沙鋼“硬核”技術(shù)！30秒鋼水變鋼卷
今年3月底，江蘇沙鋼集團(tuán)15CrMo無(wú)縫鋼管 9948無(wú)縫鋼管 35CrMo無(wú)縫鋼管宣布中國(guó)首條超薄帶生產(chǎn)線實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)。這條由沙鋼集團(tuán)與美國(guó)紐柯鋼鐵合作開(kāi)發(fā)的生產(chǎn)線，全長(zhǎng)僅有50米，只有常規(guī)連鑄連軋生產(chǎn)線十六分之一的生產(chǎn)線長(zhǎng)度，卻能在短短30秒內(nèi)把鋼水直接變成鋼卷，能耗還降低80%，被業(yè)內(nèi)譽(yù)為“中國(guó)鋼鐵生產(chǎn)工藝技術(shù)創(chuàng)新的又一次偉大嘗試和成功實(shí)踐”。
它的產(chǎn)業(yè)化，不僅為沙鋼這艘“鋼鐵航母”注入了發(fā)展新動(dòng)能，更為中國(guó)鋼鐵高位突破帶來(lái)新的可能。
30秒鋼水變鋼卷 這不是魔術(shù)而是技術(shù)
走進(jìn)沙鋼超薄帶車(chē)間，爐火正旺。
只見(jiàn)巨大的機(jī)械臂托著滿(mǎn)滿(mǎn)一大包鋼水，通過(guò)長(zhǎng)水口緩緩注入中間包，隨后鋼水流入過(guò)渡包，再通過(guò)底部的布流水口，進(jìn)入由兩根鑄輥、側(cè)封形成的熔池。
0.1秒，奇跡發(fā)生。
鋼水經(jīng)過(guò)鑄輥后，瞬間冷卻，變成一條火紅的鑄帶，再經(jīng)過(guò)軋制、冷卻、卷取，直到熱軋帶鋼卷成型，整個(gè)過(guò)程只用了短短30秒。“這不是魔術(shù)，靠的是一系列核心技術(shù)的支撐。”沙鋼集團(tuán)超薄帶項(xiàng)目負(fù)責(zé)人周東升告訴記者，最關(guān)鍵的一環(huán)就在那兩支不停旋轉(zhuǎn)的銅輥中。“銅輥外圍是空心的，腔體內(nèi)的高壓水冷卻銅輥后再對(duì)鋼水進(jìn)行冷卻，瞬間形成板帶。”周東升解釋道。
這個(gè)工作原理聽(tīng)起來(lái)沒(méi)什么了不起，但是要讓滾燙的鋼水“乖乖聽(tīng)話(huà)”，變成厚度、長(zhǎng)度均勻，且具有穩(wěn)定板型的1.5毫米薄板，要做的功課卻不少。從鋼水冶煉到設(shè)備精度調(diào)整，再到銅輥的耐熱性能以及鋼水溫度、成分的精準(zhǔn)控制，任何一個(gè)環(huán)節(jié)出現(xiàn)絲毫誤差，都會(huì)導(dǎo)致整條生產(chǎn)線功虧一簣，“這條生產(chǎn)線的容錯(cuò)窗口非常狹窄，對(duì)操作及設(shè)備精度要求非常之高。雖然2018年1月，這條生產(chǎn)線就已經(jīng)熱試成功，但我們都知道，真正的考驗(yàn)才剛剛開(kāi)始。”沙鋼鋼鐵研究院副院長(zhǎng)李化龍說(shuō)。
從去年1月熱試開(kāi)始，沙鋼便鉚足了勁進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)，在整個(gè)試生產(chǎn)階段，總共消耗了近20萬(wàn)噸鋼水。如果按照噸鋼正常生產(chǎn)利潤(rùn)差最低500元錢(qián)計(jì)算的話(huà)，損失超過(guò)1億元。
終于，在去年7月，沙鋼超薄帶生產(chǎn)線首次實(shí)現(xiàn)了7爐連澆，達(dá)到了和美國(guó)紐柯鋼鐵生產(chǎn)線同等水平，同時(shí)產(chǎn)品合格率、成材率等重要指標(biāo)都有了明顯提升。“超薄帶生產(chǎn)線可以穩(wěn)定生產(chǎn)厚度在0.7至1.9毫米之間的薄板，這已經(jīng)接近冷軋板的厚度，且生產(chǎn)流程更短，生產(chǎn)成本更低，必將帶來(lái)廣闊的‘藍(lán)海’市場(chǎng)。”江蘇沙鋼集團(tuán)有限公司總經(jīng)理施一新說(shuō)，超短的流程工藝還大幅降低生產(chǎn)總能耗，生產(chǎn)能耗僅為傳統(tǒng)熱連軋工藝的五分之一，二氧化碳排放量減少了四分之三，無(wú)論是經(jīng)濟(jì)效益還是社會(huì)效益，對(duì)于沙鋼乃至中國(guó)鋼鐵的轉(zhuǎn)型升級(jí)都意義非凡。
4年誕生20多項(xiàng)共享專(zhuān)利 不靠拿來(lái)主義而要融合創(chuàng)新
時(shí)間回到4年前。2015年，對(duì)于中國(guó)鋼鐵企業(yè)來(lái)說(shuō)過(guò)得都不輕松。產(chǎn)能過(guò)剩、地條鋼泛濫等多重壓力使得鋼鐵企業(yè)利潤(rùn)下滑。可也是在這一年，一場(chǎng)即將引領(lǐng)中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)技術(shù)革新的大戲在沙鋼悄然拉開(kāi)序幕。
“當(dāng)時(shí)傳統(tǒng)螺紋產(chǎn)品市場(chǎng)利潤(rùn)空間越來(lái)越小，行業(yè)競(jìng)爭(zhēng)壓力加大，沙鋼決定加大對(duì)熱軋生產(chǎn)線的投資。擺在面前的有三個(gè)選擇：一是繼續(xù)上熱軋生產(chǎn)線，二是上ESP無(wú)頭帶鋼軋制生產(chǎn)線，第三個(gè)便是上馬超薄帶生產(chǎn)線，”周東升回憶道，“當(dāng)時(shí)集團(tuán)內(nèi)部也有爭(zhēng)論，畢竟三者相比較，超薄帶生產(chǎn)線噸鋼投資較大，技術(shù)難度最高，風(fēng)險(xiǎn)也最高，可控度最小。”
實(shí)際上，超薄帶生產(chǎn)技術(shù)理念，早在1857年就被提出，但由于這一技術(shù)對(duì)工藝控制、設(shè)備裝備、自動(dòng)化控制、耐材質(zhì)量要求非常高，在當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件下根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)。直到一個(gè)多世紀(jì)后的2002年，美國(guó)紐柯鋼鐵才建成世界上第一條超薄帶商業(yè)化生產(chǎn)線。即便到了2014年，紐柯鋼鐵已經(jīng)擁有兩條超薄帶生產(chǎn)線，卻依舊難以保證生產(chǎn)線的穩(wěn)定運(yùn)行。
但敢拼敢闖的沙鋼人最終還是選擇上馬世界上最領(lǐng)先的超薄帶生產(chǎn)線。
只有通過(guò)技術(shù)引進(jìn)加技術(shù)創(chuàng)新，占領(lǐng)行業(yè)的制高點(diǎn)，在未來(lái)激烈市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中才能開(kāi)辟新天地。
經(jīng)過(guò)一年多時(shí)間的籌備，2016年8月1日，沙鋼集團(tuán)召開(kāi)重大科技創(chuàng)新項(xiàng)目發(fā)布會(huì)，正式宣布國(guó)內(nèi)首條工業(yè)化超薄帶生產(chǎn)線建設(shè)項(xiàng)目啟動(dòng)。沙鋼成為紐柯鋼鐵在中國(guó)唯一的戰(zhàn)略合作伙伴,并獲得了超薄帶技術(shù)在中國(guó)的獨(dú)家使用權(quán)及產(chǎn)品銷(xiāo)售權(quán)。
但這種合作并不是單純的拿來(lái)主義，沙鋼人打定主意，要走出一條引進(jìn)、融合、再創(chuàng)新的發(fā)展之路。從優(yōu)化工藝流程，到攻克側(cè)封板、核心水口耐材的國(guó)產(chǎn)化難題，再到實(shí)現(xiàn)7爐連澆，沙鋼超薄帶生產(chǎn)線填補(bǔ)了一系列的國(guó)內(nèi)技術(shù)空白。施一新說(shuō)：“目前我們雙方在原來(lái)的基礎(chǔ)上已經(jīng)形成20多項(xiàng)新的共享專(zhuān)利技術(shù)。通過(guò)融合創(chuàng)新，練出了沙鋼技術(shù)研發(fā)的‘硬功夫’。”
打破技術(shù)壁壘 以技術(shù)共享推動(dòng)產(chǎn)業(yè)共進(jìn)
在沙鋼超薄帶生產(chǎn)車(chē)間，一卷卷集裝箱箱板整裝待發(fā)。這些厚度不到1.5毫米的熱軋箱板，不管是在產(chǎn)品質(zhì)量上還是效益上，都比同類(lèi)熱軋產(chǎn)品更勝一籌。
“普通熱軋箱板厚度一般是1.6毫米左右，常規(guī)生產(chǎn)線最多也只能做到1.52毫米。但超薄帶生產(chǎn)線可以把箱板的厚度降到1.44毫米，甚至1.42毫米，各類(lèi)性能還優(yōu)于1.5毫米的常規(guī)箱板，”周東升說(shuō)，“鋼板更薄，就意味著同樣20噸至26噸的卷，可以多交出幾十米的板，對(duì)下游客戶(hù)來(lái)說(shuō)，這就是撿到的利潤(rùn)。”
然而在幾個(gè)月前，沙鋼提出要開(kāi)發(fā)集裝箱箱板產(chǎn)品時(shí)，美國(guó)紐柯卻只說(shuō)了三個(gè)字“不可能”。沙鋼人的倔脾氣又來(lái)了，牽手中集集團(tuán)從零開(kāi)始技術(shù)攻關(guān)，只用了短短數(shù)月，便實(shí)現(xiàn)了集裝箱箱板的量產(chǎn)。產(chǎn)品剛一問(wèn)世，便大受歡迎，供不應(yīng)求。
有了這次成功經(jīng)驗(yàn)，沙鋼的新品研發(fā)步伐走得更加堅(jiān)定而自信，隨后高碳鋼、高強(qiáng)鋼、加硼鋼等新鋼種相繼問(wèn)世，廣泛應(yīng)用于貨架、汽車(chē)、農(nóng)機(jī)、鋸片等領(lǐng)域，成為沙鋼新的“硬核”競(jìng)爭(zhēng)力。“超薄帶技術(shù)能夠高效地生產(chǎn)超薄、超寬的高強(qiáng)鋼和特殊鋼，產(chǎn)品性能穩(wěn)定，批次間波動(dòng)小，不同批次間的屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度波動(dòng)明顯低于傳統(tǒng)熱連軋，接近于冷軋水平，可滿(mǎn)足市場(chǎng)‘以熱代冷’的產(chǎn)品質(zhì)量要求。”施一新說(shuō)。
但沙鋼人依舊不滿(mǎn)足。
“沙鋼將借助第一條生產(chǎn)線的成功經(jīng)驗(yàn)，本著技術(shù)共享的原則，推動(dòng)中國(guó)超薄帶技術(shù)應(yīng)用、生產(chǎn)線建設(shè)及產(chǎn)品推廣。”今年3月，在沙鋼超薄帶項(xiàng)目性能考核驗(yàn)收通過(guò)簽約儀式現(xiàn)場(chǎng)，沙鋼集團(tuán)黨委書(shū)記、董事局常務(wù)執(zhí)行董事、沙鋼集團(tuán)有限公司董事長(zhǎng)沈彬的簡(jiǎn)短致辭引發(fā)廣泛關(guān)注。這意味著沙鋼將主動(dòng)放棄辛苦得來(lái)的技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)，而去幫助自己的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
實(shí)際上，沙鋼作出這樣的選擇，背后蘊(yùn)藏的是對(duì)中國(guó)鋼鐵產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展的審慎思考。“超薄帶技術(shù)將成為中國(guó)鋼鐵企業(yè)優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、節(jié)能降耗綠色發(fā)展的新‘風(fēng)口’，但它依舊處在起步階段，沙鋼雖然領(lǐng)先一步，但仍有很大的提升空間，”沈彬說(shuō)，“只有打破技術(shù)壁壘，通過(guò)技術(shù)共享，吸引更多鋼鐵企業(yè)參與到生產(chǎn)線工藝優(yōu)化、產(chǎn)品研發(fā)當(dāng)中，才能整體推進(jìn)中國(guó)鋼鐵冶金生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步與革新，真正讓中國(guó)從鋼鐵大國(guó)變成鋼鐵強(qiáng)國(guó)。”