毛新平：研发具有自主知识产权的热轧带钢连续化制造技术势在必行

    “近年来，我国工程技术人员在热轧带钢连续化制造技术领域不断探索、大胆实践，取得了可喜成绩，做出了重要贡献。集合优势资源，研发具有我国自主知识产权的热轧带钢连续化制造技术和装备势在必行。”8月25日，在由中国钢铁工业协会主办、中国一重集团有限公司承办、中国冶金报社协办的2020年高质量发展·装备与钢铁同行 冶金先进技术装备创新推进会上，中国工程院院士毛新平这样表示。会上，他介绍了传统热轧产线无头轧制技术、薄板坯连铸连轧产线半无头轧制技术和无头轧制技术等热轧带钢连续化制造技术。

    “保守来说，1/3的冷轧产品可以被薄规格、高质量的热轧产品替代。”毛新平介绍，采用无头轧制可以生产大比例的薄规格产品，且精度高，能满足汽车板使用要求。

    他介绍，采用无头轧制技术需要解决获得连续坯料技术、广域凸度控制技术、动态变规格技术、高速飞剪、高速穿带及分配装置等关键技术问题。从获得连续坯料技术来看，传统热轧产线通过焊接技术、切合技术来获得连续坯料，薄板坯连铸连轧产线则可以获得天然的长坯。从广域凸度控制技术来看，在连续轧制过程中，热凸度不断增加达到较高程度，轧辊的磨损也不均匀。因此，在轧机配置上，要求轧机具有更大的轧辊凸度调整范围。“更重要的是具备动态特性。”毛新平特别指出，在轧制过程中要进行有效的调整，如使用动态的CVC+（连续可变凸度）技术等。从动态变规格技术来看，在轧制过程中，厚度在不断调整，需要一个高精度的动态变规格技术来实现无头轧制。从高速飞剪来看，每秒20米的剪切速度对剪切设备提出很高要求。从高速穿带及分配装置来看，需要特殊装置来稳定。此外，使用无头轧制技术对连铸工序的连铸机拉速也提出了很高的要求。

    同时，毛新平结合川崎3号热轧产线和浦项2号热轧产线特点介绍了传统热连轧机无头轧制的相关情况。

    川崎3号热轧产线采用焊接方式实现无头轧制。从该产线基本设备技术条件看，该产线无头轧制薄板坯厚度在20毫米~40毫米，宽度在800毫米~1900毫米，卷取箱为台车自动型，卷取最大速度为340米/分钟；中间坯焊合设备最大驱动速度为60米/分钟，加热方式为感应加热；清毛刺机是旋转式圆盘剪，高速飞剪剪切速度为1200米/分钟，剪切厚度为0.8毫米~6.0毫米。从该产线技术经济指标来看，在质量方面，厚度控制公差在±30微米，宽度控制公差从±6毫米减小到±3毫米，温度偏差从±30开尔文减小到±15开尔文；在生产率方面，提高了20%，由夹送辊原因导致的非预期的换辊率降低90%；在产量方面，板卷头尾板形不良损失减少80%。此外，由夹送辊辊印导致的表面质量改判率降低了90%。

    浦项2号热轧产线于2006年7月份完成无头轧制设备的安装，于2007年1月份开始商业生产。该产线卷取温度均匀，厚度和宽度公差小，板形良好；机械性能稳定，产品微观组织均匀；可轧制超薄规格低碳钢（厚度为1.1毫米，宽度为1219毫米）和高碳钢（厚度为1.6毫米，宽度为1219毫米）；可实现最多45块坯（总重量在1000吨以上）60分钟以上连续轧制，而超薄规格（≤1.2毫米）产品则可实现最多15块坯连续轧制。

    “半无头轧制是为了在无法实现无头轧制的情况下，实现稳定连续化生产。”毛新平以荷兰霍高文半无头轧制产线和华菱涟钢半无头轧制产线为例介绍了薄板坯连铸连轧产线半无头轧制技术。

    荷兰霍高文半无头轧制技术具有两个特点，一是辊底式均热炉的炉长约为312米，为目前世界最长；二是生产厚度在1.0毫米~1.2毫米。“这条产线创新意义特别大，在当时带有无头轧制的设计理念，目标就是生产高精度、薄规格产品来替代冷轧产品。”毛新平特别说道。

    华菱涟钢薄板坯连铸连轧半无头生产线关键设备包括薄板坯连铸机、辊底式均热炉、精轧机组、转毂式高速飞剪、两台地下卷取机，其中动态凸度控制功能与辊缝润滑技术可解决半无头轧制时间长、负荷大、工作辊磨损严重等问题。

    “华菱涟钢半无头轧制技术具有三大优势。”毛新平介绍，一是产品的极限厚度和极限宽度规格范围得到显著拓宽，其中SPHC钢的最薄厚度由1.0毫米拓展至0.78毫米，极限规格产品宽度由1100毫米拓展至1300毫米；Q235B钢的最薄厚度由1.2毫米拓展至1.0毫米，极限规格产品宽度范围也进一步拓展；Q345B钢的极限规格由1.5毫米×1300毫米拓展至1.5毫米×1600毫米。二是半无头轧制技术可有效减少带钢头尾的温度、尺寸、板形控制精度波动。三是由半无头轧制出的带钢不同部位具有均匀的组织和力学性能，屈服强度波动小于40兆帕，抗拉强度波动小于20兆帕，晶粒尺寸波动小于2微米。

    随后，毛新平介绍了薄板坯连铸连轧产线无头轧制技术。一是ESP（无头轧制）技术，连续化制造流程简约，生产过程高效。代表为日照ESP产线，该产线长度约为180米，仅为传统热轧流程的20%左右，从钢水浇铸到带钢卷取的生产全过程仅需7分钟，以低碳钢、超低碳钢、中碳钢和高强钢为主，厚度规格小于2.0毫米。二是CEM（紧凑式无头轧制）技术。代表产线是浦项CEM产线，该产线具备单坯轧制和无头轧制两种模式，其中采用无头轧制模式可连续轧制公里数达133千米，且具有较高的尺寸精度。三是MCCR（多模式全连续铸轧生产线）技术。该技术使产线具有无头轧制/倍尺多卷轧制/单坯轧制3种生产模式，增加了连铸和轧机之间的缓冲，可实现连铸不停浇换辊。同时，连铸的头尾坯可以轧制成卷，提高金属收得率1%以上。此外，铸坯温度均匀，可提高带钢边部质量，适合生产微合金钢。四是DSCCR技术。该技术是唐山东华通过对珠钢CSP工艺装备进行利旧改造，自主集成的薄板坯连铸连轧无头轧制产线。毛新平特别指出：“该技术的自主集成，表明我国在无头轧制方面掌握了关键技术，具有很好的示范意义。”

    最后，毛新平表示，连续化轧制提高了生产过程的稳定性，适于批量生产超薄和宽薄带钢，产品质量、收得率和生产效率显著提高，是今后热轧带钢生产技术发展的重要方向之一。此外，从连续化生产的技术选择上来讲，薄板坯连铸连轧产线避免了传统热轧产线中间坯衔接的关键技术难题，更易于实现热轧带钢的连续化生产，也是今后发展的方向之一。