陈素芳
（宝钢工程技术集团有限公司，上海 201900）
摘 要 本文介绍了国内外高品质特钢冷轧带钢生产情况，阐述其生产技术特点，对普通不锈钢带钢冷轧厂技改为高品质特钢带钢冷轧厂提出了技术方案。
关键词 高品质特钢冷轧带钢生产情况技术特点技术方案
Situation of HQ Special Steel Strip Cold-rolled Production and Features of HQ Special Steel Strip Cold-rolled Production Technology
Chen Sufang
(Baosteel Engineering & Technology Group Co.,Ltd., Shanghai, 201900)
Abstract This article analyzed the situation of HQ special steel strip cold-rolled production at home and abroad. This article also discussed the features of HQ special steel strip cold-rolled production technology and put forward a technical proposal for transforming stainless steel strip cold-rolled to HQ special steel strip cold-rolled.
Key words HQ special steel strip cold-rolled, production situation, technical characteristics, technical proposal
1我国高品质特钢冷轧带钢生产情况
高品质特钢冷轧带钢是特钢冷轧带钢高端产品，作为关键核心零部件材料，应用于重点领域。对照《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006～2020年）》进行相关材料的分析和研究，钛及钛合金、紧密合金、镍基合金、高温合金、铬镍合金五类材料与7个重点领域、11项优先主题、6个重大专项密切相关。
钛制品含线材、棒材、板带材和管材，部分管材由冷轧带钢焊接。全世界35%钛制品应用于民航，10%应用于军用航空，49%应用于工业，6%应用于其他。钛卷冷轧产品规格主要为(0.5~4)×(1000~1200) mm。
精密合金也称为金属功能材料，产品以冷轧为主，主要分为软磁、硬磁、弹性、膨胀、热双金属及电阻合金等，大多为Fe基或Ni基材料。产品对质量要求高，在国防军工、航空航天、舰艇、核电站、微电子、通讯、信息产业、自动控制、能源、交通、仪器仪表等领域应用广泛。冷轧产品规格主要为(0.3~3)×(50~500) mm。
镍基耐蚀合金是一种具有耐高温、耐高压、抗腐蚀、抗辐射等特殊性能的特种金属材料，冷轧产品多用于能源、环保、化工和海洋工程等所需高温及中温的耐蚀部件。冷轧产品规格主要为(0.1~4)×(100~1200) mm。
高温合金具有较高的高温强度，良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，良好的疲劳性能、断裂韧性、塑性等综合性能。航空、能源、环保、军工需要少量的高端冷轧产品。冷轧产品规格主要为(0.5~7)×(1000~1200) mm。
铬-镍合金（特不锈钢）与普通不锈钢相比，主要是成分不同，牌号众多，用途特殊，其技术含量大，陈素芳, 女, 工程学士, 高级工程师, 从事冶金工程咨询、设计、总承包, chensufang@baosteel
加工复杂，据国外权威的统计机构统计，铬-镍合金大约占不锈钢总需求量的5%以上。航空、能源、环保、军工核心零部件应用冷轧产品。冷轧产品规格主要为(0.5~6)×(1000~1200) mm。
人体工程学椅子以上五类产品主要应用于重点领域关键核心零部件，目前基本以进口为主，属于我国急需的高端、高品质特钢冷轧带钢产品。
1.2我国高品质特钢冷轧带钢生产现状
高品质特钢冷轧带钢科技含量高，生产组织投入大，我国高端产品在产量、质量、产业集中度、专业化和规模化、科研和技术能力等方面与先进国家比较差距较大。主要表现在以下几个方面：（1）近年我国高品质特钢冷轧带钢每年进口量持续16万吨左右，从表1和图1 看出，2008~2011年，我国合金钢及不锈钢冷轧带钢净出口量逐年增加，但出口附加值明显低于进口产品，吨钢差价呈现出加大趋势。
表12008~2011年我国合金钢及不锈钢冷轧窄带钢进出口量及价格
年份进口量
/t
出口量
/t
净出口量
/t
进口均价
/美元·t−1
出口均价
/美元·t−1
出口-进口差
/美元·t−1
2008 190033 78104 -111929 4127 2244 -1882 2009 169283 62835 -106448 3359 1909 -1450 2010 176540 93122 -83418 3962 2151 -1811 2011 164998 89508 -75490 4447 2413 -2034
图1 2008~2011年我国合金钢及不锈钢冷轧窄带钢进出口量及差价图
（2）高品质特钢相比普通不锈钢冷轧带钢产业投资低。2010年我国普通不锈钢冷轧卷表观消耗量601万吨，已有产能达657万吨，在建及将建产能310万吨。2010年我国特钢冷轧带钢进口量17.7万吨，当年宝钢特材新建7.5万吨/a高端带钢冷轧产线，填补国内空白。但是，该产线由于达产周期长，实际我国产量远远低于消耗量，市场仍然以进口为主。
（3）高品质特钢冷轧带钢产线总体设施简陋，工艺技术落后。热轧以单张板生产，收得率低。冷轧以单张轧制生产或单张板拼接卷取后生产，冷轧带钢宽度窄带，卷重小，产品档次低，质量一贯制难于保证，无法取代重点领域关键零部件进口产品。
（4）宝钢特材冷轧厂是我国首条定位高端产品专业化、规模化的特钢冷轧带钢厂。产量7.5万吨/年，产品有钛、精密合金、镍基合金、高温合金、铬镍合金五类冷轧产品，产品厚度0.3~5mm，最大宽度1250mm。投产已3年，先后研究和生产出近80个新规格产品，积累丰富的生产技术和经验。产线主
要设备由6辊轧机、20辊轧机、修磨机组、退火机组、酸洗机组、光亮机组、平整机组、纵切机组，真空炉、清洗机组、拼卷机组组成。宝特材冷轧建成后，根本上解决了我国在该领域有和无的问题。该厂目前尚处于起步阶段，在高端产品的市场研发、种类增加、产品的稳定性、成材率的提高等方面还需要不断创新和发展。
（5）大多数特殊钢企业对于高端产品自主技术创新体制和机制还不够健全，缺乏自主知识产权的技术和
产品开发专有资金，制约产业发展。
1.3国外高品质特钢冷轧带钢生产情况
（1）美国、日本、俄罗斯是生产钛带的强国。
云盘控美国的钛及钛合金占世界总量的40%以上，钛材量80%用于航空航天。主要有三大钛加工企业（Timet,Rti,Allegheny），他们的产量占全美钛加工材总量的90%。三大企业钛卷原料均由本集团提供，由专业冷轧分公司组织生产，产品直接销售到终端用户，产品有较高的集中度。
日本近几年钛材产量在1.2万吨/年以上，主要生产企业有神户制钢、新日铁、住友金属工业等11家。78%钛材用于化工、日用品、电力海水淡化和汽车工业,6%用于航空航天。日本是钛-不锈钢钢组合生snis872
产模式，产线生产高品质的钛-不锈钢产品。钛卷规格为：(0.2~5)×1250mm，设备的利用率高。
俄罗斯上萨尔达冶金生产联合企业(VSMPO)是世界上最大的钛专业生产商，约有1.5万吨/年产量，70%用于出口，其中板带材约2500t/a，主要用于航空制造业，包括向A380超大空客提供70%的钛材。钛卷原料由本公司上游提供，冷轧由专业厂生产。主要设备有2000mm双机架四辊热轧机、1700mm四辊温轧机、20辊冷轧机、退火设备等。
（2）世界最大的镍基合金生产厂家有：美国Special Metals 、Carpenter、 Allegheny、Haynes，德国VDM，日本冶金、日本大同，法国Imphy等公司，在高品质特钢冷轧带钢领域技术领先，产品占有率处于主导地位。主要产品、规格及主要设备详细见表2。
表2国外镍基合金主要生产厂生产情况
序号厂家冷轧主要产品
产品规格
厚度×宽度/mm
主要设备及特点
1 美国Special
Metals 高纯度镍合金
镍-铜合金
(0.38~6.35)×1219 偏8辊轧机和20辊冷轧机
2 美国Haynes 镍基合金、高温合金、
铬-镍合金
(0.32~7.62)×1219
偏8辊轧机，退火线，酸洗线，保护气体退火线，修磨线。具有
实力雄厚开发和生产能力，在航天、航空、电站、环保领域领先
3 德国VDM 高镍基合金、高温合金、
铬-镍合金
(0.025~4)×780
轧机有4辊、6辊、20辊，退火线，酸洗线，修磨线。致力于高
地龙多肽性能镍基合金的生产与研制。镍基合金年销售额达7亿多欧元，年
产量达5万吨，产量居全球前列。在国际市场上具有竞争优势
4 日本冶金镍基合金、精密合金、
铬-镍合金氢氧化钙生产
(0.3~1.25)×1250
20辊轧机，退火酸洗，光亮线、拉矫机，平整机。退火线有5保偏光纤耦合器
条，具有多种工艺加工，适应各种精细作业的要求
5 日本大同镍基合金，钛合金，精
密合金
(0.03~5.5)×1250 轧机有4辊、6辊、20辊，光亮线。退火均采用光亮退火工艺
1.4国外高品质特钢冷轧带钢生产特点
相对我国生产情况，国外先进生产厂有以下共性：
（1）历史悠久均有百年生产历史，前工序由总集团质量体系一贯制保证，各个工序积累丰富的工艺技术和生产经验。
（2）参与制定和修订产品的国家标准。
（3）核心产品集中度高，产量不高（年产5万吨左右能力），产品追求高精尖，国际市场占有率为主导地位。
（4）新产品的研发和生产实力雄厚，60%以上的新产品是从实验室试制再到大生产，拥有高机密的自主知识产权。
（5）生产工艺技术成熟精湛、设备专业，如日本冶金主要产品三类，有5条具有多种工艺特点的作业线，能够适应各种精细作业的要求。
（6）企业与重点行业合作密切，建立战略发展框架，将新产品与重点行业进行高水准结合。
2高品质特钢冷轧带钢生产技术特点
2.1生产工艺技术特点
（1）原料卷特点：五类产品热轧坯由连铸坯、锻造坯和扁坯组成，由于部分金属热轧温度范围窄、变形难，热轧卷重偏小，并且厚度偏厚。因此不同普通不锈钢，冷轧原料卷重范围大（2～18t），厚度范围大（2.5～7.5mm）。
（2）力学性能特点：五类产品部分热轧态和室温态机械强度高于普通的不锈钢（平均是1.5～2倍）。再加上原料厚度偏厚，对机组的机械强度要求高。
（3）轧制特点：经过对五类代表材料轧制变形曲线模拟及研究，一个轧程压下量小（30%~45%），而304不锈钢一个轧程压下量大（80%~87%），因此需要多个轧程（1~5个轧程）生产，中间退火次数多，并且多个轧程材料以多火热轧的小卷重为主。
（4）生产工艺流程简图。
五类产品适合以下出两种工艺流程，如图2和图3所示。
图2 钛系列工艺流程简图图3 除钛以外工艺流程简图
（5）钛卷冷轧生产技术特点。
钛的密度4.6t/m3，但是力学性能较强，由于有良好的塑性，轧制速度大于400m/min时与接触辊面易产生粘辊，因此不能高速轧制。
钛卷的修磨、喷丸、轧制时粉尘温度大于90℃易着火，均需要配置CO2消防系统。
（6）连续退火技术特点。
经过对五类典型材料热带和冷带退火制度研究，见表3。
表3典型材料热带和冷带退火制度
序号代表材料在连续加热炉加热温度范围/℃保温时间/min·mm−1
1 TA
2 550～700 2～3.5
2 GH4169（In718）960~980 3~5
3 GH625(In625) 1150~1200 3~6
4 Ns-333（Hatelloy C）1150~1200 3~6
5 1J50 950~1100 2.2~3.5
6 PH15-7Mo 1080~1150 3.0~4.6
1）五类品种可以共线进行热带连续退火。热带连续退火炉型基本与普通不锈钢相近，加热采用天然气，
冷却选用空气与水结合方式。
2）对于薄规格的高温合金、镍基合金、部分铬-镍合金中间及成品退火，因产品的附加值高，若进行
中间大气退火及酸洗，影响收得率，采用光亮退火工艺更合理。
3）精密合金对表面质量要求高，中间及成品退火采用光亮退火合理。
4）纯钛在大气气氛退火易氧化，因此对冷带退火采用真空炉退火，保证表面光洁度。
（7）代表材料酸洗试验数据分析及酸洗技术特点。
经过对五类典型材料在混酸条件（30 g/L HF+150g/L HNO3，50℃）下酸洗试验时间分析，如图4所示。
图4 酸洗试验时间图
1）钛酸洗时间最短。其余热带酸洗时间在130~240s，相差1.8倍。冷带酸洗时间在60~110s，相差1.8
倍。五类材料可以共线生产。
2）酸洗机组可以采用电解硫酸+混酸工艺。酸洗时间可以通过电流强度、硫酸pH、电解时间、混酸段
的浓度和温度、槽子数量切换、机组速度等手段调整。生产纯钛可以还可以采用以下措施，减少酸洗时间：
关闭电解电源，启用1个混酸槽并降低浓度、温度（其余混酸槽通水方式）、调整机组速度。
（8）钛与其他材料焊接问题及措施。
经过研究钛与其他四种金属不能直接焊接，在连续机组（光亮、退火、酸洗、修磨）钛与其他品种进行
切换时，需要通过一种特殊连接件解决焊接问题。
2.2主要生产机组配置特点
（1）轧机：针对多轧程特点，轧机选用6辊+20辊组合生产，并配置轧制油冷却和润滑系统以及CO2
消防系统。两套轧机分工：6辊起减薄及出厚规格产品的轧制功能，机组速度小于400m/min。20辊完
成薄
规格产品轧制。机组速度小于600m/min。
（2）修磨机组：针对五类金属对表面质量的要求，选择专用砂带对带钢表面连续修磨，使得在进行轧制
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