提高钢铁生产可持续性——板材轧机的展望

LIU1018

提高钢铁生产可持续性——板材轧机的展望

    近年来，钢铁工业经历了惊人的增长过程。钢铁对全球经济和我们日常生活的重要作用是极大的，其中有积极的一面，然而也有消极的一面，还引发了如增长还能持续多久的问题。这一问题比经济上的或世界银行业的信心都更为重要，它涉及到地球资源的枯竭以及现代文明的可持续性问题。
    全球钢铁碳“足迹”令人望而生畏：每年的二氧化碳排放量接近20亿t，为全球工业总负荷的四分之一，接近于世界二氧化碳总排放量的5％。
    在板材轧制方面，将板坯的冷态加热到轧制温度就消耗了足够的能量——以势能来表示——将板材提高到Mount Everest高度的4倍。加热炉的最高效率是60％，在提升高度上，几乎是还有一个虚幻的板与真实的板同时发生。
    轧制所消耗的电能取决于产品的尺寸，但很可能跟加热所需电能同样多。宽板轧机的峰值功率约为40MW，差不多与5万人口的城市所需的电量相同。
    这些数字刚好表明钢变形时主轧机架电机所需要的功率。考虑到生产线的辅助工序，例如，冷却、矫直剪切和输送，现代板材轧机所消耗的能量约为1200kWh/t。这意味着一块钢板所消耗的能量相当于1套3居室、半独立的房屋全年所需的能量。而且，轧机每隔2min或3min开始轧制新板，所需能量更多。
    轧机还不是钢铁厂最大的耗能工序。事实上，钢铁联合钢厂，从铁矿石准备到轧制成半成品，75％的能量消耗于钢水凝固之前。初轧工序应当比下游的精整作业线更绿色些。在排放方面，来自酸洗和涂镀工序的废酸洗液的污染更严重。
    比较而言，源自热轧厂加热炉烟囱逸出的微量二氧化氮几乎是无害的。
    除了不能向环境中排放之外，在清洁度方面有着各种各样的概念，还包括能耗以及扩展到对其他资源和人的影响。不管这方面的条文如何，都应当明确板材轧机的性能。
    １．能量消耗比是改进的杠杆
    有多种技术可以改善轧钢厂的能源效率，诸如加热用的换热式燃烧器，采用可调频率传动装置，以及循环冷却系统。这些有用的方法大多用于近终形加工和热连接（利用钢铁厂连铸工序的余热）。
    即使板材的品种取决于高应变和性能形成的长的合金化溶解时间。但与带钢轧机相比，板材轧机为这些技术提供的潜力要小得多。
    最后，从技术和经济方面可以预料，在现有的水平上可节能25％。不可否认的事实是，我们所利用的主要是钢的高屈服强度，而正是这种性能使得在钢材成形时需要大量的能源。
    与上游工序相比，板材生产的直接节能潜力巨大。通过能耗比来提高板材轧机的生产率。在环境方面，改进板材轧机的最好方式是达到最高的生产率——为了避免更多的板材采用有害于环境的工艺来生产。
    ２．优化的潜力
    要达到轧制的最高生产率，必须使机器的设计与过程控制的优点相结合。为此，Siemens VAI公司研究并重新设计了剪切工艺。
    进一步的潜力在于纵向热板成形，并采用新技术轧制出更好、更整齐的方形横断面。
    为了推动这些趋势，Siemens公司开始了IMMPETUS显微组织研究程序，目的就是研究板材和炼钢的可持续性。另外，还开展了“绿色”板材生产项目。
    可持续性为我们带来了新思路、新机遇，板材轧机的技术革命才刚刚开始。