新时代冶金轧钢生产新技术研究

新时代冶金轧钢生产新技术研究

李伟呈  童受平  高生祥

西宁特殊钢股份有限公司

摘要：针对目前钢铁行业生产中存在的钢材质量不稳定、生产运行能耗高、工业化程度低的问题，本项目拟从提高钢材质量、节能降耗和自动化和智能化的角度出发，对轧钢生产过程中的新技术和新工艺的运行要点进行研究。比如，使用高精度轧制、热机械控制技术来确保钢材质量，使用单蓄热式燃烧等技术来降低生产过程的能耗，希望可以为新时代冶金轧钢领域的生产技术创新应用提供借鉴。

关键词：新时代；冶金轧钢生产；新技术

引言

“十四五”时期，我国钢铁行业持续快速发展，持续推进供给侧结构性改革，是推动我国钢铁行业持续健康发展的主要动力。然而，传统的冶金工业在发展过程中存在着大量的碳排放，高能耗，高污染等问题。在“碳达峰”“碳中和”的大背景下，开展冶金轧钢技术创新研究，对于促进我国钢铁工业绿色低碳转型，实现产业结构优化，促进我国钢铁工业绿色低碳转型具有重要的现实意义。

1.新技术的应用价值

1.1.提高钢材质量

1.1.1.高精度轧制技术

当前工业生产中，高精度轧制技术主要包括热轧和冷轧板带，以及无缝管轧制工艺。其中，无缝管轧制工艺在工业生产中占主导地位。以挤压无缝钢管生产工艺为例，生产原料为圆管坯，将原料送入切割机加工成1m长的坯料，通过传送皮带送入熔炉内以1200℃温度加热，出炉后利用锥形辊穿孔机穿孔，再分别通过三辊斜轧、连轧工艺处理，经脱管定径、矫直后进行内部探伤，以保证生产钢管质量。该技术适用于对钢材产品规格、厚度、工艺精度等质量参数提出严格要求的生产工序，需围绕原料选材、工艺流程、质量检验、精度控制等环节进行全面控制与管理。

1.1.2.热机械控制工艺

该工艺的基本原理是控制钢坯原料加工过程中的工艺温度、变形量、冷却时长参数，保证材料获得良好的组织效果，增强钢材韧性，提高表面质量。在具体的操作环节，应根据产品质量要求进行加热、轧制、终轧三个节点温度控制，同步采取空冷或加速冷却技术，用于有效抑制晶粒成长，保证最终的成品具备超细铁素体或贝氏体组织。在运用该工艺方法的过程中，为预防钢板在冷却环节产生较大变形量，可选用“通过型冷却”方法提高宽幅钢板的均匀性，保证加工成品强度高、韧性好，且具备理想的焊接性能。

1.2.节能降耗

加热炉作为轧钢工序中的热处理设备，在以往连续燃烧控制模式下，易受燃料、助燃气体流量等因素影响其实际控制效果。对此，某钢铁企业决定引入单蓄热式燃烧技术进行加热炉节能改造，选取2个烧嘴，以上、下组合的形式成对使用，在锅炉管道侧加装预热器，利用蜂窝体蓄热装置替换原烧嘴内的球体，增强烧嘴的蓄热、传热效果，减少热能损耗，且有效减少炉内污垢积存形成的堵塞问题。在工艺运行原理上，选取成对烧嘴分别放置在加热炉的两侧，一侧烧嘴用于在燃烧过程中蓄热，另一个烧嘴则在排烟环节传递烟气热量，基于热传递原理实现加热功能，具有加热效率高、节能效果好的优点。此外，还可选用绝热涂料、碳化硅粉涂料进行加热炉的节能改造，利用耐火型材料替代原内部炉衬材料，起到防烧结作用，以提高加热炉的生产效率，或引入高温低氧燃烧工艺，将炉内加热温度保持在1000℃左右，将含氧量控制在5%～8%，借此在轧钢环节减少2%～3%的氧化损耗量，并支持高温烟气的有效回收，节约轧钢成本。

2.冶金工业时代轧钢技术未来发展方向

2.1.绿色低碳转型

在碳排放、碳中和引领钢铁行业转型升级的过程中，衍生出以绿色化、智能化为核心发展目标的生产技术体系。以热轧棒材技术为例，现阶段，国内外聚焦低排放、低能耗、减量化生产相关装备的研发，诸如无孔型轧制、低温轧制等先进工艺已被广泛应用于棒材生产线。未来，仍需聚焦绿色低碳目标，推动现有生产工艺与装备的改造升级，从源头进行工艺方案的优化比选，综合考虑运输结构调整与改造项目实施效益维度，解决行业内部存在的共性问题，并大力推广烧结烟气循环、治理设施封闭改造、高炉煤气精脱硫等绿色技术，实现减污降碳，提高生产效益。

2.2.智能装备国产化

虽然近年来我国钢铁行业已将智能化升级目标融入生产实践领域，但相较发达国家仍存在起步晚、技术体系不完善、资金支持不足等问题。对此，还需在借鉴国外Kocks三辊减定径机组、TPQC全过程工艺质量控制软件、数字学习型钢厂等先进技术成果的基础上，面向国内市场与国际市场的双重需求，探索钢材轧制生产领域的智能装备国产化路径。由钢铁企业聚焦轧钢生产线的运行实际与业务战略布局，以线材轧制精整为核心进行自动化输送、生产设备及配套控制系统的设计与研发，推出具备核心自主知识产权的多种智能化设备与输送系统，并应用于同行业中，实现技术成果转化，进一步将国产智能装备的研发链条向产业链上下游延伸，提升轧钢生产线的智能化运作水平。

2.3.5G+工业互联网

在“新基建”战略背景下，钢铁企业为实现数字化转型，仍需积极探索“5G+工业互联网”技术研发路径，充分运用大数据、5G技术进行工业物联网平台的开发，围绕钢材轧制全过程，实现快速反馈、实时控制、可视化、数据分析等功能模块，辅助提升轧钢生产线的智能化、无人化管控水平，实现多种工艺设备协同、高效作业。例如，在原有输送皮带视觉检测系统的基础上，融合GPU加速技术采集厂区、车间范围内的所有监控点位图像信息，及时、准确识别轧钢生产线上的堵料、跑偏等故障，并配合工业机器人完成故障诊断与自动修复，进一步提升轧钢生产工艺的一体化控制水平。

2.4.引入GSP技术

GSP（加压气流床气化技术）的应用范围较广，是由烧嘴、冷壁气化室、微冷室合理布局的气流床。与上述气化工艺类似，GSP气化工艺也由给料系统、汽化炉、粗煤气洗涤系统构成，轧钢生产中，要求做到备煤、气化与除渣。为确保GSP工艺应用的可靠性，目前使用的汽化炉规格包括中型（130MW)、大型（400MW)、特大型（800MW)，投煤量分别是720t、2200t与4400t。在对相关工艺进行布局时，通常采用2台或多台设备并联，确保加热与轧制工序运行正常。应用GSP技术，可提高汽化炉开工效率，延长设备的使用寿命。该工艺适用范围广泛，具有较高的气化效率与碳转化率，相关人员还可灵活调节GSP工艺的生产负荷，确保汽化炉具有良好的操作弹性，可以实现50％的负荷生产。

3.结束语

综上所述，最近几年，国内的钢铁企业已经开始对冶金轧钢生产领域中的新工艺、新生产模式进行逐渐地探索，以高精度轧制、热机械控制工艺为基础，以提升钢材的品质为目标，利用单蓄热技术、热装热送工艺及其他技术，降低生产能耗，这给钢铁工业生产领域提供了重要的技术支持。今后，还需要与冶金工业所具有的时代特点相结合，在绿色低碳转型、智能装备国产化、“5 G+工业互联网”等多个领域中，探索出一条技术发展的道路，从而对冶金轧钢的技术应用前景进行更深一步的拓展，为行业技术革新和转型升级提供了良好的经验和示范。

参考文献

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