中国全连续棒材轧机的发展和进步

1、1 、概述我国第一台全连续棒材轧机是1961 年在首都钢铁公司建成的300mm小型轧机，全套设备由前苏联引进。原设计年产能力为30万t,后经多次技术改造和改进操作，实际年产能力达到82万to改革开放以后，在80 年代大多引进国外二手全连续棒材轧机，如 1988 年原上钢一厂引进了德国全连续棒材轧机，此后，沙钢、涟源、 承德、 大连、 无锡、 陕西等厂均引进了国外二手全连续棒材轧机。从 90 年代开始，我国开始引进和合作制造当时最先进的全连续棒材轧机。这有两类情况：一种是全线引进国外设备，如1996 年唐山钢铁公司从意大利达涅利公司全线引进的轧机，投产最大终轧速度达18m/s ,设计年产能力为6

2、0万t,共设18台机架。随后韶关钢铁公司、淮阴钢铁公司、广州钢铁公司等也引进了达涅利或Pomili 公司的全连续棒材轧机。另一类是合作制造，由国内公司技术总负责，部分引进国外设备。到90 年代后期国内设计制造的全连续棒材轧机（少量引进）也陆续建成投产，并出口国外，如向阿曼提供30 万 t/a全连续棒材轧机，向莫桑比克提供40 万 t/a 棒材轧机，最近又和巴西签订出口两套长材轧机合同。我国 2009 年生产棒材5565.4 万 t， 钢筋 12150.55 万 t， 合计约17716万t,除了全连续棒材轧机生产了相当多部分外，其中一部分系由半连续棒材轧机生产的。经过多年努力，我国已建成或正在建

3、设的全连续棒材轧机有100台以上，是世界上拥有该类轧机最多的国家，并且有以下进展：1）生产率大幅提高。过去一套棒材生产线年产能力约30万t50万t,现在提高到80万t100万t;2）品种显著增加。过去一般生产规格为 10mm 35mm,现可 生产规格 10mm 60mm,并且可生产直径为 50mm大盘卷；此外， 为生产特殊钢大直径棒材，兴澄特钢和首钢宝业均先后建设了大规格棒材轧机（80mm 300mm ）,由于年产能力不需过大 （已达80万t100万t/a）,故建成半连续轧机，包括1架可逆式粗轧机和6 架精轧机；3）由于增加减定径设备，产品精度显著增加，一般均可达到德国 DIN 标准允许公差的

4、1/4；4）由于采用了多项先进技术，燃料、金属消耗显著降低，有害气体排放减少，成本降低。2、全连续棒材轧机的技术进步2.1 全连续无扭高速轧制我国新建现代化棒材轧机全部采用 1520架轧机连续轧制，为避免轧制过程扭曲，粗、中、精轧均采用平、立交替布置，精轧机终轧速度有很大提高，一般均在18m/s 以上，个别工厂如包头钢铁公司于 2007 年投产的棒材轧机最大终轧速度达35m/s。全连续无扭高速轧制带来的好处，一是生产率有很大提高，年产能力达60万t80万t,少数轧机如首钢宝业集团由达涅利公司引进的棒材轧机，沙钢新建No.3 棒材轧机年产能力均为100 万 t/a； 二是无扭轧制、提高了产品质量

5、；三是免去往复轧制，来回输送，减少温度损失，节约能耗；四是连续轧制，有利于控温控轧，实行TMCP工艺。2.2 新型蓄热式加热炉采用新型蓄热式加热炉的优点：一是可利用低热值煤气如纯高炉煤气；二是预热温度高，空气预热温度可达1000，煤气也可进行预热，排烟温度可低于150，热效率可达到70以上，节能效果达20%30%,从而也减少CO2和NO2的排放量；三是提高加热 炉生产率，炉底应力由以往的 500kg/m2?h600kg/m2?h提高到 850kg/m2?h 900 kg/m2?h ,提高产量 15%20%。我国新建全连续棒材轧机在有低热值煤气如高炉煤气可提供作 为燃料时一般均采用此项技术。2.

6、3 热装热送技术合格连铸坯通过热装辊道，直接进入加热炉进行加热和均热，热装温度可达600以上，其效益非常明显。（1）钢坯入炉温度每提高 100，可降低燃耗6左右。（2）提高生产率。加热炉较冷装料时可提高10左右。（3）减少烧损量、提高成材率。500 热装可降低烧损量0.5 %1.0%。2.4 增加减、定径设备在新建全连续棒材轧机时（特别是合金钢棒材轧机）多增加减定径设备，如江阴兴澄特钢于2006 年夏投产的棒材轧机即有5 道次Kocks/Danieli 减定径机；大冶特钢公司于2005 年投产的棒材轧机也从达涅利公司引进减定径机组，华菱集团湘潭钢铁公司2006 年投产的棒材轧机从Kocks公司

7、引进370mm三辐五机架减定径机。海南光原公司、宁夏电投钢铁公司、大连钢厂、河南济源公司、邯郸钢铁公司等都设有减定径机，对提高产品精度、解决棒材轧制过程中温度控制问题都有明显的效果。设置减定径机架数各厂有所不同，优质钢棒材轧机大多设置5架，也有设置4 架的。2.5 TMCP 技术TMCP 技术的原理是通过控制轧制温度和轧制后冷却速度、冷却的开始温度和终止温度，最终控制钢材的组织类型、形态和分布来提高钢材的力学性能，通过TMCP 利用钢材余热可替代正火，淬火-回火（回火需离线）处理，改善钢材的力学性能，减少热处理消耗。为实现该工艺，需要采用高刚度大功率的轧机以及高效的快速冷却系统和相关的控制数学

8、模型。具备超细晶粒钢生产能力的棒材TMCP 生产线所生产的钢材强度高，可节约合金资源。与一般工艺生产出来的钢筋相比，可大量节约钢材，对资源利用、环境保护都十分有益。如抚顺新抚钢80 万 t/a棒材轧机采用TMCP 工艺以 20MnSi 钢批量生产出400MPa、500MPa 级高强度钢筋，以Q235 成功生产出355MPa 、 400MPa 级高强度钢筋。20MnSi 钢、 Q235 钢生产超细晶粒钢筋（HRB400 ）代替强度低的HRB335 （ 20MnSi 钢）可节约钢材约14以上。将开轧温度控制在950 左右， 在选择轧机机架钢度和主电机容量时均适应此要求，以达到总体节能和减少金属烧损

9、的效果。2.7 切分轧制对小规格棒材进行切分轧制可以提高轧机生产率，并可使生产大、小规格时产量差别不大，以利于协调生产，增加加热炉等设备利用率，沙钢三棒材轧机（2006年投产）生产14mm以下棒材时进行四切分轧制，16mm、18mm时进行二切分轧制，25mm时单线轧制。 现已在我国新建棒材轧机上广泛使用。江西萍乡钢铁公司二轧厂生产 10mm螺纹钢筋时成功地采用五切分轧制。2.8 较大直径棒材成卷收集运输（大盘卷）过去一般均在线材轧机上生产直径至25mm钢材成卷收集称为盘条。现在棒材轧机上也装设工字轮盘卷作业线，可将直径至O50mm棒材成卷收集外运。如天津钢铁集团棒材轧机，华菱湘潭钢铁公司棒材轧

10、机，包头钢铁公司棒材轧机等，其中天铁和包钢均采用达涅利公司开发的工字轮棒材卷取作业线。2.9 优化的自动控制系统一般采用二级自动控制系统，实现数字控制，可用编程序控制器进行轧机设定参数高速程序控制和微张力活套控制、物料跟踪控制等。生产管理级可实现轧制程序、工艺参数优化管理、生产信息和生产报表管理，整个生产线采用自动化操作生产。3 无头轧制国际上棒材无头轧制已有三种形式，一是连铸坯焊接棒材无头轧制；二是中间坯焊接无头轧制；三是铸轧型无头轧制。应用比较多的是连铸坯焊接型无头轧制。我国唐山钢铁公司曾引进了该项技术和设备， 其工艺是合格连铸坯经加热炉加热后在出炉辊道上将前一块尾部和后一块头部焊接后直送轧机无间隙的轧制棒材。它的优点是：1 ）减少去头去尾废钢，减少短尺产品，提高了成材率；2）由于无间隙生产提高了生产率；3）减少了维修成本；4）如生产大盘条，盘卷单重不受坯重影响。但该工艺未得到广泛使用和推广，其原因是：1 ）提供无缺陷连铸坯是运用此项技术的前提条件；2）钢坯对焊成功率主要取决于