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中国轧钢技术发展进步及未来思考
信息来源:世界金属导报2024-10-29B01      时间:2024-10-29 00:00:00


中国是钢铁大国,并且正在步入强国行列,在技术上已经从引进、消化、吸收,进入到部分创新的阶段,并且所覆盖的领域扩大很快,全面创新、引领创新的阶段即将到来。

1 历史概况

意大利人达芬奇提出了轧制技术的最初设想,并且绘制了装备的草图,所以达芬奇应当是轧机设计的鼻祖。图1是达芬奇绘制的轧机示意图。

从历史沿革来看,轧机历经了跨越几个世纪的发展与演变:

1480年意大利人达·芬奇设计出轧机的草图。

1766年英国人帕内尔在轧制铅片的手摇式轧机基础上,设计出用于轧制熟铁棒材的双辊轧机。

1783年英国人科特制造出水轮驱动的二辊式型材轧机,使得型材轧制很快发展起来。

1779年,J.皮卡德用蒸汽机驱动轧机,极大提升了轧机的轧制能力。

1854年欧洲建成用蒸汽机传动的二辊可逆式中厚板轧机。

1864年美国建成三辊劳特式中厚板轧机。

• 1891年,美国钢铁公司建成世界第一台四辊可逆式中厚板轧机。

• 1897年,德国人采用电动机取代蒸汽机用以驱动轧机并取得成功。

1910年捷克维特科维采哥特瓦德钢铁公司投产了一套4500mm二辊式厚板轧机。

20世纪的两次世界大战中,庞大的军火需求极大推动了轧钢技术发展。世界上陆续出现了双机架、半连续式、连续式中厚板轧机。二战后进入冷战对抗,美国、苏联、德国、日本又相继建成一批4100-5500mm的宽厚板轧机。

一般认为,中国钢铁工业的起源是在洋务运动中建立的汉阳铁厂,它是中国第一个钢铁企业。

1890年,汉阳铁厂由湖广总督张之洞主持在湖北龟山下动工兴建,1893年9月建成投产。

至辛亥革命前,汉阳铁厂有炼铁炉3座,炼钢炉6座,年产生铁约8万吨,钢近4万吨,钢轨2万余吨 。抗日战争时期 ,汉阳铁厂大部分冶炼设备内迁重庆(后演变为重庆钢铁集团),部分支撑了中国抗日战争。

• 新中国成立以后,通过苏联援助建立了钢铁工业基础。

1958年以后有了大发展,自主设计了三辊劳特轧机、横列300小型轧机、76无缝轧机,解决了急需。

1966年后开始仿制大型设备,制造了1700热连轧机、1450热连轧、4200宽厚板轧机,但是技术积累不足。

70-80年代以宝钢为代表大量引进现代化钢铁设备。

90年代后,引进消化吸收,进行大型现代化轧机国产化,建设了一系列现代化的钢铁厂,奠定了今天中国工业化、现代化的基础。

此后,走创新之路,独立发展成套现代化设备。

2 改革开放以来轧钢行业的发展

1978年时,国内可以称得上现代化轧钢装备的只有1978年12月投产的武钢“新三轧”生产装备,即武钢的1700mm热连轧、1700mm冷连轧和硅钢生产线工程。相对好一点的装备就是苏联1950年代援建的鞍钢1700mm热连轧、1700mm冷轧、鞍钢大型轧机、鞍钢140mm无缝钢管轧机,以及首钢1960年代引进的300mm小型连轧机组。

虽然,1970年代通过仿制苏联1950年代装备,建设了本钢1700mm热连轧工程、攀钢1450mm热连轧工程,还独立设计了舞阳4200mm宽厚板工程,这些装备建成后,产品档次、质量水平普遍不高,运行也不十分稳定,甚至达不到原来苏联老设备的水平。

改革开放以后,我国轧钢设备先后经历了大规模引进阶段、消化吸收仿制阶段、持续推广阶段、部分创新阶段、自主研发创新阶段。

?大规模引进阶段。这个阶段基本上是全面引进。其中最重要的就是宝钢一期的引进,几乎所有的主装备、配套装备全是引进的,当时很多企业的装备也都走的这条路,棒材、高速线材、无缝钢管轧机、宽厚板轧机等,无一不是如此。

?消化吸收、学习和仿制阶段。最早获得成功的是棒材连轧生产线(1980年代初),随后国产化的高速线材轧机(1980年代末)、热连轧宽带钢轧机(2000年)、宽厚板轧机(2001年)、无缝钢管轧机(2004年)、冷连轧轧机(2009年)等相继仿制成功。

提高制造水平、持续推广阶段。这一阶段可以基本满足产品的性能需求,得到国内用户的认可,开始大规模的推广使用。

部分创新阶段。最近几年,国内正在开始逐渐进入部分自主创新的阶段,虽然是刚刚开始,但表明一个新的阶段正在起航。

• 自主研发,系统创新阶段。未来,将是我国轧钢设备的自主研发创新和国产化阶段。

3 钢铁强国的目标要求

笔者认为,钢铁强国有几个方面的目标要求:

有一定的产量、特别是一些有特色的产品有一定的量。

钢铁产品的品种齐全,可以满足国民经济各行业需求,没有短板。

某些特色产品质量、性能一致性是世界顶级的,世界公认的质量最优,长期稳定,别人难于达到,成为他国学习的标杆,并且在国际市场上成为无可替代的抢手产品。

有一流的技术研发团队、实验装备,并且这些实验设备主要是自主设计,针对特定功能需要制造的,这才能保证最前沿的研究。

不断推陈出新,有新成果问世,新理念、新理论、新工艺、新标准、新技术等都可以引领世界。

新的理论能有新装备支撑,实现新产品的研发,并且该装备推向国际市场,产品、装备形成新的国际标准。

整体发展均衡。

从轧钢工艺和装备看,近年来我国取得了巨大的发展成果,并且进入部分创新阶段:

宝钢在2009年建成了世界首条高强度冷轧柔性连退线,当时生产的Q·P钢最具发展前景的第三代先进高强钢(AHSS),受到业内高度重视。

天津中重科技自主设计出世界最大的连轧H型钢生产线。

青岛钢铁自主设计建造了线材直接等温处理(DIT / DLP)成套设备。

• 首钢设计并建成了高牌号硅钢用六机架六辊连轧机组,解决了轧制减薄能力提升与横向厚差和板形精度降低的矛盾,实现了厚度0.3mm,硅含量3.75%高牌号硅钢1500m/min高速稳定轧制,并且最薄生产厚度可以到0.19mm。

4 未来的方向与对策

现在我国钢铁产品的22大类中的18大类自给率100%,其他的自给率98%以上。也就是说我国目前量大面广的产品并不缺乏,而小批量的、技术含量高的品种还有差距,主要都是深加工产品。

过去我们采用的办法是拿来主义,主要的作法是引进、消化、吸收、再创新。目前这种模式已经行不通了,发达国家开始遏制我们发展。我们现在的优势是应用技术发展的非常好,弱点是0到1比较差,99到100比较差,所以未来的发展应当在这两方面下功夫。一是创新,一是精益求精。我们可以在市场上寻找创新灵感、在用户的需要中寻找创新灵感,加快实现与降低成本相关的工艺创新、与工艺改进相关的装备创新,加强对用户技术的关注与创新。(中国金属学会深加工分会主任委员 唐荻)


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