DOI:10.19476/j.ysxb.1004.0609.2004.s1.011

太钢不锈钢的现状与发展

王一德

太原钢铁（集团）有限公司 太原030003

摘 要：

简要介绍了太钢不锈钢的发展历史, 详细描述了"九五"以来太钢不锈钢的重大进步, 包括50万t不锈钢系统改造和40万t不锈钢冷轧薄板改扩建项目、"九五"国家重点课题"高质量不锈钢板材技术开发"以及在质量攻关、产品开发、对标挖潜等方面取得的成就, 实现了太钢不锈钢的跨越式发展。概要叙述了正在报批的新建150万t不锈钢工程的主要内容和工艺技术特点。对照国外不锈钢领域的最新技术进展, 从不锈钢冶炼、热轧、冷轧进行全面对比、分析, 并结合太钢实际, 有针对性地采用先进技术。

关键词：

不锈钢;改造;开发;攻关;最新进展;

中图分类号： TF764.1

基金：国家"九五"计划重点资助项目 (KF97);

Current status and development of stainless steel in Taiyuan Iron and Steel (Group) Co. Ltd

Abstract：

The paper briefly describes the history of stainless steel development in Taiyuan Iron and Steel (Group) Co. Ltd. (TISCO) China, describes in detail the major progresses of stainless steel development in TISCO since the ninth Five-Year Plan, including the revamping project of 500 000 t stainless steel production line and the expansion project of 400 000 t cold rolled stainless steel sheets. The achievements in the state key task in Ninth Five-Year Plan "Technological Development of High Quality Stainless Steel Flat Products", tackling the problems for quality improvement, developing of products, tapping the potentials according to standards, which has made the stainless steel in TISCO develop in a great leap. The paper also introduces synoptically the main contents and characteristics of processes and technologies of the new 1.5×10⁶ t stainless steel project that is in the progress of approval. The paper, combining with the actuall practics of TISCO, also analyses and compares the advanced processes and technologies to be used in the new project of TISCO with the most advanced international processes and technologies for the stainless steel production line including the stainless steelmaking, hot rolling and cold rolling.

Keyword：

stainless steel; revamping; developing; tackling key problem; new development;

太钢自1952年开始生产不锈钢, 已有半个世纪的生产历史, 累计生产不锈钢255万t。 但长期以来, 发展缓慢, 不能满足国民经济发展的需要, 如图1所示。

1990年以前太钢不锈钢生产的基本装备是20世纪60年代从前苏联引进的热轧四辊万能轧机、 炉卷轧机和从前西德引进的偏八辊冷轧机、 热线、 冷线等不锈钢冷轧带钢生产线, 以及自主开发的AOD炉和立式板坯连铸机。 1994年从日本引进了二手3/4热连轧机, 代替炉卷轧机生产不锈钢热轧卷, 初步建立了以板材为主的不锈钢生产线。 “八五”末期不锈钢年产量达到9万t, 产品综合成材率达到68.9%。 “九五”以后, 太钢加快了设备配套改造, 大力推进技术进步和质量攻关、 产品开发、 对标挖潜, 并在这个时期开始实施不锈钢系统改造工程, 使不锈钢产量实现跨越式发展, 实物质量大幅度提高, 为太钢不锈钢的长远发展打下了坚实的基础。

图1 1952～2003年太钢不锈钢分年度产量

1 “九五”以后太钢不锈钢实现跨越式发展

1.1加快技术改造, 实现产能大幅度增长, 并为质量提高创造条件

1.1.1 在原有工艺装备条件下, 以提高产量和质量为核心, 进行工序配套改造

1) 冶炼工序

1999年将3座18 t AOD炉扩容为40 t, 逐步实现奥氏体钢专业化生产; 对1 280 mm立式板坯连铸机进行改造, 增设在线切割和气-水雾化冷却, 加大中间包容量, 实现多炉连铸; 使不锈钢年产量超过40万t。

2) 冷轧工序

1997年引进具有20世纪90年代世界先进水平的廿辊森吉米尔轧机和冷、 热轧带钢混合连续退火酸洗线, 改造光亮退火线。 使用了当时最先进的AGC、 AFC控制技术以及低NO_x燃烧、 电解酸洗技术, 使冷轧产品的厚度精度、 板形、 表面粗糙度、 色泽均匀性得到明显提高。 光亮线的改造成功, 使1 219 mm宽规格BA板首次在我国实现工业化生产。 改造后的不锈钢冷轧薄板生产能力达到16万t/a。

3) 热轧中板工序

2000年开始热轧中板工序改造, 主要集中在扩大常化退火机组能力和建立高水平的机械化精整线, 采用喷丸除磷、 流射沸腾冷却净化多功能淬火机、 高性能矫直机等多项先进技术和装备。 改造后使中厚板产品的实物质量明显提高; 产品规格由≤20 mm×1 800 mm×6 000 mm增大到≤40 mm×2 000 mm×8 000 mm; 年产量从5万t增加到8万t。

1.1.2 在国家支持下, 实施50万t不锈钢系统改造和40万t不锈钢冷轧薄板改扩建项目, 大幅度提升了产能和质量

1) 在国内首次采用转炉铁水冶炼不锈钢技术。

采用初炼炉 (电炉或转炉) →顶底复吹转炉→真空精炼炉“三步法”的优点是: 利用廉价热铁水, 节约电能, 缓解废钢资源紧张的矛盾; 氩气消耗低; 转炉炉衬寿命长 (900～1100炉) ; 产品范围广, 特别适于生产超低碳、 超低氮和Cr不锈钢; 有利于炉机匹配, 有利于降低成本。

全世界先后采用转炉铁水冶炼不锈钢的生产厂家约10家, 多数集中在亚洲。 目前仍继续使用的有4家, 如表1所示。

表1 目前世界使用转炉铁水冶炼不锈钢厂家的情况

厂家	原料	工艺设备	产量/万t	主要品种	投产时间
新日铁 八幡厂	全铁水 (预处理) 加铬铁	2×16Ot LD-OB+160t REDA+ 16Ot VOD+吹Ar站	50	400系	1983年
川崎制铁 千叶厂	全铁水 (预处理) 加铬矿砂	1×160 t SR-KCB+ 1×160t DC-KCB+1×160t VOD	70	400系 300系	1994年
巴西 Acesita厂	40%～50%铁水 (预处理) 加预熔合金 (不锈废钢和铬铁水)	2×35t EAF+l×75t MRP-L+ l×75t VOD+LF	35	300系	1996年
中国太钢	50%～70%铁水 (预处理) 加预熔合金 (废钢、 铬铁、 镍)	1×30t EAF+l×80t K-OBM+ 1×80 t VOD+LF	55	300系 400系	2002年

一方面, 由于AOD工艺的突出优点, 太钢于20世纪80年代在国内首次采用AOD炉工艺技术, 经不断改造, 发展为40万t以上的生产能力。 另一方面, AOD工艺也存在一些不足, 主要是氩气消耗高, 炉衬寿命短, 难以生产超低碳不锈钢, 特别是不能生产 (C+N) ≤1.5×10^-4超纯铁素体不锈钢。 因此, 鉴于转炉冶炼不锈钢工艺的明显优势, 太钢结合自身实际, 于2000年8月开始采用不锈钢铁水冶炼不锈钢新技术, 新建一条采用高炉铁水为原料的顶底复吹转炉冶炼不锈钢生产线。 2002年底全面投产, 其设计能力为25万t, 通过技术改进和挖潜, 可实现年产55万t不锈钢连铸坯 (其中5万吨不锈钢方坯) 的生产能力。

主要改造内容有:

a. 新建高炉炉前脱硅装置, 改造铁水脱硫站, 新建和完善现有铁水三脱 (脱硫、 脱硅和脱磷) 预处理装置;

b.增建30 t超高功率电炉;

c.引进转炉冶炼不锈钢技术软件, 完善K-OBM-S转炉冶炼不锈钢生产工艺及装备;

d.新建80 t VOD炉和LF炉;

e.新建3^#方板坯不锈钢专用连铸机, 配备液面控制、 自动报警、 液压振动、 电磁搅拌、 气-水雾化、 自动切割、 自动配尺、 除尘等功能。

太钢K-OBM-S转炉冶炼不锈钢工艺和MRP—L工艺的根本区别在于底吹气体介质种类及其冷却气体的种类。 K-OBM-S具备底吹氧功能, 并有效地解决了底吹氧强冷却保护技术, 从而在达到底吹氧冶金效果的同时, 解决了炉底寿命问题。 相比之下, MRP-L技术由于没有开发出相应的炉底侵蚀保护技术, 不能底吹氧。 因此K-OBM-S冶炼周期为60～65 min, 有利于与连注机匹配, 而MRP-L冶炼周期为70～80 min; 同时K-OBM-S底吹氧还有利于提高铬的回收率, 降低还原剂的消耗。

太钢K-OBM-S工艺投产后半年多的生产实践已显示出该工艺的优越性。

2) 以提高不锈钢热轧卷质量为重点, 对热连轧生产线进行全面改造。

不锈钢热轧卷大部分用作冷轧原料 (尤其要求控制凸度) , 一小部分用作商品直接供用户使用 (尤其要求控制平直度) , 因此热轧卷质量十分重要。 太钢1 549 mm热连轧机是20世纪90年代从日新制钢引进的二手设备, 属于20世纪60年代制造的第2代3/4热连轧机。 它存在马达功率小, 牌坊断面小以及缺乏质量控制手段等缺陷。 虽然在日本时也生产不锈钢, 但允许轧制的最厚连铸坯为160 mm, 卷重只能达到13 t; 宽度1 250 mm的成品最薄为5.2 mm, 致使冷轧需要进行2个轧程, 甚至3个轧程; 而且缺乏宽度、 厚度精度以及板形控制手段。 因此, 为了实现“吃厚” (200 mm连铸坯) 、 “轧薄” (成品轧到2.5 mm) 、 “增重” (卷重到20 t) 和提高尺寸精度、 改善板形、 保证表面质量的要求, 必须进行改造。

同时热连轧改造要充分考虑不锈钢导热性差、 变形抗力大以及控制两相组织的特殊要求, 重点解决粗轧温降大和精轧机组能力不足的问题。

根据国外考察和调研, 了解到当今世界热连轧, 包括生产不锈钢的热连轧机改造的趋势是: 粗轧机组向半连轧方向发展, 全连轧改成3/4连轧, 3/4连轧改成半连轧, 并改造或增设立辊轧机, 以克服全连续粗轧机组轧制道次分配的困难, 更好地适应连铸坯厚度增大和宽度规格减少的要求, 为精轧提供符合要求的中间坯。 而精轧机组改造的核心是满足市场对品种和质量的严格要求, 其重点集中在厚度、 板形和温度控制上。

为此, 太钢对1 549 mm热连轧机进行了全面改造, 主要内容如下:

a.新建3^#加热炉, 增加炉宽, 使连铸坯长度从8.7 m增加到10.5 m;

b.拆除原有3架粗轧机, 增设1台带立辊的四辊强力粗轧机;

c.新增粗轧除磷箱、 精轧切头剪和精轧除磷箱;

d.增设特殊保温罩和减振器;

e.新增1台四辊精轧机F₀, 使精轧机组由6架变为7架;

f.更新精轧机组F₁～F₆主电机转子、 改造主传动系统;

g.拆除2台旧卷取机, 新增1台全液压卷取机和卧式打捆机;

h.在国际上首次采用TDC控制技术;

i.增设宽度控制系统, 改电动压下、 活套为液压压下、 活套, 增设工作辊弯辊和串辊装置以及平直度仪、 凸度仪, 实现板形闭环控制。

改造内容已于2002年底全面完成, 改造前后水平比较如表2所示。

3) 实施40万t不锈钢冷轧薄板改扩建项目, 进一步扩大冷轧生产能力。

近年来, 国内不锈钢冷轧薄板的消费量快速增长, 宝钢上钢一厂热连轧及上海SKS全流程合资厂的建设, 特别是韩国浦项新增60万t热轧卷销向中国, 使国内不锈钢热轧卷生产状况发生较大变化; 同时随着太钢50万t不锈钢系统改造工程的达产, 太钢实际不锈钢产能将达到100万t, 如何使这么多的不锈钢连铸坯和热轧卷转化为最终产品, 已成为太钢不锈钢工序能力平衡和进一步发展的关键环节。 为此, 2001年太钢开始实施40万t不锈钢冷轧薄板改扩建项目, 其特点是设备机组多、 工艺流程复杂。

表2 太钢热连轧改造前后水平比较

指标		改造前	改造后	国际先进水平
不锈钢产量/ (104t·a-1)		15	80	≥50
规格/mm		5.0×1 250 3.0×1 050	2.5×1 250	2.5×1 250
卷重/t		8.5	20	≥25
工艺		1 549 mm, 3/4连轧	1 549 mm, 半连轧	≥1 700 mm, 半连轧或炉卷
成材率/%		97.39	98.0	≥98.0
尺寸公差	厚度	±300 μm	±50 μm (99%)	±50 μm (99%)
	宽度	10～20 mm	0～8 mm (95%)	0～8 mm (95%)
	板形	凸度≈150 um 浪形 10～50 mm	凸度≈26 μm (95%) 平直度30IU (95%)	凸度≈26 μm (95%) 平直度30IU (95%)

主要改造内容有:

a. 新增2台廿辊森吉米尔轧机, 并首次采用IGBT技术;

b. 新增2条冷轧带钢退火酸洗线;

c. 新增1台两辊平整机;

d. 新增1条带钢修磨线;

e. 新增2条纵切线以及配套包装线;

f. 原有机组的卷重改造;

g. 配套磨床。

该项目已于2002年底全面完成, 使不锈钢冷轧薄板产能从16万t/a增加到40万t/a, 产品主要质量指标达到国际先进水平, 见表3。

2003年太钢将生产不锈钢坯70万t, 位居世界前10名 (图2) , 不锈钢冷轧薄板36 (38) 万t, 位居世界前5名 (图3) 。

1.1.3 实施90万t不锈钢冷轧薄板扩建工程, 快速增加冷轧产能

为了消化挖潜后新增的不锈钢坯和热轧卷能力, 太钢又从2003年起, 抓紧进行90万t不锈钢冷轧薄板扩建工程, 即在现有40万t能力的基础上增加到90万t。 该项目包括建设1条目前世界上最大的不锈钢热轧带钢退火酸洗线、 1条最大的冷轧带钢退火酸洗线、 5台廿辊冷轧机、 1台平整机、 1条拉矫线、 2条纵切线等。 预计于2005年上半年建成投产。

图2 世界不锈钢粗钢产量排名

图3 世界不锈钢冷轧薄板产量排名

表3 太钢冷轧改扩建前后主要指标比较

指标		改扩建前	改扩建后	国际先进水平
能力/ (104t·a-1)		16	40	≥30
规 格/mm		0.5～3.0	0.3～3.0	0.2～3.0
表面加工等级		2D、 2B、 BA	2D、 2B、 BA、 HL	2D、 2B、 BA、 HL
品种		A: 90% F+M: 10%	A: 75% F+M: 25%	A: 50～80% F: 50～20%
成材率/%		88.5	92 (因卷重小)	≥93
尺寸公差	厚度	± (0.1～0.15) mm	± (0.01～0.02) mm	± (0.01～0.02) mm
	板形	平直度8～10 mm/m	平直度≤4 mm/m	平直度≤4 mm/m
表面粗糙度	2B	Ra=0.3～0.5 μm	Ra=0.05～0.1 μm	Ra=0.05～0.1 μm
	BA	Ra=0.04～0.07 μm	Ra=0.02～0.04 μm	Ra=0.02～0.04 μm
I级品率/%		88.5	92	≥92

1.2开展技术创新, 实现质量大幅度提升和品种替代进口

“八五”末期, 中国不锈钢粗钢产量最高不足25万t, 国产化率很低, 生产增长缓慢; 321品种仍占很大比例, 铁素体钢处于空白, 薄规格不能生产, 板带比低; 304延伸率仅42%, 且表面质量差; 工艺装备落后, 精炼比、 连铸比低, 热轧采用旧炉卷轧机或二辊轧机单张轧制, 冷轧多为单张轧制。 为此, 国家经贸委确定由太钢、 钢铁研究总院、 北京科技大学、 东北大学以及冶金信息情报研究院等单位共同承担国家“九五”重点技术创新项目 “高质量不锈钢板材技术开发”。 该项目已于2000年底通过国家验收和成果鉴定。 项目主要研究与开发内容如下。

1.2.1 控制不锈钢冷轧薄板内在质量技术

1) Cr-Ni不锈钢技术

304钢是代表性牌号, 主要用于冷成型, 通常用延伸率表示, 主要受Cr_eq/Ni_eq 、 Md30及钢质纯净度的影响 (图4) 。 基本解决办法: 一是优化成分, 控制Cr_eq/Ni_eq及Md30, 特别是对C、 N和Mn的控制; 二是提高纯净度, 主要依靠开发的单渣法技术, 其要点是增加渣量、 降低冶炼过程最高温度、 提高炉渣碱度、 延长有效还原精炼时间。 与国外比较见表4和表5。

表4 太钢Creq/Nieq及Md30的变化及与国际水平比较

项目	太钢			日本	韩国
	1995年	1999年	2002年
Creq	17.87	18.40	18.55	18.88	18.55
Nieq	10.45	11.26	11.50	11.71	11.58
Creq/Nieq	1.71	1.63	1.61	1.61	1.60
Md30/℃	61.49	41.79	35.69	29.69	35.72

表5 太钢304内在质量的变化及与国际水平比较

项目	太钢			日本	韩国
	1995年	1999年	2002年
氧含量/10-6	66～110	70～100	62～75	56～80	60～80
硫含量/10-6	100～120	60～80	20～40	20～45	30～50
延伸率, δ5/%	42.0	50.5	58.0	57.4	56.0

图4 Creq/Nieq对0Cr18Ni9延伸率的影响

2) Cr不锈钢技术

00Cr12Ti不锈钢主要用于冷成型, r值为其特性指标, 通常也用延伸率表示。 r值主要受Ti/ (C+N ) 及成品织构的影响, 根据实验室研究出的r值与Ti/ (C+N) 的关系 (见图5) , 自主开发成功AOD冶炼 (C+N) ≤300×10^-4铁素体不锈钢工艺技术和成品织构控制技术。 主要是优化AOD吹炼工艺, 最大限度降低C、 N含量以及控制热轧终轧温度、 冷轧变形率、 成品热处理工艺。 通过以上控制, 产品性能明显提高, 与国际水平对比见表6。

开发出0～1Cr13不锈钢, 通过控制Cr_eq、 加热温度, 提高热加工性能。 在长期生产实践基础上, 通过分析各元素的影响, 提出Cr_eq控制范围, 并依据Cr_eq确定具体加热温度, 很好地解决了热轧卷边裂质量问题, 如表7所示。

图5 00Cr11Ti冷轧板Ti/ (C+N) 与加工 硬化指数n值的关系

表6 太钢00Cr12Ti的性能变化及其与国际水平比较

项目	太钢		德国	日本
	1999年	2001年
r值	1.383	1.507	1.656	1.400
延伸率, δ5/%	38	44	37	37
抗拉强度/MPa	440	423	424	407

表7 0～1Cr13热轧卷边裂质量改进情况

分类情况	1999年			2000年
	0Cr13	1Cr13		0Cr13	1Cr13
裂边废品比例/%	7.74	7.08		0	0
裂边利用品比例/%	7.96	9.75		0	0

1.2.2 控制不锈钢冷轧薄板表面质量技术

1) 热轧卷表面线性缺陷控制技术

针对304钢两相高温塑性差异造成的线性缺陷, 采取高温奥氏体稳定性及高温相比例控制技术, 控制Ni_eq, 降低加热温度, 使高温铁素体相比例低于一定值。 通过以上两项措施, 热轧卷表面线性缺陷得到彻底解决。

2) 2B板表面质量控制技术

利用X射线光电子能谱仪对表面钝化膜进行分析和对表面颜色进行测量, 优化酸洗工艺参数, 主要是开发出新型刷辊技术, 消除表面竖条纹; 采用带钢表面清洁技术, 提高表面色泽均匀性。 2B板表面质量与国际水平对比见表8。

3) BA板表面质量控制技术

对影响BA板表面光泽度的环节进行研究, 主要是热轧带钢原始表面粗糙度与冷轧表面光泽的关系; 开发特殊轧制工艺, 采用特殊轧辊, 限速轧制; 控制光亮炉内气氛, 采用超低露点和氧含量、 高氢含量气氛。 太钢BA板与国际水平对比见表9。

表8 太钢2B板表面质量变化及与国际水平对比

项目	太钢		韩国
	1995年	2002年
表面色泽	不均	均匀	均匀
表面一级品率/%	56	89.5	90

表9 太钢BA板表面质量与国际水平对比

项目	太钢	韩国
表面粗糙度, Ra/μm	0.02～0.04	0.02～0.04

1.2.3 研制开发出众多新品种, 满足了市场需求

很多品种填补了国内空白, 替代进口, 满足了重点工程需要, 年开发量不断增加, 主要品种有:

00Cr12Ti汽车排气管用钢;

0Cr18Ni9Cu2、 0Cr17Ni7Cu2深冲用钢;

0Cr16Ni14、 0Cr18Ni12无磁钢;

1Cr17Mn6Ni5N冷轧带钢;

1Cr17Ni7冷轧带钢;

00Cr17Ni14Mo2尿素用钢;

1Cr20Ni14Si2、 0Cr25Ni20、 1Cr25Ni20Si2耐热钢;

00Cr18Ni5Mo3Si2、 0Cr22Ni5Mo3N双相钢;

不锈钢复合中厚板及薄规格冷轧双面复合板;

300系列 (304M、 304ES、 304HC、 316L、 308L、 302HQ) 线材。

通过“九五”技术创新项目, 围绕不锈钢光亮板 (BA板) 技术; 高质量Cr不锈钢冷轧卷、 板的技术; 高质量2B板的技术; 不锈钢冷轧薄板生产技术软件及系统集成技术等4方面的深入研究与开发, 在没有引进国外工艺技术的前提下, 形成了许多具有自主知识产权的不锈钢生产工艺技术, 为太钢发挥技改效果提供了技术支持, 同时对带动我国不锈钢生产技术的快速发展, 提高不锈钢的国产化率, 填补国内品种空白, 减少进口, 节约外汇, 也起到积极作用。

1.3开展以质量攻关为主要内容的对标挖潜, 实现成本大幅度降低

1.3.1 产品实物质量明显提高 (见表10)

1.3.2 综合成材率显著提高

1995年到2002年冷轧带钢工序和热轧中板工序的成材率分别提高了6.32%和4.3%, 特别是不锈钢全线综合成材率从1995年的68.94%提高到了85.75%, 提高幅度达到16.81%, 如图6所示。 提高的主要原因与设备改造和工艺改进有直接关系。 关键性措施有: AOD炉扩容和连铸机在线切割改造, 使单炉连铸变成多炉连铸, 连铸坯收得率和铸坯修磨收得率提高, 卷重由4.2 t增加到13.5 t, 冷轧工序由两个轧程改为一个轧程, 两次切边改为一次切边, 减少各工序废品等。

表10 冷轧板实物质量对比

项目		对比目标	攻关前1995年	攻关后2002年
同板差/mm		韩国 ± (0.01～0.02)	± (0.13～0.18)	± (0.01～0.02)
纵向厚度差/mm		韩国 ± (0.01～0.02)	± (0.10～0.15)	± (0.01～0.02)
δ5/%		日本≥55	<40～45	58～65
表面粗糙度	2B	日本0.05～0.1	0.3～0.5	0.05～0.1
	BA	日本0.02～0.04	-	0.02～0.04
表面质量		进口: 表面均匀、 无色差	表面不净、 色差大、 钝化膜厚度不均	表面均匀、 钝化良好、 无色差
边部质量		整齐、 光滑	4～5 mm	光滑, ≤1 mm
一级品率/%		张浦 92	85	92

图6 “九五”后综合成材率的提高

1.3.3 精炼比、 综合连铸比提高 (图7和图8)

1.3.4 连铸坯收得率和修磨收得率提高 (图9)

1.3.5 AOD炉衬寿命提高

图7 “九五”后精炼比变化

图8 “九五”后综合连铸比变化 (其中, 板带连铸比从2000年起为100%)

图9 “九五”后太钢不锈钢连铸坯 收得率和修磨收得率的提高

AOD炉衬的寿命直接影响到不锈钢的制造成本与质量。 提高AOD炉龄的主要措施是: 炉体结构改型; 改进耐火材质, 全部采用优质镁白云石砖替代镁铬砖; 开发了单渣法冶炼, 吹炼全过程保持炉渣高碱度, 降低氧化期最高温度, 减少炉衬的化学浸蚀和物理熔损。 2002年平均炉龄为120次, 达到国际同类炉型 (台湾唐荣) 先进水平, 如图10所示。

图10 “九五”后AOD炉龄的提高

1.3.6 成本大幅度降低

由于产品质量的提高、 产量的增加、 新工艺技术的开发与应用, 使产品成本大幅度下降。 图11所示是“九五”以来不锈钢冷轧薄板成本变化情况, 可见, 2002年比1995年下降了47.11%。 太钢不锈钢全线成本已低于国际平均水平, 达到目前国际先进水平, 具备了较强的国际竞争力。

图11 “九五”后冷轧薄板全线成本变化

2高起点、 大规模发展, 进入国际不锈钢“五强”

当前, 世界不锈钢的发展正向专业化、 大型化、 连续化、 高集中度的方向发展。 太钢在认真分析研究国内外市场及不锈钢生产的发展趋势的基础上, 为了进一步把太钢的不锈钢做大做强, 在已形成100万t不锈钢的基础上, 不失时机地提出了新建年产150 t不锈钢项目, 届时太钢不锈钢总规模将达到250万t以上。

2.1 新建150万t不锈钢项目概要介绍

2.1.1 产品产量

不锈钢连铸坯: 150万t, 其中Cr-Ni系列约占75%, Cr系列约占25%。

不锈钢热轧卷: 148万t, 其中热轧不锈钢开平板15万t。

不锈钢冷轧板: 104万t, 其中白卷20万t。

2.1.2 基本工序组成及工艺流程图 (图12)

图12 新建150万t不锈钢生产工艺流程

2.2 新项目工艺技术及装备特点

2.2.1 炼钢、 热轧、 冷轧紧凑布置, 物流顺畅, 体现了工艺流程高效化、 连续化

2.2.2 装备大型化

炼钢采用160 t超高功率电炉、 160 t AOD炉、 160 t脱磷转炉、 2 130 mm板坯连铸机;

热轧采用2 250 mm热连轧机;

冷轧采用80万吨级热轧带钢退火酸洗线、 1 600 mm和2 000 mm宽幅多辊冷轧机、 40万t级冷轧带钢退火酸洗线、 45万t级RAP线。

2.2.3 规格范围宽

热连轧产品: 最大宽度2 100 mm, 平均宽度1 415 mm, 其中宽度大于1 350 mm的产品占35.9%, 宽度大于1 600 mm的产品占22.1%; 冷轧产品: 最大宽度2 000 mm, 其中1 500 mm以上宽幅冷轧板占27.9%。

2.2.4 采用最新工艺技术

1) 炼钢

采用转炉脱磷铁水为原料的二步法, 其特点一是采用转炉脱磷铁水, 二是节省投资、 工序简单、 流程短、 成本低。 并采用注坯在线热修磨技术, 实现热送热装。

2) 热轧

表11所列为目前世界上不锈钢热轧带钢4种主要生产工艺及比较。

可见, 上述4种生产工艺各有特点, 适合不同的生产企业, 各企业可根据自己的市场定位, 从规模、 品种和投资几个方面综合考虑后选定。 太钢根据产量规模, 前后工序匹配, 品种规格和产品质量要求, 经过分析比较, 选择了技术先进、 可靠、 成熟的2 250 mm半连续热带钢轧机。

3) 冷轧

不锈钢冷轧带钢生产的最新技术是DRAP和RAP线。 它们是用一条生产线组合了传统的不锈钢冷轧工艺所需的热带钢退火酸洗、 轧制、 冷带钢退火酸洗、 平整4条生产线或后3条生产线。 它们与传统工艺相比, 有以下主要特点:

a. 缩短加工时间, 由传统的三周缩短为20 min;

b. 省投资约30%;

c. 降低生产成本约25%;

d. 减少工厂面积, 无中间库;

e. 提高产品质量;

f. 适于集中生产厚度在0.8 mm以上的产品。

表12为目前世界上已经工业化生产的4条直接冷轧退火酸洗连续生产线。

由表12可知, 直接冷轧退火酸洗线大致可分3种。 第1种是不锈钢热轧黑皮卷, 不经退火酸洗直接冷轧退火酸洗; 第2种是只经除磷酸洗而不经退火的不锈钢热轧卷, 直接冷轧退火酸洗; 第3种是利用退火酸洗后的不锈钢热轧卷 (白卷) , 再进入冷轧退火酸洗线。 第1种方式表面质量要求不高, 主要用于生产提高带钢强度的产品, 例如管线、 容器用不锈钢板; 第2种方式可生产2B表面板, 但带钢强度高, 轧制压下量受到限制, 成品规格较厚; 第3种方式产品适应性较强, 与传统工艺的区别相对要小些。 太钢这次选用的是第3种方式。

据统计, 在世界上主要的25家不锈钢冷轧厂中有19家可生产宽度大于1 500 mm的产品, 占76%。 法国、 德国、 瑞典、 芬兰、 西班牙、 韩国、 日本等国家的主要不锈钢冷轧厂都可生产宽度1 500 mm以上的产品, 其中可生产带宽1 600 mm以上的有10家, 可生产带宽2 000 mm的只有2家, 它们分别是瑞典Avesta的Z型轧机和比利时ALZ的六辊轧机。 但是, 目前国内还没有一台带宽在1 320 mm以上的冷轧机, 因此太钢这次将选择1 600 mm和2 000 mm宽幅多辊冷轧机各一台 (机型为Z型或廿辊型) , 以适应市场对宽规格不锈钢冷轧板的需求。

表11 4种不锈钢热轧卷生产工艺比较

机组名称	总产量 (不锈钢) / (104t)	品种和质量	设备质量	占地面积	基建投资	单位加工费用
半连续式轧机	250～400 (40～120)	品种范围广, 质量满足要求	大	大	高	较高
炉卷轧机	50～80	品种范围广, 质量满足要求	较大	较小	较低	高
薄板坯连铸连轧	100～200 (20～80)	品种规格受限制, 质量满足要求	较大	较小	中	较低
薄带连铸	约40	品种规格受限制, 质量满足要求	小	小	低	低

表12 目前世界上采用直接轧制退火酸洗线的厂家

公司名

厂名

投产 时间

生产线 名称

生产品种 (系列)

入口规格/mm

成品规格

生产线速度

产量/ (t·a-1)

宽度

厚度

厚度/ mm

卷重/ t

段口速度/ (m· min-1)

段内速度/ (m· min-1)

轧机速度/ (m· min-1)

J&L

Nidland

1998年

直接轧制 退火酸洗线

200/ 300/400

660～ 1 625

0.8～ 8.0

0.8～ 4.0

24

46

27.5

Ugine

Isbergues

1999年

直接轧制 退火酸洗线

300/ 400

700～ 1 625

1.5～ 6.5

1.0 (0.8) ～4.0

30

110

50

75

27

Avesta- Polarit

Tornio

2003年

轧制退火 酸洗线

300/ 400

950～ 1 650

1.0～ 6.0

1.0～ 6.0

30

350

150

250

110①

Avesta

Nyby

1990年

直接轧制 退火酸 洗线

300

600～ 1 550

1.25～ 6.0

1.0～ 5.5

25

62.5

50

50

15

① 其中热卷75 t/a, 冷卷35 t/a

2.3 竞争力分析

1) 太钢产量达到250万t后, 进入世界前5名, 如图13所示, 成为世界上最大规模的不锈钢单一生产厂, 体现了当今世界提高不锈钢生产集中度的发展趋势, 规模经济优势更加突出。

图13 世界不锈钢厂产量排名

2) 采用很多世界一流技术, 实现工艺技术装备的高效化、 连续化、 大型化和“克隆化”, 充分体现了后现代优势。

3) 专业化分工更加合理和明确, 可以充分利用不同炉机和生产线的特点, 按钢种、 分规格实现专业化生产。

4) 产品实物质量进一步提高, 达到国际最先进水平。 新项目完成后, 太钢不锈钢产品与国际最先进水平比较见表13和14。

表13 热轧卷实物质量对比

项目	新项目建成后太钢 2 250 mm热轧卷	国际最 先进水平
厚度公差	± (20～50) μm	<5 mm ± 25 μm
宽度公差/mm	+0～3.5	+0～4
平直度/IU	±15	±15

表14 冷轧产品实物质量对比

项目	新项目建成后 太钢新冷轧产品	国际最先进水平
厚度精度/mm	± (0.01～0.015)	± (0.01～0.015)
不平度/ (mm·m-1)	≤2	≤2
2B表面粗糙度/μm	0.05～0.1	0.05～0.10
BA表面粗糙度/μm	0.02～0.04	0.02～0.04

5) 品种规格齐全, 更有利于满足市场要求 (见表15) , 特别是宽度大于1 600 mm的不锈钢热轧卷和冷轧板长期依赖进口的局面可以得到有效解决, 并可销往国际市场。 400系列不锈钢, 特别是409和430铁素体不锈钢产量将大幅度增加, 使Cr系不锈钢占总量25%以上。 国内市场占有率预计将由2003年的17%提高到40%以上。

表15 建设前后可供市场选择的产品规格对比

项目	目前规格	建成后规格
中板	(8～40) mm× (1 600～2 000) mm × (4 000～8 000) mm (单张中厚板)	(8～40) mm× (1 600～2 000) mm× (4 000～8 000) mm (卷切中板+单张厚板)
热轧卷	(2.5～6.5) mm× (1 000～1 350) mm ×C mm	(2.0～16 (20) ) mm× (1 000～2 100) mm ×C mm
冷轧卷	(0.3～3.0) mm× (40～1 219) mm ×C mm	(0.2～4.75) mm× (50～2 000) mm ×C mm

6) 采用廉价铁水为原料, 煤、 电和人力成本以及吨钢投资相对较低, 全线加工费将低于世界主要不锈钢生产企业的平均水平, 达到国际先进水平。

3 结束语

“九五”后, 太钢在不锈钢产量、 品种、 质量、 工艺技术等方面都取得了很大进展, 形成年产不锈钢100万t的能力, 实现了跨越式发展。 新的150万t项目完成后, 太钢不锈钢产量规模将进入世界前5名, 成为世界上最大规模的单一不锈钢生产厂。 太钢将努力保持中国最大的不锈钢生产企业的地位, 并将努力成为世界上最具竞争力的不锈钢生产企业之一。

参考文献

[1]　王一德, 李学锋.太钢不锈钢生产技术的新发展[J].钢铁, 2002, 37 (6) :6467.