冷热连轧设备是国产化的优先课题

钳工百段

冷热连轧设备是国产化的优先课题     

　　国内情况：部分装备取得进展关键设备国产化进程缓慢

　　近年来，我国冶金设备国产化虽然取得了一定成绩，但与冶金工业本身的发展相比，仍存在很大差距，很多冶金工业所需重大设备进口比例仍较大。

　　中国重型机械工业协会理事长汪建业认为，回首冶金装备的发展历程可以看出（详见相关链接），创新不足成为国产化难以推进的症结所在。

　　我国近十年来引进11套热轧带网连轧机都采用了当今世界最先进的技术装备，而根据国外设备图纸我国相关制造厂加工制造了85%左右的机械设备，但核心技术中方尚未掌握。

　　今年年初以来，尽管装备国产化又有了很大进展，然而引进的势头并未消减，关键设备国产化进程缓慢。

　　依托工程模式取得成效

　　为落实国务院关于"要依托重大工程项目，加快轧钢设备的自主化设计与制造"的指示，在鞍钢实现大型薄板冷连轧成套设备国产化的基础上，国家发改委自2005年起重点组织了大型薄板热连轧成套设备国产化工作。如以天津天铁热轧板有限公司1750毫米热连轧机项目为依托，支持第二重型机械集团公司（简称二重）与中冶赛迪公司组成联合体，进行设备和技术总承包。同时为充分发挥国内科研院所的智力资源，联合体分别与在该领域具有领先水平的北京科技大学和燕山大学合作，对轧制工艺、关键设备设计、工艺控制、关键零部件制造等技术联合攻关。天津天铁热连轧项目设备总重量达16470吨，全套设备合同总价格为7.285亿元，目前该项目已全面开工建设。

　　同时，二重于2005年签订了出口波兰的2250毫米薄板热连轧成套设备合同，价值3900多万美元，开创了中国大型热连轧成套设备出口欧洲的先河，近期土耳其、印度等国家均有向二重订购大型薄板热连轧机的意向。

　　目前，国家发改委正积极推进二重和中冶赛迪实施的大型热连轧成套设备国产化项目，使其形成具有竞争力的总承包和设计制造联合体，形成一批具有自主知识产权的核心技术，促进冶金企业对老轧机实施技术改造和热连轧产品的升级换代，同时实现大型成套热连轧设备的出口总承包，参与国际市场竞争。

钳工百段

　　部分装备研发取得突破

　　2002年至今，部分机械企业与钢铁企业联手，实现了我国冶金设备自主研发不少新突破，主要有：鞍钢和一重合作分别于2002年和2003年研制成功具有自主知识产权的1700毫米热连轧和1780毫米冷连轧两套大型成套设备；首钢和二重于2003年合作研制成功3500毫米中厚板轧机，为我国短缺的中厚板生产提供了技术支持；宝钢与西安重机研究所联合研制的钢液RH真空精炼设备已在国内推广应用；北京钢研总院和燕山大学研制成功有关轧机板型控制技术，也在攀钢等企业得到应用；西安重机研究所与山东民营企业合作研制成功冶金行业所需的万吨油挤压机，为挤压大型和精密的金属型材提供良好的装备。
　
　　主要领域的优势企业

　　据了解，我国在机械制造业领域目前比较有优势的企业有：第一重型机械制造厂、第二重型机械厂、上海重型机械厂、沈阳机械制造厂、太原重型机械厂、陕西压延机械厂、衡阳冶金机械厂等。

　　在电机制造领域具有比较优势的企业有：哈尔滨电机厂、上海电机厂等。

　　在计算机控制系统方面做得比较好的企业有：上海电气科学研究所、天津电气传动研究所、北京丰台自动化研究院等。

　　商业机会：机械制造等相关行业受益

　　众所周知，虽然我国是钢铁大国，但并不是钢铁强国，表现之一是板带产量比较低。也就是板带生产能力不足，尚有较大提高空间。随着工业化程度提高，尚需提高板带生产能力，尤其是冷轧能力更需提高，大型薄板冷热轧机技术供货商任重而道远。

　　赵锡浩认为，冷热连轧的技术装备成套涉及国民经济的部门很多，包括重型机械制造、电机、电器、仪表、化工（包括石油化工）等诸多行业。因此冷热轧机技术装备的研发将为这些行业提供很多商机。

　　据不完全统计，仅已建和在建的大型薄板冷热连轧成套设备引进部门已耗外汇150亿美元，若这些设备能实现国产化，将为相关行业提供很大的市场空间。

　　事实证明，我国某些国产技术经过鉴定已赶上国际水平，其中部分技术水平已经高于引进技术水平，而相关产品价格却比引进的低得多，一般只相当于引进的二分之一，个别项目甚至是引进价格的三分之一。

钳工百段

　　国际前沿:主要成套设备核心技术掌握在少数国家

　　大型薄板热连轧成套设备

　　一般大型薄板热连轧机按其规模可分为半连轧、3/4连轧和全连轧。由于电气传动和自动化控制系统的改善及新技术的应用，现在国际上一般采用半连轧形式就能完成过去3/4连轧和全连轧机所达到的规模。

　　一般轧线设备主要有：加热炉、除鳞机、粗轧机组、保温罩或板卷箱、精轧机组（5～7架）、层流冷却装置、卷取机等，国际上这些设备的制造技术大都已经成熟。

　　大型薄板冷连轧成套设备

　　薄板冷连轧机的技术发展过程与热轧相同之处甚多，目前国际上最先进的冷连轧机的标准配置为六辊五机架连轧机。前工序为浅槽或超浅槽式连续盐酸酸洗（带废酸再生装置）机组，而且均采用酸洗连轧机联合机组形式，即PL/TCM方式。其基本特点是产能高、自动化程度高、消耗低、成材率高、成本低、加工周期短等。

　　大型薄板冷连轧成套设备中首先是去除热轧带钢的表面氧化铁皮的设备，目前国内外均采用现代化的超浅槽盐酸酸洗机组，经济价值很高。德、奥、日、法的设备因其技术的领先优势而广为使用。酸洗机组的焊机为关键设备之一，设计和制造技术水平很高，多采用德国、日本的产品。

　　关于冷连轧机，最先进的当属六辊连轧机，均为德国和日本开发。

　　冷轧薄板退火及涂镀层加工成套设备

　　冷轧后续加工工序及设备门类繁多、技术复杂，下列仅为主要作业线装备。

　　冷轧薄板退火成套设备：冷轧薄板轧后热处理再结晶退火成套设备目前有两类，一类为罩式退火炉，一类为连续式退火机组，最先进的为后者。按产能大小，该设备分为立式炉退火和卧式炉退火大机组。70万～100万吨/年规模则采用立式炉连续退火大机组，大型现代化冷轧厂多采用此类机组，但其技术复杂，多为西方国家尤其是日本所掌握。

　　连续热镀锌机组：由于产品不同，各机组组成略有不同，目前最先进的为"美钢联"法连续热镀锌机组。

　　彩色涂层机组：目前多采用先进的两涂两烘的辊涂机组，技术装备已成熟稳定。

　　电镀锌机组：近年来，电镀锌机组在国内外新建很少，最先进的电镀锌机组为不溶性阳极酸性电镀锌机组。

　　电镀锡（铬）机组：先进的电镀锡机组为不溶性阳极酸（苯酚磺酸）性电镀锡（铬）机组。主要工序装备有：入口设备、电解脱脂设备、电镀锡设备、镀锡层重熔设备、表面钝化设备、静电涂油设备、出口分卷卷取设备等。

钳工百段

　　制约因素:制约成套设备国产化的三大因素

　　重复引进导致创新投入不足

　　重复引进与创新投入不足仍是制约我国冷热连轧成套设备国产化的重要因素，主要不足有：第一，我国机加工能力很强，但加工精度尚有差距，成套设计能力较差，尤其是引进关键设备的核心技术尚不掌握，或受国外技术专利制约。国内虽已有先行者，且在国际上深得好评，但在大型国有企业难推广。

　　第二，机、电、液、自动化多领域市场协调机制尚不健全，尤其用户不配合，制约了研发工作，国外先进工业国家已有完善运行机制。

　　第三，电气供货商和计算机控制系统提供者与示范工厂的合作机制尚未建立，甚至相互封闭，自动控制软件系统难以开发。

　　原冶金部对这个问题的研究自上世纪80年代初就已开始，在这之前只做过一些零碎工作。汪建业对记者说，其实从宝钢工程开始，国内就组织人力选择一些制造技术比较简单、工艺操作不太复杂的单项设备进行试制。1991年其2号高炉投产，比引进的l号高炉还顺利，到1995年历经了4年的生产实效考验，其利用系数和焦比都好于l号高炉。事实证明，高炉的国产化完全成功。宝钢的炼钢技术装备采用同样的方法，由单项到集成实现了国产化，这是一次国产化创新的里程碑。至此，1996年只剩下轧钢技术装备还没有整套设备的国产化。

　　汪建业认为，日、韩之所以能在引进技术后的十多年内转变为输出技术，最重要的措施是不准引进第二套。他们批准引进的第一套设备经过该国几大钢铁公司联合引进、共同消化吸收后加以创新，并实现快速推广。

　　我国则不然，允许设备重复引进，这与日、韩为了创新而引进目的是截然不同的。由于国内企业把引进当作改扩建项目的首选，结果就有引进十套甚至几十套同一技术的情况。这种选择产生的严重后果：第一，它影响企业的自主创新。企业是创新的主体，重引进轻国产的政策不改变，研发难以为继；第二，引进技术造成资金外流，减少技改投入，影响了企业现代化的进程。

　　研发与应用部门不协调

　　大型薄板冷热连轧成套设备及涂镀层加工成套设备的自主研发，涉及国民经济诸多部门和行业，由一个单位进行独立自主集成是不可能的。按以往的经验，需由机、电、液、自动化、计算机、化工等行业150～200个企业联合攻关协作才能完成。

　　汪建业表示，我国已重复引进了50余套大型薄板冷热连轧设备和36套涂镀层成套设备（不包括民营企业），国内部分企业和科研院所也做了大量的消化工作，应该说已具备自主研发的能力和自主集成的能力。我国引进设备的企业原则上都是引进当今世界这一领域的最高水平并同时引进了相关软件技术，但该类设备国产化（不排除单件引进）依然有不少的困难，主要的原因有：一是改革政策已经出台多年，但中央没有一个权威机构负责。如冶金部撤销后，现在的钢铁协会只能发表指导性意见。而企业由地方领导，这不能不说是一个问题。

　　二是钢铁企业与机械、电气、自动化、化工等部门不是紧密合作的关系，而是相互制约的关系。

　　三是钢铁企业之间的相互封锁是大量重复引进的重要原因之一。要引进总能找到理由，批复机关又不是完全的内行，而组织评估又流于形式。

　　四是软件技术开发在钢铁企业和制造部门及科研院所是薄弱环节，就是开发出来，应用在作业线上也有阻力，总丢不开"洋"拐棍。这个问题不解决，要想超过别人是极为困难的。

　　软件技术制约设备国产化进程

　　汪建业表示，我国大型薄板冷热连轧过程中的计算机控制技术一直没有完全掌握，即检验软件技术还不成熟，这在一定程度上大大延缓了设备国产化的进程。
    据介绍，重型机械设备具有制造加工高精度化的特征。如：汽车零件生产要求轻量化，所追求的目标是运用成形方法生产近终型零件，需要重型锻压设备生产的产品基本达到拉延准确、压边精确、传送精确、控制精确和模具加工精确。这对钢铁厂的热连轧板机、冷连轧板机在板材厚度、宽度、板型方面的自动监测、自动调整及计算控制精度要求很高，热轧板公差要求控制在0.01～0.05毫米，冷轧板公差要求控制在0.05～0.02毫米。

　　"而目前我国的板形控制技术与国外差距很大，比如在不间断地采集一手资料并对轧机型号厚度随机调整方面都有很大的欠缺。"汪建业对此表示遗憾。

钳工百段

　　技术路径：钢企、科研院所与机械企业联手研发

　　改变引进与支持政策

　　原冶金工业部副部长周传典表示，在世界创新形势发生深刻变化和我国自主创新有了不小进步的今天，引进政策加以变革正当其时、刻不容缓。50多年来，引进技术在大型钢厂相习成风，一时难以改变。甚至有几个钢厂有不少创新，深感改变引进政策很有必要，但是他们自己还是不用国内已有的技术而是去引进。

　　汪建业认为，国家应把鞍钢采用本国技术的技改经验及路径树立成钢铁界技改的榜样，为国内钢铁企业设备国产化指明方向。同时，国家应给予一定的经济政策以确保重大装备国产化措施的顺利实施：首先，凡是研制的冶金重大成套设备，均按新产品对待，实施免税；凡是进口冶金重大装备，均不得减免关税。

　　其次，冶金工业重大项目所需重大成套设备，凡是业主采购国内设备的，国家可以提供财政贴息贷款的优惠政策。

　　第三，凡承担冶金重大装备国产化的制造企业，其完成该项任务所需的技改投资和研发资金，国家可提供财政贴息贷款，或者提供部分研制费用的补贴。

　　第四，国家设立重大装备风险保证基金。凡业主对使用首台（套）国产化设备不放心时，为避免业主风险，可以用风险保证基金进行担保。

　　加快联合攻关步伐

　　"由钢铁企业提出任务和要求，与机电设备制造厂和科研院所共同研发，并由政府负责协调联合攻关是目前国际上采用的一种比较成熟的方式。"赵锡浩表示，任何技术创新都是由市场和用户决定的，技术装备的研制需要钢铁企业和机械制造厂紧密合作，尤其软件更是如此。

　　在全球经济一体化的今天，不能搞万事不求人的建设和研发模式，个别专用设备和部件不排除到国外相关厂采购，轧制线的重要设备应研发集成。

　　优先开发的装备

　　长期从事大型冶金设备研发工作的北京科技大学教授陈先霖对大型薄带钢冷、热连轧机组自主化设计制造问题有比较深刻的见解。他认为，轧机设计首要的核心技术是轧机机型设计，机型是轧机的品牌，是机座、辊形、控制三位一体的整合，是决定轧机工艺性能和产品质量的第一要素和基础。

　　新机型的自主研发应从引进机型的比较消化入手，从我国目前的研发水平来看，陈先霖建议采用的热轧机型有：辊形配置（变接触支持辊+自由磨损工作辊）、机座设计（工作辊长行程窜辊+强力弯辊）。

　　对于热连轧机组7个机架是否采用同一类型的问题，他表示热连轧机组主要分为上游机架和下游机架。我们通常以轧出厚度8～10毫米划分上、下游。

　　他建议研发采用的冷连轧机型有：门户机架---六辊：常规支持辊/中间辊（平辊）窜辊及工作辊窜辊（边控辊形）；中间3架---四辊：变接触支持辊及工作辊窜辊（边控辊形）；成品机架---六辊：常规支持辊/中间辊窜辊（BURS辊形)及工作辊窜辊（边控辊形）。

　　相关链接：我国实施冶金设备国产化进程回顾

　　第一阶段（1964年以前）：购买前苏联设备，依靠前苏联技术，当时我国冶金设备国产化以仿制前苏联设备为主。

　　第二阶段（1965~1972年）：冶金设备国产化以建设当时重大的40工程（即攀钢）为依托，重型设备制造企业与钢铁企业（鞍钢为主）、工艺设计院（鞍山焦耐院、长沙矿院等）紧密合作，提供了新建的攀枝花钢铁公司的全部成套设备和单体设备，整个攀钢的建设投产全部依靠我国自己的技术力量，可以说是冶金设备国产化最好的阶段（按当时技术水平衡量）。

　　第三阶段（改革开放后至1994年）：国家成立了国务院重大办，冶金行业重大装备以建设宝钢一、二期工程为主，当时外商技术总负责，以国内设备制造企业参与合作设计、合作制造的方式引进了冶金重大成套设备。这一阶段由于国务院重大装备办公室对引进重大装备进行全面协调，设备制造企业参加了引进设备的合作设计和消化吸收，冶金设备制造企业掌握了大型成套设备的制造技术，但最重要的工艺生产控制技术无论设备制造企业还是钢铁企业当时均未能全面掌握。这一阶段为我国钢产量上亿吨奠定了基础。

　　第四阶段（1994～2002年）：国务院重大办撤销，重大装备引进以业主（用户）为主，外商直接对工程所需工艺设备总包，国内设备制造企业失去了制造承包的机会，只能为外商打工。例如在1995～1999年期间，全部冶金设备企业制造订单很少，价格拼杀使很多企业濒于破产。而设备制造企业既无能力考虑企业技术改造，更无能力考虑新产品研制和推进冶金设备国产化工作。到1999年，国家实施积极的财经政策，把冶金行业作为首位发展对象，才带动了冶金设备制造企业的复苏，加之国外冶金设备制造企业（如日本三菱重工、德国马克和西马克公司）进行调整，才有了国内冶金设备制造企业快速增长，但同时也出现了冶金设备企业制造能力不足和不能按期交货的现象。

    第五阶段（2002年至今）：部分机械企业与钢铁企业联手，实现了我国冶金设备自主研发的新突破。