淺析螺紋鋼生產(chǎn)工藝技術(shù)及發(fā)展趨勢

王 健

（河鋼股份有限公司唐山分公司）

0 引言

我國作為鋼鐵生產(chǎn)大國，自2016年以來，鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革取得了新突破，“三去一降一補”成效顯著，優(yōu)質(zhì)產(chǎn)能作用得到充分發(fā)揮，產(chǎn)能利用率基本恢復(fù)到合理區(qū)間，企業(yè)效益明顯好轉(zhuǎn)。

2019年1～10月，全國粗鋼產(chǎn)量為82 921.5萬噸，同比增長7.4%，在去產(chǎn)能舉措的推進(jìn)之下，我國鋼材市場狀況痛癥有所緩解，粗鋼產(chǎn)能利用率已回歸到80%以上的合理區(qū)間，2016年以來，我國消減鋼鐵產(chǎn)能1.5億噸以上，是全球消減鋼鐵產(chǎn)能的114%。全行業(yè)2016年扭虧為盈，2017年效益大幅增長，2018年達(dá)到歷史最好水平，2019年1～9月，中鋼協(xié)會員鋼鐵企業(yè)銷售收入3.18萬億元，同比增長11.6%，實現(xiàn)利潤總額1 466億元，同比下降32%，銷售利潤率4.6%，較上年同期下降3個百分點[1]，螺紋鋼作為國民基礎(chǔ)建設(shè)的重要材料,其發(fā)展和控制水平受到了社會的廣泛關(guān)注，通過技術(shù)創(chuàng)新，螺紋鋼企業(yè)的生產(chǎn)工藝不斷優(yōu)化,實現(xiàn)了產(chǎn)品升級,對我國基建行業(yè)的發(fā)展具有重要意義。

1 中國螺紋鋼企業(yè)發(fā)展的內(nèi)外部環(huán)境

國家經(jīng)濟政策走向?qū)︿摬南M將產(chǎn)生較大的影響，中國經(jīng)濟由高速增長階段轉(zhuǎn)向高質(zhì)量發(fā)展階段，對鋼材需求由量變轉(zhuǎn)向質(zhì)變，而污染防治和供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革將對鋼鐵企業(yè)產(chǎn)生較大的影響。

1.1 螺紋鋼企業(yè)的外部環(huán)境分析

螺紋鋼產(chǎn)品的使用主要集中在房地產(chǎn)和基建，在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革之前，下游需求作為主導(dǎo)因素影響著螺紋鋼的價格，供給起到了推波助瀾的作用；在供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革之后，市場越來越多地關(guān)注唐山等鋼廠集中度較高的區(qū)域，以環(huán)保限產(chǎn)、復(fù)產(chǎn)政策以及去庫存化程度來判斷螺紋鋼價格的漲跌，供給似乎成為螺紋鋼價格的主導(dǎo)因素。

1.1.1 復(fù)雜多變的國際形勢

當(dāng)前全球經(jīng)濟增長放緩，外部不穩(wěn)定、不確定因素增多，國內(nèi)周期性問題與結(jié)構(gòu)性矛盾疊加，經(jīng)濟下行壓力持續(xù)加大，受中美貿(mào)易摩擦、國際市場反傾銷和國內(nèi)價格好轉(zhuǎn)的影響，2019 年我國鋼材出口繼續(xù)減少。

1.1.2 螺紋鋼下游產(chǎn)業(yè)

螺紋鋼作為工業(yè)品，需求一直是影響其價格走勢的關(guān)鍵因素，而房地產(chǎn)行業(yè)作為螺紋鋼最重要的下游行業(yè)，從 2019 年螺紋鋼市場需求來看，55%以上的螺紋鋼都用于房地產(chǎn)行業(yè)，基建所消耗的螺紋鋼占總產(chǎn)量的20%～30%。因此，研究房地產(chǎn)周期的客觀波動規(guī)律，能更好地預(yù)測房地產(chǎn)行業(yè)的走向，也能更好地判斷螺紋鋼的需求情況和價格變動。研究發(fā)現(xiàn)：歷史上房地產(chǎn)投資的同比增速與螺紋鋼期價之間存在高度正相關(guān)關(guān)系，國家金融與發(fā)展實驗室報告稱：2019年前三季度新建住宅銷售價格和二手住宅銷售價格月度環(huán)比漲幅明顯回落，2019年1～10月，全國房地產(chǎn)開發(fā)投資109 603億元，同比增長10.3%，增速比1～9月回落0.2個百分點，其中，住宅投資80 666億元，增長14.6%，增速回落0.3個百分點，前三季度，滬深兩市共142家上市房企總營收合計為15 052.3億元，同比增長22.04%，增速較2018年同期減少5.02個百分點；歸母凈利潤合計為1 440.63億元，同比增長12.52%，增速較2018年同期大幅減少19.56個百分點，預(yù)計2019年房地產(chǎn)行業(yè)消耗的螺紋鋼比例與 2018 年相比下降10%左右[2]。

1.2 螺紋鋼企業(yè)的內(nèi)部環(huán)境分析

當(dāng)前我國螺紋鋼企業(yè)無論是在企業(yè)的資源方面還是企業(yè)的生產(chǎn)能力方面尚處于積累階段，由于新國標(biāo)的執(zhí)行，各大螺紋鋼企業(yè)均面臨生產(chǎn)轉(zhuǎn)型的陣痛，企業(yè)的核心競爭力尚且不足，并沒有形成一定的品牌優(yōu)勢以及生產(chǎn)技術(shù)優(yōu)勢，利潤空間逐步被壓縮，使得螺紋鋼企業(yè)的財務(wù)狀況發(fā)展趨勢不容樂觀，再加上螺紋鋼產(chǎn)品的生產(chǎn)種類較低，生產(chǎn)線較少，使得我國螺紋鋼企業(yè)的產(chǎn)能普遍較低，并不能夠形成規(guī)模優(yōu)勢。2019年，電爐鋼產(chǎn)能釋放和環(huán)保限產(chǎn)，電爐產(chǎn)能釋放對螺紋鋼的增加量為 500 萬t左右，因而造成了當(dāng)前我國螺紋鋼企業(yè)的內(nèi)部環(huán)境不容樂觀[3]。

2 螺紋鋼生產(chǎn)企業(yè)新技術(shù)

2.1 螺紋鋼生產(chǎn)企業(yè)新技術(shù)

基于棒線材短流程“低成本、高效率”的核心理念，針對棒線材螺紋鋼筋產(chǎn)線，有以下發(fā)展趨勢。

2.1.1 以直軋技術(shù)為代表的短流程生產(chǎn)模式

連鑄坯直接軋制包含三種情形：（1）常規(guī)加熱爐和感應(yīng)加熱方式同時存在；（2）無常規(guī)加熱爐，僅通過感應(yīng)加熱方式給連鑄坯補溫；（3）不采取任何加熱措施，而是利用連鑄坯自身的溫度直接進(jìn)入軋機進(jìn)行軋制。

無加熱直接軋制工藝的技術(shù)核心是在連鑄切割區(qū)，讓切割點位于凝固臨界點，將常規(guī)的切割點前移，提高連鑄坯自身溫度。如果直供輥道較長，可以加保溫罩，確保鋼坯到軋機入口的平均溫度能夠達(dá)到1 000 ℃左右，滿足軋制要求。國內(nèi)的宣鋼、陜西鋼鐵、廣西盛隆等均已實現(xiàn)直軋生產(chǎn)工藝，直軋工藝在顯著降低生產(chǎn)成本的同時，對鋼坯質(zhì)量、生產(chǎn)管理等方面提出了更高的要求，直軋實踐證明：100%無缺陷鑄坯是難以實現(xiàn)的，加上受鋼軋匹配、生產(chǎn)調(diào)度等因素影響，實際生產(chǎn)中多少存在一些下線冷坯，所以在生產(chǎn)流程與加熱爐使用安排上，應(yīng)予以考慮。

2.1.2 以無頭軋制技術(shù)為代表的高效生產(chǎn)模式

無頭軋制技術(shù)EWR（Endless Welding Rolling）是在鋼坯軋制過程中，用移動式焊機在加熱爐與第一道粗軋機之間，將進(jìn)入第一道粗軋機的鋼坯的尾部與剛剛從加熱爐出來的鋼坯頭部對接起來，從而實現(xiàn)鋼坯在連軋機中的連續(xù)軋制。該技術(shù)由于消除了兩根相鄰軋件之間的間隙時間，作業(yè)率提高3%以上，省去了軋件的切頭切尾，成材率比常規(guī)生產(chǎn)提高1%左右，減少了溫度較低的軋件頭、尾部分對軋輥和導(dǎo)衛(wèi)裝置的頻繁沖擊，減少了軋輥磨損，有利于軋機及其傳動裝置的平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，但是要求鋼坯表面質(zhì)量和斷面幾何形狀的一致性必須穩(wěn)定，否則焊機難以適應(yīng)。這也是影響無頭軋制技術(shù)推廣的最大限制因素，目前國內(nèi)新疆八一鋼廠、漣源鋼廠、邢臺鋼廠已實現(xiàn)了無頭焊接的連續(xù)軋制[4]。

2.2 以細(xì)晶粒技術(shù)為代表的低成本生產(chǎn)模式

2.2.1 高線細(xì)晶盤螺

與普通熱軋帶肋鋼筋相比，細(xì)晶粒鋼筋要求在控軋和控冷工藝條件下實現(xiàn)晶粒度不粗于9級，且不得有影響使用性能的其他組織（如基圓上出現(xiàn)的回火馬氏體組織）存在，達(dá)到細(xì)晶粒鋼筋的這兩個條件必須設(shè)計合理的軋制工藝參數(shù)。

石橫特鋼高線以普通碳素結(jié)構(gòu)鋼Q215B化學(xué)成分為基礎(chǔ)，適當(dāng)提高C含量，利用控軋控冷工藝在高速線材生產(chǎn)線上完全能夠生產(chǎn)出符合國標(biāo)要求的HRBF400細(xì)晶粒鋼筋。與采用Q235鋼生產(chǎn)HRBF400相比，由于Mn含量降低0.20%且不加V（普通抗震盤螺V含量0.027%），該細(xì)晶粒鋼筋具有更好的經(jīng)濟性，噸鋼成本降低35元/t。

2.2.2 棒材低溫軋制

國內(nèi)棒材采用低溫軋制技術(shù)已呈發(fā)展趨勢，低溫軋制就是將鋼坯加熱到低于常規(guī)加熱溫度。在低于常規(guī)熱軋溫度下進(jìn)行的軋制，更確切的說是中溫軋制，其主要目的是為了大幅度降低坯料加熱所耗燃料、減少金屬燒損。

采用900 ℃左右低溫軋制，與1 050 ℃常規(guī)軋制相比，燃耗成本可降低15元/t。連鑄坯加熱時的氧化鐵皮明顯減少，燒損下降了0.2%左右，可降低成本5.5元/t。但是，降低軋制溫度，軋機能耗要上升，軋機電耗上升幅度平均為15%，軋機噸鋼電耗上升8 kWh/t，總體平衡后，噸鋼可節(jié)約能源16元左右。

2.2.3 棒材控軋控冷細(xì)晶粒生產(chǎn)技術(shù)

鋼筋混凝土用鋼第2部分熱軋帶肋鋼筋（GB/T l499.2—2018）標(biāo)準(zhǔn)中定義：細(xì)晶粒熱軋鋼筋即在熱軋過程中，通過控軋和控冷工藝形成的細(xì)晶粒鋼筋，其金相組織主要是鐵素體加珠光體，不得有影響使用性能的其他組織(如回火馬氏體)存在，晶粒度不粗于9級，采用細(xì)晶粒生產(chǎn)工藝是新一代鋼鐵生產(chǎn)技術(shù)的重要發(fā)展方向，近年來超細(xì)晶理論及其應(yīng)用技術(shù)已取得突破性進(jìn)展，各鋼廠在降低微合金加入量的基礎(chǔ)上考慮“水代合金”生產(chǎn)細(xì)晶粒鋼筋的低成本生產(chǎn)方案，通過控軋控冷工藝獲得超細(xì)組織，在不增加合金含量的基礎(chǔ)上大幅提高鋼材性能，其特點是在提高強度的同時，還能保持韌性和塑性不降低。因此，挖掘細(xì)晶強化潛力、提高產(chǎn)品檔次、降低成本，逐步成為各企業(yè)技術(shù)創(chuàng)新的方向和普遍采用的技術(shù)路線，其主要原理為：在穩(wěn)定奧氏體區(qū)域或亞穩(wěn)定區(qū)域內(nèi)進(jìn)行軋制，然后控制冷卻，以獲得細(xì)晶粒鐵素體與珠光體組織，進(jìn)而提高鋼的強度和韌性。目前，國內(nèi)的首鋼水鋼、陜西龍門鋼鐵、東華鋼鐵、鑫達(dá)鋼鐵等均具備細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)技術(shù)。

2.2.4 以多線切分技術(shù)為代表的高產(chǎn)模式

當(dāng)前國內(nèi)熱軋帶肋鋼筋主流切分工藝為：10螺12螺四線切分，14螺16螺三線切分，18-22螺兩線切分。國內(nèi)各鋼企已能夠?qū)崿F(xiàn)2～4線切分穩(wěn)定生產(chǎn)，5線6線切分也有嘗試。我國的多線切分技術(shù)已走在世界前列，首鋼水鋼、山東石橫特鋼、新余鋼鐵、新疆八鋼等在螺紋鋼切分生產(chǎn)中實現(xiàn)了規(guī)格產(chǎn)量提升，按照全規(guī)格平均日產(chǎn)提高30%計算，噸鋼成本可降低8～10元。

2.3 未來棒線材產(chǎn)線建設(shè)方案

近幾年來，棒線材領(lǐng)域的新技術(shù)、新工藝發(fā)展迅猛，各大高校、企業(yè)紛紛開展節(jié)能降耗、低成本高效率等方面的研究和轉(zhuǎn)化，國內(nèi)新上的一些棒線材產(chǎn)線在規(guī)劃設(shè)計時都會積極探討或投入諸如鋼坯直軋、無頭軋制、高速棒材等新技術(shù)，使棒線材發(fā)展呈現(xiàn)出日新月異的勢頭，始終屹立于鋼鐵技術(shù)的前沿。

基于棒線材短流程“低成本、高效率”的核心理念，針對棒線材螺紋鋼筋產(chǎn)線提出建設(shè)方案，具體見表1。

表1 基于短流程理念的棒線材產(chǎn)線建設(shè)

3 螺紋鋼發(fā)展方向展望

3.1 新材料技術(shù)在棒材生產(chǎn)中的應(yīng)用

隨著新材料和新工藝的不斷發(fā)展，對現(xiàn)代軋機和軋輥的設(shè)計以及使用產(chǎn)生了巨大的影響，高生產(chǎn)率和熱能的充分利用是今后發(fā)展的目標(biāo)。為了極大限度地提高軋機生產(chǎn)效率，新一代軋輥工藝材料越來越多被用于現(xiàn)代軋機，如：高速鋼、高硼高速鋼、碳化物、粉墨合金等等。新型材料軋輥不僅耐磨性好，而且膨脹系數(shù)大、導(dǎo)熱性好、淬透性好，尤其是高溫時的紅硬性。新型材料軋輥與傳統(tǒng)軋輥相比，單槽過鋼量高，節(jié)省了換輥、換槽時間，提高了軋機作業(yè)率，減少了軋輥消耗，降低了生產(chǎn)成本，尤其在軋制棒材和螺紋鋼時對負(fù)偏差控制十分有利，從而提高了鋼廠的綜合效益[5]。

3.2 產(chǎn)業(yè)鏈的延伸與控制

為加強客戶粘性并確保將可靠、一流、高質(zhì)量的產(chǎn)品交付給客戶，通過關(guān)聯(lián)及合作的深加工企業(yè)，在銷售半徑范圍內(nèi)組建裝配式住宅、鋼筋深加工等工廠，進(jìn)行來料加工、定制化生產(chǎn)，實現(xiàn)工地螺紋鋼批量折彎、攻絲等，減少工地鋼筋加工棚工作強度及出現(xiàn)的質(zhì)量問題，通過控股或參股下游產(chǎn)業(yè)鏈，不僅牢牢地抓住了客戶的“胃”，更可直接快速地了解客戶的需求，并對自身的生產(chǎn)和研發(fā)體系形成了良性的驅(qū)動作用[6]。

3.3 智能制造和自動控制的應(yīng)用

新一代信息技術(shù)將重塑包括鋼鐵行業(yè)在內(nèi)的眾多傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)，通過信息化、智能化改造可以有效提升企業(yè)的能源管控水平和降低污染物排放量，從而助推行業(yè)綠色發(fā)展。鋼鐵行業(yè)是自動化程度較高的流程行業(yè)，擁有豐富的應(yīng)用場景，工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)特別是5G 技術(shù)在推動鋼鐵行業(yè)智能化改造方面前景廣闊，螺紋鋼企業(yè)應(yīng)用比較成熟的自動控制技術(shù)有：自動化煉鋼、加熱爐自動燃燒、TMCP精確控制系統(tǒng)、智能天車入庫管理等。

3.4 下游產(chǎn)業(yè)變革促使螺紋鋼生產(chǎn)銷售模式轉(zhuǎn)變

國家正在全國范圍大力推廣裝配式住宅，制定了一系列裝配式住宅設(shè)計、施工、驗收規(guī)范，提出用 10 年左右的時間，使裝配式建筑占新建建筑的比例達(dá)到 30%，解決了傳統(tǒng)建筑方式普遍存在的滲漏、不隔音、不隔熱、精度差等 “質(zhì)量通病”，而施工周期僅為傳統(tǒng)建筑方式的1/3左右，高層建筑含精裝修可在一年以內(nèi)全部完成；時間短，用人少，綜合成本降低，真正可控。裝配式住宅技術(shù)具有施工組配效率高、預(yù)制構(gòu)件精度高、住宅質(zhì)量有保證等優(yōu)點，同時又符合“節(jié)能環(huán)保，綠色生活”的主題，將成為我國建筑領(lǐng)域的新熱點、新應(yīng)用，有廣闊的應(yīng)用前景，這為高強和大規(guī)格螺紋鋼發(fā)展提供了發(fā)展機遇。

3.5 發(fā)揮標(biāo)準(zhǔn)作用，助鋼鐵工業(yè)高質(zhì)量發(fā)展

近年來，國家相繼發(fā)布了《工業(yè)綠色發(fā)展規(guī)劃（2016—2020年）》《鋼鐵工業(yè)調(diào)整升級規(guī)劃（2016—2020年）》等文件，推動行業(yè)轉(zhuǎn)型升級、綠色化發(fā)展。創(chuàng)新發(fā)展是構(gòu)建高質(zhì)量鋼鐵工業(yè)的必然要求，而標(biāo)準(zhǔn)能夠高度提煉科研創(chuàng)新成果，可作為創(chuàng)新發(fā)展的引領(lǐng)力和推動力，有助于科技成果轉(zhuǎn)化為生產(chǎn)力。“標(biāo)準(zhǔn)化+”的門檻效應(yīng)，可在推動去產(chǎn)能、去庫存、去杠桿、降成本、補短板過程中發(fā)揮技術(shù)支撐作用。

4 結(jié)束語

在鋼鐵行業(yè)供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的推動下，螺紋鋼企業(yè)通過淘汰落后產(chǎn)能，提倡采用先進(jìn)產(chǎn)能和節(jié)能環(huán)保，鼓勵電爐鋼發(fā)展的產(chǎn)能置換，使得螺紋鋼新產(chǎn)線的工藝技術(shù)得到巨大發(fā)展；下游行業(yè)的需求變化對螺紋鋼市場的發(fā)展也產(chǎn)生了深遠(yuǎn)影響，隨著國家京津冀協(xié)同發(fā)展、長三角一體化發(fā)展、粵港澳大灣區(qū)建設(shè)、扎實推進(jìn)雄安新區(qū)和長江經(jīng)濟帶建設(shè)等國家基建項目的推進(jìn)，2020年螺紋鋼需求將同比增加2%左右，因此，如何在滿足產(chǎn)品質(zhì)量的前提下，實現(xiàn)成本、利潤及智能化的創(chuàng)新突破，將是螺紋鋼生產(chǎn)企業(yè)永恒的主題。