【正文】 線。第一次由我國技術(shù)總負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的鞍鋼1780大型寬帶鋼冷軋生產(chǎn)線于2005 年成功投入運(yùn)行，混合配置六輥四輥軋機(jī)，采用先進(jìn)關(guān)鍵技術(shù)，酸洗冷軋聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù)、紊流鹽酸酸洗技術(shù)等。主要產(chǎn)品有高品質(zhì)轎車板、高檔次鍍鋅原板等。此外，還發(fā)展了薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線、三輥連軋管機(jī)組生產(chǎn)線等。 軋鋼工藝技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r近年來，我國軋鋼工藝技術(shù)主要是研發(fā)、改造軋制與控冷新裝備以及發(fā)展高質(zhì)量高性能新產(chǎn)品。主要有以下較為突出的軋制技術(shù)[30]：(1) 半無頭軋制技術(shù)。集成創(chuàng)新了半無頭軋制配套技術(shù)。(2) 超薄規(guī)格軋制技術(shù)。部分以熱代冷的目標(biāo)實(shí)現(xiàn)。(3) 長尺鋼軌軋制及在線熱處理生產(chǎn)線技術(shù)。實(shí)現(xiàn)了噴風(fēng)強(qiáng)制冷卻軋后高溫鋼軌。(4) 控制冷卻技術(shù)?；趥鹘y(tǒng)集管層流冷卻系統(tǒng)，混合配置噴嘴傾斜布置的壓力噴射式超快速冷卻系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了熱軋帶鋼的超快速冷卻。(6) 軋制數(shù)學(xué)模型優(yōu)化技術(shù)。研發(fā)了調(diào)優(yōu)寬帶鋼冷連軋數(shù)學(xué)模型系統(tǒng), 連續(xù)軋制過程中，鋼冷連軋機(jī)柔性軋制得到最大程度的實(shí)現(xiàn)。(7) 板形控制技術(shù)。拓展了極限規(guī)格，研發(fā)了高等級(jí)帶鋼表面質(zhì)量控制技術(shù)。 軋鋼生產(chǎn)中節(jié)能技術(shù)的研究目前，整個(gè)世界都在提倡節(jié)能環(huán)保，自從哥本哈根會(huì)議以后，全球各國都開始重視環(huán)保問題，人民的環(huán)保意識(shí)也越來越強(qiáng)。在我國，鋼鐵行業(yè)能耗占我國總能耗高達(dá)12%[31]，而軋鋼能耗又是我國鋼鐵行業(yè)能耗的“大頭”，因此，開發(fā)研制軋鋼生產(chǎn)的新工藝新技術(shù)的同時(shí)要著重加強(qiáng)軋鋼生產(chǎn)中的節(jié)能技術(shù)。而目前主要的節(jié)能措施都是以技術(shù)進(jìn)步為基礎(chǔ)，如結(jié)構(gòu)調(diào)整(改變各工序鋼比系數(shù))或直接節(jié)能(降低各工序能耗)等，生產(chǎn)節(jié)能的關(guān)鍵還是推進(jìn)軋鋼技術(shù)進(jìn)步。軋鋼生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)節(jié)能目的，可采取以下幾種節(jié)能技術(shù)[32]。(1) 蓄熱式燃燒技術(shù)。該技術(shù)能最大限度地回收利用爐煙氣的熱量。熱量的回收利用能大幅度節(jié)約燃料，從而能夠有效降低成本、提高產(chǎn)量,同時(shí)還能夠減少有害氣體（如二氧化碳、氮氧化合物等的排放），實(shí)現(xiàn)環(huán)境保護(hù)。(2) 加熱爐絕熱技術(shù)。采用高溫節(jié)能涂料，實(shí)現(xiàn)加熱爐的絕熱技術(shù)，這也是目前高性耐火材料的發(fā)展趨勢。(3) 高溫低氧燃燒技術(shù)。無氧化加熱和熱軋的低成本手段一直都是熱軋追求的目標(biāo)。高溫低氧燃燒技術(shù)就是利用高溫最大程度的實(shí)現(xiàn)低成本加熱和熱軋，并能回收利用大量的煙氣余熱，因此，該項(xiàng)節(jié)能環(huán)保燃燒技術(shù)在發(fā)達(dá)國家在不斷推廣應(yīng)用。(4) 低溫軋制技術(shù)。該項(xiàng)節(jié)能技術(shù)措施主要是降低軋鋼系統(tǒng)工序能耗，并且加熱爐出鋼溫度的降低能夠有效減少燃料消耗，而且軋制功率和變形抗力在一定程度上都會(huì)有所增加。 (5) 軋制工藝潤滑技術(shù)。熱軋工藝潤滑技術(shù)的使用能夠有效降低軋制力，從而降低軋制動(dòng)力的消耗。 軋鋼技術(shù)發(fā)展前景隨著技術(shù)的不斷完善，社會(huì)的不斷進(jìn)步，軋鋼技術(shù)的主要發(fā)展方向[35]：(1) 前沿性軋鋼工藝的研發(fā)，引領(lǐng)性新產(chǎn)品的開發(fā)。自主創(chuàng)新，建立產(chǎn)學(xué)研相結(jié)合的技術(shù)體系，研發(fā)新工藝、新技術(shù)，采用低成本、高性能、節(jié)能環(huán)保的新材料，借鑒國外先進(jìn)技術(shù)。(2) 智能化技術(shù)在軋鋼領(lǐng)域的應(yīng)用。隨著智能化技術(shù)的不斷發(fā)展與完善以及日趨激烈全球競爭的，鋼鐵產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量也需要更完美、更理想的設(shè)計(jì)方法，智能化技術(shù)已成為了發(fā)展的必然方向。(3) 著眼可持續(xù)發(fā)展，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排技術(shù)。我國“十二五”規(guī)劃已經(jīng)明確提出建立環(huán)境友好型社會(huì)，實(shí)現(xiàn)綠色動(dòng)力，在不久我國將會(huì)是一個(gè)綠色的國家，全球也要實(shí)現(xiàn)全球綠色化，因此，節(jié)能產(chǎn)品的研制已經(jīng)非常明了，要不斷推進(jìn)節(jié)能減排，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。 熱軋帶鋼發(fā)展趨勢及市場熱軋板寬帶鋼以深沖鋼板、耐腐蝕高強(qiáng)度熱軋鋼板、成型性優(yōu)異的高強(qiáng)及超高強(qiáng)鋼板、超寬幅汽車鋼板、熱鍍鋅鋼板、超細(xì)晶高強(qiáng)度鋼板為發(fā)展目標(biāo)。由于將采用無頭軋制技術(shù)、薄板坯連鑄連軋工藝、控制冷卻技術(shù)等軋制工藝生產(chǎn)熱軋薄帶鋼，因此可以較好地控制熱軋帶鋼的組織和性能。在冷卻技術(shù)方面，以溫度預(yù)測模型為基礎(chǔ)，采用細(xì)分的冷卻箱和緩慢冷卻裝置，開發(fā)高精度的冷卻系統(tǒng)，對(duì)鋼材的組織和性能進(jìn)行控制。從超薄熱軋帶鋼的市場需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀可看出“以熱代冷”的鋼鐵市場走向決定了超薄熱軋帶鋼生產(chǎn)總體趨勢是供不應(yīng)求，同時(shí)也表明了超薄熱軋帶鋼將成為熱軋寬帶鋼的另一個(gè)發(fā)展方向?？梢灶A(yù)見，采用無頭軋制和低溫軋制工藝將是薄板坯連鑄直接軋制生產(chǎn)超薄帶鋼的主要發(fā)展方向。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量大。而且今后幾年市場需求仍然會(huì)有較大增長。另外板帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，這拉動(dòng)了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)[2]。由于市場對(duì)板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會(huì)下降，因此大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。 增大帶鋼產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)比，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓?zé)彳堈瓗т摦a(chǎn)品應(yīng)用新領(lǐng)域。目前熱軋窄帶鋼生產(chǎn)廠在提高質(zhì)量、降低消耗、降低成本、擴(kuò)大品種的前提下，將小家電、小五金、家具、自行車零件等深加工企業(yè)所需多層次優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼、高錳鋼、不銹鋼等高質(zhì)量帶鋼作為主導(dǎo)產(chǎn)品，徹底改變只以焊管為主要供貨方向的局面，建設(shè)新熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線，所軋產(chǎn)品規(guī)格處于寬帶軋機(jī)產(chǎn)品的下限之外，從而可以代替部分冷軋產(chǎn)品。，可以減少冷軋軋程，大幅度降低生產(chǎn)成本，提高軋機(jī)的效率。國內(nèi)外熱軋窄帶鋼市場需求大體相同，厚度大于25mm的產(chǎn)品基本飽和，厚度小于20mm的熱帶卻供不應(yīng)求。我國寬帶軋機(jī)雖然已經(jīng)具有一定規(guī)模，但是我國的輕工、建筑行業(yè)等需要大量的薄規(guī)格窄帶鋼，主要用于生產(chǎn)薄壁焊接鋼管、輕鋼龍骨等，此外熱軋窄帶鋼還要給冷軋窄帶鋼軋機(jī)及特殊用途的鋼帶軋機(jī)等提供原料，因而目前我國熱軋窄帶鋼仍然不會(huì)為寬帶鋼所替代。據(jù)資料統(tǒng)計(jì)，我國煤氣管年產(chǎn)量已經(jīng)超過3106t，這也是窄帶鋼的一個(gè)大市場。 本設(shè)計(jì)的目的和意義本設(shè)計(jì)是年產(chǎn)413萬t的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。產(chǎn)品規(guī)格為：(～)mm(1000～1900)mm。所用鋼種為：普碳鋼、低合金鋼、優(yōu)質(zhì)鋼。本設(shè)計(jì)課題是年產(chǎn)413萬t的板帶鋼生產(chǎn)車間。這是一個(gè)大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。今后幾年市場需求仍然會(huì)有較大增長。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，拉動(dòng)了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。由于市場對(duì)板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會(huì)下降，因此該大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機(jī)，板形控制技術(shù)目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。在相關(guān)技術(shù)比較完善的情況下，建立大型軋鋼廠可以節(jié)約很多在技術(shù)改進(jìn)上的投資，可以在建成時(shí)就采用目前最先進(jìn)的技術(shù)，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，少走一些彎路，一步到位。綜上所述，本設(shè)計(jì)的選題是有意義且可以實(shí)現(xiàn)的。 本設(shè)計(jì)的相關(guān)問題本設(shè)計(jì)的相關(guān)問題有熱軋板坯熱裝熱送問題。連鑄坯熱送熱裝指的是把無缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機(jī)進(jìn)行軋制。連鑄與熱軋之間的連接方式有：(1)冷裝工藝(CHR)。(2)連鑄坯熱裝工藝(HCR)。(3)連鑄坯直接熱裝工藝(DHCR)。(4)連鑄坯直接軋制工藝(DR)。該技術(shù)是一項(xiàng)集冶煉、連鑄、判定、入庫、轉(zhuǎn)運(yùn)、組批裝爐、軋制成材等諸多技術(shù)和管理于一身的系統(tǒng)工程，連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的實(shí)施，必須解決好如下幾個(gè)主要問題：(1) 煉鋼、軋鋼工序廠址地理位置要鄰近，工藝設(shè)備要適合熱送熱裝要求。(2) 煉鋼、連鑄及軋鋼工序的綜合生產(chǎn)狀況正常穩(wěn)定，工序能力大致匹配。(3) 為保證冶煉、連鑄和軋機(jī)的連續(xù)性生產(chǎn)，必須提高生產(chǎn)過程的可靠性。(4) 由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)。(5) 為保證連鑄坯的熱裝溫度，提高熱裝效果，連鑄工序必須具有高溫出坯能力和鑄坯輸送過程中的保溫技術(shù)以及連鑄坯的熱裝爐技術(shù)。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)中擬采用以下解決思路：(1) 連鑄坯流轉(zhuǎn)方式，連鑄坯熱送均采用輥道輸送到熱軋車間加熱爐，輥道上采取了一定的隔熱保溫措施。熱裝溫度一般達(dá)600～700℃，有的高達(dá)800℃以上。(2) 連鑄坯裝爐及加熱控制，當(dāng)連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時(shí)，經(jīng)驗(yàn)收及組批后，用長行程裝鋼機(jī)或輥道將熱坯送入加熱爐，由計(jì)算機(jī)在線控制加熱爐的加熱溫度。(3) 組織無缺陷連鑄坯生產(chǎn)，加強(qiáng)各類事故的管理。例如：鑄坯表面縱裂是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生，并在二冷段進(jìn)一步擴(kuò)展形成的。為了減少表面縱裂的發(fā)生率，在生產(chǎn)中應(yīng)改進(jìn)結(jié)晶器冷卻和二次冷卻工藝。2 車間產(chǎn)品大綱和金屬平衡 車間產(chǎn)品大綱本設(shè)計(jì)車間年產(chǎn)量熱軋鋼卷413萬t，車間生產(chǎn)計(jì)劃如表21所示。表21 車間生產(chǎn)計(jì)劃表厚度（㎜）寬度（mm）1000~1100（1050）1100~1300（1250）1300~1500（1400）1500~1700（1600）1700~19000（1800）產(chǎn)量（104）占比例（％）~（）2050501010140~（）2040401010120~（5）1020305570~（）1515205560~（)3634723合計(jì)產(chǎn)量（104t)681311433437413∕占比例(％)∕100 金屬平衡圖連鑄坯423萬噸%熱軋鋼卷413萬噸供冷軋鋼卷290萬噸共熱軋鋼卷123萬噸所占比例70%所占比例30% 板坯及產(chǎn)品規(guī)格 板坯板坯﹑產(chǎn)品品種和規(guī)格見下表22。板坯全部為連鑄坯，使用連鑄坯的優(yōu)點(diǎn)[3]：(1) 簡化生產(chǎn)及設(shè)備使成材率高金屬節(jié)約6%~12%以上大幅降低能耗和成本。(2) 比初軋坯形狀好，短尺少，成分均勻，節(jié)約投資和勞動(dòng)力，易于自動(dòng)化。(3) 可節(jié)約能耗，噸鋼大致可節(jié)約熱能14萬大卡，降低成本可達(dá)10％。(4) 與鑄錠相比，組織致密，成分偏析較小。表22 板坯和產(chǎn)品品種及規(guī)格項(xiàng)目參數(shù)板坯連鑄坯厚度∕㎜230寬度∕㎜1000~2000長度∕㎜10000最大重量∕t35產(chǎn)品品種低碳鋼、優(yōu)質(zhì)鋼、低合金鋼帶鋼厚度∕㎜~帶鋼寬度／㎜1000~1900鋼卷內(nèi)徑∕㎜762鋼卷最大外徑∕㎜1180單位寬度最大卷重∕㎏㎜118 產(chǎn)品特點(diǎn) 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)本車間產(chǎn)品生產(chǎn)執(zhí)行GB7092006標(biāo)準(zhǔn)，尺寸偏差見表23和表24。通常產(chǎn)品按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)供貨，也可以根據(jù)用戶要求供貨。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)[24]一般包括有品種(規(guī)格)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)條件、試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及交貨標(biāo)準(zhǔn)等方面的內(nèi)容。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有川家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。軋鋼工作者的任務(wù)是按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)組織生產(chǎn)，并不斷提高生產(chǎn)技術(shù)水平以滿足用戶對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的更高要求。對(duì)不同用途的板帶鋼，產(chǎn)品的技術(shù)要求各不相同，但依其相似的外形特點(diǎn)及其使用條件，產(chǎn)品的技術(shù)要求可歸納為：尺寸精確板形好，表面光潔性能高。具體表現(xiàn)在如下四個(gè)方面： (1) 尺寸精度。板帶鋼的尺寸精度主要是厚度精度，是生產(chǎn)中控制難度最大的方面。板帶鋼由于B/H很大，厚度的微小變化勢必引起其使用性能和金屬消耗的極大波動(dòng)，故在板帶鋼生產(chǎn)中一般應(yīng)力爭高精度軋制和按負(fù)公差軋制。 (2) 板型。板型是板帶鋼的重要質(zhì)最指標(biāo)之一[22]。無論是直接使用還是為了便于后道工序的生產(chǎn)，都要求有良好的板型，即要求板帶平直，每米長度上的浪形、瓢曲、側(cè)彎均不得超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中所允許的數(shù)值。 板型不良[25]是由于沿寬度上不均勻變形引起的，當(dāng)軋制薄帶鋼時(shí)，其不均勻變形的敏感性更大，故要求在生產(chǎn)技術(shù)上保證其板形良好。生產(chǎn)中要采取措施以減小軋制壓力及其波動(dòng)的影響，在軋制中要特別注意板型和輥型的控制。板帶越薄，則對(duì)不均勻變形的敏感性越大，要保持板帶良好的板型的困難也就越大。因此，板型的好壞與厚度精確度(尤其是橫向厚度精確度)也有著直接的關(guān)系。 (3) 表面質(zhì)量。板帶鋼的表面質(zhì)量直接影響到鋼材的使用性能、壽命及其美觀，并且板帶材又是單位體積的表面積最大的一種鋼材，故必須保證板帶材的表面質(zhì)量。無論是厚板或薄板，其表面都不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和壓入氧化鐵皮等表面缺陷，因?yàn)檫@些缺陷不僅損害板制件的外觀，而且往往破壞性能或成為產(chǎn)生破裂和銹蝕的主要原因，成為應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)。深沖鋼板的表面氧化鐵皮會(huì)使沖壓件表面祖糙甚至開裂，并使沖壓工模具迅速磨擬；至于不銹鋼板等特殊用途的板帶材，還需對(duì)它們提出特殊的表面技術(shù)要求。表23 鋼板長度允許偏差(mm)公差厚度鋼板長度長度允許偏差≤4≤1500+10＞1500+15≤2000+10＞4~16＞2000~6000+25＞6000+30≤2000+15＞16~60＞2000~6000+30＞6000+40表24 縱切帶鋼的寬度允許偏差(mm)公稱寬度厚 度≤＞~＞~＞≤160177。177。177。177。＞160250177。177。177。177。＞250600177。177。177。177。 產(chǎn)品性能板帶鋼的性能要求主要包括力學(xué)性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學(xué)性能。一般結(jié)構(gòu)鋼板只要求具備較好的工藝性能，如冷彎和焊接性能等，而對(duì)力學(xué)性能的要求不很嚴(yán)格。對(duì)甲類鋼鋼板，則要求保證一定的強(qiáng)度和塑性。重要的結(jié)構(gòu)鋼板，要求有較好的綜合性能，既要有良好的工藝性能又要保證有一定的強(qiáng)度和塑性，同時(shí)還要保證一定的化學(xué)成分及良好的焊接性能和常溫或低溫沖擊韌性或一定的沖壓性能、一定的品粒組織及各方向組織均勻性等。諸如造船板、橋梁板、鍋爐板、高壓容