素降低20%-30%,生产成本大幅度降低。项目获授权专利12项,形成了一整套专利技术和技术诀窍。项目申报单位3年内累计实现新增利税16.64亿元,利润3.57亿元。经鉴定认为:该项成果整体上达到了国际领先水平。

3. 开发出热轧超薄规格超高强板、特厚板、U型钢板桩、高强度连续管等系列新品种的生产技术,以满足国家经济建设的需求

由武钢等单位完成的“超薄规格超高强热轧产品集成技术应用创新研究”、“热轧U型钢板桩及其制造技术研究开发”、“高强度连续管用钢的制造技术”,由济钢等单位完成的“连铸坯真空叠轧生产特厚钢板技术开发”项目评为2013冶金科学技术奖二等奖。这些项目通过合理的成分设计及系统的冶炼、连铸工艺与质量控制、精细的控制轧制与控制冷却及热处理工艺控制等技术研究开发,形成了系统的产品制造集成技术,并开发出系列高性能、高强韧性钢材,在“以热代冷”、“以薄代厚”、节能减排,重型机械、高层建筑、压力容器、桥梁结构、海洋风电、油气钻探开采、大桥围堰等多项国内重大工程上得到应用,并出口至国外。4个项目共申报国家专利53项,获授权专利30项。

4. 研究开发出适用的大型加热炉系统化高效节能技术,以适应节能减排要求

由宝钢等单位完成的“大型加热炉系统化高效节能技术研发与集成”项目,通过关键燃烧设备和热回收设备的研发、炉型的优化设计、节能手段的创新,极大提高了加热炉本体节能水平,同时围绕着快速响应、精准控制、柔性生产等原则进行加热炉控制技术、模型技术及生产模式的开发,实现了加热炉的全面节能,形成了宝钢在该领域的成套技术。该项目实施过程中,申请国家专利37项,21项已授权。已成功应用于宝钢2050热轧3#加热炉,取得吨钢能耗减少11.7%,较同等条件下的加热炉节能5%以上的显著节能效果。部分成果已用于宝钢热轧其余加热炉的节能改善上。3年累计节能7.06t标煤,实现CO2减排21.96t,经济社会效益显著,推广前景广阔。

5. 今后发展趋势

从国内外轧制技术的发展来看,创新的工艺-装备-低成本、有特色的产品技术集成与开发,以及绿色化制造是总趋势,具体技术例如:(1)高性能、高强与超高强韧性钢材相关应用基础问题研究与精确系统的生产技术开发;(2)低成本、减量化的轧制工艺技术;(3)钢材组织性能多尺度计算模拟与精确预报及柔性化与智能化轧制技术;(4)结合快速冷却控制的轧制、冷却与组织性能一体化控制理论与技术;(5)无头轧制、半无头轧制高精度薄和超薄规格热带钢技术;(6)开发不同类型的加热炉节能控制及铸坯热送-热装节能技术;(7)建立完整的钢材产品的设计、生产和应用评价与技术服务体系,以及钢铁材料数据库与科学选材系统,为下游用户科学合理选材、用材提供理论与技术支撑;(8)大型异形材全轧程及冷却过程热力耦合模拟分析预测及CAE技术;(9)清洁轧制与轧制产品全生命周期研究,等等。

 

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