轧钢技术发展规划_型材

轧钢技术发展规划_型材

1型材轧钢设备发展趋势与现状

长期以来，我国采用二辊孔型轧法，以平轧（或立轧）方式生产型钢，轧制时钢坯仅受到一个方向的压缩变形。平轧和立轧都是纵轧，平轧时轧辊呈水平布置，用于轧制轧件上下面，减小轧件高度；立轧时轧辊呈垂直布置，主要用于轧制轧件的左右侧面，减小轧件宽度。万能轧机大多是由一对水平辊和一对立辊组成，既能对轧件进行垂直方向压缩变形，又能对轧件进行水平方向压缩变形。

早在1902年，世界上第一台格雷式万能轧机在卢森堡阿尔贝德厂安装，成功轧出了宽缘钢梁；1914年在德国派涅厂建立世界上第一台普波式万能轧机；美国于1926年在霍姆斯台特厂安装了第一台卡内基式万能轧机。随后由于轧制工艺、设备结构及电控系统不断完善和进步，促进了万能轧机的不断改进，出现了各种型式的万能轧机。在20世纪60和70年代工业发达国家相继大量建设万能钢梁轧机，用以生产H 型钢，随后继续扩大品种生产钢桩、槽钢、钢轨，及纵剖T 形钢、球扁钢、不等边不等厚角钢等。20世纪80年代初日本新日铁和川崎先后开发了单一连铸异形坯及连铸板坯轧制多种规格H 型钢技术。1989年川崎又开发了超级轻型结构H 型钢，改变轧制工艺及轧辊辊型，生产固定H 型钢高度和宽度外部尺寸系列的生产技术。

1991年SMS 开发了CCS 紧凑式钢梁生产，采用近终形连铸坯及X-H 轧制新技术，已成功用于美国查帕拉尔钢公司、英钢联蒂赛德厂及韩国江原工业公司等。在其后的一段时间内，SMS 进一步完善了万能轧机生产技术，并把CCS 轧机技术应用推广。SMS MEER 的万能轧机在轧制中型、大型H 型钢，以及轨梁产品有较大的优势。比较有代表性的生产线有TXI Chaparrel Steel（美国）、Steel Dynamics（美国）、Celsa （Spain ）、HSP(德国) 、Stahlwerk Thuringen（德国）、鞍钢新轧钢股份有限公司、ProfilArbed （卢森堡）、攀钢轨梁厂、武钢重轨厂等。

Danieli 的短应力型万能轧机有较成熟的技术和生产工艺，采用半连续轧制生产工艺进行生产，在小型型钢领域有一定的优势，但是结构型式所限不合适生产中型及以上型钢，其轧辊的更换也比较麻烦。在国内陆续建成的有马钢小H 型钢生产线、莱钢中小型生产线、日照小H 型钢生产线以及河北津西小H 型钢生产线等。

2国内同行业和领域与发达国家的主要差距

SMS 在大型型钢和重轨万能轧机技术和装备领域具有领导地位，中国新建的马钢、莱钢、津西、日钢、长治、安泰等大中型H 型钢生产线全部采用了SMS 的万能轧机装备和技术；中国为发展高铁改造和新建了5条350km/h标准的100m 长尺重轨生产线，包括攀钢轨梁、武钢大型、包钢大型、鞍

钢大型、邯钢大型等全部采用了SMS 的万能轧机装备和技术。

达涅利在大H 型钢和重轨领域弱于SMS ，在国内没有业绩，没有认可度，仅在奥地利和俄罗斯有少量的业绩；但Danieli 的短应力型万能轧机有较成熟的技术和生产工艺，采用半连续轧制生产工艺进行生产，结构型式所限不适合生产中型及以上型钢，其轧辊的更换也比较麻烦，但适合小H 型钢连轧生产，在小H 型钢领域具有领导地位，中国新建的装备水平较高的小H 型钢生产线，如马钢、津西、日照等均采用达涅利的短应力型万能轧机装备和技术，即使鞍山紫竹、鞍山宝得、昆钢、唐钢等中方自建的小H 型钢生产线，也是由天津中重等设备厂低水平仿制达涅利的短应力型万能轧机装备和技术。

随着大中型型钢车间的建设项目越来越多，迫切需要轧制精度高、力矩大、效率高、故障率低的万能轧机，然而国内对万能轧机的研究起步较晚，装备技术落后，不能够满足现代化型钢车间建设和生产工艺的需要。

目前世界上主要是SMS 和Danieli 具有成熟可靠的万能轧机设备和技术，但其设备价格昂贵，致使以H 型钢为代表的新型节能环保建筑用钢材料的成本和市场价格居高不下，已成为制约我国大中型型钢产品发展的主要障碍。为能够较大幅度降低万能轧线投资，生产出低成本的节能环保型建筑用型钢产品，开发出国产化的万能轧机，填补这一技术空白

已迫在眉睫。

虽然近些年，马钢、莱钢、攀钢、包钢、武钢等陆续引进国外技术设备建设起了大型型钢及轨梁车间。但进口设备价格昂贵，动辄近二十亿的投资使许多钢厂望而却步。核心技术设备长期引进，严重阻碍了我们的技术进步。在国内普遍需要大中型材轧机装备的此时，如能成功开发设计出万能轧机及其相关工艺，掌握大中型型钢车间的核心设备技术，便可使我公司在大中型型钢车间装备研发和技术设计领域占据国内先导地位。并且通过项目开发研究，形成完善的设计分析和理论计算模型，使我们投标时更具优势和说服力，提升企业对市场的响应速度和质量形象，增强企业的核心竞争力。

3政策环境对此技术发展的支持与带动

从某种意义上来讲，一个国家，尤其是钢铁生产大国，H 型钢的产销量已直接表现为一个国家的建筑技术水平，成为一个国家经济发达水平的一个衡量标志。

H 型钢具有壁薄、翼缘内外侧平行及腿端为直角等特点，其断面模数、惯性矩及刚度等力学性能均比同规格的普通型钢高。由于H 型钢的优越性能和广泛的用途，在世界工业发达国家，H 型钢已得到广泛应用，已成为消费量最大的钢铁产品之一，是一种产销量几乎与带肋钢筋、线材等普通建筑用钢一样普遍应用的钢材产品，如日本1997年热轧H 型钢

的销量达750万t ，1998年约600万t ，占钢材产量的7%~8%。在美国、欧洲各国以及其他发达国家，H 型钢的消耗量一般均占钢铁产品总耗量的7%左右，有时甚至更高。

未来钢铁产品结构调整的重点将是以H 型钢为代表的近终型产品，型钢产品的比重将在中国快速增长，符合未来市场发展的需求。

政策环境对型钢技术发展的支持与带动，具体如下：

1）拥有绿色环保和节能的好处。

钢结构具有结构牢固、抗震性能好等优点。在同等的截面负荷下，钢结构比其他传统结构建筑轻，可节省大量的水泥用量及能源的消耗（钢结构的耗能比传统结构的耗能低40%）。另外，钢结构建筑拥有可回收利用的优点。

2）经济上的优越性。

虽然钢结构建筑工程的总投资比混凝土结构贵10%，比钢混结构贵5%，但是钢结构建筑拥有基础造价较低、施工快、房屋面积使用率高等优点，其综合经济效益远高于传统钢混结构。

表1 钢结构建筑在经济上的优势

3）政策的大力支持。

根据建筑业发展规划，钢结构工程比例将增加。同时，国家将推动超高层钢结构工程和住宅工程关键技术的基础研究。另外，建筑钢结构委员会就我国建筑钢结构行业发展规划提出了一些建议。当中内容提到，国内将逐步实现年建筑钢结构用材占全国钢材总产量的10%左右（现时只有约2%），钢结构住宅建设面积占房屋总建筑面积的15%左右。

21世纪以来，我国城市化、工业化的进程步伐加快，建筑业也得到了前所未有的发展。工业发达国家在其建筑业增长时期，热轧H 型钢所占比例都保持较高水平。如日本钢结构建筑占建筑总量的50%左右，韩国约占20%，美国、日本等国钢结构用钢量已占到钢产量的30%左右，并且钢结构用钢总量中H 型钢占50%~60%；H 型钢的消费量占到钢材消费总量的5%~6%。而我国尚不足3%。目前，我国钢结构正向“轻、高、大”3个方面迈进，对热轧H 型钢的需求必然不断增加。《钢铁工业“十二五”发展规划》也明确提出：在建筑业中

“适应减量化用钢趋势，在钢结构建筑领域重点推广高强度、抗震、耐火耐候钢板和H 型钢的应用。”

4）国内一般及落后水平的型钢产能占比超过了50%，且产能分布不平衡；因此推广万能型钢轧制技术，符合国家淘汰落后产能的需求。

5）技术成果可填补国内技术空白，增强国内尤其是海外市场的竞争力，属于国内领先，符合公司发展需求。 4发展目标：规划目标与具体目标。

4.1规划目标：

通过本技术研究与开发形成一整套型钢生产技术及万能轧机装备产品，填补公司在该领域的技术空白。

4.2 具体目标：

1）型钢轧制工艺及孔型设计技术；

2）万能轧机设备结构原理及刚度分析；

3）自动辊缝调节液压原理；

4）型钢机架间张力控制技术。

4.3实施技术路线：

通过查阅文献和现场调研收集相关资料，采用理论计算和有限元仿真等分析方法分析计算，进行轧制工艺技术和设备结构开发，通过创新方案设计，并采用三维模拟仿真结合三维/二维进行装备开发，并进行控制系统开发。

5轧钢方面其它的发展建议方案与方向

5.1 发展建议

在轧钢领域，一直受到国内外竞争对手的严密技术封锁，常常面临各种市场竞争的窘境，要想从根本上改变这一状况，

必须下决心投入核心装备和技术的研发，这将面临很大挑战，风险与机遇并存。但是一旦在某个关键领域有所突破，将使我方获得一席之地，即能拓展生存空间，有能力真正参与激烈的市场竞争。

尤其在国外项目，主要面对SMS 、达涅利、普锐特等竞争对手。我方在高速棒材上钢系统、线材减定径机、棒材减定径机、控制冷却系统等方面均存在较大差距，不能自主提供相应的技术和装备保证，更没有显著的业绩。而这些技术是目前线棒材轧钢领域的领导性核心技术和装备，是决定一条线棒材轧钢生产线产品品质和装备水平的关键要素。上述3家公司有一流的技术和装备，但作为竞争对手，又很难进行合作，不愿和我方联合，我方也无法回避。

建议优化组织架构，形成项目管理、技术服务、技术设计、技术研发、综合管理等几支强有力的专业队伍；一方面要重点抓工程项目的开拓、实施等事宜；另一方面应平衡适当的资源和投入，抓好核心技术的研发和技术队伍建设。核心技术的研发应在立足以自己主导的基础上，综合利用各种外部资源和合作平台。

5.2 具体方向

1）构建和实践有限元轧制工艺模拟和分析平台，结合理论模型解析和半经验公式修正，探索和分析轧制工艺机理，为轧钢工艺优化和进步，提供理论支撑；

2）构建和实践三维机械设计和分析平台，深入研究工件和工具的关系，促进设备的机构优化和进步；

3）掌握系列化大型开坯轧机装备和技术；

4）掌握系列化大、中、小型短应力轧机装备和技术；

5）掌握系列化飞剪装备和技术；

6）掌握大中型万能型钢轧机装备和技术；

7）掌握小型H 型钢轧机装备和技术；

8）掌握三辊和二辊棒线材减定径轧机装备和技术；

9）掌握控制冷却装置和技术；

10）建立钢铁行业技术信息和发展动态跟踪机制；

11）建设一支规模适当的专业技术队伍。