热轧、冷轧和ESP钢卷的工艺特点及优劣势比较

文摘   科技   2024-09-27 20:27   上海  

从铁矿石到成品的钢材需要经过一系列复杂的工艺流程,最终产出不同的品类(详见品类解析)。热轧钢卷和冷轧钢卷是最常见的两种品类,热轧卷既是冷轧卷的原料,同时也和冷轧卷一样,可以单独售卖使用。

这两个品类在工艺特点、优缺点及应用方面存在显著差异,此外新的ESP工艺产品也易引起用户混淆,本文尝试对这三种产品进行解析比较。

热轧钢卷

工艺特点

热轧钢卷是通过将钢坯在高温下进行轧制而成的。在这一过程中,钢材被加热到再结晶温度以上,通常在1000℃至1250℃之间,使其具有良好的塑性和较低的变形抗力。热轧后的钢材表面会有一层氧化皮,通常会去除后使用(酸洗或抛丸)。

优势

机械性能良好:热轧钢卷经过高温轧制,具有较好的综合机械性能,如强度、塑性和韧性等。

生产效率高:热轧工艺步骤少,轧制减薄量大,轧制效率较高。

成本较低:由于热轧工艺生产流程较短,减少了能源消耗,因此同规格生产成本相对冷轧更低。

缺点

尺寸精度较低:热轧钢卷的尺寸精度和表面光洁度不如冷轧钢卷。

存在残余应力:热轧过程中,钢材快速冷却会产生一定的残余应力,可能影响其后续加工性能。

表面质量差:因为轧制时钢板表面存在氧化铁皮,容易造成氧化铁皮压入,即使经过酸洗平整也无法完全消除残余痕迹。

应用

热轧钢卷广泛应用于建筑、桥梁、船舶、机械制造等领域,如花纹板、大梁钢、吊臂钢等大多使用热轧工艺制造。

冷轧钢卷

工艺特点

冷轧钢卷是在室温下对热轧钢卷进行进一步轧制而成的。

在室温冷轧过程中可以精确控制尺寸,然后再进行专门的热处理以获取期望的性能。

优势

尺寸精度高:冷轧钢卷的厚度、宽度等尺寸精度高。

力学性能优异:通过冷轧和后续的热处理,可以获得更高的强度和硬度,以及良好的塑性。

表面质量好:冷轧钢卷表面无氧化铁皮,光洁度高,适合直接用于制造各种零部件。

缺点

生产成本高:冷轧工艺环节多,流程复杂,能耗较高,因此生产成本比热轧钢卷高。

生产效率低:冷轧工艺的流程复杂,物料流转繁琐,生产效率低于热轧。

应用

冷轧钢卷主要用于制造汽车、家电、电子产品等对尺寸精度和表面质量要求较高的零部件。

ESP(Endless Strip Production)

ESP生产线被认为是继氧气转炉炼钢、连铸之后的钢铁工业的第三次技术革命,代表了当今世界热轧带钢技术的最高水平。

#1 以前很多人以为ESP是冷轧产品,其实ESP是一种薄规格热轧酸洗产品。

ESP采用了无头带钢轧制新工艺,实现了从钢水到卷取机上热轧卷的全连续生产,能够生产类似0.8mm这类超薄热轧钢卷。

工艺特点

无头轧制:ESP技术最显著的特点是实现了从钢水到热轧卷的全连续生产,中间没有切断的过程。

流程紧凑:连铸和轧制过程直接相连,省去了板坯库、加热炉等中间环节。

高速生产:连铸机设计拉速高,可达7.0m/min,使得生产效率大幅提升。

高精度控制:采用先进的控制技术,能够精确控制产品的厚度、宽度和平直度。

优势

节能减排:由于省去了中间加热等环节,ESP生产线大幅降低了能源和水的消耗。

高成材率:钢水到热轧卷的收得率可达到97%-98%,远高于传统工艺。

降低投资成本:设备布置紧凑,减少了设备投资和厂房投资。

提高产品质量:能够生产超薄规格的热轧钢卷,典型薄规格为0.8mm(甚至更薄),且产品性能优良。

缺点

初期投资高:虽然长期来看能降低成本,但ESP技术还不够普及,初期投资相对较高。

技术门槛:自动化全贯通产线,任何一个环节都不能出问题,否则全线停机,所以对操作和维护人员的技能要求较高。

灵活性较低:由于生产线高度自动化和连续化,对产品种类的变换不如传统生产线灵活。

应用

以热代冷,在表面和性能要求不高,但是规格厚度较薄的场景下,对冷轧产品进行全方位的替代。

几个常见的问题解答

问题一:ESP的核心优势是什么?

低生产成本+低碳排放,因为工艺紧凑,所以ESP的生产成本大幅下降,也因为工艺紧凑,所以中间环节的能源浪费就很少,浪费少碳排放就很低。

从这个角度来说,ESP技术的爆发不在现在,接下来欧美大力推进碳关税的时候,ESP基材的热镀锌钢卷会具有比较大的出口优势

问题二:同规格的热轧、冷轧、ESP,差异在哪里?

以2.0mm厚度的C料为例:

  • 生产成本:ESP<热轧<冷轧

  • 表面质量:冷轧>ESP>热轧

  • 生产精度:冷轧>ESP>热轧


问题三:三种产品的表面质量差异在哪里?

对比表面质量的话,酸洗平整后的热轧卷粗糙度相对较高,洗去氧化铁皮后表面凹凸起伏略大,有时会有氧化铁皮山峰纹。

冷轧因为是洗干净氧化铁皮后室温轧制,酸洗后轧制变形量大,原有的表面凹凸会被轧平,而且主要由冷轧轧辊赋予粗糙度,表面更光洁均匀。

ESP本质上还是热轧酸洗薄板,以热代冷薄规格出厂前通常也会经过酸洗平整,表面质量上更接近冷轧产品。

问题四:ESP会大幅压缩热轧、冷轧的生存空间吗?

不会大幅压缩,但会在经济规格和牌号上形成优势。

这个问题其实看的还是品种钢和商用普材的比例,传统冷热轧做品种钢(复杂钢种多规格)还是有优势的,特别是针对用户微调性能的空间更大。

ESP在做单一规格普通牌号跑量的情况下则有极致的成本优势,特别是作为涂镀基板。

说直白点就是ESP技术让原来低价格的普材更便宜,优势体现在经济性上,但是你要说它比冷轧质量更好,那也有些言过其实了。


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