后工业化时代的生态化轧钢工艺技术

　　我国钢铁工业已基本完成工业化，实现了机械化、电气化和自动化，产量已占世界钢铁总产量的一半。但是，随着步入后工业化时代，资源、能源问题日益突出，自然界已经难以承担严重的需求负荷，而污染和排放等也已经达到自然界可以忍受的极限。为了实现我国钢铁工业的平衡、协调、可持续发展，研究开发适应后工业化时代的生态化轧制技术已经迫在眉睫。本文依据国际上钢铁工业的发展趋势和我国钢铁工业的重大需求，总结出后工业化时代的生态化（即减量化、低碳化、数字化）轧制技术，为企业自主创新、技术改造、转型发展提供参考。

　　

　　1钢铁行业生态化的战略任务

　　钢铁材料是国民经济建设不可替代的重要基础材料。目前钢铁行业面临着产品结构失调、环境污染严重、资源消耗过大等问题，急需绿色转型。国家围绕重大需求，凝练两项重大协同创新任务，即“绿色制造”——绿色化工艺与装备研发、“制造绿色”——重大工程用高端产品开发。

　　在“绿色制造”方面，针对钢铁行业的关键、共性技术，提出创新工艺思想和开发创新生产装备，实现节省资源、节能减排、环境友好、产品性能优良的减量化钢铁生产，降低生产成本、挖掘钢材潜力，实现“钢铁绿色制造”。

　　在“制造绿色”方面，科学推行减量化的钢铁材料设计，采用洁净化制备、全流程产品质量保障等前沿理论与技术，进行绿色化产品开发，自主创新新型高性能、减量化钢铁材料，开发海洋、交通、能源等新兴产业急需的绿色化钢材，践行“制造绿色钢铁”。

　　2转型发展，建立生态化的轧钢生产工艺技术体系

　　改革开放以来，我国钢铁行业高速发展，基本建成了工业化轧钢技术体系。但是，在大量生产工业产品的同时，大量消耗资源和能源，大量排放。这种资源和能源的消耗以及对环境的破坏，已经超过人类和自然界可以忍受的底线。从技术层面来说，这种发展主要依靠引进、跟跑，真正自主创新的技术不是很多。由于缺乏创新，没有特色，国内各个轧钢厂利用几乎同样的工艺、同样的装备，生产同样的产品，甚至存在的问题也是同样的。企业缺少特色、缺少绝活、核心竞争力不强。钢铁工业的这种无序发展和产能的剧烈膨胀，造成严重供大于求，同质化竞争十分激烈。我国钢铁行业目前存在的严重不平衡、不协调和不可持续问题已经引起各方面的重视，要解决这些问题，就必须大胆创新，努力转变发展方式，走新型工业化的发展道路。这就要求工业化的技术体系向生态化的技术体系转变。我国的钢铁行业，尤其需要这种转变。所谓生态化、绿色化，即节省资源和能源；减少排放，环境友好，易于循环；产品低成本，高质量、高性能。轧制技术的生态化、绿色化特征在轧制过程创新与轧制产品研发上具体体现在4个方面，即：“高精度成形；高性能成性；减量化成分设计；减排放清洁工艺”。围绕这4个方面开展创新研究，解决一批前沿、战略问题和关键、共性问题，推进我国轧制技术的发展。

　　3创新、改造成为后工业化时代的主旋律

　　进入后工业化时代，就意味着大规模的引进、新建轧钢生产线的阶段已经过去，今后的任务是进行技术创新，特别要加强对现有的生产线进行针对性改造。通过改造出特色，通过改造出创新，出质量，出效益，出高水平的产品，实现减量化和低碳化。在改造的过程中，要广泛采用信息化技术，将信息化技术的比特世界融于钢铁热轧过程，融于钢铁材料的原子世界，实现轧制过程的实时感知、分析与控制。

　　改造要联合机械制造业、信息产业等相关行业，通过行业的交叉和融合，研究出、制造出与生态化要求相适应的未来一代钢铁工艺技术与装备以及信息化系统，使其成为生态化的系统。而且，改造要面向下游产业，与下游产业合作，采取EVI等先进方式为下游产业服务，通过服务实现钢铁行业本身的升华。对于轧钢这个成材工序来说，这一点尤为重要。此外，改造应当是一场群众运动。动员广大群众出主意，提建议，紧紧围绕企业面临的关键、共性问题，进行系统诊断、“对标”，为生产线的技术改造提出方案。在此基础上，大力推进企业的技术创新，围绕生态化（减量化、低碳化、数字化）这个核心加强技术改造，在资源、能源、环境可以承受的范围内，生产社会需求的高质量、高性能产品，实现企业、国家和社会的平衡、和谐以及可持续发展。

　　4轧制技术的发展对策

　　从事现代轧制技术的研究，需要基于现代轧制技术的绿色化特征，明确研究方向，理清研究思路，掌握研究方法。下述几个方面是必须注意的。

　　4.1 明确方向，瞄准绿色化目标

　　既然绿色化是现代轧制技术的特征，是追求的目标，总体的研究方向必须聚焦于轧制过程的绿色化，不断探索“高精度成形、高性能成性、减量化成分设计、减排放清洁工艺”相关的前沿性、战略性问题和行业的关键、共性问题。在学科前沿和生产实践中，发现问题并解决问题。客观需求无止境的发展和攀升，相关学科技术和产业发展的牵动及影响，都为轧制工艺技术的发展提供了充分的发展空间和良好的机遇。面对这样的形势，作为材料成型与控制工程专业的科技工作人员，应当努力围绕绿色化的大方向和绿色化的本质特征，开展创新性的工作，保持钢铁轧制技术的可持续发展。

　　4.2工艺—装备—产品—服务一体化创新

　　推动轧制技术的发展，必须针对前沿、战略问题与关键、共性问题，抓住“工艺—装备—产品—服务” 一体化创新，从整体上提升我们的研究水平。“工艺”是龙头，“装备”（含自动化）是手段，“产品”是结果，“服务”是终极目标。

　　只有工艺和装备上的重大创新，才能带来产品和应用的重大创新。如果工艺、装备不改进，尽管可以进行优化和调整，但是难以给产品带来本质性的变化，难以得到实质性的突破。所以工艺是龙头、装备是手段，必须由此开始创新过程，才有大突破的可能。

　　所谓“服务”，就是轧钢厂通过深入用户企业，“先期介入”用户的研发过程，明确用户的市场需求和研究方向，从而明确轧钢厂的研究方向，通过优质、对路、超前的产品为自己的用户服务，为市场服务。产品在用户企业要进行深加工，包括涂镀、裁剪、切分、焊接、冷弯、机械加工、复合等等，方式繁多，这一领域受到人们越来越多的重视，而且有了新的发展，提出了许多新的要求。例如，汽车用钢的后续加工中，发展了激光拼焊、热成型、液压管成型等先进的深加工技术，这些技术为汽车工业节能减排作出重要贡献的同时，也对冶金厂提出了更高的要求。冶金厂积极参与用户的研发过程，满足用户不断发展的需求。

　　4.3 将创新链由研发延伸到整个产业化过程

　　在进行技术创新的过程中，目前遇到的最大问题，是如何打破转化瓶颈，迅速将成果转化为生产力。这里面很重要的一个问题是，该创新链必须是一个完整的创新链，科技创新由研究开发（R&D）开始，但是并不是终结，研发需要延伸到整个创新链（R&DES），延伸到工程，延伸到经济社会更加广泛的领域，在此过程中，成果迅速转化，瓶颈问题因而被打破。

　　轧制技术是工程科学，轧制技术的创新离不开工程，培养和造就轧制方面的人才，也离不开工程。工程是科学实践，是100%逼真的实验室。创新研究的原点是工程实践，工程实施是成果转化过程，将培养学生应兼有研究、设计、工程的能力。工程是多学科合作的舞台，在工程实践中培养出掌握交叉学科知识和关键核心技术的人才是最需要的。同时，工程涉及更广泛的领域和各方面的人员，需要参与者充分利用社会资源的能力和调动各方力量进行协同创新的能力，这对于培养“有社会责任感，有创新精神和实践能力”的人才具有十分重要的作用。所以将R&D延伸拓展到R&DES，对于创新过程的完成和创新人才的培养都是十分重要的。

　　4.4轧制技术的数字化和信息化

　　轧制技术的发展需要相关学科的支撑，需要现代技术的支撑。学科交叉，是轧制技术发展的必要条件。

　　首先，钢铁轧制过程的对象是钢铁材料，要想加工轧制出优质的钢铁材料，需要对加工的对象，即钢铁材料有深刻的了解。当加工者对于材料的了解十分清楚，甚至超过了材料专家，则轧制过程的材料组织、性能控制就将成为加工工作者的“囊中之物”，加工过程的发展、进步就将成为必然。因而，轧制工作者需要深厚的材料基础。

　　其次，轧制过程的“高精度成形”和“高性能成性”，离不开现代化的数字化技术和信息技术。轧制过程控制的核心内容，例如轧制过程变形规律的描述、轧制过程数学模型的建立与应用、控制轧制和控制冷却规程的制定等轧制过程的重要内容都是与自动化、数字化、信息化技术紧密相连，依靠与这些学科的交叉来实现的。这种关系是“剪不断、理还乱”。唯有交叉、融合才是唯一可行之路。所以，轧制技术与数字化技术、信息技术交叉势在必行，要强力推进。随着互联网、无线移动网、云计算等现代信息技术的发展，轧制技术及其数字化、信息化技术将迎来前所未有的创新机遇。

　　4.5建立轧制研究平台，开展高水平科学实践

　　轧制工艺学是一门实践的科学，它诞生于实践，又必须应用于实践之中。实验室、从事轧制生产的企业，是研究轧制工艺技术最好的基地，也是实现创新轧制工艺技术转化应用的理想平台。在深入实验室和企业的过程中，可以发现生产实践中存在的问题，可以了解用户对轧制产品的新需求，这是创新的出发点，也是创新的原动力。通过实验室研究，有了新的设计方案、新的工艺规程、新的生产方法，还需要再回到企业中去，进行实际检验和应用，以验证其可行性、正确性，发现存在的问题，得出进一步研究的新构思。所以，深入企业与实验室，从事第一线的工作，掌握第一手的材料，进行第一手的检验，实现不断地创新，是发展轧制工艺技术的必由之路。

　　为此，必须建立国际一流的实验创新平台，为研究者创造实践的条件。目前，我国高等院校、研究单位、特别是广大企业，已经建立了世界一流的钢铁技术创新研究平台。这是一项重要的、关乎我国钢铁行业长远发展、实现领跑世界钢铁技术的重大措施。这个平台不仅可以模拟、再现现有的轧制过程，而且可以不断根据创新的需要建设新的研究手段，促进钢铁行业的创新。同时，要特别强调在企业1：1的大平台（即实际的生产线）上开展研究，结合承担的重大科研工程项目开展工作，这对于科研成果转化、培养有创新精神和实践能力的创新队伍具有十分重要意义。

　　4.6国际化的视野

　　要想掌握现代轧制工艺技术，就必须了解轧制技术的核心以及科技前沿，必须把握现代轧制技术的发展现状和趋势。这就要求我们不仅要了解课本的内容，而且能够广泛的开展有成效的学术交流和科研合作，通过国际会议、访问交流、学术讲座等各种方式，以及书刊、杂志、网络、影视等媒体，了解本学科丰富多彩的世界，明了轧制技术的最新发展，从而使我们的工作与迅速发展的轧制技术前沿保持同步。

　　5生态化钢铁轧制工艺技术

　　正在建设和发展的钢铁工艺与装备协同创新平台的任务是研发冶炼、连铸、轧制、热处理等工序的新技术、新工艺、新装备，降低生产能耗、提高材料性能，实现“钢铁绿色制造”。经过几年的努力，围绕3个重点生产流程，凝练出4个研究方向，确定8项重点开发的共性技术。

　　5.1聚焦3个生产流程

　　聚焦3个钢铁行业的典型生产流程，突破关键共性技术。其一是针对常规钢铁生产流程产线，以“凝固-热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制”为研究重点，实现炼钢、连铸以及绿色热轧领域的共性技术突破，通过再造一个绿色化的热轧钢材成分和工艺体系，实现热轧钢材产品的更新换代，为解决资源、能源、环境等瓶颈问题作出贡献。其二是针对薄板坯连铸连轧生产流程产线，以汽车用先进高强钢（AHSS）开发生产为重点，形成薄板坯无头/半无头轧制+无酸洗涂镀制备热轧AHSS的短流程加工理论和生产技术，开发出薄规格热轧先进高强钢并形成批量生产能力，实现热轧AHSS的“以热代冷”和“以薄代厚”。其三是针对薄带连铸短流程工艺技术，围绕国际轧制技术领域前沿性、战略性技术，以双辊薄带连铸技术制造高质量硅钢和薄规格AHSS为研发重点，突破薄带连铸短流程生产工艺关键技术，形成薄带连铸硅钢织构控制理论体系和全新工艺流程、装备及产品技术，开发出完全自主创新的高硅钢、取向与无取向硅钢薄带及薄规格AHSS的制备加工技术。

　　5.2凝练4个研究方向

　　这3个热轧流程前面共同对应冶炼与连铸，后面共同对应冷轧与连退、涂镀生产线，从而构成了共性技术研发的流程主线，凝练形成以下4个研究方向。

　　1）冶炼、连铸工艺与装备研究方向

　　国家科技支撑计划课题“低成本、高效化生产洁净钢水的工艺技术” 深入研究夹杂物的控制与利用技术，实现理论上的突破与技术创新，研究开发多种精炼设备组合使用技术或同一精炼设备的多功能化技术以及精炼新工艺技术；国家杰出青年基金项目“高品质钢精炼与连铸过程基础理论与应用”研究了高品质钢精炼与连铸过程中钢液流动、凝固枝晶生长、溶质偏析以及夹杂物去除行为，提出了高品质钢精炼与连铸生产过程中组织、成分均质化控制和夹杂物颗粒大小及分布的控制新技术。国家自然科学基金（NSFC）重点项目“钢包底喷粉精炼新工艺应用基础研究”提出了钢包直接底喷粉精炼的新一代钢包喷射冶金工艺，研究并提出了防钢液渗漏的底喷粉元件设计理论，揭示了喷粉元件缝隙内粉剂输送与磨损行为及堵塞机理，研制出具有防钢液渗漏和粉剂堵塞、抗粉气流磨损和耐高温侵蚀的钢包底喷粉元件。

　　2）“先进热轧及热处理工艺与装备技术”方向

　　热轧钢材占我国钢材总量90％以上，是品种规格最多的轧制钢材产品。基于传统热轧生产工艺过程中存在的资源消耗大、工艺能耗高等问题，开发出新一代TMCP工艺、先进热处理工艺及装备技术，以及涵盖冶炼到轧制工序的一体化组织性能预测与控制技术，实现“资源节约型”和“工艺减量化”热轧钢材工艺开发与应用，再造一个绿色化的热轧钢材成分和工艺体系，为钢铁工业的绿色化转型和可持续发展作出贡献。同时，围绕高附加值高端热轧板、带钢产品先进热处理工艺技术，尤其是极限规格（极薄和特厚）产品需求，开发极薄和特厚板材热处理工艺及装备技术。为此，“先进热轧及热处理工艺与装备技术”将主要围绕：新一代控制轧制技术与装备、新一代控制冷却技术与装备的拓展应用、极限规格板材离线热处理工艺技术与装备、一体化组织性能预测与控制等研究方向开展工作，重点开展“即时控温的控制轧制装备及工艺”、“热轧线材、管材等新一代控制冷却工艺与装备”、“极限特厚规格板材淬火工艺技术及装备”等三大任务。

　　3）“先进短流程生产工艺与装备技术”方向

　　短流程相对钢铁传统生产流程具有工序简洁、低能耗、投资小等优势，节能减排效果显著。同时，短流程工艺技术尤其在热轧薄规格产品以及特殊性能要求的产品开发与生产方面具有显著优势，是钢铁工业流程技术开发与应用的重要方面。国家工信部《产业关键共性技术发展指南（2011年）》等产业指导文件多次将“热带无头/半无头轧制”“薄带铸轧”等列为节能关键技术。因此，开发薄板坯无头/半无头连铸连轧与薄带连铸的工业化生产技术并开展短流程加工理论的深入研究，开发出薄规格热轧AHSS并形成批量生产能力，对于促进我国绿色化钢铁生产以及下游用户的绿色化制造具有重要意义。为此，“先进短流程生产工艺与装备技术”将围绕：热轧AHSS半无头/无头连铸连轧技术、热轧板无酸洗涂镀技术、双辊薄带连铸高品质硅钢技术等3个研究方向开展工作，重点开展“薄板坯无头/半无头轧制+无酸洗涂镀制备热轧AHSS”、“薄带连铸高品质硅钢工业化技术”、“薄带连铸生产高硅电工钢成套工艺、装备与产品”等重大任务。

　　4）“先进冷-温轧、退火和涂镀工艺与装备技术”方向

　　先进的轧制、退火和绿色化涂镀工艺与装备技术是高端冷轧板带钢产品生产的关键。目前，我国冷轧产品的产量占比不及发达国家的一半，AHSS、高质量硅钢、冷轧薄宽带、涂镀板等产品进口比率高，是钢铁材料中自给率和市场占有率最低的产品。这表明我国在冷轧产品质量和高端产品生产技术等方面与发达国家存在较大差距，急需开发先进的冷轧工艺、装备和产品，促进产品结构调整和技术升级。为此，“先进冷-温轧、退火和涂镀工艺与装备技术”方向在冷轧工序将围绕冷轧产品的性能、尺寸精度和表面质量等核心问题，主要针对AHSS、涂镀板、高质量硅钢等高端冷轧材料开展冷轧板形核心控制技术研究，推广已经开发成功的新型高精度板形控制系统，并开展边部减薄控制的研究和工程应用。在连续退火和热镀锌方面，开展横向磁通快速感应加热、气雾喷射式快速冷却、镀层厚度自动控制和镀层厚度均匀性控制等关键技术。

　　5.3 开发8项关键、共性技术

　　围绕上述4个研究方向，开发出8项自主创新的关键、共性技术。

　　1）新一代钢包底喷粉精炼工艺与装备技术

　　针对国内高效、低成本洁净钢的生产迫切需求和当前炉外处理工艺存在流程长（铁水预处理、转炉冶炼、钢包精炼）、效率低（多次扒渣、转炉回硫）等问题，研究开发钢包底喷粉钢水精炼原创性工艺与装备技术。本技术前期得到NSFC重点项目“钢包底喷粉精炼新工艺应用基础研究”的支持，研究工作在学校进行，获得了重要进展，研究并提出了防钢液渗漏的底喷粉元件设计理论，揭示了喷粉元件缝隙内粉剂输送与磨损行为及堵塞机理，研制出具有防钢液渗漏和粉剂堵塞、抗粉气流磨损和耐高温侵蚀的钢包底喷粉元件。国内钢铁企业对此给予了高度关注，与企业合作研究开展工业试验和实施，工业小试和大生产实施将分别在抚钢和鞍钢及中天钢铁进行。

　　本技术要解决钢包底喷粉的钢水渗漏（安全性）、粉剂堵塞（稳定性）、喷吹元件使用寿命（可靠性）、应用效率与效果等所涉及重大理论与关键技术难题，并成功实施工业试验和应用，为工业推广应用奠定基础，同时也为我国炉外处理和生产流程的变革提供方向，以实现高效、低成本的洁净钢生产和节能减排。本技术将是20世纪提出的喷射冶金技术的一次变革，可称之为新一代钢包喷射冶金技术，不仅可以实现钢水脱硫率90%以上、合金的收得率和成分控制精准度得到进一步提高，而且可以实现铁水不经预脱硫而生产超低硫钢以及免LF炉加热精炼的目标，从而缩短冶炼周期15-25min，吨钢降低成本10-15元，吨钢节能2.5-4.5千克标准煤。

　　2）高品质连铸坯生产工艺与装备技术

　　高品质连铸坯是高品质钢生产的基础和前提保障，针对我国微合金钢连铸坯普遍存在裂纹和偏析等凝固缺陷、制约成材率和高性能品种钢生产的现状，研究开发高品质连铸坯生产工艺与装备技术。本技术前期得到首钢“首秦高品质厚板坯连铸关键技术开发”、天钢“天钢高品质板坯连铸技术集成与创新”、涟钢“高强—包晶—超低碳系列钢高品质连铸板坯生产技术集成与创新”等企业以及国家杰出青年基金项目“宽厚板连铸结晶器冶金学理论与应用研究”的支持，获得了重要研究进展和应用效果，提出了连铸生产过程中“全弧形锥度结晶器”、“非均匀凝固的末端轻压下”等连铸坯裂纹、组织及成分均质化的控制新技术。本技术的理论研究主要在学校和企业的技术中心或研究院进行，工业试验及生产与宝钢、首钢、天钢、湘钢、涟钢等10余家企业合作。

　　本技术要解决微合金钢连铸坯频发裂纹、偏析、疏松等凝固缺陷的关键问题，研究开发弧形锥度结晶器、结晶器角部大冷速晶界强化、二冷智能温控、多模式电磁搅拌、凝固析出夹杂物弥散化、铸坯液芯负压补缩等连铸新技术，形成我国自主的高品质品种钢连铸坯生产工艺、装备、控制系统集成技术，实现高致密度、均质化连铸坯稳定生产。表面无清理率≥99.5%、合格率≥99.9%；高强钢、硅钢等中低碳钢、包晶钢宽厚板坯中心偏析小于C级1.0比例≥95%，中心疏松小于1.0级比例≥95%；轴承钢、帘线钢、弹簧钢、重轨钢等高碳钢大方(圆)坯中心偏析指数≤1.08比例达95%以上；含Nb、B等宽厚板坯微合金钢角部横裂纹率≤1.0%，纵裂纹发生率≤0.5% ，包晶钢、中碳钢、微合金钢宽(特)厚板坯综合裂纹率≤1.0% ，纵裂纹发生率≤0.5%，皮下裂纹率≤0.5% 。质量指标达到世界先进或领先水平。

　　3）热轧-冷却-热处理一体化组织性能控制技术

　　针对钢铁行业热轧钢铁材料传统轧制生产工艺过程中存在的资源消耗大、工艺能耗高等问题，通过开发热轧钢材新一代控轧和控冷（TMCP）组织调控理论、关键装备与工艺技术，与高品质连铸坯生产工艺与装备技术协同，创新凝固-热轧-冷却-热处理一体化热轧组织性能控制技术，实现绿色热轧技术新突破，再造一个绿色化的热轧钢材成分和工艺体系。

　　本技术依托于国家“十二五”科技支撑项目“热轧板带钢新一代TMCP装备及工艺技术开发与应用”，各类热轧过程的工程实施与宝钢、鞍钢、首钢、武钢等数十家企业合作进行，旨在生产节约型、减量化升级换代热轧产品。

　　拟解决的关键科学和技术问题包括：新一代控制轧制条件下轧制与冷却耦合关键技术及装备 ；复杂断面的热轧钢材高强度均匀化冷却技术；一体化组织性能预测与控制（含工艺制度制定）技术 ；基于细晶、析出和相变的新一代控轧控冷工艺的钢材综合强化机理。

　　技术指标包括：形成新一代控轧控冷工艺、装备体系，应用于板、带、型、棒、线、管等各类热轧生产线，推广应用30条以上，年产能2000万t以上；建立“资源节约型、节能减排型”的热轧钢材产品绿色制造体系，60%-80％以上的热轧钢材强度指标提高100-200MPa以上，或钢中主要合金元素（Cr、Mo、Mn、Nb等）用量节省20%-30％，实现钢铁材料性能的全面提升。

　　4）极限规格热轧板带钢产品热处理工艺与装备

　　针对我国能源、化工、交通等重点领域关键装备制造所必须的钢板不能满足需求，年进口量达200余万t，主要原因是热处理关键装备和核心技术被国外垄断，开发钢铁行业急需极限规格淬火和极限低温回火等高端板带钢热处理工艺及装备技术。

　　东北大学与南钢、湘钢、舞阳等中厚板生产企业合作，依托湘钢引进的3800mm淬火生产线改造、南钢5000mm特厚板调质生产线、3500mm调质线和中低温回火热处理生产线工程等项目，进行工艺、装备、产品开发。拟解决的关键技术问题包括：淬火厚度为4-10mm极薄规格和100-250mm 的特厚规格钢板淬火关键技术和成套装备；绿色节能的高精度热风循环加热技术，实现100-650℃范围控制精度±3℃的大型板带钢回火；超高强结构用钢（Max 1300MPa）、耐磨钢 (Max HB600)等高端热处理工艺技术及产品，实现极限规格热处理装备、工艺技术及产品的创新突破。

　　要达到的技术指标如下：极薄规格钢板淬火处理厚度4-10mm，特厚规格钢板淬火处理厚度100-250mm；中低温回火热处理炉处理温度100-650℃，控温精度±3℃；超高强工程结构用钢最高屈服强度Max 1300MPa和最高等级耐磨钢Max HB600。

　　5）薄板坯连铸连轧与无酸洗热镀锌工艺技术及装备

　　为保证提高钢材的使用效率，需要对钢材进行表面镀锌处理以延长其使用寿命。在传统热轧板镀锌生产工艺中，镀锌之前热轧板酸洗是清洁化生产所面临的最大问题。

　　东北大学与宝钢、邯钢、武钢等单位合作，以 CSP短流程生产线为依托，研究开发出热轧薄规格先进高强钢表面质量与板形控制技术，利用无头/半无头轧制技术稳定轧制出1.2-2.0mm厚、以AHSS为代表的薄规格高强度热带产品；开发出无头/半无头轧制AHSS的组织控制原理与轧后冷却路径关键控制技术及装备、热轧氧化铁皮的精细化控制技术；探索出热轧带钢热镀锌线上加热-还原过程中氧化铁皮的结构演变规律，创新出热轧高强钢氧化铁皮免酸洗还原退火热镀锌生产流程和关键工艺技术，实现“以热代冷”和“以薄代厚”，为我国钢铁行业实现清洁化生产、节能减排和资源节约提供标志性生产流程和工艺技术。

　　课题的目标是，①开发出厚度为1.2-2.0mm的热轧先进高强钢镀锌板，形成稳定的生产工艺技术，实现“以热代冷”和“以薄代厚”；②镀锌层达到国家和企业相关的力学性能测试标准的各项要求。③此项技术的工业化应用，将因免去酸洗工序而减少酸液蒸汽的排放，热镀锌整体生产效率提高10%-20%，吨钢降低成本100-120元。

　　6）薄带连铸流程制备高品质硅钢技术与关键装备

　　采用双辊薄带连铸技术可有效控制电工钢凝固组织和抑制剂析出行为，是开发无需再加热、无需常化处理、无需两阶段冷轧的短流程、低成本、高效率制造高性能硅钢的全新技术途径。

　　本项目将以沙钢建设的宽为1050-1250mm的无取向与取向硅钢薄带连铸线和武钢建设的宽为550mm的高硅钢薄带连铸线为依托，与两个企业的硅钢研究团队密切合作，开发与高品质电工钢产品相适应的薄带连铸、热轧、冷轧及热处理相关装备，形成一整套具有自主知识产权的、以薄带连铸为核心的高性能电工钢生产工艺流程，包括均匀稳定布流技术，流量、温度及速度控制技术、铸辊冷却及凸度控制技术、铸带后续加工及处理关键技术，开发薄带连铸工业化设备与单体技术以及全线自动化控制系统，在2017年左右建设完成国内首套完全自主设计开发的薄带连铸生产线，形成成套薄带连铸生产电工钢和薄规格普碳钢的工艺技术。

　　针对无取向与取向电工钢，探索出电工钢近终成形的凝固组织和全流程织构演变行为，构建硅钢及薄规格普碳钢全流程组织性能控制理论，开发出高品质电工钢的短流程生产技术，引领钢铁工业在高品质钢材生产领域实现完全的自主创新，为打破发达国家硅钢生产的长期垄断局面开辟新的途径。大幅度提高电工钢生产效率和实物质量，与常规电工钢产品相比，无取向硅钢的磁感强度提高0.02T，取向硅钢成材率提高5%。

　　针对高硅钢，创新提出“薄带连铸+温轧”的6.5%Si电工钢制备技术，解决难变形金属薄带的制备技术难题，探索出全新的工业化生产装备。采用轧制技术实现厚度0.15mm以下、宽度400mm以上的6.5%Si钢薄带的稳定、高效制备，在厚度规格和宽度规格方面超过日本轧制6.5%Si钢产品的水平；磁性能达到日本CVD方法制备的6.5%Si钢薄带的水平。

　　7）高精度板形控制技术与装备

　　基于板形调控功效系数的多变量优化反馈控制模型，形成矩阵动态优化和自适应智能控制策略，建立多执行机构板形闭环控制系统的解耦控制算法，自主开发冷轧板形核心应用软件，成品带钢板形平直度综合控制精度小于7I，实现冷轧薄带材平直度高精度板形控制和板形技术的推广应用；硅钢同板差（带钢中心与边部15mm处厚度差）小于6μm，实现硅钢薄带边部减薄控制的高精度设定。

　　8）先进退火和涂镀技术与装备

　　针对AHSS、硅钢和高端家电板等品种，开发基于快速加热和快速冷却的先进退火工艺和高精度镀层厚度控制技术。开发横向磁通快速感应加热技术，设计高电感匹配感应器，获得均匀温度场，带钢横向稳态温度差小于±15℃，解决薄带钢加热中由于边部效应导致的加热温度不均问题。自主研发喷气、气雾和水淬等高速冷却技术，实现从缓冷到1000℃/s的柔性化冷却，达到同一产线生产不同性能钢种的目的。采用有限元技术、非线性的最小二乘回归算法，进行热镀锌气刀流场的分析和优化，建立长短周期耦合化的镀锌自适应预测模型，解决热镀锌边部增厚问题。开展薄带铸轧高质量硅钢温轧工艺与装备技术研发，实现成卷带材工业化温轧技术示范。

　　6结语

　　我国钢铁行业已经步入后工业化时代，资源、能源、环境与产品方面的压力日益凸显，转型发展势在必行。通过学科交叉、行业协同，实现创新驱动发展，大力开发生态化的钢铁轧制生产技术，着力解决一批关系我国钢铁轧制领域健康发展的关键共性问题、前沿技术问题，建立生态化的钢铁轧制技术体系，大力推行减量化、低碳化、数字化，实现我国钢铁行业的平衡、协调以及可持续发展。

　　（王国栋 吴 迪 朱苗勇 王昭东 刘振宇 李建平）

信息来源：《世界金属导报》