中国轧钢技术进步

中国轧钢技术进步

近10年来，中国的钢铁公司随着经济的快速发展，先后发展了我国高质量装备的技术整合和开发、制药技术的研发和高性能高强度钢型的研究和开发。这些技术进步的成果不仅在中国国民经济现代化建设中发挥了重要的作用,同时也为促进国际轧钢技术的进步和交流建立了新的基础。这些进步主要表现在以下几个方面。1中国轧材的需求21世纪头10年,中国经济发展突飞猛进,2009年中国GDP是2000年的3.38倍。钢铁工业同步增长,很好地支撑了中国的经济建设。2009年中国的粗钢产量增长到2000年的4.42倍。作为钢材产品主要用户的汽车、造船和铁路等行业发展,是中国钢铁工业产能和技术发展的主要驱动力。2009年中国汽车年产量和造船载重吨年完工量分别是2000年的6.66和16.97倍(见图1)。2000年以来,中国各类轧材产量都在稳步增加,除个别年份以外,年增长率都在20%以上,即使在受全球金融危机影响较大的2008年,轧材产量仍然增加了4.02%,2009年更是同比增长了18.5%。同时,板管比总体上都保持了逐年增长的态势,不断适应了经济建设对不同品种轧材的需求。2009年由于国家拉动经济的刺激政策,促进对建设用长材需求的增加,但板管比仍然保持在50.78%。虽然中国各类轧材产量都在稳步增加,并且有一定的出口量,2006年以后出口量超过了进口量,但与中国轧材总产量相比,最高的年份也只占钢材产量的11.2%,因此中国轧材产量的增加,主要是满足国内旺盛的需求(见图3)。另外,中国钢材的出口,与国际经济发展密切相关。从2001年到2007年,全球GDP的增长率从2.27%增长到5.16%,同期中国钢材出口量也逐年增加,而2008年和2009年,全球GDP的增长率回落到3.00%和-1.06%,相应地中国钢材出口量也明显减少。因此,中国钢材出口是应全球经济增长所需。另外,中国每年还有较大的钢材进口量,2003年钢材进口达到了3720万t,其他年份也都保持在1500万t以上,这些产品满足了国内需求。从近10年主要轧材进出口变化来看,2003年以后,热轧板带和冷轧薄板出口量不断增加、进口量不断减少,分别在2005年和2006年出口量超过进口量。宽幅轧机数量的增加对此趋势有明显的贡献。尽管如此,2009年仍然进口614万t热轧板带和773万t冷轧薄板。长材、无缝钢管、镀锌板带和涂层板带的进出口变化趋势总体上与冷热轧板带类似,但镀锌板带出口量从未超过进口量,且2007年后出口量如长材出口量一样急剧减少,其他主要品种则是在2008年后出口量明显减少。10年来,硅钢产量不断增加,无取向硅钢和取向硅钢的产量分别在2004年后和2005年增速加快。无取向硅钢产量增加,带来了进口量减少和一定程度的出口量增加,但取向硅钢产量的增加总体上并没有降低2009年以前进口量增加的趋势。10年来主要轧材进出口变化表明,虽然中国轧线产能和技术水平提升降低了对进口品种的依赖程度,但一些高等级产品的生产能力还应有较大的提升空间。近10年中国轧制技术水平的提高,大大提升了轧材的绿色制造水平。图4为近10年间轧制工序的能耗水平和板带轧机数量的变化。两者的对应关系极为明显,具有新技术的新产线增加,不断降低了轧制工序的能耗水平。目前中国各类轧线产能利用率保持在80%以上(见图5),但随着近几年新的轧钢生产线的建设,产能过剩的矛盾正在凸现。2先进的技术开发近年来,中国的钢铁企业在轧钢装备现代化方面取得了令人瞩目的进步,已经形成了能够自主集成开发大型现代化轧钢生产线及装备的能力,在现代化热轧宽带钢生产线、大型冷连轧生产线、先进宽厚板轧制生产线、三辊连轧管机组生产线的软硬件技术集成与开发方面形成了具有特色的、先进的成套技术,在薄板坯连铸连轧生产线关键技术和高性能高强度产品研发方面达到了目前国际先进水平。2.1装备与工艺控制的整体技术开发中国近年在热轧宽带钢生产线的建设和发展十分显著,在2003年至2009年间,先后建设投产2032～2300mm热轧宽带钢生产线11条,其中,2032mm线1条,2150mm线2条,2250mm线7条,2300mm线1条,产能约5000万t/a。其中,除了2032mm线(柳钢)为二手设备改造线之外,其余10条线均为新建生产线。这些新建生产线在轧机主电机功率配置、板带宽度和厚度精度控制、板形控制、终轧温度控制、冷却速度及路径控制、卷取温度控制及低温卷取能力,以及工艺控制模型等方面均达到了目前国际热轧宽带钢生产线的先进水平。这为大批量开发生产高质量、高性能的热轧宽带钢产品、实现减量化生产并提高产品的市场竞争力提供了坚实的基础。在热轧宽带钢生产线装备与工艺控制的整体技术开发方面,由中国钢铁企业自主集成开发的中薄板坯连铸连轧技术——ASP(铸坯厚度100～170mm),经过不断的开发与完善,形成了一整套效率高、节能、规模化、品种全的工业化热轧带钢生产新流程,由产能240万t的1700ASP到产能500万t的2150ASP。目前,在中国钢铁企业已建成投产3条ASP线,产能达到980万t。ASP线的突出特点是流程紧凑,连铸工序与轧钢工序直接相连,可以实现近90%利用连铸板坯热能一次加热,节约能耗。其关键技术包括:高效化炼钢-连铸技术、四流合一技术、高效直轧及注中调宽技术、工作辊可变凸度控制(LVC辊,可实现空载辊缝由-300～+100μm的调整,一个轧制单元内凸度控制水平达到±30μm)、粗轧前后附立辊控宽技术以及高效层流冷却技术等。2.2厚板轧轧系统某大型钢铁企业采取国内技术总成,引进关键技术及装备,通过联合设计、制造或国内设计、制造方式于2005年建成中国第一套5000mm宽厚板轧机及热处理线。二期工程新增粗轧机架、1号冷床等精整设施,2009年全年完成产能160万t。主要产品为管线钢板、造船钢板、结构钢板、锅炉容器钢板、石油储备用钢、核电用钢等。产品规格:厚度,5～400mm;宽度,900～4800mm,成品长度,最大25000mm;单重,24～45t。采用的主要技术及装备见表1。此线的建设对中国宽厚板轧机快速发展和自主制造能力的提升发挥了重要的推动作用。2.3现代能源生产线1780冷轧线是第一次由中国国内技术总负责,通过自主研制、开发、集成建设,于2005年成功投入运行的大型宽带钢冷轧生产线。采用酸洗-冷轧联合生产技术、紊流盐酸酸洗技术、六辊-四辊轧机混合配置等一系列冷轧领域的先进关键技术。该生产线设计生产能力为150万t/a,主要产品包括高品质轿车板、硅钢原板、高档次镀锌原板、家电板及半工艺中低牌号无取向硅钢等高附加值产品,并已成功轧制出0.18mm极薄冷轧带钢产品。该集成技术还成功应用于1500mm冷轧硅钢生产线、2130mm冷轧生产线和1250mm单机架可逆轧机改造项目中。1780宽带钢冷轧线酸轧联合机组生产线主要工艺参数见表2。2.4steel的聚合物生产到2009年,中国已建成投产的各种不同类型的薄板坯连铸连轧生产线13条,其中SMS的CSP线7条,Danieli的FTSR线3条,中国鞍钢(AnshanSteel)的ASP线3条,铸机共28流,设计生产能力3290万t(见表3),2008年产量达到2927.3万t。中国的薄板坯连铸连轧生产线在数量、产能及轧机装备水平方面都居世界前列。其中,热轧机组的轧制能力、板形板厚及温度控制精度、层流冷却线的能力和控制水平方面都达到了目前国际的新水平。在薄规格轧制(≤2mm)、半无头轧制、冷轧原料用钢、细晶和微合金化高强钢产品开发、针对薄板坯连铸连轧工艺特征的轧制及冷却过程,以及产品的组织性能控制等都取得了长足的进步。2.5u3000利用在线除杂剂生产的连轧管机组2003年9月,中国的钢管公司和德国SMSMeer公司合作建成了世界上第一套PQF(primequalityfinishing)三辊连轧管机组(ϕ168),该机组投产后,成功地轧制出了T91、13Cr、Super13Cr、304、316等产品。168PQF三辊连轧管机组2008年的产量达到了67万t。168PQF三辊连轧管机组的主要特点有:1)大大改善了金属在轧制过程中的不均匀变形,大幅度减少了裂孔、拉凹缺陷;提高了壁厚精度和表面质量;轧辊和芯棒消耗显著降低、金属收得率提高;2)采用了在线脱管/芯棒前行循环技术,可提高小规格连轧管机组产能20%～25%;3)液压伺服压下系统功能开发,实现了温度补偿、咬入冲击补偿、锥形芯棒伺服和头尾消薄等功能,减少了钢管切头尾长度;4)热轧线配备了在线常化工艺设备和装置,使部分套管、管线产品省去了离线热处理工序,节省了大量能耗、降低生产成本。近年来国内外新建和筹建的连轧管机组中大多采用了三辊连轧管工艺,目前全球已经建成和正在建设的三辊连轧管机已超过了20套。3高质量高性能轧材的技术保障近年中国轧钢工艺技术研究开发的特点主要体现在结合轧制与控冷新装备的研发、改造和对高质量高性能新产品的经济需求,在长材轧制及在线热处理技术、新一代控制冷却技术、超薄规格板带轧制技术以及轧制数学模型优化和板形控制技术等方面取得了长足进步,这也为高质量高性能轧材的进一步研发建立了更加坚实的基础。3.11dm长尺钢轨在线热处理通过突破高温钢轨在快速运行中进行精确导向和矫直、高温钢轨在输送辊道上翻钢、在中部为步进冷床上料等技术难题,自主研究开发了2500t非标设备及其控制系统,建成了连续式喷风冷却100m长尺钢轨在线热处理生产线。该生产线能够按快于轧机的生产节奏,将万能轧机所轧制的43～75kg/m各种规格、多种材质的100m长尺钢轨全部进行在线热处理。通过只对轧后高温钢轨进行喷风强制冷却,在线热处理后钢轨的硬化层深度平均大于等于30mm、组织均为细珠光体,钢轨的使用寿命提高了1倍以上,组织、性能的合格率均大于99%。有的钢铁企业在原有重轨生产线基础上,采用炉外精炼、RH、大方坯连铸、万能轧机、平立复合矫直机和锯钻组合机床等设备,完成了100m钢轨生产线的建设,实现了生产高洁净度、高尺寸精度、高平直度、高表面质量的客运专线用100m钢轨。所生产的100m长尺钢轨分别供给郑西、温福、石太、武广等线路。图6为某钢厂100m钢轨万能线主体设备——万能轧机(a)和步进缓冷床(b)。3.2新一代冷却系统在我国的发展现状通过高校与企业的合作,已经研究开发出分别用于热轧带钢、中厚板以及H型钢轧制的新一代控制冷却技术。针对常规热轧带钢轧机层流冷却及中厚板轧机ACC系统的配合与衔接存在的问题,开发了用于热轧带钢的超快速冷却装置和喷嘴倾斜布置的压力喷射式超快速冷却系统与传统集管层流冷却系统混合配置技术。热带超快速冷却装置已经用于CSP生产线冷却段的后部(卷取机前),利用该套装置已生产出550、600MPa级低成本双相钢。在1450热连轧机的精轧出口增设倾斜式喷射和垂直式喷射混合配置的超快速冷却装置已经可以实现Q235、Q345钢的升级和部分高强钢的生产。在2250热连轧线的控制冷却系统采用了“倾斜式超快冷+ACC”的混合配置方式,该冷却系统已于2009年9月热负荷试车,陆续进行了材料性能改进和品种开发试验工作,已经取得初步效果。在3000中厚板轧机上设置的UFC+ACC新一代中厚板层流冷却系统开始投入运行,在提高钢材性能、改善冷却均匀性方面发挥了作用。目前,正在4300中厚板轧机、3500中厚板轧机上装设具有中国自主知识产权的UFC+ACC新一代控制冷却系统,为实施新一代TMCP创造了条件。通过对热轧后对大H型钢实施超快速、高效的喷水冷却方法,使轧制后处于较高温度的奥氏体组织在极短时间内转变成细晶粒的铁素体+珠光体及贝氏体组织,H型钢的综合力学性能得到提高。整个系统的冷却状态采用计算机进行控制,并利用二级计算机系统建立数学模型,根据轧制的钢种和规格实现自动冷却过程控制。对试轧的Q345级别的H型钢的组织和性能进行检验结果表明,金相组织为细晶铁素体+珠光体+极少量贝氏体,屈服强度达到468MPa、抗拉强度570MPa,伸长率22%,与不进行超快速冷却的同规格、同钢种H型钢产品相比较,强度提高约80MPa。3.3半钻头制备薄规格热轧板开发薄规格板材并实现部分以热代冷是薄板坯连铸连轧生产线的重要目标之一。某钢厂在第2代CSP流程工艺技术基础上,通过技术集成与创新,建立了半无头轧制的配套技术与炉号匹配的最佳组织模式、FGC动态变规格、飞剪控制、半无头轧制速度与张力控制优化、辊缝润滑与半无头轧制技术的联合应用、层流冷却及卷取控制技术等一系列工艺关键技术,实现了半无头轧制薄规格产品的大批量稳定生产。利用半无头技术成功将最长269m、厚70mm的连铸坯稳定地轧制成7个切分卷,生产出了平均厚度0.77mm的超薄热轧带卷。2007-2009年采用半无头轧制生产小于等于2.0mm薄规格产品15万t。图7为半无头轧制动态变规格时,F7出口厚度从1mm到0.77mm的厚度变化曲线实例。图8为半无头轧制SPHC系列产品规格扩大范围示意图。某钢厂在CSP线薄规格板带生产技术开发上解决了薄规格热轧板生产常见的板形不良、轧制过程不稳定、表面质量差、生产效率低等关键技术难题,形成了高比例薄规格热轧板生产的成套技术。普通碳素结构钢板厚度≤2.0mm的比例达到70%以上,≤1.5mm的达到35%以上。2007年生产≤2.0mm板材133万t,占总产量的68.8%,全年产品的平均厚度2.27mm,体现了薄板坯连铸连轧产线的优势。3.4高效冷连轧技术以2030冷连轧机控制系统改造为平台,自主研发与集成宽带钢冷连轧工艺及模型控制技术,开发了调优宽带钢冷连轧数学模型系统,实现宽带钢冷连轧机在连续轧制过程中最大程度的柔性轧制,开发并实施了极限规格拓展和高等级带钢表面质量控制技术、0.8mm×1850mmIF钢轧制等先进技术。表4为2030冷连轧机板厚精度达到的实物指标。该项目的冷轧工艺及相关模型控制系统技术已经在1420轧机等钢铁企业冷轧项目中得到了推广应用。某钢厂联合国内高校和科研单位进行了冷轧机板形控制技术与控制系统核心技术研发并应用于1250六辊冷轧机工业生产实践,取得了核心技术突破,开发出国内第一套工业应用分段接触压磁式板形测量辊和冷轧机板形解析模型系统(包括轧机辊系变形模型、轧辊温度场模型、轧辊磨损计算模型以及基于板形控制的轧制负荷分配在线控制计算模型),在六辊冷轧机或多辊冷轧机上进行板形调控执行器控制,包括轧辊倾斜、工作辊弯辊、中间辊弯辊及窜辊、分段冷却、轧制力前馈等功能,实现了板形的高精度控制,成品带钢板形综合精度小于8I单位。4组织性能控制的基础与应用研究近年来,通过加强对碳锰钢、微合金钢及合金钢在轧制与冷却过程中的晶粒细化、析出与相变等的组织性能控制的基础与应用研究,在细晶高强钢、高级别管线钢、高性能高强度中厚板及特厚板、取向硅钢及先进汽车板等高性能冷轧带钢、新型铁素体不锈钢及双相不锈钢、高性能长材及管材等的工艺控制技术与产品开发方面取得了一大批重要的成果,为轧制钢材的品质提升作出了重大贡献。4.1在压延过程中，组织性能的研究和应用4.1.1低碳钢组织的超细化在近年的“新一代钢铁材料重大基础研究”项目以细晶和超细晶钢的研究开发为目标的工作中,通过结合轧制生产线装备和工艺实际,开展了大量的理论和试验研究与探索,其中包括:1)铁素体+珠光体(F+P)碳素钢或低合金钢采用强力轧制、形变诱导铁素体相变(DIFT,DeformationInducedFerriteTransformation)以及形变和相变耦合的组织超细化理论和技术;2)结合奥氏体再结晶和未再结晶控制轧制和加速冷却(RCR+ACC)控制的晶粒适度细化理论和技术;3)基于过冷奥氏体热变形的低碳钢组织细化-形变强化相变(DEFT:DeformationEnhancedFerriteTransformation)理论和技术;4)基于薄板坯连铸连轧流程(TSCR)的奥氏体再结晶细化加冷却路径控制的低碳钢组织细化强化理论与技术;5)针对低(超低)碳微合金贝氏体钢的中温转变组织细化的TMCP+RPC理论与技术,等等。在这些理论与技术研究的推动下,在长材、板带材和中厚板的强度翻番或升级,以及新产品开发中发挥出重大的作用和显著的效果,近年已大批量地生产出细晶和超细晶钢。图9为钢厂生产(Q235-微Ti)细晶和超细晶钢棒线材的结果。4.1.2微合金化高强耐候钢钢在形变、相变中的析出行为研究与控制是钢的组织性能控制的一个重要方面。通过大量的试验研究和生产实践证明,采用合理的冶金成分设计和轧制、冷却工艺控制,可以在钢中产生大量的纳米尺寸粒子析出,使钢的强韧性得到显著提高。在TSCR线上通过实施高温大变形再结晶细化和冷却路径控制,实现晶粒细化与纳米粒子析出与分布控制,进而形成不同强韧化效果的组织性能柔性控制,开发生产出具有高成形性的低碳高强汽车大梁钢510L、550L、屈服强度500～700MPa级Ti微合金化高强耐候钢、600和700MPa级低碳贝氏体工程机械用钢等系列高强韧钢,并进行了大批量生产和应用。经分析,微合金化高强钢中纳米粒子析出强化的贡献可达到150～280MPa。表5为0.19C-0.32Si-1.2Mn钢在不同轧制及冷却工艺条件下的力学性能。图10为Ti微合金化高强耐候钢中的纳米尺寸TiC粒子(a)及其粒度分布(b)。表6为屈服强度600、700MPa级热轧高强耐候钢及低碳贝氏体钢的性能。4.22成分体系设计2007年以来,中国多家钢铁企业利用2250热连轧生产线成功开发并大批量生产出18.4mm厚X80高级别管线钢。采用低C-高Mn-高Nb-少Mo-微V,或低C-高Mn-高Nb+适量Cr-Ni-Mo-Cu的成分体系设计,结合优化的TMCP轧制工艺和低温或超低温卷取控制,获得以针状铁素体为主的高钢级管线钢复相组织,确保了厚规格产品的高强韧性和耐蚀性,保证了带钢全长组织性能的均匀性及良好的板形。2008年,中国的3条2250热连轧生产线共生产了73.5万tX80管线钢,在中国的西气东输二线管线工程建设中发挥了关键作用。表7为在2250热连轧线采用低C-高Mn-高Nb+适量Ni-Mo-Cu的X80钢成分设计,轧制过程控制+轧后快冷+低温卷取控制技术试制的18.4mm厚X80钢的力学性能。4.3高性能厚板标准的开发4.3.1特厚板及船板钢近年,钢铁企业采用TMCP技术开发了满足高强度、较低屈强比、焊接性、耐候性及低温冲击韧性要求的系列新型桥梁用钢,并应用于南京大胜关长江大桥等几十座跨江、跨海、铁路和公路桥梁建设。开发生产的WNQ570、WNQ690、14MnNbq桥梁钢的特点是:高强度,屈服强度≥420MPa;高韧性,-40℃AKV≥120J;良好焊接性,60mm以上厚钢板埋弧焊不预热;耐候性,WNQ570钢与09CuPCrNi相当;最大板厚68mm;WNQ570钢12～68mm不区分板厚效应;屈强比≤0.88。京沪高速铁路南京大胜关长江大桥建造采用了WNQ570钢1.3万t,应用于打捞“南海一号”的亚洲最大的起重工程船悬臂梁采用了WNQ690钢制造。另外,通过将FH550级TMCP超高强船板制造技术成功用于80mm厚高强度桥梁钢Q420qE、Q500qE制造,其主要特点:1)通过超低碳微合金化成分设计(0.045%C-Mn-Mo-Nb-0.75%Cu-Ni),实现特厚板连续冷却组织均匀并提高耐大气腐蚀性能,增加钢板的低温韧性;2)全均质贝氏体钢组织有利于提高耐大气腐蚀性能;3)Cu在连续冷却和等温过程中纳米析出控制能够强化特厚超高强桥梁板的芯部性能;4)通过TMCP轧制工艺调控使原奥氏体晶粒尺寸细化到20～50μm。通过3阶段TMCP轧制工艺,实现了特厚桥梁板原奥氏体晶粒细化,进一步保证了1/2t处的强韧性要求。4.3.2超细贝氏体组织生产工艺结合2300中板机组和4300厚板机组的特点,采用超低碳贝氏体钢成分设计和中温组织超细化技术(TMCP+RPC技术),获得各种形态的超细贝氏体组织,生产出屈服强度500、550、620、690和800MPa5个强度级别系列超低碳贝氏体钢中厚板,板材厚度为16～60mm。主要应用于工程机械和煤机等领域,工艺路线为:超低碳—洁净钢质—微合金化—控制轧制—控制冷却(中温转变组织超细化)—厚板回火。使高性能钢由调质处理向不调质、不回火、降低贵重合金元素使用量方向发展。4.3.30400rtc级高层建筑结构钢开发的屈服强度390～460MPa(Q390～Q460)级高层建筑结构钢先后应用于国家游泳中心、国家体育场鸟巢等奥运工程以及中央电视台新台址、国家大剧院工程等大型建筑工程。1冲击值含量分析①成品板最大厚度达到135mm,晶粒细化、组织均匀性高;②-40℃低温韧性远高于标准值,最大厚度135mm时的冲击值富余量较大;③Z35抗层状撕裂性能均超过了35%,保证安全性能;④低碳当量(Ceq=0.44%～0.48%)保证焊接性能;⑤低屈强比(Rp0.2/Rm≤0.80)保证抗震性。2基本性能及焊接性能①独特的微合金化成分设计及洁净钢冶炼保证了大厚度钢板的内部质量、各项力学性能及焊接性能;②特有的大钢锭无缺陷浇铸工艺保证了110mm厚Q460E-Z35的成功开发;③采用独特的热处理设备(常化+控冷)突破了原有设备的厚度热处理极限,保证了钢板的抗震性能。3见图11和表8生产厚板的主要设备和产品特点在国家体育场鸟巢和中央电视台新台址的结构建设中大量采用了开发生产的Q390～Q460级特厚高强钢板。4.4冷带技术和品种开发4.4.1热轧板边裂断带已形成了取向硅钢的冶炼、连铸、热轧、冷轧及热处理等工艺与质量控制技术,实现了取向硅钢制造技术的工程化与产业化,主要技术进步包括:1)复吹工艺和转炉终点自动控制等技术研究,使取向硅钢冶炼成分命中率达到98%以上;2)连铸技术研究,建立一套完整的取向硅钢连铸工艺,提高了生产效率和铸坯质量;3)热轧技术进步,重点是加热炉温度制度和辊形制度,解决了炉内断坯、粗轧带坯断裂、精轧边裂断带事故,使热轧板边裂提高到5～20mm/边,成材率提高3.5%;4)硅钢厂酸洗线HiB常化炉改造及工艺,有效控制了AlN等抑制剂的合适尺寸及分布,提高了HiB钢的牌号合格率5%以上;5)森吉米尔轧机HGO钢高温轧制技术,研究出了HGO钢高温轧制的典型工艺,基本全部实现高温轧制,提高了HGO钢牌号率5%以上;6)冷轧工艺,提出改进轧制规程和提高生产率的方法;7)串联式退火脱碳工艺,发明了中间完全脱碳退火技术、成品厚度钢板初次再结晶、脱碳退火技术及改善取向硅钢涂层质量的工艺技术等。2007年,某钢厂取向硅钢产量达27万t,牌号几乎覆盖所有级别,产品性能与质量达到国际先进水平,产品用于小浪底工程、三峡工程、青藏铁路工程、北京正负电子对撞机工程、神六载人飞船工程等国家重要工程项目。还有的钢厂在经历了10年自主研发取向硅钢技术之后,已自主集成生产线,成功实现批量生产高品质取向硅钢产品。2008-2009年,普通取向硅钢(CGO)、高磁感取向硅钢(NSGO)、薄规格(0.27mm以下)激光刻痕高磁感取向硅钢等高等级取向硅钢产品投产,目前已经具备20余个取向硅钢牌号的批量生产能力。其取向硅钢产品的关键技术主要包括以下几个方面。1品种开发开发出采用低温板坯加热技术的高磁感、低铁损取向硅钢;23钢渣成分高精度控制技术,关键元素含量按10-6级控制;3边裂及高精度控制低温板坯加热技术;低温降控制技术;带钢边裂控制、高精度厚度及板形控制技术;采用适应硅钢生产的板坯异步装炉与交叉轧制技术,建立适应交叉轧制的高精度控制模型等;4冷焊工艺高精度板形控制技术;渗N控制技术、高精度炉温控制技术;5细化磁断,降低铁损在涂敷绝缘涂层的取向硅钢板表面,采用激光器对硅钢板进行刻蚀,细化磁畴,降低硅钢片的铁损。取向硅钢产品已成功应用于500kV、48万kVA及以上电压等级大型交流变压器和直流换流变压器制造,高磁感产品已供应30家大中型变压器厂。4.4.2超高强系列汽车板2009年中国汽车产销分别完成1379.10万辆和1364.48万辆,同比分别增长48%和46%。近年来,国内一些大型钢铁企业为满足快速增长的汽车发展需求,开发生产出冷轧深冲及超深冲系列、镀层系列、高强及超高强系列汽车板。通过解决超低碳、氮、氧冶炼技术和洁净钢生产技术、高质量板坯连铸技术、热轧、冷轧及退火技术、高强及超高强钢的冶金工艺控制技术、表面质量及板形控制技术、钢板质量性能稳定化技术等,形成了高品质汽车板大批量稳定化生产和冷轧先进高强钢的高水平研发平台。表9为某大型钢铁企业目前冷轧汽车板的主要品种范围。中国第一条高水平的冷轧超高强钢板生产、研发专用线于2008年开发建成,其主要特点:1)强度级别为CR1500,GI980;2)多功能性,超高强度钢板、连续退火和热镀锌共用生产线;3)核心冷却技术,高氢气浓度冷速超过140℃/s;水淬冷速超过500℃/s;4)UHSS的碳当量低,可悍性良好。4.5不锈钢材料的力学性能在特钢厂,已自主开发出了铁路货车车体用不锈钢—T4003,该材料Cr质量分数约12%,C质量分数低,添加有少量Ni、Mn,及微量的Nb、Ti,焊接接头热影响区具有M+F两相组织结构,不仅具有足够的强度、良好的耐湿磨性和滑动性,而且在耐蚀性和周期寿命成本方面优于高强度耐候钢。表10为6.0mm厚T4003不锈钢的力学性能、腐蚀性能和焊接性能。2006-2008年已累计生产新型铁路货车用不锈钢15万t,用于大秦铁路23000辆C80B不锈钢运煤车的制造,出口10000余t。目前铁路货车用不锈钢材料在国内市场占有率达95%以上。通过采用不锈钢材料增加车体耐蚀性能,车辆设计寿命由25年提高到35年,检修周期由8年提高到12年。此外,还通过系统研究开发双相不锈钢板材的制造工艺,突破冶炼、热加工、热处理、酸洗、焊接等多项关键难题,实现包括低合金的S32304、S32101,中合金的S31803(S32205)以及高合金的超级双相不锈钢S32750等不同性能级别双相不锈钢板材的产业化,满足石化、造船、核电、海水淡化、真空制盐、水利工程等领域的需求。4.6高性能材料和材料的制造技术和开发4.6.1研究开发f型钢根据用户使用要求,设计并轧制出了符合要求的F型钢和H轨枕钢产品,使F型钢及轨排成功应用于中低速磁悬浮试验线。主要技术包括:1)根据中低速磁浮列车线运行的需要,设计了中低速磁浮列车轨道专用F型钢;2)通过计算机数值模拟、中试模拟轧制等研究工作,解决了F型钢不对称轧制、冷却变形等难题,自主开发出世界上首套代替焊接—退火—机械加工成形的轧制F型钢成套热轧工艺;3)完成了F型钢50m半径和100m半径正反向侧弯轨设备研究开发;4)发明了热轧F型钢的定半径和三次缓和曲线弯曲设备和工艺,实现了中低速磁浮列车轨排的高精度批量化加工;5)采用了低成本的耐候钢设计,并在轧制工艺中采用了细晶钢轧制,使钢材屈服强度达到400MPa以上,抗拉强度达550MPa,冲击功100J。所生产的F型钢、H型钢轨枕及轨排已成功配套使用在唐山1.5km试验线上,经过近一年20000多km的运行证明,批量化生产的热轧F型钢及轨排能完全满足中低速磁浮列车的运行要求。图12为热轧F型钢产品照片,图13为试验中的中低速磁浮列车。4.6.3tp系列油套管生产技术通过不懈的努力,中国钢管公司不仅能够为用户提供全部APISPEC5CT标准钢级的油套管,而且能够提供满足特殊使用条件的非API标准钢级系列油套管(TP系列油套管),以及非API标准规格的油套管和特殊扣油套管。攀钢成都钢管公司开发出CS-95S抗H2S腐蚀石油套管、L80-1大口径高品质石油套管和大口径非调质N80-1石油套管生产技术并进行了批量生产和应用。TP系列油套管的主要技术包括:1)设计开发出了超高强度高韧性油井管用钢新品种系列。用于以V150为主,及140KSI、160KSI、170KSI等4个不同强度级别的材料;2)充分发挥了C、Mo、V等元素在钢中的细化晶粒、强化晶界、抑制二类回火脆性等,使材料获得了优异的强韧性能匹配和良好的抗氢致断裂能力;3)运用人工神经网络建模优化技术建立了新钢种合金元素对套管力学性能影响模型,提出了关键工艺控制和钢种的改进措施;4)通过优化钢管轧制比来减轻材料的各向异性,超高强度V150套管材料整体性能优良,横向冲击功≥80J,平均高达110J,横纵冲击比≥0.8。2008年,钢管公司向美国Schlumberger公司、伊朗MSPKALANAFTCO.TEHRAN公司以及国内油田提供各种高性能高强度套管13000多t。5低碳经济与碳经济的关系轧钢生产过程既是钢材冶金生产过程中的最后工序,也是能源与资源消耗的重要方面,更是直接面向用户使用、关系产品应用质量、效能与产品