中国热轧及冷轧板带生产技术现状及发展趋势

中国热轧及冷轧板带生产技术现状及发展趋势

十一五期间，中国钢材品种结构得到较大幅度的优化调整，钢材质量性能得到明显改善，彻底改变了过去扁平材品种和数量供应不足的局面，基本满足了经济发展和产业结构调整的需要。在统计的2010年的22大类钢材品种中，17类品种自给率达到100%；有18类品种国内市场占有率≥95%，其他品种也达到85%以上。其中热轧、冷轧板带生产发展迅速，在数量和质量上均有较大增长。

在热轧宽带钢生产线上，中国开发生产出系列高级别管线钢、高强耐候钢及高强工程机械用钢等，在大型油气管线工程建设、汽车、集装箱、火车车厢及工程机械轻量化制造及生产应用的减量化方面发挥了重要作用。中国采用薄板坯连铸连轧线实现了大批量生产薄和超薄规格板带，并实现半无头轧制技术集成与创新。中国通过引进、消化吸收、自主集成和开发，极大地提高了冷轧生产效率，大幅度提高了冷轧产品质量；运用自动化、智能化控制技术及高精度检测技术，显著提高了冷轧产品的尺寸精度和板形质量。

热轧：装备技术进步造就高精度、高性能产品

到2010年底，中国已拥有热轧宽带钢轧机72套，设计能力2.13亿吨，其中，2050mm~2300mm超宽带钢线已达12条，薄（中薄）板坯连铸连轧生产线13条，产能3280万t/年。2010年中国热轧卷板生产量为14050万t，其中，中厚宽带钢和薄宽带钢生产量分别为10289万t和3760万t。

热轧带钢装备技术跨越式发展。热轧宽带钢的先进技术主要体现在：高精度的断面形状及板形控制、高表面质量控制、柔性轧制、减量化生产、节能降耗、高效生产、热轧超薄带钢生产，以及结合快速冷却和高效冷却路径控制的高性能带钢生产技术等。基于新的热连轧宽带钢生产线，

中国开发出了18.4mm厚X80管线钢、4mm~8mm厚屈服900MPa高强结构用钢；实现了薄板坯连铸连轧线大批量生产高精度薄和超薄规格板带，有的薄板坯连铸连轧线产品中厚度≤2.0mm的比例达到80%以上，≤1.5mm的比例超过50%，体现了薄板坯连铸连轧产线的优势，半无头轧制2.0mm板带的纵向厚度偏差和板凸度均稳定控制在±30μm以下，楔形值波动在±10μm，Q235薄规格板带的屈服强度和抗拉强度波动在15MPa以内，伸长率波动不超过2%，超薄规格极限厚度达到0.77mm。在热连轧线上采用超快冷技术，在包钢CSP线的层冷线上设置后置式超快冷段，在攀钢1450热轧线的层冷线上设置前置式超快冷段，在涟钢2250热轧线的层冷线上设置前置式超快冷段，开发生产了双相钢、高强韧钢等新品种，实现了不用或少用Nb、V、Mo、Ni等贵合金，降低了生产成本，以及利用超快冷手段进行材料组织性能调控和优化，解决大规模生产和用户个性化需求间的矛盾，实现集约化钢材生产。

冷轧：智能化、高精度技术提升产品质量

2010年，中国已投产的冷连轧机组（含酸洗轧机联合机组）50余条，可逆式轧机150余条，30余条连续退火机组以及上百座全氢保护气体罩式退火炉。2010年中国冷轧薄板的生产量为5177.8万t，而生产能力达到9955万t。通过引进、消化吸收、自主集成和开发，在连续酸洗、连续轧制、连续退火及全氢罩式退火等热轧酸洗和普冷产品的生产工艺技术上取得突破，充分运用自动化、智能化控制技术及高精度检测技术和表面质量在线检查技术，极大地提高了冷轧机组的速度、冷轧产品的尺寸精度、板形及表面质量和冷轧品种范围，连退后的快冷控制技术的发展为生产冷轧先进高强钢产品奠定了基础。

冷轧产品的品种、规格和表面质量能满足汽车、家电、精密电子等行业的高端需求，冷轧产品宽度最大到2000mm，厚度范围为0.15mm~3.0mm，冷轧带材的厚度精度达到±5μm以下，板形精度达到5IU以下。第二代和第三代先进高强钢的研发工作取得进展。TWIP钢的实验室研发、生产性试验也初步成功。第三代先进高强钢的生产性试验已完成，高延性淬火钢QP钢以马氏体

为基体，含有一定量的残余奥氏体，伸长率比同强度级别的马氏体钢提高一倍左右，具有较好的冲压成形性。

2010年中国不锈钢生产量达到1125万t，占全球总产量的1/3，表观消费量940万t，国内大型不锈钢企业生产的不锈钢板卷材791万t，其中，热轧450万t、冷轧340万t。

不锈钢板的大部分产线都是1999年以后新建的，生产装备采用了国外先进技术，通过大量的工艺和技术开发，产品已迅速达到或接近进口产品的质量水平，不锈钢板的应用已经由过去耐高温、耐腐蚀工业领域扩大到厨房用具、家电、装饰材料、轨道交通、电力及物流等行业，已开发出一大批较低成本的系列无镍或低镍高级不锈钢、高耐蚀不锈钢、超级双相不锈钢等产品。

2010年中国共生产硅钢约689.76万t，其中冷轧无取向硅钢516.2万t，冷轧取向硅钢53.54万t，热轧硅钢120万t。中国冷轧硅钢的生产设备大多是从国外引进，通过引进技术专利的消化吸收以及自主研发，中国已经掌握了取向硅钢片和高牌号无取向硅钢片的基本生产技术并具备较强的开发能力，所研制开发的高牌号无取向和取向硅钢成功应用于三峡工程、青藏铁路工程等国家重要工程项目。

产品结构优化亟待提升关键技术

在热轧、冷轧板带产品方面，由于巨大的产能、激烈竞争的市场、有限的需求空间，加上原料价格不断上涨等现实问题，无论是量大面广的普通板带产品还是高强韧、高质量、高性能板带产品，首先要应对解决的是如何以较低的成本进行稳定批量生产的相关技术与管理问题，其次是积极应对市场近期、中期和远期的需求趋势，进行低成本高效率的系统技术开发能力与机制的建立。

其发展趋势包括：进一步优化产品结构，实现稳定、低成本、高效率地生产量大面广的板带产品，以及高强和超高强、高韧性、低屈强比、耐火、耐候及特殊用途的各类高性能钢板。形成结合中国资源特点并可持续发展的、满足低碳经济与节能减排要求的高效、优质、新型钢材产品的开发机制，使产品适应各层次、各阶段、多方面用户的要求。提高热轧薄和超薄规格板带比例，增加“以热代冷”的薄规格板带比例；资源节约、短流程成品化和同一成分、多种性能级别的钢材产品的柔性化生产技术得到广泛应用。开发屈服强度960MPa~1100MPa，厚度3mm~10mm的薄规格超高强工程机械用钢产品，与厚板生产工艺相关产品配套供应；高扩孔钢、双相钢及980MPa、1180MPa级超高强度汽车钢板稳定化生产；开发新的节镍、铬不锈钢、超级不锈钢、现代铁素体不锈钢和马氏体不锈钢、高牌号无取向硅钢及取向硅钢新品种。根据钢铁产品需求质量、性能与工艺特点，开发并建立高性能钢铁产品的减量化生产技术，发展钢铁产品深加工技术；建立完整的钢材产品设计、生产和应用评价技术与体系，为下游用户提供成形、焊接和应用等整体解决方案。新一代低成本、高性能的耐大气腐蚀板带钢的工程化与推广；纳米技术在高强度、高韧性钢材上的应用获得成功。淘汰落后产品（如热轧硅钢等），完善产品标准。

涉及的相关关键技术主要有：高精度轧制与高精度在线检测技术，控温控轧与超快速冷却控制技术，高表面质量及夹杂物变性控制技术，采用无头轧制和半无头轧制的薄规格、超薄规格板带轧制及板形控制技术，超高强度钢板延迟断裂性能评价方法，材料抗高温断裂性能评价技术及材料止裂性能评价技术，钢材组织性能精确预报及性能强化控制技术，先进高强及超高强度钢材的成形、联接及应用技术等。

另外，还应积极探索板带生产工艺过程中的纳米级碳氮化物析出机制与控制技术，夹杂物超细化，TMCP工艺中组织的遗传性以及轧后冷却路径控制机理、相变过程残余应力的产生机制与控制等理论及相关科学基础问题，为板带新产品、新工艺的开发提供技术基础和依据。

热轧宽带钢的生产状况

国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面:①热带钢无头轧制技术。无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢，其宽厚比可由传统热连轧的800∶1提高到1 000∶1，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品。②薄板坯连铸连轧技术。它主要有紧凑式热带钢生产工艺CSP (Compact Strip Process)、在线热带钢生产工艺ISP (In-Line Strip Production)、灵活式薄板坯轧制工艺FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和连铸直接轧制工艺CONROLL等10余种类型。德国SMS公司开发的CSP工艺已成功地轧制出厚度为0.8mm的薄带钢产品，并已经广泛应用在家用电器、建筑工业等领域；奥钢联(VAI)开发的CONROLL工艺也成功地生产出厚度0.9mm~1.0mm、表面质量极好的热轧薄带钢，可用作汽车的外露部件；美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条，生产能力5×107t/年。③铁素体区轧制生产工艺。它又称相变控制轧制，是由比利时冶金研究中心于1994年开发的一项轧制新技术，当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代1.0mm~2.0mm厚度范围的冷轧产品。铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产薄(超薄)规格优质深冲板。LTV公司的印地安那哈伯厂40%的超低碳钢产品采用铁素体区轧制生产， Arvedi公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的25%。④铸轧薄带钢的CASTRIP工艺。这种工艺由美国纽柯钢铁公司、澳大利亚BHP公司和日本IHI公司联合开发， 2003为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线，用来生产碳钢和不锈钢。与常规连铸和轧钢技术相比，这种工艺具有投资省、运行费用低、节能环保、废气排放少等优点。目前，这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产2.0mm以下薄规格带钢50万t。该铸轧机采用的钢包容量为110t，铸轧机双辊直径为Φ500mm，最高连铸速度为150m/min，常用连铸速度为80m/min，出口带钢厚度为0.7mm~2.0mm，宽度为1 000mm~2 000mm。

国内热轧宽带钢生产概况如下:①传统的热带轧机。以宝钢2050mm热轧带钢轧机为例，宝钢2050mm热轧厂于1989年8月3日投产，热轧机组设计年产量为400万t。到2000年底已累计生产4446万t热轧带钢。1999年产量达到510万t，超过设计产量25%， 2000年达到520万t。主要产品有普碳钢、优质碳素钢、低合金钢、深冲用钢、造船用钢、螺旋焊管用钢等钢

卷和钢板。2050mm热轧机组为3/4连续式轧机。全厂的主要设备有: 4架粗轧机、7架精轧机， 3台全液压卷取机，及5条精整作业线。设备总重60915t。设备由德国西马克德马格财团总承包，12年来，设备运行稳定。在产量大幅度上升的同时，机组的生产综合指标与产品精度也在不断提高，高强度、高难度极限规格产品不断增加，薄规格产品比例成倍提高。尤其最近，2.00mm以下薄规格产品占产量的17%，比1992年5月达产时的4.98%和设计规定的6%高3倍[5]。把薄规格产品作为主要生产目标，采用最佳卷取温度，对加热温度、轧制负荷分配、轧制速度进行优化，对各精轧机架目标凸度进行合理分配，轧出符合标准的厚度为1.6mm的集装箱用耐大气腐蚀板，解决了集装箱钢板长期依赖进口的局面，2002年又试轧成功厚1.2mm的热轧薄带钢。②薄板坯连铸连轧。自1992年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套CSP薄板坯连铸机以来，国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂，不断扩大品种范围，提高产品质量。宝钢的2050和1580热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较高的两条生产线，能稳定生产厚度≥1.5mm的热轧板卷，也能生产少量厚1.0mm～1.2mm的超薄热轧带钢。1999年珠钢引进第一条CSP薄板坯连铸连轧线(1 450mm)，之后相继建成投产邯钢1450mm、包钢1700mm、攀钢、唐钢1800mmFTSR机组马钢1800mmCSP机组、华菱1800mmCSP一期工程和上钢一厂的1780热连轧机组， 本钢1880mmCSP连铸连轧热轧生产线设计产能280万吨，莱钢1450热连轧机组设计产能200万吨，沙钢1700mm热连轧生产线设计产能450万吨。鞍钢2150mmCSP机组设计产能450万吨。据统计，2007年国内预计将有12条热轧生产线投产，设计总产能为3700万吨，其中设计产能在300万吨以上的大型热轧生产线有5条，分别是安钢1780机组380万吨，马钢2250机组500万吨，宝钢1880机组370万吨，天铁1780机组380万吨，北台1780机组400万吨；其余7条热轧产线设计产能均在200万以上，它们是日照钢厂1580机组200万吨，唐山国丰1480机组200万吨，迁安轧一厂1250机组200万吨，武钢1580机组280万吨，山西海鑫1500机组220万吨，宁波建龙1780机组250万吨。预计到2007年底我国热轧总产能将达到1.4亿吨。③铁素体区轧制生产工艺。珠钢CSP薄板坯连铸连轧生产线投产后，计划采用该工艺生产2.0mm以下超薄热轧带钢，目前国内唐钢、本钢等多条CSP薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能力。