編者按：

近日，工業(yè)和信息化部、國(guó)家發(fā)展改革委、財(cái)政部、自然資源部、生態(tài)環(huán)境部、商務(wù)部、海關(guān)總署等七部門近日聯(lián)合印發(fā)《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)工作方案》，提出2023—2024年，鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)的主要目標(biāo)是：2023年，鋼鐵行業(yè)供需保持動(dòng)態(tài)平衡，全行業(yè)固定資產(chǎn)投資保持穩(wěn)定增長(zhǎng)，經(jīng)濟(jì)效益顯著提升，行業(yè)研發(fā)投入力爭(zhēng)達(dá)到1.5%，工業(yè)增加值增長(zhǎng)3.5%左右；2024年，行業(yè)發(fā)展環(huán)境、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)進(jìn)一步優(yōu)化，高端化、智能化、綠色化水平不斷提升，工業(yè)增加值增長(zhǎng)4%以上。

為進(jìn)一步加強(qiáng)《鋼鐵行業(yè)穩(wěn)增長(zhǎng)工作方案》宣傳貫徹，圍繞《工作方案》重點(diǎn)要求，結(jié)合實(shí)驗(yàn)室多年來(lái)在重大原創(chuàng)科技成果與前沿引領(lǐng)技術(shù)等方面的積累與行業(yè)關(guān)鍵共性技術(shù)需求，本公眾平臺(tái)特推出“技術(shù)前沿”系列報(bào)道，供鋼鐵企業(yè)及廣大科技工作者了解新技術(shù)、應(yīng)用新技術(shù)，幫助企業(yè)開闊視野、正確決策，促進(jìn)鋼鐵行業(yè)實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)增長(zhǎng)、高質(zhì)量綠色發(fā)展。

前言：

奧氏體不銹鋼板帶材作為重要的鋼鐵材料廣泛應(yīng)用于石油、化工、核電、船舶、機(jī)械設(shè)備等工業(yè)領(lǐng)域以及餐具、廚衛(wèi)等家居領(lǐng)域。奧氏體不銹鋼熱軋卷，除了少部分直接供冷軋以“黑皮卷”狀態(tài)直接軋制、生產(chǎn)板面等級(jí)為2E的中低級(jí)材外，其余均需進(jìn)行固溶退火及酸洗處理。目前奧氏體不銹鋼熱軋卷固溶退火處理均采用離線方式：熱軋后的不銹鋼冷卻至室溫，再進(jìn)入熱處理爐重新加熱到固溶溫度（通常為1050~1150℃），并保溫一定的時(shí)間，使得碳化物和各種合金元素完全均勻地溶解在奧氏體中，然后快速冷卻，以改善不銹鋼的耐蝕性能，并軟化組織，消除加工硬化。

不銹鋼板帶材熱軋完成后，溫度一般高達(dá)950℃以上，因此，亟待突破相關(guān)技術(shù)瓶頸，充分利用軋制余熱開發(fā)奧氏體不銹鋼在線固溶退火工藝，實(shí)現(xiàn)奧氏體不銹鋼熱軋板帶材免固溶退火直接酸洗，推動(dòng)我國(guó)不銹鋼行業(yè)向綠色低碳方向轉(zhuǎn)型發(fā)展。

項(xiàng)目概述：

東北大學(xué)RAL通過產(chǎn)品工藝?yán)碚撗芯?，獲得奧氏體不銹鋼在線熱處理工藝窗口，滿足不銹鋼產(chǎn)品力學(xué)性能、耐蝕性能及表面質(zhì)量的多重需求；通過配套機(jī)械裝備及自動(dòng)化控制系統(tǒng)的開發(fā)，破解高冷卻強(qiáng)度下不銹鋼板帶材板形難以控制的技術(shù)難題，聯(lián)合不銹鋼板帶材生產(chǎn)企業(yè)，開展產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新，推動(dòng)實(shí)驗(yàn)室科研成果向生產(chǎn)實(shí)踐轉(zhuǎn)化。

項(xiàng)目成果于2020年率先應(yīng)用于國(guó)內(nèi)某爐卷中厚板產(chǎn)線，在行業(yè)內(nèi)建成了首條奧氏體不銹鋼板材在線固溶退火工業(yè)示范線。項(xiàng)目投產(chǎn)后，厚度20mm及以上的所有奧氏體不銹鋼板材產(chǎn)品，均省去了離線固溶退火工序直接酸洗，不但將奧氏體不銹鋼板材的生產(chǎn)周期由原來(lái)的30小時(shí)以上，降低至了5小時(shí)以內(nèi)，同時(shí)大幅度降低了生產(chǎn)能耗及溫室氣體排放量，促進(jìn)了企業(yè)的降本增效。相關(guān)工作入選世界金屬導(dǎo)報(bào)2020年世界鋼鐵工業(yè)十大技術(shù)要聞，獲得行業(yè)專家高度評(píng)價(jià)：“不銹鋼中厚板免加熱在線固溶處理工藝裝備的成功研發(fā)，改變了延續(xù)多年的傳統(tǒng)熱處理生產(chǎn)流程。在環(huán)境保護(hù)問題日益突出的當(dāng)今時(shí)代，不銹鋼中厚板免加熱在線固溶熱處理工藝裝備的研發(fā)，適應(yīng)鋼鐵業(yè)綠色低碳發(fā)展的時(shí)代要求，對(duì)促進(jìn)我國(guó)不銹鋼中厚板行業(yè)生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步及綠色化發(fā)展將發(fā)揮重要的引領(lǐng)示范作用。”

為將項(xiàng)目成果從中厚板產(chǎn)品推廣應(yīng)用于不銹鋼熱軋卷，2022年?yáng)|北大學(xué)RAL聯(lián)合廣東廣青金屬科技有限公司，依托其1780mm不銹鋼熱軋線現(xiàn)有裝備條件，開展了一系列奧氏體不銹鋼熱軋卷在線熱處理工業(yè)實(shí)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了奧氏體不銹鋼熱軋“黑皮卷”免固溶退火直接酸洗，并以直接酸洗獲得的“白皮卷”為原料，成功試制出板面等級(jí)為2B的高級(jí)不銹鋼冷軋卷，驗(yàn)證了奧氏體不銹鋼熱軋卷免固溶退火直接酸洗工藝在熱連軋產(chǎn)線可行性；2023年8月東北大學(xué)RAL依托國(guó)內(nèi)某爐卷產(chǎn)線開展了奧氏體不銹鋼熱軋卷在線熱處理工業(yè)實(shí)驗(yàn)，成功生產(chǎn)出板面等級(jí)為2B的高級(jí)不銹鋼冷軋卷并銷售給下游用戶，充分驗(yàn)證了奧氏體不銹鋼熱軋卷免固溶退火直接酸洗工藝在爐卷產(chǎn)線可行性。

視頻1 不銹鋼熱軋卷在線固溶退火工業(yè)驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)-軋后冷卻區(qū)

圖1 奧氏體不銹鋼在線固溶退火黑皮卷

圖2 在線固溶退火鋼卷冷軋過程負(fù)荷監(jiān)控畫面

圖3 在線固溶退火工藝、常規(guī)工藝鋼卷冷軋后機(jī)械性能的對(duì)比

裝備技術(shù)創(chuàng)新：

面向不銹鋼行業(yè)綠色低碳戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型發(fā)展需求，東北大學(xué)RAL整合工藝、自動(dòng)化、機(jī)械等多學(xué)科優(yōu)勢(shì)資源，開展協(xié)同創(chuàng)新，突破奧氏體不銹鋼在線熱處理關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。針對(duì)不銹鋼爐卷產(chǎn)線、中厚板產(chǎn)線及熱連軋三種產(chǎn)線的不同工藝特點(diǎn)，開發(fā)設(shè)計(jì)出適用于不同類型產(chǎn)線的不銹鋼在線固溶退火工藝方案，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利4項(xiàng)，國(guó)際發(fā)明專利1項(xiàng)。針對(duì)不銹鋼熱傳導(dǎo)率低的特性，基于有限元流場(chǎng)分析技術(shù)及實(shí)驗(yàn)室水冷換熱沖擊實(shí)驗(yàn)，進(jìn)行奧氏體不銹鋼水冷過程換熱機(jī)理研究，研制出系列超快速冷卻噴嘴，采用高壓傾斜射流冷卻方式及“自水封”技術(shù)，有效打破冷卻水與鋼板之間的氣膜，促進(jìn)鋼板表面殘留水的有序流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了不銹鋼板帶材的高強(qiáng)度、高均勻性冷卻。所開發(fā)的冷卻裝備，每個(gè)冷卻集管均配備流量調(diào)節(jié)閥、氣動(dòng)開閉閥及流量計(jì)，實(shí)現(xiàn)了冷卻過程的快速響應(yīng)及冷卻速度無(wú)級(jí)連續(xù)調(diào)控，可同時(shí)滿足常規(guī)產(chǎn)品冷卻及在線固溶退火產(chǎn)品冷卻雙重需求。

自動(dòng)化模型：

東北大學(xué)RAL開發(fā)的配套工藝自動(dòng)化控制系統(tǒng)具有一次性通過式冷卻、多次通過式冷卻及擺鋼冷卻等多種冷卻模式，滿足了不同產(chǎn)品的冷卻工藝需求。冷卻過程采用分段跟蹤控制的先進(jìn)思想，可實(shí)現(xiàn)板卷任意位置的實(shí)時(shí)跟蹤及動(dòng)態(tài)冷卻控制。

結(jié)語(yǔ)：

奧氏體不銹鋼熱軋卷連續(xù)固溶退火處理消耗天然氣約35Nm3/噸，天然氣單價(jià)為3.0~5.0元/Nm3, 加熱成本為105~175元/噸，CO2排放68.74kg/噸。我國(guó)目前已建成投產(chǎn)的不銹鋼熱軋（含連軋產(chǎn)線和爐卷產(chǎn)線）產(chǎn)線近30條，不銹鋼熱軋卷的產(chǎn)能高達(dá)3400余萬(wàn)噸/年，并且隨著新一批產(chǎn)線的陸續(xù)建設(shè)，不銹鋼熱軋卷的產(chǎn)能仍在逐年增加。奧氏體不銹鋼由于其優(yōu)異的綜合性能，在不銹鋼產(chǎn)品中的占比高達(dá)70%。我國(guó)不銹鋼熱軋卷產(chǎn)能大，將不銹鋼在線固溶退火工藝的應(yīng)用范圍從不銹鋼板材進(jìn)一步拓展應(yīng)用于不銹鋼熱軋板卷，不但經(jīng)濟(jì)效益顯著，而且具有明顯的社會(huì)效益。