国内外冷连轧机发展概况

根据冷连轧机的生产工艺和轧机装备水平的不同，可将其发展过程大致分为 3个时期［29－35］。

1.第一时期

1960年以前，轧制技术不够成熟，轧制速度也较低。1926年，世界上第一套冷连轧机组在美国阿姆柯公司巴特勒工厂被建成，其形式为四辊三机架冷轧机组。但是，当时由于电机单驱动、轧机刚度及调速、轴承等技术的局限性，单机架冷轧的发展优于冷连轧。1938年，一套三机架1680mm冷连轧机被苏联扎波罗什工厂引进。1951年，苏联又在新利佩茨克建成了一套年产量可达250万吨的2030mm五机架冷连轧机。1940年，日本也于新日铁广畑厂建成了其国内第一套四机架1420mm冷连轧机。但是，由于受到技术上的限制，直到20世纪40年代冷连轧机组的速度才达到1000m/min。因此，冷连轧机的产量并不高。

2.第二时期

20世纪60年代初至20世纪60年代末期，得益于电气、机械等方面技术问题的解决，冷连轧机的轧制速度由原来的1000m/min提升到2000m/min，冷连轧带钢的最大卷重也随之增长，由16.3t增加至46t。20世纪60年代，世界上第一套六机架冷连轧机组被美国杨斯顿板管公司建成，并生产出了厚度0.1mm以下的镀锡板。1968年，日本NKK福山厂FE工程正式启动，由三菱电机、IHI和NKK三家公司共同建成了世界上首套全连续式冷连轧机。与此同时，带钢冷连轧机组的自动化程度也向一个全新的时期迈进。主机的调速系统由电动机放大机－发电机－电动机调速系统，发展到可控硅－电动机的调速系统。在工艺参数控制方面，也由人工手动加上单机自动化阶段进入到单机自动化和计算机并存的新时期。除此之外，连轧机组机架数目的增加、快速换辊和弯辊装置的采用以及厚度自动控制系统的引入等一些新技术的开发和应用使得轧机的产量和成品带钢的质量有了很大的提升。

3.第三时期

20世纪70年代后，由于世界性的能源问题，英国、美国、德国、日本、俄罗斯等钢铁工业发达国家新建的冷连轧机较少，转而投资在提高带钢板形和厚度精度、降低能耗、提高轧制速度、增大卷重等冷轧机的改造上，通过增加必要的控制手段和新技术、新工艺来提高带钢的产量和质量。20世纪80年代，在冷连轧带钢生产过程中，不同的生产工序被合并起来构成联合生产线。1981年，日本君津厂开发出酸洗—冷轧联合机组（CDCM）线，即将酸洗线和冷轧机连接在一起，构成一个生产流程线。1982年，世界第一套冷轧机与连续退火联合生产机组在日本新日铁公司广畑厂建成。1986年，新日铁公司又开工建设了世界上第一套包括酸洗、冷轧和连续退火的全联合式生产线。1989年，日本新日铁公司和美国内陆公司合资经营的美国I/N TEK公司也建成了一套全联合式生产线。在这一时期，冷连轧机步入高速、巨型轧机的领域，年产量可达250万吨。(www.xing528.com)

同时，为了保证带钢厚度精度，已由厚度自动控制系统发展到了板厚板形综合自动控制系统。为了改善板形质量，日本日立公司于20世纪70年代推出中间辊可窜动的高精度辊形控制（HC）轧机，德国西马克公司于1982年推出了连续可变凸度的（CVC）轧辊系统［36，37］。小直径工作辊在轧制薄板及高硬度材料时具有很大的优势，但是工作辊直径过小会导致刚度降低，从而使带钢边部变薄，影响带钢的平直度。因此，为了抑制小直径工作辊的整体弯曲，万能凸度控制轧机UC轧机应运而生。UC轧机基本上是一台HC轧机，它在HC轧机的基础上主要增加了中间辊弯辊装置。因此，除了具有HC轧机的特点外，UC轧机对高次方板形缺陷的调控能力大大增强。UC轧机按照中间辊轴向移动及中间辊和工作辊均轴向移动的特点可分为UCM轧机和UCMW轧机，如图1－1所示。

图1-1　UC轧机分类示意图

（a）UCM轧机；（b）UCMW轧机

板形检测仪的应用，使板形在线闭环自动控制成为现实。联合闪光对焊机和动态变规格技术的采用保证了全连续轧制的顺利进行［38］。除此之外，轧机前布置了能存储一定带钢的活套装置，保证了焊接时轧制的正常运行。随着测厚、测压、测张等高精度、反应灵敏的检测装置技术的发展，自动控制系统变得更加可靠。

就我国而言，1978年，武钢建成第一套大型冷连轧机组，设计年产量100万吨。之后到2000年前的20多年，我国冷轧工艺技术和装备发展较为缓慢，生产能力严重不足，全国仅宝山钢铁股份公司（简称宝钢）、宝钢益昌薄板、武钢、攀钢集团有限公司（简称攀钢）和本钢集团有限公司（简称本钢）建有7条冷连轧机组，年产量总共不足1000万吨，冷轧和涂镀产品产量和质量均无法满足国内需求，自给率不足50％。2003年以来，随着我国钢铁工业迅猛发展，新建成了多套高水平冷连轧机组。截至2011年，国内投产冷连轧机组设计能力为5000万吨，并且在产品品种、产量和质量上均有大幅度提高。我国钢铁行业出现了井喷式的发展，但由于能源和环境承载量的限制，实现绿色清洁、节能生产才是钢铁行业的新出路［39－42］。

钢铁产业“十二五”规划指出，要求企业提高技术、资金、设备等方面的投入，实现节能减排、循环发展，同时与政策配合、跟进管理措施，不断改进与完善工艺技术，促进钢铁行业的迅猛发展。“十三五”时期，我国钢铁工业将继续消化过剩产能、深层次优化产业结构、推动转型升级，走结构性调整与创新发展的道路，完成多元化发展。我国钢铁企业将配合“一带一路”的发展契机，借助国家战略走向国际化，同时借助互联网电商平台的纵向多层次发展模式，实现从钢铁深加工生产、供应、物流直至与互联网技术的联合，建设具有国际性竞争力的现代化钢铁企业。