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行业要闻

毛新平院士:强化生态化工艺创新 推动钢铁工业生态化发展

  7月31日下午,“中国钢铁工业‘十三五’科技创新成果展”系列活动盛大开启,本次活动由中国钢铁工业协会和中国金属学会联合主办、冶金工业信息标准研究院承办、江苏沙钢集团有限公司协办,支持单位有湖南华菱湘潭钢铁有限公司、湖南华菱涟源钢铁有限公司、陕西钢铁集团有限公司、中冶焦耐工程技术有限公司以及北京华电光大环境股份有限公司。本次启动仪式采用了现场和云直播等形式进行分享交流,来自全国250余家单位的近300位代表参加了此次科技成果展启动仪式,云直播吸引了近6000人次参与线上会议及讨论。此外,世界金属导报、中国冶金报、光明日报、经济参考报、人民日报海外网、新浪财经、中国建筑报、中国交通报、中国经济导报、中国经济信息网、中国消费新闻网、中国企业品牌网、今日头条及搜狐等20余家媒体对本次活动给予了广泛关注。启动仪式结束后,干勇院士、毛新平院士、刘正东院士分别针对智能制造、生态化发展以及核工程材料等领域作了精彩的主题报告。

  强化生态化工艺创新 推动钢铁工业生态化发展

  中国工程院院士毛新平近日在由中国钢铁工业协会和中国金属学会联合主办、冶金工业信息标准研究院承办、江苏沙钢集团有限公司协办的“中国钢铁工业‘十三五’科技创新成果展”启动会上,荣获“十三五”钢铁工业科技成就奖。毛新平院士长期从事先进钢铁材料及其制备技术研究,主持开发了薄板坯连铸连轧流程微合金化技术及产品、薄规格热轧钢板成套制造技术、高品质特殊钢制造技术等多项具有国际领先水平的创新成果并实现产业化,有效推动了薄板坯连铸连轧技术的发展和近终形、短流程制造技术的进步。《世界金属导报》记者就以薄板坯连铸连轧为代表的近终形制造技术的发展采访了毛新平院士。

  他介绍说,近终形制造技术是指浇铸坯料的厚度尽可能地接近最终产品的厚度,从而减少在加工过程中资源的消耗和废弃物的排放。近终形制造技术是一个简约高效的技术,最早可追溯到1857年英国发明家贝塞麦提出的双辊铸带法,目前已发展出三种具有代表性的技术形式,分别是薄板坯连铸连轧、薄带连铸连轧和平面流铸带技术。

  薄板坯连铸连轧是把传统流程中的加热、粗轧、精轧这些独立分散的工序高度集约成一体,呈现出两个特点:第一是薄板坯,厚度一般为为50-70mm,目前最厚为123mm,而传统流程铸坯厚度一般为210-250mm;第二是实现了连铸连轧。薄板坯连铸连轧流程是一种绿色节能、生态环保的热轧板生产技术,特别是其所生产的薄规格热轧板,可以部分替代同类型冷轧产品,大幅度缩短制造流程,吨钢综合能耗降低71.5%,环境影响指数降低55.2%。

  他指出,到目前为止,全球已经建成的薄板坯连铸连轧工程项目共有70个,生产能力超过1.3亿吨,其中我国拥有的薄板坯连铸连轧生产能力最大,接近4800万吨,而且类别最全。我国在薄板坯连铸连轧工艺和产品技术方面处于国际领先地位。

  薄板坯连铸连轧最重要的特点之一是凝固速度快,偏析小、析出物弥散,产品本质细晶化,反映到产品性能上,表现出高强度,薄板坯连铸连轧产品强度一般高于传统流程同类型产品。其次,就是薄规格,由于温度均匀性能够保证它在宽度方向变形的均匀性,因此薄板坯连铸连轧流程可以控制良好的板形,展现出极强的薄规格热轧生产能力,这对于以热代冷产业有极大的竞争力。然后,就是尺寸的高精度,薄板坯连铸连轧产生的厚度精度能够达到冷轧板的要求。由于上述特点,使得薄板坯连铸连轧在特殊钢、高强钢、硅钢和薄规格等方面具有一定的比较优势。目前,基于薄板坯连铸连轧已经开发出1500MPa热成型钢,600-780MPa双相钢,下一步将对汽车车身所用的材料实现全覆盖。

  薄带连铸连轧工艺是另一种布置更为简约,能耗更低,排放更少的近终形制造技术。它就是把钢水浇注到两个旋转的结晶辊构成的辊缝当中,在这一过程当中以相对较快速度结晶凝固成型,再通过后面轧制成产品。这个流程整体长度大概在50m,它的能耗是传统流程的11.11%,温室气体排放量是传统流程的18.18%。

  世界各国的研发机构都开展了相关研究工作,其中进入到工业化生产阶段的有新日铁DSC技术,采用1200mm辊径,主要生产不锈钢;欧钢联Eurostrip技术,采用的辊径是1500mm,生产不锈钢;美国纽柯公司Castrip技术,辊径是500mm,主要生产碳钢和不锈钢;浦项钢铁公司poStrip技术,辊径是1200mm,也是生产不锈钢;宝钢BaoStrip技术,辊径是800mm,主要生产低碳和低碳微合金钢;东北大学E2-Strip技术,辊径是500mm,主要生产硅钢。

  他强调,到目前为止,真正进入到商业化生产的双辊薄带连铸连轧项目是沙钢的Castrip产线。沙钢通过引进Castrip技术并结合自主创新,于2019年初成功建成投产国内首条工业化超薄带生产线。铸机出来的坯料厚度为1.4-2.1mm,通过轧制后的最大厚度为1.7-1.9mm。目前生产的产品有低碳钢、高强钢(强度达到690MPa)、高碳钢、耐候钢,最大宽度是1580mm、最小厚度为0.8mm。与传统流程相比,薄带连铸连轧产品在板形、同板差、厚度公差等方面具有明显优势,接近冷轧水平,可满足客户以热代冷产品质量要求。它的性能波动相对比较小,可以控制在±10MPa以内,产品各项性能比较好,目前沙钢的生产线已经实现了年产50万吨的生产能力。

  他认为,下一步需要明确的发展方向有两个:一是要提高制造过程的稳定性和作业效率,同时降低关键耗材成本,提高产线竞争力;二是进一步探索这种流程的化学冶金和物理冶金特征,以进一步明确它的产品定位。

  平面流铸带是极端条件下的近终形制造技术。它是把具有一定特殊成分的钢夜浇铸到一个快速旋转的轧辊上面,在此过程中实现结晶、冷却、成型。它的重要特点是冷却速度特别快(106℃/s)、产品厚度特别薄(20-30μm)。该技术目前在铁基非晶带材生产上取得了良好效果,未来在极薄规格硅钢开发上也具有良好发展前景。

  最后他表示,钢铁制造流程的创新不仅涉及成本、环境和生态等要素,还将涉及产品的组织、性能和后续服务。钢铁制造流程简约高效、节能减排将有助于钢铁工业生态化发展。