编者按：

近日，工业和信息化部、国家发展改革委、财政部、自然资源部、生态环境部、商务部、海关总署等七部门近日联合印发《钢铁行业稳增长工作方案》，提出2023—2024年，钢铁行业稳增长的主要目标是：2023年，钢铁行业供需保持动态平衡，全行业固定资产投资保持稳定增长，经济效益显著提升，行业研发投入力争达到1.5%，工业增加值增长3.5%左右；2024年，行业发展环境、产业结构进一步优化，高端化、智能化、绿色化水平不断提升，工业增加值增长4%以上。

为进一步加强《钢铁行业稳增长工作方案》宣传贯彻，围绕《工作方案》重点要求，结合实验室多年来在重大原创科技成果与前沿引领技术等方面的积累与行业关键共性技术需求，本公众平台特推出“技术前沿”系列报道，供钢铁企业及广大科技工作者了解新技术、应用新技术，帮助企业开阔视野、正确决策，促进钢铁行业实现平稳增长、高质量绿色发展。

前言：

奥氏体不锈钢板带材作为重要的钢铁材料广泛应用于石油、化工、核电、船舶、机械设备等工业领域以及餐具、厨卫等家居领域。奥氏体不锈钢热轧卷，除了少部分直接供冷轧以“黑皮卷”状态直接轧制、生产板面等级为2E的中低级材外，其余均需进行固溶退火及酸洗处理。目前奥氏体不锈钢热轧卷固溶退火处理均采用离线方式：热轧后的不锈钢冷却至室温，再进入热处理炉重新加热到固溶温度（通常为1050~1150℃），并保温一定的时间，使得碳化物和各种合金元素完全均匀地溶解在奥氏体中，然后快速冷却，以改善不锈钢的耐蚀性能，并软化组织，消除加工硬化。

不锈钢板带材热轧完成后，温度一般高达950℃以上，因此，亟待突破相关技术瓶颈，充分利用轧制余热开发奥氏体不锈钢在线固溶退火工艺，实现奥氏体不锈钢热轧板带材免固溶退火直接酸洗，推动我国不锈钢行业向绿色低碳方向转型发展。

项目概述：

东北大学RAL通过产品工艺理论研究，获得奥氏体不锈钢在线热处理工艺窗口，满足不锈钢产品力学性能、耐蚀性能及表面质量的多重需求；通过配套机械装备及自动化控制系统的开发，破解高冷却强度下不锈钢板带材板形难以控制的技术难题，联合不锈钢板带材生产企业，开展产学研协同创新，推动实验室科研成果向生产实践转化。

项目成果于2020年率先应用于国内某炉卷中厚板产线，在行业内建成了首条奥氏体不锈钢板材在线固溶退火工业示范线。项目投产后，厚度20mm及以上的所有奥氏体不锈钢板材产品，均省去了离线固溶退火工序直接酸洗，不但将奥氏体不锈钢板材的生产周期由原来的30小时以上，降低至了5小时以内，同时大幅度降低了生产能耗及温室气体排放量，促进了企业的降本增效。相关工作入选世界金属导报2020年世界钢铁工业十大技术要闻，获得行业专家高度评价：“不锈钢中厚板免加热在线固溶处理工艺装备的成功研发，改变了延续多年的传统热处理生产流程。在环境保护问题日益突出的当今时代，不锈钢中厚板免加热在线固溶热处理工艺装备的研发，适应钢铁业绿色低碳发展的时代要求，对促进我国不锈钢中厚板行业生产技术的进步及绿色化发展将发挥重要的引领示范作用。”

为将项目成果从中厚板产品推广应用于不锈钢热轧卷，2022年东北大学RAL联合广东广青金属科技有限公司，依托其1780mm不锈钢热轧线现有装备条件，开展了一系列奥氏体不锈钢热轧卷在线热处理工业实验，实现了奥氏体不锈钢热轧“黑皮卷”免固溶退火直接酸洗，并以直接酸洗获得的“白皮卷”为原料，成功试制出板面等级为2B的高级不锈钢冷轧卷，验证了奥氏体不锈钢热轧卷免固溶退火直接酸洗工艺在热连轧产线可行性；2023年8月东北大学RAL依托国内某炉卷产线开展了奥氏体不锈钢热轧卷在线热处理工业实验，成功生产出板面等级为2B的高级不锈钢冷轧卷并销售给下游用户，充分验证了奥氏体不锈钢热轧卷免固溶退火直接酸洗工艺在炉卷产线可行性。

视频1 不锈钢热轧卷在线固溶退火工业验证实验-轧后冷却区

图1 奥氏体不锈钢在线固溶退火黑皮卷

图2 在线固溶退火钢卷冷轧过程负荷监控画面

图3 在线固溶退火工艺、常规工艺钢卷冷轧后机械性能的对比

装备技术创新：

面向不锈钢行业绿色低碳战略转型发展需求，东北大学RAL整合工艺、自动化、机械等多学科优势资源，开展协同创新，突破奥氏体不锈钢在线热处理关键技术瓶颈。针对不锈钢炉卷产线、中厚板产线及热连轧三种产线的不同工艺特点，开发设计出适用于不同类型产线的不锈钢在线固溶退火工艺方案，申请国家发明专利4项，国际发明专利1项。针对不锈钢热传导率低的特性，基于有限元流场分析技术及实验室水冷换热冲击实验，进行奥氏体不锈钢水冷过程换热机理研究，研制出系列超快速冷却喷嘴，采用高压倾斜射流冷却方式及“自水封”技术，有效打破冷却水与钢板之间的气膜，促进钢板表面残留水的有序流动，实现了不锈钢板带材的高强度、高均匀性冷却。所开发的冷却装备，每个冷却集管均配备流量调节阀、气动开闭阀及流量计，实现了冷却过程的快速响应及冷却速度无级连续调控，可同时满足常规产品冷却及在线固溶退火产品冷却双重需求。

自动化模型：

东北大学RAL开发的配套工艺自动化控制系统具有一次性通过式冷却、多次通过式冷却及摆钢冷却等多种冷却模式，满足了不同产品的冷却工艺需求。冷却过程采用分段跟踪控制的先进思想，可实现板卷任意位置的实时跟踪及动态冷却控制。

结语：

奥氏体不锈钢热轧卷连续固溶退火处理消耗天然气约35Nm3/吨，天然气单价为3.0~5.0元/Nm3, 加热成本为105~175元/吨，CO2排放68.74kg/吨。我国目前已建成投产的不锈钢热轧（含连轧产线和炉卷产线）产线近30条，不锈钢热轧卷的产能高达3400余万吨/年，并且随着新一批产线的陆续建设，不锈钢热轧卷的产能仍在逐年增加。奥氏体不锈钢由于其优异的综合性能，在不锈钢产品中的占比高达70%。我国不锈钢热轧卷产能大，将不锈钢在线固溶退火工艺的应用范围从不锈钢板材进一步拓展应用于不锈钢热轧板卷，不但经济效益显著，而且具有明显的社会效益。