隨著我國(guó)小口徑厚壁無(wú)縫鋼管行業(yè)的快速發(fā)展，軋鋼技術(shù)不斷進(jìn)步，出現(xiàn)很多的新技術(shù)和新工藝。在既有設(shè)備基礎(chǔ)上開(kāi)發(fā)能耗更低、成本更低、效率更高的“兩低一高”軋鋼新技術(shù)，如無(wú)頭軋制、異步軋制、薄帶連鑄和中厚板組織控制技術(shù)等，可以大幅度降低生產(chǎn)成本，推動(dòng)鋼鐵行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

無(wú)頭軋制推進(jìn)“以熱代冷”

無(wú)頭軋制，就是在粗軋與精軋之間，把粗軋后的前一中間坯的尾部和下一中間坯的頭部在數(shù)秒內(nèi)采用感應(yīng)焊接快速連接起來(lái)，在精軋連軋機(jī)組實(shí)現(xiàn)無(wú)頭軋制，在卷取機(jī)前再由飛剪剪斷，由卷取機(jī)卷成熱軋卷。這種技術(shù)擴(kuò)大了傳統(tǒng)熱帶軋機(jī)的軋制范圍，可批量生產(chǎn)0.8mm的超薄帶鋼。此技術(shù)的開(kāi)發(fā)是基于市場(chǎng)對(duì)“以熱代冷”的強(qiáng)烈要求。其設(shè)備主要包括在粗軋和精軋之間設(shè)置熱卷箱、切頭剪、中間板坯連接裝置和卷取機(jī)前的飛剪。與常規(guī)熱連軋技術(shù)相比，采用將多塊中間帶坯快速連接后進(jìn)行無(wú)頭軋制的成材率平均提高1%~2%，輥耗降低1%~2%；在厚度命中率上，無(wú)頭軋制無(wú)論是1.2mm還是1.0mm都超過(guò)了99%；在精軋出口溫度和卷取溫度命中率方面，無(wú)頭軋制的精度都上升2%以上。

2009年6月，阿爾維迪公司克萊蒙納廠建設(shè)投產(chǎn)了世界上條無(wú)頭連鑄連軋生產(chǎn)線———ESP線，主要包括液芯壓下系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)輥縫調(diào)寬和輕壓下等工藝包，從而確保更佳內(nèi)部鑄流質(zhì)量。ESP線產(chǎn)品厚度和寬度的精度、板形、性能均勻度都比常規(guī)熱連軋高，如厚度公差≤30μm，寬度公差≤5mm，溫差≤7℃。采用無(wú)頭連鑄連軋的ESP技術(shù)可使成材率進(jìn)一步提高，鋼水到熱軋卷的收得率達(dá)到97%~98%。能源消耗比常規(guī)熱軋工藝降低很多，生產(chǎn)普通規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，其能耗可以降低到40%~50%；生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，其能耗可以降低到65%~70%。

目前，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有板帶熱軋無(wú)頭軋制技術(shù)的生產(chǎn)實(shí)例，但已有研究人員著手開(kāi)展了熱帶無(wú)頭軋制技術(shù)的前期研究，例如，有學(xué)者提出了一種新的熱帶無(wú)頭軋制中間坯的連接方法，并申請(qǐng)了國(guó)內(nèi)和國(guó)際發(fā)明專利。

德國(guó)發(fā)展的是半無(wú)頭軋制技術(shù)，利用薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)線鑄造較長(zhǎng)的鑄坯（如200m），進(jìn)入精軋，并且軋后進(jìn)行剪切，在精軋機(jī)組中形成有限的無(wú)頭連軋。這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)是適合于穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格的帶鋼，減少了薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)中的軋廢和工具損失。

近幾年，我國(guó)在半無(wú)頭軋制技術(shù)的消化吸收、技術(shù)集成與創(chuàng)新方面取得了顯著進(jìn)展。漣鋼和北科大合作在CSP線上進(jìn)行了半無(wú)頭軋制技術(shù)集成與創(chuàng)新工作，實(shí)現(xiàn)了半無(wú)頭軋制低碳鋼、微合金高強(qiáng)鋼、無(wú)取向硅鋼等薄規(guī)格和超薄規(guī)格板帶大批量、穩(wěn)定化和低成本生產(chǎn)，而且板帶尺寸形狀精度高，組織性能優(yōu)良、均勻。另外，唐鋼和本鋼也分別在其FTSR線上開(kāi)展了半無(wú)頭軋制薄規(guī)格的生產(chǎn)性試驗(yàn)和相關(guān)技術(shù)開(kāi)發(fā)，并取得了進(jìn)展。

異步軋制顯著降低軋制力

日本近年發(fā)明了在熱連軋機(jī)組的最后3個(gè)機(jī)架上采用單輥驅(qū)動(dòng)和不同輥徑工作輥軋制技術(shù)（SRDD）。該技術(shù)是在軋制中驅(qū)動(dòng)大直徑的下工作輥（620mm），小直徑的上工作輥從動(dòng)，其優(yōu)點(diǎn)是軋制中有剪應(yīng)力產(chǎn)生，可降低軋制力、減少邊降和增大壓下量。

SRDD技術(shù)在國(guó)內(nèi)被稱為異步軋制技術(shù)。國(guó)內(nèi)的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)也表明，該生產(chǎn)方法對(duì)降低軋制力有明顯的效果。在目前的情況下，用低溫大變形生產(chǎn)超細(xì)晶粒鋼和超高強(qiáng)度鋼，這種設(shè)備是很有效的，但是關(guān)于質(zhì)量、穩(wěn)定性等方面尚無(wú)進(jìn)一步的報(bào)道。

薄帶連鑄減少殘余偏析

目前，受到國(guó)內(nèi)外關(guān)注的生產(chǎn)熱帶鋼的技術(shù)是薄帶直接連鑄并軋制的技術(shù)，即鋼水在2個(gè)輥中鑄成5mm～6mm的帶鋼，經(jīng)過(guò)1架或2架軋機(jī)進(jìn)行小變形的軋制和平整，生產(chǎn)出熱帶鋼卷。歐洲有關(guān)、日本和澳大利亞都進(jìn)行過(guò)類似的試驗(yàn)，2004年美國(guó)NUCOR建立了工業(yè)試驗(yàn)廠。該帶鋼連鑄生產(chǎn)線的主要參數(shù)為：鋼包容量110噸，帶鋼厚度2．1mm～0．7mm；在線熱軋機(jī)為四輥熱軋機(jī)，卷取機(jī)為2臺(tái)40噸卷取機(jī)。使用帶鋼連鑄技術(shù)可大大減少產(chǎn)品的殘余偏析。

中厚板組織性能控制高效節(jié)能

中間冷卻技術(shù)。從目前國(guó)內(nèi)控制軋制工藝應(yīng)用的情況來(lái)看，最廣泛和最典型的控制軋制是兩階段軋制，即再結(jié)晶區(qū)軋制和未再結(jié)晶區(qū)軋制。控制軋制的兩階段中須要避開(kāi)部分再結(jié)晶區(qū)，粗軋完的中間坯空冷待溫就是適應(yīng)工藝要求采取的措施。控制軋制采用的中間冷卻（IC）裝置是在雙機(jī)架生產(chǎn)線的粗軋機(jī)和精軋機(jī)之間或單機(jī)架軋機(jī)的機(jī)前或機(jī)后增加冷卻裝置，以降低中間坯在輥道上的待溫時(shí)間，增強(qiáng)軋機(jī)的生產(chǎn)能力。按理論計(jì)算，采用IC裝置后，不同厚度中間坯的待溫時(shí)間可以縮短35%～80%。結(jié)合中間冷卻的控制軋制和軋后控冷技術(shù)，還可以用于生產(chǎn)表面超細(xì)晶粒鋼，這種鋼因?yàn)橛幸欢ê穸龋?mm）的超細(xì)晶粒層，所以具有較高的止裂性能。

我國(guó)已經(jīng)能夠提供中間坯冷卻的成套設(shè)備與技術(shù)，多家企業(yè)應(yīng)用后獲得顯著的經(jīng)濟(jì)效益，如唐鋼FTSR生產(chǎn)線、南鋼2800mm軋機(jī)等均加設(shè)了中間坯冷卻設(shè)備，不但擴(kuò)大了軋機(jī)生產(chǎn)能力，而且增強(qiáng)了對(duì)鋼組織性能的控制能力，擴(kuò)大了鋼材品種范圍，提高了產(chǎn)品重量。

預(yù)矯直技術(shù)。預(yù)矯直機(jī)可以安裝在精軋機(jī)和鋼板冷卻裝置之間。此預(yù)矯直機(jī)的用途是減輕鋼板頭或尾翹曲，并修正鋼板中間段的平直度缺陷。矯直作業(yè)將避免在鋼板上蓄積有害的水并改善冷卻均勻性，從而獲得最終良好板形的產(chǎn)品。預(yù)矯直機(jī)要與輥道同步，并且具有與冷卻技術(shù)完美結(jié)合的速度精度。在正常作業(yè)中，矯直機(jī)根據(jù)來(lái)料鋼板厚度被預(yù)設(shè)定，以便獲得鋼板產(chǎn)生塑性變形需要的足夠咬合力，并使上出口輥獲得一個(gè)水平曲率。如果需要，矯直機(jī)可以設(shè)定到大開(kāi)口度以便過(guò)鋼。此時(shí)下輥只用作支撐鋼板的輥道。預(yù)矯直機(jī)通常全自動(dòng)作業(yè)，也可以實(shí)現(xiàn)手動(dòng)控制。

超高密層流冷卻技術(shù)。軋后快速冷卻系統(tǒng)中傳統(tǒng)的ACC冷卻裝置投資成本較低，維護(hù)方便，運(yùn)行成本不高，同時(shí)可以使鋼板獲得適當(dāng)?shù)睦鋮s速率，因此幾乎能覆蓋中厚板的所有品種。最近，日本JFE開(kāi)發(fā)了一種Super-OLAC冷卻設(shè)備。該設(shè)備具有比傳統(tǒng)ACC冷卻裝置更高的冷卻速率，更適合于高強(qiáng)度貝氏體、馬氏體鋼的生產(chǎn)，但其投資相對(duì)較高、維護(hù)工作量大、運(yùn)行成本較高。

目前，我國(guó)開(kāi)發(fā)了超高密層流冷卻系統(tǒng)SUPIC-USTB。該冷卻系統(tǒng)不僅可以大幅提高鋼板冷卻速度，改善鋼材性能，同時(shí)在不增加運(yùn)行成本的基礎(chǔ)上，降低合金成本。其冷速比加密ACC冷卻裝置提高50%，對(duì)20mm厚度的鋼板其冷速可達(dá)到45℃/s。目前，研究人員利用該設(shè)備系統(tǒng)已經(jīng)成功開(kāi)發(fā)了DQT型高強(qiáng)度鋼Q550~Q800和高強(qiáng)容器板N610E。

在線熱處理。為適應(yīng)控制軋制技術(shù)的發(fā)展，日本住友公司開(kāi)發(fā)了SHT工藝———一種用于生產(chǎn)厚壁管和高韌性低溫鋼板的二次加熱和軋制工藝。該工藝是使鋼坯軋制到指定的厚度，中斷軋制（中間坯允許冷卻到Ar1以下溫度），然后將中間坯在Ar3以上溫度實(shí)施二次加熱（相當(dāng)于常化處理）軋制。該工藝的缺點(diǎn)是須要在軋機(jī)旁再增加一座加熱爐，投資增加較多，生產(chǎn)線布置復(fù)雜，生產(chǎn)節(jié)奏降低，因此沒(méi)有得到推廣應(yīng)用。

直接淬火—在線回火工藝(DQ+HOP)相比直接淬火—回火工藝(DQ-T)，工藝流程和生產(chǎn)周期更短，節(jié)能效果更佳。在線淬火的終冷溫度并非室溫，而是低溫相變的溫度區(qū)間，因此在線回火HOP可以充分利用余熱。據(jù)介紹，其在線加熱速率度為10℃/s～20℃/s，保溫時(shí)間少于5min，較離線回火時(shí)間大大縮短。

常化控冷技術(shù)。常化是提高鋼板組織均勻性和韌性的重要工藝手段。常規(guī)的常化處理通常采用加熱后空冷。常化控制冷卻（NCC）技術(shù)的原理是：常化后通過(guò)控制冷卻速度和終冷溫度來(lái)控制鋼板的相變溫度，并抑制微合金元素碳氮化物的長(zhǎng)大，細(xì)化晶粒和析出物，提高鋼板強(qiáng)度，而韌性和塑性基本不變。對(duì)鐵素體—珠光體類型鋼，采用NCC技術(shù)后晶粒尺寸可以從8級(jí)提高到10級(jí)以上；對(duì)于低成本的低碳貝氏體類型鋼，采用常規(guī)常化工藝其力學(xué)性能將無(wú)法保證。常化控制冷卻裝置為無(wú)約束類型的冷卻裝置，可采用氣霧+高密度（或超密度）層流形式，可以實(shí)現(xiàn)6mm～150mm鋼板的常化冷卻。部分薄規(guī)格產(chǎn)品，采用NCC技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)淬火，用于生產(chǎn)調(diào)質(zhì)板。