【正文】 市場(chǎng)需要的新工藝、新設(shè)備和新技術(shù) , 使熱軋寬帶鋼的生產(chǎn)工藝、技術(shù)和設(shè)備發(fā)生了巨大變化。而在 2020 年以后，特別是 2020 年以后我國(guó)出現(xiàn)了熱軋寬鋼帶軋機(jī)的建設(shè)高潮，各鋼廠紛紛建設(shè)熱軋寬鋼帶軋機(jī)，軋機(jī)寬度從 1250mm 到 2300mm 不等，這使得熱軋卷板成為產(chǎn)能“過?！弊顬閲?yán)重的鋼材品種之一。目前全球汽車年度總產(chǎn)量接近 6000 萬(wàn)輛 ,全球汽車行業(yè)鋼材年消費(fèi)量接近 億 t,占全球鋼材消費(fèi)總量的 %。作為汽車用鋼重要組成部分的特鋼品種結(jié)構(gòu)及需求量也正發(fā)生著明顯的變化。 熱軋帶鋼技術(shù)要求 強(qiáng)度 細(xì)化晶粒是唯一能增加強(qiáng)度并同時(shí)改善夏比沖擊韌性 的強(qiáng)化機(jī)制，因此，在標(biāo)準(zhǔn)中有韌性要求時(shí)，細(xì)化晶粒是 帶鋼 最基本的要求。 韌性 細(xì)化晶粒在提高強(qiáng)度的同時(shí)也改善了韌性，盡管細(xì)化晶?？梢愿纳祈g性，并可獲得所要求的落錘撕裂試驗(yàn)結(jié)果，但是若 C、 S 含量高，脫氧不充分，鋼的實(shí)際夏比沖擊功很低。 止裂性能 一般要求帶鋼的 DWTT 試驗(yàn) [2]得到的斷口剪切百分比（ SA％）達(dá)到 50 或 80(不同氣候條件規(guī)定不同 )，可以得到止裂效果；對(duì)于韌性材料，則要求帶材 的上限平臺(tái)能 Cv 達(dá)到某一數(shù)值時(shí)可得到止裂。預(yù)計(jì) 2020 年需要高檔汽車板 1100 到 1200 萬(wàn)噸，而國(guó)內(nèi)高檔汽車板生產(chǎn)能力 不足，依靠進(jìn)口的局面一段時(shí)間內(nèi)仍將繼續(xù)存在。 熱裝軋制工藝在熱軋帶鋼軋機(jī)中已經(jīng)普遍采用，日本、韓國(guó)的熱軋帶鋼軋機(jī)熱裝比達(dá)到 60%以上，最多可達(dá) 80%，熱裝溫度達(dá)到 600℃ 以上，我國(guó)近年來(lái)建設(shè)的 1580、 1750、 1780、 2250 機(jī)組在設(shè)計(jì)大綱中都對(duì)熱裝軋制比例作出了要求。 中間坯保溫技術(shù)和邊部感應(yīng)加熱技術(shù) 粗軋機(jī)出口處帶坯較長(zhǎng)，為減少頭尾溫差，在延伸輥道增加保溫罩 , 改善了中間坯溫度的均勻性 , 減少了頭尾溫差，寶鋼 2050MM、 1580MM 和鞍鋼1780MM 軋機(jī)、邯鋼 2250MM 等均采用了保溫罩。）控制凸度，寶鋼1880mm 軋機(jī)采用經(jīng)過改進(jìn)的第三代 PC 軋機(jī)，其機(jī)構(gòu)維修方便，通過液壓缸平衡軸承座與機(jī)架窗口間的間隙使之有更好的動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性。 現(xiàn)代熱連軋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)和特點(diǎn) 為了提高產(chǎn)量而不斷提高速度，加大卷重和主電機(jī)容量、增加軋機(jī)架 數(shù)第 1 章 緒論 5 和軋輥尺寸、采用快速換輥及換剪刀裝置等。突出的是普遍采用連鑄坯及熱裝和直接軋制工藝、低溫加熱軋制、省去精軋活套裝置、熱卷箱和熱軋工藝潤(rùn)滑等。采用 PC 軋機(jī)和工作輥在線研磨(ORG)技術(shù)或采用 CVC 軋機(jī)．實(shí)現(xiàn)自由軋制 (Schedule Free)；采用板坯大寬度壓下，可用同一寬度連鑄坯生產(chǎn)不同寬度的帶卷；采用熱帶無(wú)頭軋制。 本設(shè)計(jì)目的和意義 本設(shè)計(jì)是年 產(chǎn) 280 萬(wàn)噸的熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計(jì)。這是一個(gè)大型的軋鋼車間，其投資大，消耗大，生產(chǎn)量大。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，因此該大型 生產(chǎn)車間的建立是可行的。 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 6 第 2 章 生產(chǎn)方案及大綱的制定 產(chǎn)品方案的編制 產(chǎn)品方案 產(chǎn)品方案是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)、制定產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成或選擇各項(xiàng)設(shè)備的主要依據(jù)，包括車間擬生產(chǎn) 的產(chǎn)品名稱、品種、規(guī)格幾年產(chǎn)量計(jì)劃。 編制方案的原則及方法 國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的要求，既考慮當(dāng)前 的急需又要考慮將來(lái)發(fā)展的需要。 選擇計(jì)算產(chǎn)品 車間擬生產(chǎn)的產(chǎn)品品種、規(guī)格及狀態(tài)組合起來(lái)可能有幾十種、數(shù)百種以上。 通過所有工序 第 2 章 生產(chǎn)方案及大綱的制定 7 所選的所有計(jì)算產(chǎn)品要通過各工序，但不是說(shuō)第一種計(jì)算產(chǎn)品都通過各工序，而是所有計(jì)算產(chǎn)品綜合起來(lái)看的。 第 2 章 生產(chǎn)方案及大綱的制定 9 選擇生產(chǎn)方案依據(jù) 確定生產(chǎn)方案時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 金屬與合金的品種、規(guī)格、狀態(tài)及質(zhì)量要求。 制定生產(chǎn)方案 根據(jù)上述依據(jù)，該車間為年產(chǎn) 量為 280 萬(wàn)噸的板帶車間，生產(chǎn)形式為熱軋，主要鋼種為 碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 ,低合金結(jié)構(gòu)鋼 ,船體用結(jié)構(gòu)鋼 ,高耐候性結(jié)構(gòu)鋼 ，采用粗軋和 精軋兩個(gè)階段來(lái)完成不同的任務(wù)和要求 。 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。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，主要是為了保持溫度均勻，而不是為了加熱。 b 生產(chǎn)周期短。 CSP原料的厚度不超過100mm, 通常產(chǎn)品厚度最好在 10mm以下。 c 短流程的產(chǎn)量低于常規(guī)軋制。 e 常規(guī)熱連軋帶鋼生產(chǎn)工藝，通常采用 200~280mm厚的厚板坯，由冷坯或熱坯裝入板坯加熱爐中加熱，由粗軋和精軋軋制后出成品。確定生產(chǎn)方案時(shí)應(yīng)考慮以下幾點(diǎn)： 年產(chǎn)量的大小。主要原因如下： 生產(chǎn)規(guī)模：本設(shè)計(jì)鋼板帶材年產(chǎn)量為 280 萬(wàn)噸，目前薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)量還難達(dá)到。 產(chǎn)品性能：常規(guī)熱連軋所用板坯常為 200~300mm,而薄板坯連鑄連軋一般為 50~100mm。 全連續(xù)式軋機(jī)： 指軋件自始至終沒有逆向軋制道次。 半連續(xù)式軋機(jī)： 指粗軋機(jī)組各機(jī)架主要或全部為可逆式。優(yōu)點(diǎn)：兼有 全連續(xù)式粗軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，克服了其缺點(diǎn)，與其相比有生產(chǎn)線短、占地少、設(shè)備少、投資省、對(duì)板坯厚度范圍的適應(yīng)性好等優(yōu)點(diǎn)，且生產(chǎn)能力也不低，適應(yīng)于多品種的熱軋帶鋼的生產(chǎn)。 圖 半連續(xù)式粗軋機(jī)的布置形式 軋機(jī)數(shù)量及相關(guān)設(shè)備的選擇 粗軋機(jī)組設(shè)備選擇 軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備 [26]，是代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平、區(qū)別于其它車間類型的關(guān)鍵。 在選擇軋鋼機(jī)時(shí)，一般要注意，考慮下列原則： 在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理，布置緊湊； 有較高的生產(chǎn)率和設(shè)備利用系數(shù)； 保證獲得良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新產(chǎn)品的可能； 有利于軋機(jī)的機(jī)械化，自動(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，有助于工人的勞動(dòng)條件改善； 軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，制造容易，操作簡(jiǎn)單，維修方便； 備品備件更換容易，并利于實(shí)現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化； 有良好的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。粗軋機(jī)組的水平軋機(jī)為雙機(jī)架，由兩架四輥可逆式粗軋機(jī)組成。 剛出加熱爐的板坯在粗軋機(jī)組前幾個(gè)道次的軋制，因溫度較高，有利于實(shí)現(xiàn)大的壓下量，這就需要軋輥具有較大的咬入角；后幾個(gè)道次的軋制，需要為精軋機(jī)輸送 厚度均勻的中間坯。 側(cè)壓設(shè)備的選擇 立輥軋機(jī)與定寬壓力機(jī)比較： 邊部凸出量大（俗稱狗骨形），水平軋制時(shí)易產(chǎn)生較大的魚尾；而側(cè)壓機(jī)邊部凸出量較小，水平軋制后產(chǎn)生的魚尾較小，甚至無(wú)，因此可減少切損，提高成材率。 調(diào)寬能力大。 提高了寬度精度。它的設(shè)備主要包括切頭飛剪前輥道、切頭飛剪導(dǎo)板、切頭飛剪測(cè)速裝置、邊部加熱器、切頭飛剪及切頭收集裝置、精軋除磷箱、精軋前立輥軋機(jī)、精軋機(jī)、活套裝置、精軋機(jī)進(jìn)出口導(dǎo)板、精軋機(jī)除塵裝置、精軋機(jī)換輥裝置等。 (2)HC 軋機(jī) HC是英文 High Control Mill的簡(jiǎn)稱。其工作輥（ WR）磨成 S 型，上下兩根軋輥 180o對(duì)稱擺放，以便形成對(duì)稱的輥縫，軋輥的相對(duì)竄動(dòng)形成連續(xù)變化凸度（ CVC），它的優(yōu)點(diǎn)是： a操作簡(jiǎn)便； b機(jī)器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易改造； c換輥方便，完成一次換輥操作只需幾分鐘； d板凸度控制能力強(qiáng)，工作輥軸向移動(dòng) 177。 CVC軋機(jī)與 PC軋機(jī)的比較 (1)調(diào)節(jié)范圍： PC軋機(jī)軋輥交叉角為 1176。 (3)軸向力： PC軋機(jī)軸向力很大，這亦是限制交叉角進(jìn)一步加大的主 要因素。當(dāng)然，CVC軋機(jī)亦有其缺點(diǎn)：譬如 CVC軋輥曲線易被磨損破壞，輥間接觸應(yīng)力分布呈 S形使支撐輥和工作輥磨損嚴(yán)重不均，降低了軋輥的壽命 [15]。 (4)彎輥力： PC軋機(jī)軋輥交叉，限制了彎輥力的加大，一般最大為 800～1000KN，而 CVC軋機(jī)彎輥力可以加大到 1500KN甚至 2020KN。100mm，可調(diào)輥凸度 100~500μm，與彎輥裝置配合則有 600μm。實(shí)際上 CVC軋機(jī)的軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)可以稱為輥縫萬(wàn)能調(diào)整機(jī)構(gòu)。目前這種新型軋機(jī)已廣泛用于冷軋、熱軋及平整機(jī)生產(chǎn)中。 (1)PC 軋機(jī) PC 軋機(jī)目前已成為當(dāng)前發(fā)展最快的板形控制技術(shù)，其工作原理是通過改變交叉角的大小改變軋輥的等效凸度來(lái)控制板形和凸度，它的主要優(yōu)點(diǎn)是 [5]： a 凸度控制范圍大，精度高； b 輥形曲 線簡(jiǎn)單，軋輥管理簡(jiǎn)化； c 輥頸強(qiáng)度不受限制，軋制能力得到提高（減少軋制道次）； dPC 軋機(jī)和在線磨輥裝置配合使用，具有控制板凸度能力和局部高點(diǎn)，延長(zhǎng)輥?zhàn)邮褂弥芷凇? 綜合以上原因，此車間選用定寬壓力機(jī) 。 提高了調(diào)寬效率。調(diào)寬壓力機(jī)有控制板坯頭尾形狀的功能，即使在很大的側(cè)壓下，板坯頭尾變形仍然比較均勻，故頭尾形狀得以優(yōu)化，減輕了頭尾部舌頭和魚尾，降低切損。其配置上由于多一個(gè)機(jī)架，故要求板坯出爐溫度相對(duì)較高，裝備占地面積大；四輥式的工作輥直徑小，有利于帶坯的厚度控制，又因該配置中有支撐輥，減少了工作輥撓度 ,可軋制較薄的、厚度均勻的中間坯傳給精軋工序。立輥軋機(jī)的作用是軋邊，限制寬展 ，同時(shí)破碎軋件表面的氧化鐵皮。為我們選用軋機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)提供了方便的條件。 軋鋼機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種，成品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此而確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程。 半連續(xù)式和 3/4 連續(xù)式一樣，不僅可以充分利用粗軋機(jī)、減少設(shè)備和廠房面積，降低投資，而且可以滿足年產(chǎn)量 280 萬(wàn)噸的生產(chǎn)要求。 3/4連續(xù)式： 粗軋機(jī)組 1~2架可逆式軋機(jī)，數(shù)量由六架縮減為四架。雖然全連續(xù)式布置操作簡(jiǎn)單，生產(chǎn)能力大，但是粗軋機(jī)架多，各機(jī)架間距離長(zhǎng)，因而軋制線很長(zhǎng)，廠房長(zhǎng)度增加。 鑒于以上原因，本設(shè)計(jì)采用常規(guī)熱連軋工藝 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 12 主機(jī)型式的選擇 常規(guī)熱連軋工藝根據(jù)粗軋機(jī)的布置形式，又可以分為全連軋工藝、 3∕4 連軋工藝、半連軋工藝幾種。產(chǎn)品品種較多，像轎車用板等表面質(zhì)量要求較高。 投資、建設(shè)速 度、機(jī)械化和自動(dòng)化程度、勞動(dòng)條件、工人與管理售貨員的數(shù)量以及將來(lái)的發(fā)展。 g 連鑄能力與連軋能力匹配上還不可能與常規(guī)工藝生產(chǎn)規(guī)模相比；在所生產(chǎn)的鋼種上和產(chǎn)品質(zhì)量上，還是常規(guī)略勝一籌；薄板坯連鑄連軋可以覆蓋大多數(shù)熱軋帶鋼的品種范圍，但是一些高性能要求和高附加值的品種還不能生產(chǎn)，目前的薄板坯技術(shù)可以生產(chǎn)約 70%的傳統(tǒng)熱帶可生產(chǎn)的鋼種。 d 短流程成本低。 b CSP生產(chǎn)的大部分是低附加值產(chǎn)品。 c 成材率提高約 2%~3%，能耗降低約 20%，從而降低了生產(chǎn)成本，使噸鋼成本降低。短流程由于采用快冷是的合金元素固溶在其中進(jìn)行強(qiáng)化。在傳統(tǒng)工藝中，鋼坯 經(jīng)歷冷卻加熱兩次相變（ γ 到 α和 α到γ），原始的奧氏體組織有柱狀晶轉(zhuǎn)化為等軸的、細(xì)的、均勻的晶粒。 薄板坯連鑄連軋與常規(guī)熱連軋帶鋼比較： 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)過定寬機(jī)，開始粗軋，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。產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點(diǎn)，同時(shí)也對(duì)設(shè)備選擇、鑄錠尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。 計(jì)算產(chǎn)品要留一定的調(diào)整余量，也就是說(shuō)所選的計(jì)算產(chǎn)品要品種靈活，容易生產(chǎn)多種規(guī)格的產(chǎn)品 產(chǎn)品大綱 鋼種分布及生產(chǎn)能力 表 21 鋼種分布及生產(chǎn)能力 序號(hào) 鋼種 代表鋼號(hào) 比例 (％ ) 年產(chǎn)量 (萬(wàn) t) 1 碳素結(jié)構(gòu)鋼 Q195～ Q235 30 84 2 優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼 0 08Al、 10～ 45 25 70 3 低合金結(jié)構(gòu)鋼 Q34 Q390、 Q4 Q460 13 4 壓力容器用鋼 20R、 16MnR、 20g、 16Mng 4 5 高耐候性結(jié)構(gòu)鋼 Q295GNHL、 Q345GNHL、 Q390GNH 8 6 特殊用途類 IF、 DP、 MP、 TRIP 20 56 合 計(jì) 100 280 原料及產(chǎn)品規(guī)格 原料規(guī)格： 厚度： 230mm， 250mm 寬度： 900－ 2150mm 長(zhǎng)度： 9000－ 11000mm， 短尺坯 4500－ 5300mm 最大重量： 40t 熱軋商品鋼卷： 帶鋼厚度： ~ 帶鋼寬度： 800~2130mm 鋼卷內(nèi)徑： 762mm 鋼卷外徑： 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 8 鋼卷質(zhì)量： 單位寬度卷重： 平整分卷鋼卷： 平整鋼卷 厚度： ~ 寬度：