編者按：

近日，工業和信息化部、國家發展改革委、財政部、自然資源部、生態環境部、商務部、海關總署等七部門近日聯合印發《鋼鐵行業穩增長工作方案》，提出2023—2024年，鋼鐵行業穩增長的主要目標是：2023年，鋼鐵行業供需保持動態平衡，全行業固定資產投資保持穩定增長，經濟效益顯著提升，行業研發投入力爭達到1.5%，工業增加值增長3.5%左右；2024年，行業發展環境、產業結構進一步優化，高端化、智能化、綠色化水平不斷提升，工業增加值增長4%以上。

為進一步加強《鋼鐵行業穩增長工作方案》宣傳貫徹，圍繞《工作方案》重點要求，結合實驗室多年來在重大原創科技成果與前沿引領技術等方面的積累與行業關鍵共性技術需求，本公眾平臺特推出“技術前沿”系列報道，供鋼鐵企業及廣大科技工作者了解新技術、應用新技術，幫助企業開闊視野、正確決策，促進鋼鐵行業實現平穩增長、高質量綠色發展。

前言：

奧氏體不銹鋼板帶材作為重要的鋼鐵材料廣泛應用于石油、化工、核電、船舶、機械設備等工業領域以及餐具、廚衛等家居領域。奧氏體不銹鋼熱軋卷，除了少部分直接供冷軋以“黑皮卷”狀態直接軋制、生產板面等級為2E的中低級材外，其余均需進行固溶退火及酸洗處理。目前奧氏體不銹鋼熱軋卷固溶退火處理均采用離線方式：熱軋后的不銹鋼冷卻至室溫，再進入熱處理爐重新加熱到固溶溫度（通常為1050~1150℃），并保溫一定的時間，使得碳化物和各種合金元素完全均勻地溶解在奧氏體中，然后快速冷卻，以改善不銹鋼的耐蝕性能，并軟化組織，消除加工硬化。

不銹鋼板帶材熱軋完成后，溫度一般高達950℃以上，因此，亟待突破相關技術瓶頸，充分利用軋制余熱開發奧氏體不銹鋼在線固溶退火工藝，實現奧氏體不銹鋼熱軋板帶材免固溶退火直接酸洗，推動我國不銹鋼行業向綠色低碳方向轉型發展。

項目概述：

東北大學RAL通過產品工藝理論研究，獲得奧氏體不銹鋼在線熱處理工藝窗口，滿足不銹鋼產品力學性能、耐蝕性能及表面質量的多重需求；通過配套機械裝備及自動化控制系統的開發，破解高冷卻強度下不銹鋼板帶材板形難以控制的技術難題，聯合不銹鋼板帶材生產企業，開展產學研協同創新，推動實驗室科研成果向生產實踐轉化。

項目成果于2020年率先應用于國內某爐卷中厚板產線，在行業內建成了首條奧氏體不銹鋼板材在線固溶退火工業示范線。項目投產后，厚度20mm及以上的所有奧氏體不銹鋼板材產品，均省去了離線固溶退火工序直接酸洗，不但將奧氏體不銹鋼板材的生產周期由原來的30小時以上，降低至了5小時以內，同時大幅度降低了生產能耗及溫室氣體排放量，促進了企業的降本增效。相關工作入選世界金屬導報2020年世界鋼鐵工業十大技術要聞，獲得行業專家高度評價：“不銹鋼中厚板免加熱在線固溶處理工藝裝備的成功研發，改變了延續多年的傳統熱處理生產流程。在環境保護問題日益突出的當今時代，不銹鋼中厚板免加熱在線固溶熱處理工藝裝備的研發，適應鋼鐵業綠色低碳發展的時代要求，對促進我國不銹鋼中厚板行業生產技術的進步及綠色化發展將發揮重要的引領示范作用。”

為將項目成果從中厚板產品推廣應用于不銹鋼熱軋卷，2022年東北大學RAL聯合廣東廣青金屬科技有限公司，依托其1780mm不銹鋼熱軋線現有裝備條件，開展了一系列奧氏體不銹鋼熱軋卷在線熱處理工業實驗，實現了奧氏體不銹鋼熱軋“黑皮卷”免固溶退火直接酸洗，并以直接酸洗獲得的“白皮卷”為原料，成功試制出板面等級為2B的高級不銹鋼冷軋卷，驗證了奧氏體不銹鋼熱軋卷免固溶退火直接酸洗工藝在熱連軋產線可行性；2023年8月東北大學RAL依托國內某爐卷產線開展了奧氏體不銹鋼熱軋卷在線熱處理工業實驗，成功生產出板面等級為2B的高級不銹鋼冷軋卷并銷售給下游用戶，充分驗證了奧氏體不銹鋼熱軋卷免固溶退火直接酸洗工藝在爐卷產線可行性。

視頻1 不銹鋼熱軋卷在線固溶退火工業驗證實驗-軋后冷卻區

圖1 奧氏體不銹鋼在線固溶退火黑皮卷

圖2 在線固溶退火鋼卷冷軋過程負荷監控畫面

圖3 在線固溶退火工藝、常規工藝鋼卷冷軋后機械性能的對比

裝備技術創新：

面向不銹鋼行業綠色低碳戰略轉型發展需求，東北大學RAL整合工藝、自動化、機械等多學科優勢資源，開展協同創新，突破奧氏體不銹鋼在線熱處理關鍵技術瓶頸。針對不銹鋼爐卷產線、中厚板產線及熱連軋三種產線的不同工藝特點，開發設計出適用于不同類型產線的不銹鋼在線固溶退火工藝方案，申請國家發明專利4項，國際發明專利1項。針對不銹鋼熱傳導率低的特性，基于有限元流場分析技術及實驗室水冷換熱沖擊實驗，進行奧氏體不銹鋼水冷過程換熱機理研究，研制出系列超快速冷卻噴嘴，采用高壓傾斜射流冷卻方式及“自水封”技術，有效打破冷卻水與鋼板之間的氣膜，促進鋼板表面殘留水的有序流動，實現了不銹鋼板帶材的高強度、高均勻性冷卻。所開發的冷卻裝備，每個冷卻集管均配備流量調節閥、氣動開閉閥及流量計，實現了冷卻過程的快速響應及冷卻速度無級連續調控，可同時滿足常規產品冷卻及在線固溶退火產品冷卻雙重需求。

自動化模型：

東北大學RAL開發的配套工藝自動化控制系統具有一次性通過式冷卻、多次通過式冷卻及擺鋼冷卻等多種冷卻模式，滿足了不同產品的冷卻工藝需求。冷卻過程采用分段跟蹤控制的先進思想，可實現板卷任意位置的實時跟蹤及動態冷卻控制。

結語：

奧氏體不銹鋼熱軋卷連續固溶退火處理消耗天然氣約35Nm3/噸，天然氣單價為3.0~5.0元/Nm3, 加熱成本為105~175元/噸，CO2排放68.74kg/噸。我國目前已建成投產的不銹鋼熱軋（含連軋產線和爐卷產線）產線近30條，不銹鋼熱軋卷的產能高達3400余萬噸/年，并且隨著新一批產線的陸續建設，不銹鋼熱軋卷的產能仍在逐年增加。奧氏體不銹鋼由于其優異的綜合性能，在不銹鋼產品中的占比高達70%。我國不銹鋼熱軋卷產能大，將不銹鋼在線固溶退火工藝的應用范圍從不銹鋼板材進一步拓展應用于不銹鋼熱軋板卷，不但經濟效益顯著，而且具有明顯的社會效益。