【正文】 050mm 熱軋廠熱軋機(jī)組設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為 400 萬(wàn)噸馬鋼 2250 機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)能 550萬(wàn)噸武鋼 2250機(jī)組設(shè)計(jì)產(chǎn)能 400萬(wàn)噸沙鋼 1700mm熱連軋生產(chǎn)線設(shè)計(jì)產(chǎn)能 450 萬(wàn)噸另外我國(guó)準(zhǔn)備建設(shè)的熱軋寬帶鋼軋機(jī)數(shù)量較多預(yù)計(jì) 2021 年投產(chǎn)的有馬鋼 1580 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 300 萬(wàn)噸防城港 2050 和 1580 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量分別為 460 萬(wàn)噸和 327 萬(wàn)噸攀西基地 1780 生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量 400 萬(wàn)噸湛江 1780和 2250 生產(chǎn)線年產(chǎn)量分別為 430 萬(wàn)噸和 550 萬(wàn)噸等等 12 熱軋板帶材短流程高效率化這方面的技術(shù)發(fā)展主要可分兩個(gè)層次① 常規(guī)生產(chǎn)工藝的革新為了大幅度簡(jiǎn)化工藝過(guò)程縮短生產(chǎn)流程充分利用冶金熱能節(jié)約能源與金屬等各項(xiàng)消耗提高 經(jīng)濟(jì)效益不僅充分利用連鑄板坯為原料而且不斷開(kāi)發(fā)和推廣應(yīng)用連鑄板坯直接熱裝與直接軋制技術(shù)② 薄板坯和薄帶坯的連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術(shù)是近十年來(lái)興起的冶金技術(shù)的大革命隨著這一技術(shù)的逐步完善必將成為今后建設(shè)熱軋板帶材生產(chǎn)線的主要方式 2 生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化近代熱軋生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)了連續(xù)鑄造板坯連續(xù)軋制和連鑄與軋制直接銜接連續(xù)化生產(chǎn)使生產(chǎn)的連續(xù)化水平大大提高 3 采用自動(dòng)控制不斷提高產(chǎn)品精度和板形質(zhì)量在板帶材生產(chǎn)中產(chǎn)品的厚度精度和平直度是反映產(chǎn)品質(zhì)量的兩項(xiàng)重要指標(biāo)由于液壓壓下厚度自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的采用板帶縱向 厚度精度已得到了顯著提高但板帶橫向厚度 截面 和平直度 板形 的控制技術(shù)往往尚感不足還急待開(kāi)發(fā)研究為此而出現(xiàn)了各種高效控制板形的軋機(jī)裝備和方法這是近代板帶軋制技術(shù)研究開(kāi)發(fā)最活躍的一個(gè)領(lǐng)域 4 發(fā)展合金鋼種及控制軋制控制冷卻與熱處理技術(shù)以提高優(yōu)質(zhì)鋼及特殊鋼帶的組織性能和質(zhì)量利用錳硅釩鈦鈮等微合金元素生產(chǎn)低合金鋼種配合連鑄連軋控軋控冷或形變熱處理工藝可以顯著提高鋼材性能近年來(lái)由于工業(yè)發(fā)展的需要對(duì)不銹鋼板電工鋼板 硅鋼片 造船鋼板深沖鋼板等生產(chǎn)技術(shù)的提高特別注意各種控制鋼板組織性能的技術(shù)包括對(duì)組織性能預(yù)報(bào)控制技 術(shù)得到了開(kāi)發(fā)研究和重視 121 鑄直接軋制生產(chǎn)超薄帶鋼的主要發(fā)展方向 對(duì)于 30 多家國(guó)外鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品調(diào)查表明作為最終產(chǎn)品使用的厚度大于2mm的熱軋帶鋼的需求量正在下降而厚度小于 2mm的熱軋薄帶需求量日益增加從正在進(jìn)行和準(zhǔn)備進(jìn)行的深加工線和冷軋機(jī)組方面的投資也可看出這種趨勢(shì) 帶鋼是有一個(gè)比較特殊的鋼鐵產(chǎn)品其直供比例非常高 40 以上直接進(jìn)入廠家通過(guò)對(duì)近五年的統(tǒng)計(jì)可看出帶鋼消費(fèi)正以一個(gè)較快的速度發(fā)展在國(guó)內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下我國(guó)作為一個(gè)發(fā)展中國(guó)家對(duì)帶鋼的需求不斷增加雖然受汽車(chē)等產(chǎn)業(yè)規(guī)模的限制但五金產(chǎn)品國(guó)內(nèi)外需求 量都較大同時(shí)我國(guó)現(xiàn)在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模很大對(duì)焊管型材的需求也相應(yīng)增加帶鋼的需求仍保持較高水平 板帶鋼是我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品需求量很大而且今后幾年市場(chǎng)需求仍然會(huì)有較大增長(zhǎng)另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場(chǎng)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(guó)際市場(chǎng)拉動(dòng)了國(guó)內(nèi)的帶鋼生產(chǎn) [2]由于市場(chǎng)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(chē)間的建立是可行的 122 過(guò) 3 106t13 熱軋板帶生產(chǎn)工藝裝備的發(fā)展 131 除磷技術(shù)的發(fā)展 熱軋帶鋼在軋制過(guò)程中除鱗效果的好壞直接影響到帶卷產(chǎn)品的質(zhì)量傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn)均采用高壓水除鱗系統(tǒng)水壓達(dá) 15～ 18MPa 采用多次除鱗即粗軋前精軋前及機(jī)架間進(jìn)行除鱗隨著薄板坯連鑄連軋工藝的出現(xiàn)給除鱗技術(shù)帶來(lái)了一個(gè)新課題薄板坯的氧化鐵皮在板坯表面很薄且很粘氧化鐵皮很難去除因此高壓水除鱗系統(tǒng)水壓高達(dá)到 35MPa在奧鋼聯(lián)的實(shí)驗(yàn)機(jī)組上水壓曾高達(dá) 55MPa提高水壓對(duì)除鱗有一定作用但帶來(lái)一些問(wèn)題如高壓系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作量增加事故率增加進(jìn)一步優(yōu)化除鱗機(jī)噴嘴到板坯表面的距離和角度以達(dá)到更高的除鱗效果開(kāi)發(fā)新型高壓水流量噴嘴使水流壓力高且沖擊到板坯表面的水量小從而減少板坯表面溫降這是高壓水除鱗設(shè) 備的發(fā)展方向 132 板型板厚控制技術(shù)的發(fā)展 板型控制是帶鋼 CVCHCPC 軋機(jī)其板形控制能力較強(qiáng)綜合性能優(yōu)良是目前發(fā)展較快的板形控制法但交叉軋輥帶來(lái)的較大的軸向力給設(shè)備設(shè)計(jì)帶來(lái)不便且交叉機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜是其得到廣泛應(yīng)用的巨大障礙板厚自動(dòng)控制技術(shù)方面液壓 AGC已得到普遍的認(rèn)可采用短行程壓下缸以減少油柱高度提高響應(yīng)速度已成為業(yè)界的共識(shí) 14 本本設(shè)計(jì)是年產(chǎn) 366 萬(wàn)噸的熱軋板帶鋼車(chē)間工藝設(shè)計(jì)產(chǎn)品規(guī)格為 15～21mm 900～ 1750mm 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) 366 萬(wàn)噸的板帶鋼生產(chǎn)車(chē)間這是一個(gè)大型 的軋鋼車(chē)間其投資大消耗大生產(chǎn)量大板帶鋼是我國(guó)鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品需求量很大今后幾年市場(chǎng)需求仍然會(huì)有較大增長(zhǎng)另外帶 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 15 本設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題 本設(shè)計(jì)的相關(guān)問(wèn)題有熱軋板坯熱裝熱送問(wèn)題 連鑄坯熱送熱裝指的是把無(wú)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(kù)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(wèn)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(guò)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(wú)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(guò)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(chē)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(zhǎng)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(wú)缺陷連鑄坯生產(chǎn)加強(qiáng)各類(lèi)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 42 車(chē)間產(chǎn)品大綱和金屬平衡 21 車(chē)間產(chǎn)品大綱本設(shè)計(jì)車(chē)間年產(chǎn)量熱軋鋼卷 366 萬(wàn)噸車(chē)間生產(chǎn)計(jì)劃如表21 所厚度 ㎜ 寬度㎜ 合計(jì) 9001000 950 100011001050 11001200 1150 12021300 1250 13001450 1400 14501650 1600 16501750 1700 產(chǎn)量 104 占比例 ％ 1520 18 22 13 14 19 11 9 12 100 2732 2045 30 18 9 10 10 18 11 14 90 2460 4560 55 9 7 8 6 10 11 15 66 1803 6013 100 9 7 10 5 9 7 9 56 1530 1321 200 9 8 7 10 6 8 6 54 1475 合計(jì) 產(chǎn)量 104t 67 44 49 50 54 46 56 366 ∕ 占比例 ％ 1831 1202 1339 1366 1475 1257 1530 ∕ 100 22 板坯及產(chǎn)品規(guī)格 221 板坯 板坯、產(chǎn)品品種和規(guī)格見(jiàn)下表 22 板坯全部為連鑄坯使用連鑄坯的優(yōu)點(diǎn) [3] 簡(jiǎn)化生產(chǎn)及設(shè)備使成材率高金屬節(jié)約 612 以上大幅降低能耗和成 本 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 可節(jié)約能耗噸鋼大致可節(jié)約熱能 14 萬(wàn)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∕㎜ 280 寬度∕㎜ 11501800 長(zhǎng)度∕㎜ 10500 最大重量∕ t 35 產(chǎn)品品種 低碳鋼優(yōu)質(zhì)鋼低合金鋼 帶鋼厚度∕㎜ 1521 帶 鋼 寬 度 ／ ㎜ 9001750 鋼卷內(nèi)徑∕㎜ 765 鋼卷外徑∕㎜ 19682641 單位寬度最大卷重∕㎏㎜ 1 20 23 產(chǎn)品 特點(diǎn) 231 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 本車(chē)間產(chǎn)品生產(chǎn)執(zhí)行 GB70988標(biāo)準(zhǔn)尺寸偏差見(jiàn)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(guó)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) m 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它不僅影響使用性能而且厚度偏差對(duì)節(jié)約金屬影響很大是生產(chǎn)中控制難度最大的方面板帶鋼由于 BH 很大厚度的微小變化勢(shì)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(zhēng)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(wú)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(zhǎng)度上的浪形瓢曲側(cè)彎均不得超過(guò)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 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(wú)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)例如硅鋼片表面的氧化鐵皮和表面光潔度就直接破壞磁性深沖鋼板的表面氧化鐵皮會(huì)使沖壓件表面祖糙甚至開(kāi)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(zhǎng)度允許偏差 mm 公差厚度 鋼板長(zhǎng)度 長(zhǎng)度允許偏差 ≤ 4 ≤ 1500 10 ＞ 1500 15 ≤ 2021 10 ＞ 416 ＞ 20216000 25 ＞ 6000 30 ≤ 2021 15 ＞ 1660 ＞ 20216000 30 ＞ 6000 40 表 24 縱切帶鋼的寬度允許偏差㎜ 公 稱寬度 厚 度 ≤ 40 ＞ 4060 ＞ 6080 ＞ 80 ≤ 160 177。 05 177。 08 177。 10 177。 12 ＞ 160250 177。 05 177。 10 177。 12 177。 14 ＞ 250600 177。 10 177。 10 177。 12 177。 14 23224 金屬平衡表 金屬平衡表如表 25 所示 表 25 金屬平衡表 序號(hào) 厚度范圍 ㎜ 成品 切頭及廢品 燒損再氧化 坯料量 104t 產(chǎn)量 104t 成材率 ％ 104t 損耗率 ％ 104t 損耗率 ％ 1 1520 100 973 1398 17 0822 10 102775 2 2045 90 975 1077 15 0718 10 92308 3 4560 66 977 0878 13 0676 10 67554 4 6013 56 981 0697 09 0775 10 57085 5 1321 54 983 0527 07 0753 10 54934 6 合計(jì) 366 978 412 3744 10 374656 3 設(shè)計(jì)方案 31 工藝方案的選擇 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一年產(chǎn)量為 366 萬(wàn)噸的熱軋帶鋼車(chē)間成品規(guī)格 1521 ㎜9001750 ㎜結(jié)合國(guó)際國(guó)內(nèi)熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線的情況選擇常規(guī)熱連軋工藝 [20] 薄板坯連鑄連軋與常規(guī)熱連軋帶鋼比較 1 常規(guī)熱軋 其流程一般為板坯先進(jìn)步進(jìn)式加熱爐然后經(jīng)過(guò)定寬機(jī)開(kāi)始粗軋粗軋一般為兩個(gè)軋機(jī)可以其中一個(gè)可逆也可以兩個(gè)都可逆然后通過(guò)飛剪除鱗后進(jìn)行精軋精軋一般為七機(jī)架其后安裝三臺(tái)卷取機(jī) 2 薄板坯連鑄連軋工藝 下面以 CSP 為例先進(jìn)行連鑄然后進(jìn)入輥底式加熱爐除鱗之后可以進(jìn)入精軋機(jī)精軋機(jī)一般為六架層流冷卻之后就可以卷曲了短流程和常規(guī)熱軋最大的不同就是熱歷史的不同前者從鋼水冶煉到板卷成品僅為 25h 左右而后者時(shí)間 要長(zhǎng)得多在傳統(tǒng)工藝中鋼坯經(jīng)歷冷卻加熱兩次相變?chǔ)玫溅梁挺恋溅迷嫉膴W氏體組織有柱狀晶轉(zhuǎn)化為等軸的細(xì)的均勻的晶粒但短流程沒(méi)有這一過(guò)程而是采用結(jié)晶器快冷而后經(jīng)過(guò)二冷區(qū)緩冷從而獲得比較細(xì)小的晶粒在加熱方式上也有不同常規(guī)熱軋一般采用步進(jìn)梁式加熱爐而短流程由于鑄坯溫度很高頭尾溫度相差太大軋制要求頭尾相差正負(fù)十度所以采用均熱爐主要是為