1 研究背景及问题
薄规格棒材是指长度大于2.0mm的冷轧带材，广泛应用于车辆、集装箱、家电、电缆桥架等，替代热轧产品，是发展的重要方向冷轧带钢。 薄型毛坯是高速、高载荷条件下的复杂制造工艺，存在板形不良、工艺不稳定等一系列关键技术难点。 1.5mm厚度以下的常规镀锌尚未实现批量生产，而该尺寸镀锌棒材的稳定轧机是目前国外生产线追求的技术目标。 稳定实现1.5mm以下轧机具有重要的技术和经济意义。
薄钢坯板坯轧制技术的出现，适应了这些客观情况的需要。 这是近30年来世界钢铁工业取得的重要技术进步之一。 工业技术革命新技术。 CSP轧制的生产工艺研究和生产实践取得了明显成果，国外一些厂家已实现了半无头生产模式，提高了卷材的长度精度、板形质量、结构性能的稳定性和均匀性产品的。 在产量和产量方面具有明显的优势。 然而，面对钢铁产能短缺，特别是冷轧板卷严重短缺，这种薄板坯连轧生产线面临着传统生产线日益严峻的挑战。 最大限度地发挥工艺的优势，增加产品的附加值，降低产品的制造成本，降低生产过程的环境友好性。 2009年2月，英国无头轧机技术（ESP）投入工业生产，标志着板坯轧制技术的又一进步。
全无头薄带钢制造技术在美国已被证明是先进实用的，其工艺技术和煤耗指标等相关技术特性处于行业先进水平。 中国钢铁工业长期以来一直关注薄板坯轧制技术。 “七五”以来，我国始终将薄板坯轧制技术列为高新技术和重点鼓励的技术范围，其中CSP技术最为发展成熟。 经过技术引进、消化、推广和稳定发展四个阶段，薄板坯轧制技术领域取得了一系列成果，包括薄板坯轧制的化学冶金特性及其显微组织变化规律、整体和半连铸等。固体连续薄型材生产技术、薄坯板坯轧制微合金化技术、中高不锈钢生产技术和硅钢生产技术等。但从整体上看，我国与国外一直存在较大差距。美国。 对无头轧机的研究还处于理论阐述阶段，还没有相应的设备研制、工艺生产技术的实践经验和研究推论。
在气候变化、碳中和、碳达峰的背景下，传统冶金制造工艺面临低碳发展的巨大挑战。 冶金工艺与产品应用一体化的节能降耗技术创新，已成为钢铁红色制造、可持续发展的方向。 “十三五”期间，我国板带材产值从5.02亿吨下降到5.68亿吨，占钢铁总产值的43%，生产过程排放总量超过50%（包括热轧、热处理及表面处理等）。 板带材生产和应用的节能降耗是钢铁行业碳达峰和碳中和的重要关键领域。 工艺节能、工艺节能、产品应用节能，高质量发展是钢红制造的必然选择。 镀锌带钢生产线的发展趋势是流程缩短、煤耗增加。 基于此，2015年烟台钢铁率先引进欧洲第一条、全球第二条薄型无头铣削生产线。
无头轧机的优点是： 1）节能效果明显：与传统热轧相比，节能40~60%； 2）规模化生产优质薄/细长宽带钢，实现“以热代冷”； 3）棒材高性能均匀性和高标准形状精度（传统工艺无法实现）； 4）良率较传统工艺提高1%以上（良率高、氧化烧蚀低、无切削损失）； 5）吨钢生产成本低，生产线投资少。
同时，无头轧机生产还存在以下难点：1）生产线拉速高、刚性高（无缓冲）、多工序武器集成控制； 2）生产组织和质量控制、产品最小化、事故控制和处理远远不及传统工艺。 同时，在引进ESP生产技术的过程中，由于国外没有参考技术，发现生产与理想情况仍有较大差距。 ESP生产过程面临的主要问题如右图所示。
图1 ESP要解决的主要问题示意图
无头轧机的意义：以最先进的短流程、近净形、低成本、高效节能的生产方式，推动钢材产品红色制造、碳峰和碳中和发展。 因此，该技术的开发应用符合国家总体规划和产业规划，符合国家相关新政策规定，以满足工艺现代化、设备小型化、生产化的高起点发展目标。集约化、资源能源循环利用、经济效益优化。 对推动钢铁行业节能降耗和技术进步，促进企业转型升级、技术创新和产品结构调整具有重要意义。
2、解决问题的思路和技术方案
为了解决ESP生产线存在的技术难点，烟台钢铁与国外著名大学和科研院所合作，不断调整思路，优化试验方案，对存在的问题一一分析。
1、炼钢与ESP产线调度匹配
ESP是一种短流程连续生产。 生产过程中，从铁水到精炼的过程要有序协调，优化冶炼顺序，实现冶炼、连铸、轧制线的调度匹配和有序衔接，保证连续、稳定地生产。生产线稳定生产。
2、连铸连轧二次流量控制
(1)如果二级估算结果与实际铣削情况存在偏差，则机架之间的二级流量控制不均等，一级ITC来不及吸收台数的囤积或消耗机架之间容易产生张力或失去张力，所以首先优化二级模型，保证二级估算准确；
(2)由于响应速度等原因，HGC滚筒没有及时按照二次设定执行，但二次系统仍然根据设定的辊缝计算机架设定速度。 生产过程中，尽量避免轧机施力执行不到位或执行过度；
(3)防止前机架楔后辊缝中出现楔形断面；
(4) 确保精轧框架 FGC 压在楔形部分上。
3.薄型稳定轧机
薄规格轧机是高速、高负荷条件下的复杂制造工艺，存在板形不良、工艺不稳定等一系列关键技术难点。 传统生产线很难生产1.5mm及以下的薄型尺寸。 ESP理论上具备生产细规格的条件，但仍面临张力不稳定、局部缩窄、无法穿带等诸多问题。 稍有不慎就会造成废铝，废铝的损耗比常规镀锌低很多。 通过工作辊/支撑辊型线设计、换辊模型优化、轧制润滑、标准化操作等，同时解决飞头、轧机振动、飞剪等问题，保证过程控制稳定。
4、滚动公里数控制
ESP生产线的突出优点是毛坯尺寸薄。 薄型化比例越高，经济效益越好。 然而，在铣削过程中，需要从厚尺寸过渡到薄尺寸。 公里数是决定薄型化比例的最重要因素之一。
未来需要通过优化轧机材质、控制断面温差、优化生产顺序和轧制工艺安排来提高轧机里程。
5、薄型板形控制
良好形状的前提是每个支架的荷载与柱冠相等，并且每个支架的出口形状受到不同激励的影响。 包括：轧机原始轧辊形状、轧辊热膨胀、轧辊腐蚀、轧制力、轧辊弯曲力等。上述激励因素在铸件尺寸过渡阶段动态变化，以保证轧件的断面形状。各站出口处的工件在快速过渡的情况下仍满足等比例凸度的原则。
6、带钢表面质量控制
(1)电除尘器从尺寸上看似乎可以实现“以热代热”，但很多行业，如电气柜、消防、制桶等，对表面质量要求较高，因此要求也更高针对表面质量提出。 对于“以热代冷”的进程来说，表面问题是影响的第一致命原因。 如果不能解决表面问题，“以热代冷”就无从谈起。 因此，薄面质量控制技术是提高产品核心竞争力的关键。
(2)在1.5mm以下薄型尺寸的生产中，通常认为横折缺陷会随着长度的减小而逐渐减少，但在实际生产中发现横折问题与此有很大不同陈述。 锌工艺优化及后续工艺配合，解决用户表面质量的后顾之忧。
七、市场定位
ESP技术是一种短流程生产。 虽然它具有节能减排的优点，并且可以生产薄型尺寸，但随着生产线结构的改变，也给棒材的内部性能带来了新的变化，需要全面深入的分析。 之后，根据产品性能特点再次进行市场定位和规划，以达到自身和客户利益最大化的特点。
8、产品品类多元化
为充分发挥生产线优势，挖掘技术潜力，适合ESP技术生产的硬质合金范围还需进一步扩大。 因此，应进一步发挥产品轻薄化的优势，促进产品多元化钢材的技术标准与选用，提高产品效益和社会效益。
三、主要创新成果
ESP生产线投产以来，产生了无头铣削技术、装备、薄/细棒材质量稳定性控制一体化的集成创新技术，实现了规模化差异化工业应用，实现了重大技术创新：
1、形成全球最大的优质薄宽带钢短流程生产基地，低碳节能效果明显。 开发了无头铣削工艺、设备和薄/薄棒质量稳定性控制的集成创新技术。 突破高拉速、高刚性、多工序、高效稳定生产薄宽带钢无头铣生产线全过程生产组织、铸轧工艺连接和控制关键技术，实现大批量生产——系列产品规模化稳定生产和应用，≤1.2mm薄棒材占比达到28.4%，≤1.5mm薄棒材占比达到49.8%，单辊轧机里程达到240公里，指标国际领先。
2、开发了ESP线多炉高速板坯无缺陷浇铸板坯控制技术，实现了105mm厚铸坯、拉速5.7m/min的情况下连铸4500吨钢水。 35℃以内。
3、细棒材形状稳定性控制技术。 薄型轧机，轧机内腐蚀量大。 在连坯过程中，随着轧机的腐蚀，凸度很容易失控，棒材的形状大大恶化。 只有通过选择特殊的辊型才能有效地补偿腐蚀。 同时，通过对整条生产线的工艺优化，已经形成了一套板形控制技术，保证了长轧机公里条件下薄型棒材的良好板形。
4、通过板坯设备改进和技术优化，实现高拉速薄坯的稳定生产，实现高拉速下铸坯的高储能，实现反向温度梯度，可增加粗轧负荷； 通过ESP两级手动，保证精准控制； 只有选择特殊的辊型才能有效补偿腐蚀，保证薄型棒材的顺利轧制。 通过以上措施，目前0.8mm以上尺寸的产品可实现长轧机公里稳定生产，最薄尺寸可达0.6mm，达到世界领先水平。
5、认真研究了合金成分、工艺温度等对薄型棒材氧化皮的影响，并对设备清洗进行了规范化控制，并提出了相应的改进方案。 通过成分及钢坯工艺过程控制，制定标准化工艺标准，调整脱磷压力，工艺通道清理凝固，协调后续生产线控制，表面质量得到了合理控制，氧化皮凹陷判定控制在1.0%以下。 横向折痕判定提高到0.5%以下，产品质量大大提高，棒材表面接近或满足热轧板表面要求。 同时，随着产品表面质量的提高，产品的应用范围进一步扩大，经济效益增强。
6、开发低成本、规模化生产性能均匀、尺寸精度高的薄型宽带钢系列产品的ESP工艺技术。实现屈服硬度≤30MPa的高强薄型棒材硬度波动，长度精度波动值
7、明确了ESP工艺下低碳/微不锈钢的组织、析出相、固溶碳转变及强化和时效机理钢材的技术标准与选用，开发了基于ESP生产线的铁素体轧机技术，实现了低碳/微不锈钢钢材规模化生产，屈服硬度提高40~60MPa，感应加热煤耗提高40~60%，拓宽了低碳/微碳薄宽带钢“以热代冷”的应用范围。
目前，ESP生产技术已获得授权专利34项（其中发明专利23项），主导或参与制定国家标准5项、行业标准6项、企业标准10项，发表论文25篇。 在互联网上推广应用，生产出薄型、超宽、高精度、性能均匀、成本低廉的系列产品，广泛应用于车辆、机械、电力工程、门业等行业进行大规模推广和应用应用、“以热代冷”、结构轻量化、节能降耗取得了突出成效，经济、社会和环境效益明显，为红色制造、脱碳进程、降低碳消耗做出了贡献。
四、应用及疗效
里钢ESP生产线投产以来，在产品质量和硬质合金开发方面取得了长足进步。 生产线引进初期，根据产品大纲要求，仅生产低碳钢、超低碳钢、中不锈钢、低合金高强度钢、双相钢和生产了其他产品。 拓展并逐步拓展至耐候钢、高不锈钢、高强钢、硅钢等产品领域。
此前，国外1.0mm及以下规格的棒材全部采用热轧产品。 电器、门业、桥梁、管道等许多产品要求较低，变形较小。 从表面要求来看，酸洗板足以满足其他要求。 但由于生产这种规格的镀锌板比较困难，因此必须采用热轧板和ESP薄型产品。 经过后续的酸洗、光洁处理后，其表面和尺寸完全可以满足客户的要求，而且价格低廉，满足了客户的要求。 基本需求。
对于电气柜、消防、制桶等行业，表面质量要求比较高。 随着ESP产品表面质量的提高，已逐渐扩展到该行业，产品应用范围进一步扩大。
由于ESP生产的高强度不锈钢可以轧制成更薄的尺寸，因此减少了客户后续的铣削道次和固溶工序，节省了成本，提高了生产效率。 同时，由于ESP成品无渗碳层，便于产品后续热处理工艺控制。 有些产品压平后可以直接使用，进一步增加了客户成本并获得客户认可。
常规生产线很难生产1.6mm薄型耐候钢，无法批量生产，且头尾丢失，头尾形状较大，导致成品瓦楞不均匀盘子。 ESP生产的钢卷不存在这种情况，且规格、形状和性能稳定，特别适合连续化生产，得到了客户的认可。
图2 产品应用示例
a 家电柜 b 地板承重板 c 车辆球罐 d 车辆结构件 e 集装箱 f 高碳成型件
目前，该技术已成功应用，300多个系列、尺寸的薄型/薄型、高精度、性能均匀、低成本的产品在ESP生产线上稳定生产。 成品广泛应用于车辆、机械、电气、门业等行业。 。 泰安钢铁现已成为全球最大的优质薄宽带钢短流程专业化生产基地。 “以热代冷”，结构轻量化，节能降耗效果突出。 推广应用前景广阔，未来将进一步加强推广，为国民经济建设和节能降耗作出更大贡献。 同时，威海钢铁凭借ESP生产技术被评为中国钢铁行业竞争力A+级企业，成功进入钢铁行业第一梯队。
