中国冷轧工程技术的发展与进步

1冷轧工程概述
冷轧工程就是为生产冷轧产品（冷轧板卷、镀锌板卷、镀锡板卷、彩涂板卷等）所建设的工程项目，具体包括主体机组（如酸洗轧机联合机组、连续热镀锌机组、连续退火机组等）以及为主体机组服务的公辅系统。
冷轧工程的建设覆盖从前期策划到机组的建成投产、考核验收到工程质保的全过程，所涉及技术包括工程咨询技术、机组设计技术、工厂设计技术、工程管理技术、装备制造及装配技术、施工安装技术、试运行及调试技术、机组生产技术、机组设备维保技术等。
2国内冷轧工程的现况与装备配套能力
2.1 国内冷轧机组的建设情况
冷轧的品种比较多，本文仅就碳钢的冷轧工程加以说明。据不完全统计，国内已建成主要宽带钢冷轧及后处理机组情况见表1。

表1 国内已建成主要宽带钢冷轧及后处理机组情况
机组名称	国内机组数量，条	总产能，万吨	机组外商	国内主要工程公司
冷连轧及酸洗轧机联合机组	>90	>1200	三菱日立（普锐特）、SMS等	中冶赛迪、中冶京城、一重等
连续热镀锌机组	>580	>9500	CMI, SMS,VAI,DANIELI等	中冶赛迪、中冶南方、中冶京城、黄石山力、钢研新冶等
连续退火机组	>40	>2500	新日铁, SMS, VAI, DANIELI等	中冶赛迪、中冶南方、中冶京城
连续彩色涂层机组	>360	>3920	FATA,新日铁等	中冶赛迪、中冶京城、钢研新冶等

国内1700mm级以上的、定位于汽车板市场的酸轧机组基本上被SMS和普锐特（三菱日立）所垄断，SMS的轧机采用的是CVC技术，而普锐特主要采用的是UCM或UCMW技术。
在1700mm级以下，特别是1450mm级冷连轧或酸轧机组，绝大多数被国内工程公司、一重等承担，外商已基本放弃参与这一领域业务的竞争。在连退和镀锌机组领域也是如此。
以外商为技术总负责的引进机组的建设，国内设计院主要还是承担工厂设计的工作，国内重机厂承担了部分设备的合作制造工作，施工全由国内冶建单位承担。
冷轧国产化机组工程的建设，主要还是中冶集团下属工程公司在最近的10多年内由一个工厂设计院从消化移植国外先进技术装备到国产化研究，再到技术装备的自主创新，通过研发获得自己的核心技术，并将其固化到成套装备中，再以成套装备带动工程总承包。
目前国内设备制造商主要有一重、二重、上重、常宝菱、陕压等；国内电气商有宝信、中冶赛迪等。这些企业在业内具有较多的工程业绩，达到较高的行业水平。
2.2冷轧工程的实践
每个工程公司均有其独到的工程实践，这里仅介绍赛迪近年投产的机组，如国内自主设计、设备成套供货并技术总负责的第一套酸洗轧机联合机组的建设在唐山丰南冷轧实施、第一套超高强度（780MPa）的连退机组在烨辉（中国）投产，以及近期投产的原中冶恒通的3#酸轧机组改造项目、安钢镀（铝）锌机组、包钢厚规格（8.0mm）连续酸洗机组等项目在业内均产生较大的影响，这些工程的建设周期在12-20个月左右。
中冶赛迪在酸洗模型、轧机二级设定模型、板形闭环控制系统、退火炉模型、机组生产大数据分析等方面做了大量的工作，其成果均已投入工业化应用。
通过不断的进步以及核心工艺与核心装备深度融合，国内工程公司的各类大型先进冷轧装备逐渐得到了国内大型钢铁企业的认可和采用，其市场份额、装备水平以及产品质量达到了国际先进水平，而且装备种类齐全。
2.3国内工程公司与世界标杆企业的差距
2.3.1设计领域与世界标杆企业的差距
国内工程公司的工厂设计技术是全球领先的，但机组设计技术与世界标杆企业还有一定的差距，在冷连轧及酸洗轧机联合机组、连续酸洗机组、连续热镀锌机组、连续退火机组、连续彩色涂层机组等方面，特别在1700mm级以上机组领域，世界标杆企业具有品牌和业绩优势，具有核心装备和技术优势，具有自主设计能力，而国内工程公司主要还是消化移植和技术跟进。
但国内工程公司与国外标杆企业的竞争态势已从20世纪完全的跟跑变成现在可以与其同台竞争。特别是最近10年来，冷轧碳钢领域的酸轧机组、热镀锌机组、电镀锌机组、连续退火机组以及冷轧硅钢的各类处理机组广泛应用于宝钢、鞍钢、武钢、马钢、太钢、首钢等大型国有企业，并获得了认可。
在国内1700mm以上高端冷轧工程建设领域，像宝钢BSEE自主集成的湛江冷轧项目等已顺利投产，但这些机组的建设或多或少还有外商的影子。
国内工程公司与世界标杆企业相比无论在品牌上还是在技术、业绩上，均与之还有一定的差距，但可以说差距在逐步缩小。
2.3.2核心装备与世界标杆企业的差距
冷轧机组主要机电一体产品或核心设备供应商如表2所示。

表2 冷轧机电一体产品或核心设备供应商
设备名称	主要外商	主要国内供应商
激光焊机	Miebach, TMEIC	武汉凯奇、宝焊、中冶南方
窄搭焊接机	Miebach, TMEIC	武汉凯奇、宝焊
拉矫破磷机	SMS, MISUBISHI,VAI	中冶赛迪、博亚、中冶南方等
酸洗槽及酸洗循环系统	SMS, MISUBISHI,VAI,Andritz	阿丽贝、江苏兴隆等
圆盘剪	SMS, MISUBISHI,VAI	中冶赛迪、博亚、中冶南方等
退火炉	DREVER,Stein Heurtey, EF	赛迪工业炉、南方威士炉、北京凤凰炉、黄石山力、钢研新冶等
锌锅	AJAX,Inductotherm	西安中威等
气刀	FOEN, DUMA,Kolher, POSJET	耐瑞德、天津硕研、中冶赛迪
板形仪	ABB,BFI	燕山大学
静电除油机	DUMA,GFG,TRION	武汉科大，欧艾泰克等
拆捆带机、全自动打捆机	SIGNODE,Kohan Kogyo, ITIPACK	大工人、北京机科、浙达精益等
烧嘴及控制单元	BLOOM,IBE	广州施能
在线检测仪表，如张力计等	ABB,KELK	-
电气传动装置	SIEMENS,ABB,TMEIC	-

经过多年的努力，冷轧设备及备件国产化取得显著成效，充分体现我国自主设备制造能力的提升。
冷轧从业者真心感谢这些国内核心设备供应商，通过他们的不懈努力，一些核心设备完全可以替代进口，如国产激光焊机仅为进口价格的几分之一，使工程建设投资大幅下降。随着这些国产供应商的持续改进和创新，国产品牌在业绩、运行稳定性、自动化水平、产品质量控制、产品使用寿命等方面有了长足的进步，这些核心装备更多的被国内生产厂所接受，市场占有率越来越高。
在电气工程中的主传动装置、辅传动装置、电气系统软件、在线检测仪表，基本上是外商装备一统天下。在产品质量在线监测技术、性能预测方法和质量诊断技术方面，国内公司与外商也有很大的差距。所有这些，需要冷轧相关人员共同努力追赶。
3冷轧工程的建设模式与市场环境
3.1冷轧工程的建设模式
冷轧工程的建设模式见表3。表中的建设模式在国内均有采用。通常的建设模式是：主体机组或装置一般采用EP模式，业主选择一家工厂设计单位，按请购单采购，土建及安装由业主另外发包。国内也有少数冷轧工程采用EPC模式进行建设的，主要有两种情况：
1）承包商承担主机组的设计、供货、安装、调试，其余部分由业主另外发包，即小总包模式；
2）承包商承担整个工程的总承包，含机组设备、安装、调试、土建等，即大总包模式。

表3 冷轧工程的建设模式
合同模式	咨询	设计	采购/供货	施工/安装	冷调	热试/试运行	生产操作
业主自建	业主
PMC/EPCM	PM	业主
E	PM/CM	设计方	业主
EP	PM/CM	承包商		业主
EPC	顾问方	总承包				业主
Turnkey	顾问方	总承包					业主
BOT	顾问方	总承包
注：EP、EPC的机组控制的调试由电气商承担。

3.2冷轧工程的市场环境
3.2.1冷轧产能过剩，项目越来越少
目前国内冷轧产品除极少数因各种原因还需进口外，冷轧各品种产能几乎全部过剩，现有生产线开工严重不足，据分析目前彩涂机组的开工率不足30%。由于冷轧产能过剩，目前新建项目越来越少。
3.2.2工程投资越来越低
冷轧工程吨钢投资在大幅下降，2007年投资建设一个以国产设备为主120万t/a的冷轧厂，其吨钢投资在1800-2000元左右，而到2017年已下降至800-1000元左右。
投资下降的原因：设计优化、设备国产化替代、外商设备降价，制造费用、技术服务费、承包商利润在下降，虽然人工费上升了，但总投资下降明显。
3.2.3工程项目竞争惨烈
现在项目越来越少，一有项目信息，各家均拼命去争，最后的结果是竞争惨烈，承包商利润很薄，稍有不慎，会造成项目亏损。
由于工程一般采用低价中标方式，中标的承包商为了不亏损，实施过程中会想方设法优化设计，其目标是减重、减配、降低成本并牺牲一些功能。这种只认价格，而不注重产品质量和服务，最后受累的还是生产厂自身，也不利于工程公司持续有效的技术改进和提升。
3.2.4工程风险大
有些工程本来合同价就低，但是业主还在想方设法的延期付款，或付款不及时。国内工程公司目前或多或少存在一些三角债，一方面是有大量的欠款收不回，另一方面有大量的分包款无法支付，造成一些子供货商经营困难，或一些下游公司因无钱支付民工的工资而造成社会不稳定因素。
按工程惯例，考核验收款和工程质保金等尾款一般在5%-10%，高的达20%以上，有的承包商即使已通过考核，尾款也十分难收。
4冷轧技术的发展
冷轧技术必须通过具体工程的实施，才能实现工业化应用，才能转化为实实在在的生产力。近二十多年来，冷轧还没有出现颠覆性、革命性的新生产工艺技术，如类似以前的酸轧联合生产工艺、连续退火生产工艺等。但冷轧领域值得关注的技术也很多，这些技术未来很可能得到更多的工程应用。
4.1新的工艺技术
1）环保型无酸酸洗机组技术：如美国TMW的EPS表面处理技术、长沙矿冶研究院的高压水射流喷丸除鳞技术、中冶赛迪的STD免酸洗技术；这些技术都有一些工程上的应用，但目前还不能完全取代常规碳钢盐酸酸洗技术；
2）粉末涂层技术；
3）带钢连续镀膜技术（PVD）。
4.2核心装备高效可靠改进技术、新功能性产品开发、产品质量提升技术、高精度控制技术、生产过程节能环保技术、新工艺技术等
比较有代表性的有：
1）三菱的iBox酸洗槽槽内加热技术；
2）冷轧机边部减薄控制核心技术；
3）先进高强钢制造技术：如预氧化生产高强镀锌板技术；京港台三地合作的超级钢达到2200MPa的屈服强度和16%的均匀延伸率，具有最优的强度和延展性的结合。
4）板带快速加热与冷却技术；
5）新产品的开发：如OA用高导电电镀锌产品、锌铝镁产品等；
6）质量提升技术：如炉内抽锌灰及炉鼻除锌渣技术等；
7）电气控制技术：如酸轧机组的全机架板形控制技术、全机架秒流量控制技术等；
8）机组环保技术：如废水处理技术，酸雾、碱雾高净化技术等；
9）绿色化涂层技术：如耐指纹涂层、自清洁涂层、自愈合涂层、自润滑涂层、抗菌涂层等；
10）人工智能技术：如浦项人工智能镀锌层自动控制解决方案等。
5冷轧工程发展方向
生产工艺以及新产品开发等都会给工程的建设提出新的要求，而冷轧工程未来的建设方向主要面向以下几个方面。
5.1智能化制造会得到越来越广泛的应用
为降低工人劳动强度、提高生产安全性以及操作水平的冷轧智能化制造技术主要包括：1）智能库管、无人值守吊车；2）自动上卷、自动开卷；3）自动拆捆带；4）自动表面质量检查和机械性能在线检测；5）全自动卸卷；6）全自动打捆、包装；7）自动上、卸套筒；8）自动捞锌渣；9）设备运行状态在线监测等。
利用互联网＋的远程VPN技术，工程师可以远程进行故障诊断，并可进行远程系统维护，大大降低故障停机处理时间。
利用大数据分析技术对生产过程的各种参数进行采集、存储、挖掘、分析，为节能、减排、提升产品质量、降低生产成本、优化生产操作等提供技术支持，大数据分析还可以进行跨工序产品质量交互分析与异常诊断、工艺过程综合监控及预警、工艺参数追溯分析、产品质量综合评价以及基于大数据进行新产品的研发等工作。
利用手机APP，管理人员还可随时随地实时掌握生产动态，方便生产管理。
5.2核心技术和核心装备的国产化
通过不断的消化、吸收、再创新，核心技术和核心装备的国产化会做得越来越好。
5.3现有机组的升级改造
针对现有机组的升级改造，业主只需少量投资便可获得诸如新技术、新产品、新装备、新工艺、提升产能等并赢得更大经济效益。
5.4冷轧工程走向海外
国内冷轧工程走向海外存在以下一些共同的问题：
1）没有品牌优势；
2）技术成熟度不高：一是某些技术业绩还太少；二是原创性技术不够，保留原技术的痕迹太明显；三是未真正理解到技术的精髓，当条件变化需要改变某些设计时，其改变的地方容易出问题；
3）设备制造质量控制能力及现场安装质量监控能力弱；
4）对当地的法律、法规、标准、风土人情、各种材料及劳动力价格不熟，会造成报价失实及项目管理风险。这些均是我们走出国门必须面对和想方设法解决的。
近年来，我国冷轧设备技术出口虽有较大进展，但总的来说：规模不大且大型设备少，中小型设备多；先进设备少，普通设备多；自主创新设备少，知名产品企业少，一般产品多；靠价格打拼多，靠技术赢得项目少。
提高自主设计和制造能力，提高装备质量才是提高我国冷轧设备工程水平和技术出口的根本途径，同时还要约束国内工程公司在海外的无序竞争。此外，要充分利用“一带一路”战略机遇和我国企业在海外投资建厂机会，扩大冷轧设备技术出口。特别是在当前我国钢铁产能过剩的情况下，更要创造条件争取将国内冷轧厂搬迁至海外。
6结语
1）经过多年的努力，冷轧设备及备件国产化取得显著成效，充分体现我国自主设备制造能力的提升，国产设备已在冷轧工程中大规模应用。
2）国内工程公司与世界标杆企业相比无论在品牌上还是在技术、业绩上，均与之还有一定的差距，但差距在逐步缩小。
3）呼吁净化冷轧工程市场环境，严格按合同办事，避免恶性竞争。
4）新的技术必须与工程紧密结合，才能实现工业化应用，才能转化为生产力。
5）提高自主设计和制造能力，提高装备质量才是提高我国冷轧设备工程水平及技术出口的根本途径。