———从环境和流程看减量化轧制技术的发展
王国栋
进入新世纪以来，开发节约资源和能源、减少排放、低成本、减量化的钢铁生产工艺技术、装备和产品，对于钢铁工业的发展和未来，具有极其重大的意义。轧制工序是钢铁工业的重要生产环节，是影响钢铁产品全生命周期中表现的重要阶段。在目前钢铁行业遇到极大困难之际，努力转变发展方式，以创新驱动发展，开发减量化的轧制生产工艺和减量化的钢铁产品，促进钢铁工业的复苏，引领钢铁工业进步成为业界的一大重要课题。
环境负荷减量化：取消酸洗 强化润滑
无酸洗涂镀板轧制技术：在热轧氧化铁皮控制技术的基础上，宝钢与东北大学合作，承担国家“十二五”制成计划项目，正在开发涂镀板无酸洗冷轧技术，旨在通过氧化铁皮控制和冷轧工艺改进，取消涂镀板产品冷轧前的酸洗工序，以期改善冷轧工序的环境、降低生产成本，实现环境负荷减量化。
该工艺首先在热轧过程中，从热轧氧化铁皮控制入手，研究氧化机理、钢板表面氧化物的相变热力学与动力学行为以及氧化铁皮结构控制技术。对不同结构氧化铁皮的变形协调性及相关变形机理进行研究，提高氧化铁皮与基板结合力，开发出免酸洗直接冷轧技术，并通过对还原退火和热镀锌/电镀锌工艺技术研究，开发出具有自主知识产权的、适用于先进高强度钢和超高强度钢生产的核心涂镀技术。该技术如果研发成功，将取消涂镀板的酸洗过程，大幅度改善冷轧生产环境，减轻环境负荷。
添加纳米粒子的冷轧剂润滑：良好的润滑是冷轧过程提高轧制效率、降低能耗、提高产品质量的重要措施。已有报道称，在汽车发动机机油中添加纳米粒子可以降低摩擦、提高润滑效果、有效地降低汽油消耗。目前，一些高校和企业也在研究在水基轧制润滑液中添加纳米粒子以改善润滑性能、提高润滑效果的可能性和技术方案。通过采用水基润滑剂可以大幅度减少润滑剂对环境的污染，而添加纳米粒子可以改善润滑效果。这里涉及纳米粒子的选择和处理问题，也有润滑剂基液的设计问题。添加纳米粒子的关键问题是能够实现纳米粒子的表面改性和在基液中分散的问题，在这方面，国内有大学已经取得一定进展。
用户减量化：氧化铁皮控制 大线能量焊接
氧化铁皮控制技术：东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室（RAL）与鞍钢合作，从2005年开始在中薄板坯连铸连轧（ASP）生产线上，开发热轧带卷表面氧化铁皮控制技术，掌握了抑制Fe2O3生成的轧制、冷却和卷取等关键工艺和技术，使氧化铁皮的结构改善、可塑性增强、厚度减少，从而提高了热轧带钢的表面质量，解决了后续加工冲压时起粉和脱落等问题，满足了后续加工对钢材性能和环保的要求。免酸洗钢（氧化铁皮中的Fe3O4超过85%）用于生产汽车梁等结构件，无须酸洗，可直接冲压成形，改善了汽车厂的生产环境，降低了生产成本，实现了汽车的减量化生产。供冷轧用减酸洗钢（氧化铁皮以FeO为主）可提高酸洗速度约20%，减少废酸排放。这一技术进一步推广应用于宝钢梅钢1425、攀钢1450、太钢2250、首钢迁钢2250、通钢FTSR、华菱涟钢CSP等生产线，均取得明显的减量化生产效果。进一步，这项技术还推广到高强汽车梁用钢生产，解决了高强汽车梁用钢的免酸洗问题。
大线能量焊接用钢：近年来，随着造船、海洋工程、超高层建筑、桥梁、压力容器等制造业的迅速发展，高强钢中厚板的生产规模急速扩大，且随着构件的大型化和大跨度化，使用中厚钢板的下游企业为提高施工效率和降低成本，实现减量化生产，逐步开始采用更为高效的单道次大线能量焊接方法。
适应能源、造船等行业的这种发展趋势，RAL掌握了不同作用机制对结构钢大线能量焊接性能的影响规律，研究开发出不同生产工艺、不同用途和不同厚度规格钢板的产业化应用技术。2012年初，他们工业试制成功焊接线能量能够稳定达到400kJ/cm的E40和E36造船钢板。国内工业试制成功的E40和E36船板的各项力学性能满足船规要求，且具有不低于国外现有造船钢板的大线能量焊接性能，具有良好的市场应用前景。
流程减量化：热带无头轧制 薄带铸轧
热带无头轧制技术：热带轧制技术近年取得的最大进展是热带无头轧制技术。热带无头轧制的一个重要优点是可以顺畅地轧制最薄厚度为0.8mm的热轧带钢。因此，无头轧制技术开发的初衷是以热带冷，即利用热轧无头轧制技术的优势，轧制1mm~3mm的热轧薄带，代替冷轧产品。这样，可以省略冷轧和热处理工序，实现薄带钢生产工艺的减量化。特别是汽车用的先进高强钢，例如DP、TRIP、HSLA、热冲用高锰钢等，如果能够利用热带轧制过程生产，降低成本的优势明显。
无头轧制技术的发展有两条路线：一是国外公司开发的薄板坯连铸连轧无头带钢生产线ESP。二是在传统的热轧带钢轧机上将中间坯连接起来，在精轧机组实现无头轧制。我国对无头轧制技术给予极大关注，将此项技术作为节能减排的关键技术，列入工信部发布的《行业关键共性技术指南》中。我国一些单位和企业正在研究此技术，旨在通过产学研合作，利用我国自己的科研力量，开发和建设具有我国特色的减量化无头轧制工艺、装备、技术和产品。
薄带铸轧技术：双辊薄带铸轧技术是当今世界上薄带生产的前沿技术，由液态钢水直接轧制出厚度为1mm～5mm的薄带坯，其特点是金属凝固与轧制变形同时进行，在短时间内完成从液态金属到固态薄带的全部过程。同传统的薄带生产工艺相比，该技术降低设备投资约80%，降低生产成本30%～40%，能源消耗仅为传统流程的1/8，工艺更加环保（CO2排放仅为传统流程的20%）。
我国宝钢建设的薄带连铸机配备了轧辊横移式4辊轧机，加速冷却系统和卷取机，以及全套自动化系统，可以连续浇铸10吨重的带卷。目前，该研究工作重点在于探索哪些材料应用铸轧技术可以提高材料的性能，可以得到用普通方法得不到的高性能和新性能。
目前，RAL与相关企业合作，正在承担国家“十二五”支撑计划和高技术项目，与企业合作进行薄带连铸工业化技术示范线的建设。
减量化轧制技术实验研究平台的建立
进入21世纪以来，我国钢铁生产能力连续大幅度增长，许多企业出于竞争的需要加大了技术开发的投入，与高校、研究单位合作，抓紧轧制过程中试研究创新平台的开发和建设。目前，宝钢不锈钢、太钢、包钢、河北钢铁的钢铁研究院已和高校紧密合作，建设了具有国际先进水平的轧制过程中试研究创新平台。
现代轧制过程中试研究创新平台由一系列实验装备构成，包括热轧实验机组、直拉式冷轧实验机、带钢连续退火模拟实验机、硅钢连续退火实验机组、硅钢高温退火实验机和带钢连续热镀锌模拟实验机等。平台的工艺模拟研究能力覆盖热轧、轧后冷却和热处理、冷轧、温轧、连续退火和热浸镀锌等扁平材轧制生产主要流程；平台设备的工艺参数和技术指标超越现有生产装备，为工艺、技术和产品提供创新空间；平台的设备和功能可以柔性组合，形成创新的技术路线，满足新工艺和新产品开发的需要。
信息来源：《中国冶金报》
