【文章內(nèi)容簡介】 熱軋軋技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢 熱軋板帶鋼的發(fā)展現(xiàn)狀現(xiàn)代熱連軋技術的技術發(fā)展主要集中在板形、厚度精度、溫度與性能的精準控制、表面質(zhì)量控制等方面，例如強力彎輥（WRB ）系統(tǒng)、工作輥竄輥（HCW 、CVC）和對輥交叉（PC ）技術、工作輥的精細冷卻、高精度數(shù)學模型的不斷改進等。在熱軋帶鋼軋機布置形式的發(fā)展方面，總結起來，主要有以下幾種形式 [5]：典型的傳統(tǒng)熱帶鋼連軋機組，這種機組通常是 2 架粗軋機，7 架精軋機，2臺地下卷取機，年總產(chǎn)量 350～550 萬噸，生產(chǎn)線的總長度 400～500m ，有一些新建的機組裝備了定寬壓力機(SP)。這類軋機采用的鑄坯厚度通常為200～250mm，特點是產(chǎn)量高，自動化程度高，軋制速度高(20m/s 以上) ，產(chǎn)品 第 1 章 緒論3性能好。緊湊型的熱連軋機，通常機組的組成為 1 架粗軋機，1 臺中間熱卷箱，5～6 架精軋機，1～2 臺地下卷取機，生產(chǎn)線長度約 300m，年產(chǎn)量 200～300 萬噸。采用的鑄坯厚度 200mm 左右，投資比較少，生產(chǎn)比較靈活，由于使用熱卷箱溫度條件較好，可以不用升速軋制(軋制速度 14m/s 左右) 。新型的爐卷軋機機組，通常采用 1 臺粗軋機，1 臺爐卷軋機，1～2 臺地下卷取機，產(chǎn)量約 100 萬噸，其中有的生產(chǎn)線可以生產(chǎn)中板也可以生產(chǎn)熱軋板卷，主要用于不銹鋼生產(chǎn)，投資較小，生產(chǎn)靈活，適合多品種。熱軋帶鋼的另一生產(chǎn)形式是薄板坯連鑄連軋，按結晶器的形式不同，分別有多種形式，如 SMS 開發(fā)的 CSP、DANIELY 開發(fā)的 H2FRL 等，由薄板坯鑄機、加熱爐和軋機組成，剛性連接，鑄坯厚 50～90mm，產(chǎn)量 120～200 萬噸，軋機的布置形式有粗軋加精軋為 2+5 布置，1+6 布置，也有 7 架精軋機組成的生產(chǎn)線。薄板坯連鑄連軋的特點是生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品強度高、溫度與性能均勻性好，但是表面質(zhì)量、潔凈度控制方面比傳統(tǒng)厚板坯的難度大。國外發(fā)展的無頭(半無頭) 軋制技術，日本是在傳統(tǒng)的粗軋機后設立熱卷箱，飛焊機，把中間坯前一坯的尾部和下一坯的頭部焊接在一起，進入精軋機組時形成無頭的帶鋼進行軋制，在卷取機前再由飛剪剪斷，該生產(chǎn)線可以 20m/s 的速度軋制生產(chǎn) ～ 厚的帶鋼。德國發(fā)展的是半無頭軋制技術，他們利用薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)線，鑄造較長的鑄坯進人精軋，并且軋后進行剪切，在精軋機組中形成有限的無頭連軋。這種生產(chǎn)線的特點是適合于穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格的帶鋼，減少了薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)中的軋廢和工具損失。歐洲還在開發(fā)基于薄板坯連鑄連軋技術的無頭軋制技術，通過進一步提高鑄坯的拉速，使連軋機和連鑄機的速度得到匹配，實現(xiàn)真正的連鑄連軋。薄帶直接連鑄并軋制的技術，鋼水在 2 個輥中鑄成 5～6mm 的帶鋼，經(jīng)過1 架或 2 架軋機進行小變形的軋制和平整，生產(chǎn)出熱帶鋼卷。 熱軋板帶鋼的生產(chǎn)工藝及特點常規(guī)熱連軋生產(chǎn)工藝具有諸多特點，主要在于：生產(chǎn)能力大、自動化程度高；產(chǎn)品規(guī)格多、質(zhì)量穩(wěn)定；生產(chǎn)效率高、成材率高。因此，這種生產(chǎn)工藝仍是鋼鐵企業(yè)建設熱連軋帶鋼生產(chǎn)線的首選 [6]。連鑄連軋工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、占地面積大、投資成本高，特別是生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高檔產(chǎn)品時，需配備技術含量高的煉鋼、精煉和連鑄設施。薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝生產(chǎn)能力適中、設備布置緊湊、流程短、生產(chǎn)成本低，市場競爭力較強，但薄板坯拉坯速度較高，鑄坯易產(chǎn)生橫向角裂和表面 河北聯(lián)合大學冶金與能源學院 4縱裂等缺陷，使鋼坯表面質(zhì)量不及常規(guī)工藝產(chǎn)品水平。 熱軋板帶鋼的發(fā)展趨勢近代熱軋板帶鋼生產(chǎn)技術發(fā)展的主要趨向在于 [7]：、高效率化。首先，為了大幅度簡化工藝過程，縮短生產(chǎn)流程，充分利用資源，降低各項消耗，提高經(jīng)濟效益，不僅充分利用連鑄坯為原料，同時不斷開發(fā)和推廣應用連鑄板坯直接熱裝和直接軋制技術；其次，進一步完善連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術。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)量的兩項重要指標。由于才喲個液壓壓下厚度自動控制和計算機控制技術，板帶縱向厚度精度已得到很大的提高，但板帶橫向厚度和平直度的精度控制有待進一步提高。利用硅、釩等金屬元素生產(chǎn)低合金鋼種，同時配合連鑄連軋、控軋控冷和熱處理工藝，提高產(chǎn)品組織性能和質(zhì)量。 第 2 章 建廠依據(jù)及產(chǎn)品大綱5第 2 章 建廠依據(jù)及產(chǎn)品大綱 建廠依據(jù) 可行性研究1）首鋼新建的 2250mm 寬帶鋼連軋生產(chǎn)線無論是軋機水平還是工藝水平在國內(nèi)都是一流的，這為我們建設或改造本 1780mm 生產(chǎn)線提供了很好的參考。2）由于我國汽車工業(yè)和家電工業(yè)的高速發(fā)展，冷軋板帶材的缺口很大，建設一條可供冷軋的熱軋板帶生產(chǎn)線可為首鋼在順義新建的 150 萬噸冷軋項目供料，進而提高我們的綜合競爭力。3）中國正處于經(jīng)濟發(fā)展時期，鋼鐵消費總體良好。雖然我國的鋼鐵總產(chǎn)能過剩，但是很多中高檔鋼鐵產(chǎn)品還需進口，究其原因主要是國內(nèi)軋制生產(chǎn)線不是國外淘汰的二手線，就是國內(nèi)自行研制的軋機、電氣等設備。我們的設備確實成為了生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。如何在原有設備能力的基礎之上生產(chǎn)中高檔產(chǎn)品，如何改進我們的工藝，使其具有先進水平，這些正是我們軋鋼人要做的。隨著國家汽（轎）車、家電、集裝箱、輸油（汽）管線等行業(yè)的迅猛發(fā)展，將會進一步刺激各類板材品種的需求，市場前景很大。4）與薄板坯連鑄連軋相比，常規(guī)熱連軋仍有其自身的優(yōu)勢。薄板坯連鑄連軋技術晶粒較細，加上軋制的大壓下，使產(chǎn)品硬度很高，不能按要求向冷軋供應強度低于 240MPa 的軟帶鋼。就向冷軋供料而言，常規(guī)熱連軋仍有廣闊的發(fā)展空間。 地理與資源1）廣闊的市場唐山周圍有許多中小型冷軋廠，我們的熱軋卷可以為其提供原料；華北、東北地區(qū)有許多機械制造業(yè)，板帶鋼也可以作為成品供給這些企業(yè)；近幾年國內(nèi)實行城市大變樣計劃，許多城市建筑、橋梁都實行新建。所以板帶鋼會有廣闊的銷售前景。2）豐富的能源（1）鐵礦：遷安和遵化有豐富的鐵礦，并且京唐鋼鐵位于深水港曹妃甸港，便于澳礦運輸；（2）煤礦：開灤集團可以提供充足的煤燃料；（3）電力：陡河電廠、唐山電廠可以提供充足的電力； 河北聯(lián)合大學冶金與能源學院6（4）水資源：東北部有陡河水庫可以提供充足的水資源，臨海地帶水資源是比較充裕的；（5）石油：華北油田，大港油田和剛發(fā)現(xiàn)的南堡石油為其提供足夠石油。3）便利的交通唐山地處京津之側(cè)擁有便利的鐵路，京唐港和正在建設的曹妃甸港口提供了便利、廉價的水運，唐津高速公路、唐港高速公路以及 107 國道、205 國道、102 國道提供了便捷的公路運輸。4）豐富的人力資源北京科技大學、東北大學、鞍山科技大學以及燕山大學、河北聯(lián)合大學等冶金工科院?？梢蕴峁﹥?yōu)秀的專業(yè)技術人員，其他各大學可以提供相關專業(yè)的技術人才。 產(chǎn)品大綱產(chǎn)品大綱是設計任務書中的主要內(nèi)容之一，是進行車間設計時制訂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機組成和選擇各項設備的主要依據(jù)。產(chǎn)品大綱不但規(guī)定了車間的類型，同時也規(guī)定了車間生產(chǎn)品種的方向。所以編制產(chǎn)品方案時應注意[7]:1）滿足國民經(jīng)濟特別需要，根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟重要部門對鋼材的需要。2）考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。要正確處理長遠與當前、局部與整體的關系。作到供求適應、品種平衡、產(chǎn)銷對路、布局合理、要防止不顧軋機特點和條件一哄而上、一哄而下的傾向。3）考慮軋機生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。4）考慮建廠地區(qū)資源的供應條件，物資和材料運輸?shù)那闆r。5）要適應當前對外開放、對內(nèi)搞活的經(jīng)濟形勢，力爭做到產(chǎn)品結構和產(chǎn)品標準的現(xiàn)代化。 坯料熱帶鋼軋機一般采用連鑄坯或初軋坯為原料。由于連鑄坯的諸多優(yōu)點，加之比初軋坯物理化學性能均勻，且便于增大坯重，故對熱帶連軋更為合適。選擇尺寸時，必須考慮軋機的工作條件，提高板坯厚度，可以增加板坯及鋼卷的重量，但增加了軋制道次，使機架數(shù)目增多，軋制線增長。因此坯料厚度應合理選擇。板坯厚度一般 150～250mm，多數(shù)為 200～250mm，最厚達300～350mm。國產(chǎn) 1700 熱連軋機采用連鑄坯的厚度規(guī)格為 第 2 章 建廠依據(jù)及產(chǎn)品大綱7160、2250mm。近代連軋機完全取消了展寬工序，以便加大板坯長度，采用全縱軋制，故板坯寬要比成品寬度大，由立輥軋機控制帶鋼寬度，而其長度則主要取決于加熱爐的寬度和所需坯重。目前板卷單位寬度的重量不斷提高，達到 15～30kg∕mm 毛重準備提高到 33～36kg∕mm。綜合上述考慮，最終確定原料規(guī)格如下：板坯厚度：150～250mm板坯寬度：800～1500mm板坯長度：9～10m 產(chǎn)品規(guī)格厚度：~12mm；寬度：750~1600mm；鋼卷內(nèi)徑：Φ762mm ；鋼卷外徑：Φ1200~Φ2022mm；最大卷重：30t；產(chǎn)量：年產(chǎn) 280 萬噸。 鋼種方案表 21 按鋼種分配的熱軋板帶的產(chǎn)品鋼種 牌號 規(guī)格(mm) 年產(chǎn)量 (萬噸) 比例（%）普碳鋼Q195，Q215Q235，Q255Q275(~)(1400~1600) 140 50合金結構鋼12Mn2A，16Mn2A30Cr，40Cr45Cr，45Mn(~)(1400~1600) 56 20不銹鋼1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti (~)(1000~1600) 84 30總量 280按產(chǎn)品規(guī)格分配熱軋板帶方案見表 22。 河北聯(lián)合大學冶金與能源學院8表 22 按產(chǎn)品分配的熱軋板帶寬 度 （mm） 產(chǎn)量合計 比 例厚度（ mm） 850~1050 1000~1200 1200~1400 1400~1550~ 5 6 10 7 28 10%~4 18 35 35 24 112 40%~6 20 25 25 14 84 30%~12 8 20 20 8 56 20%產(chǎn)量合計（t） 51 86 90 53 280比 例 % % % % 100%第 3 章 車間布置及主要設備的選擇9第 3 章 車間布置及主要設備的選擇 車間布置及設備選用的原則首先，在粗軋機與精軋機之間設計保溫罩或熱卷箱等，主要是考慮產(chǎn)品的規(guī)格，實際現(xiàn)場的生產(chǎn)以及帶鋼內(nèi)部組織性能的影響，而做出選擇；其次，為了使得本次的設計更貼近實際，在選定軋機型號及確定軋輥、各架軋機之間的距離等方面，主要是依據(jù)鞍鋼 1780 生產(chǎn)線的車間設計，并針對本次設計要求做一些改動；在確定軋機數(shù)目及布置上，考慮的是目前連鑄機鑄出的坯料質(zhì)量、大壓下導致跑偏、及整個軋制穩(wěn)定配合等方面，而作出了本次的設計。在設計中，選用的設備、技術、軋機數(shù)目、布置及選用的原因?qū)⒃谙旅孀鼍唧w的介紹。 主要設備的選擇軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設備，代表車間生產(chǎn)技術水平，這是區(qū)別于其他車間類型的關鍵。因此，軋鋼機選擇的是否合理對車間生產(chǎn)具有非常重要的影響。因為帶鋼軋機為平輥軋制，軋制力大，為了能控制良好的板形，機架和軋輥必須有較大的剛度才行。所以板帶軋機主要是四輥軋機。軋鋼機選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材、鋼種，產(chǎn)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。對軋鋼車間設計而言，軋鋼機選擇的主要內(nèi)容是：確定軋鋼機的結構形式，確定其主要技術參數(shù)，選用軋機的架數(shù)以及布置形式 [7]。在選擇軋鋼機時一般要注意考慮下列各項原則：（1）在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊；（2）有較高的生產(chǎn)效率和設備利用系數(shù)；（3）保證獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新品種的可能；（4）有利于軋機機械化，自動化的實現(xiàn)，有助于工人勞動條件的改善；（5）軋機結構型式先進合理，制造容易，操作簡單，維修方便；（6）備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標準化；（7）有良好的綜合技術經(jīng)濟指標。 除鱗設備現(xiàn)代熱帶鋼連軋機都設有高壓水除鱗箱來清除氧化鐵皮。除鱗箱是一個基本封閉的箱體。箱內(nèi)上下各裝有兩排集水管，其上下高壓水噴嘴同時噴射高壓 河北聯(lián)合大學冶金與能源學院10水除鱗。上排水管的高度可根據(jù)板坯厚度的變化來調(diào)節(jié)。噴嘴的噴水方向迎著板坯的前進方向與水平呈 15176。角。高壓水產(chǎn)生水平分力，將氧化鐵皮沖擊到板坯邊緣以外，鏈條的作用是防止高壓水和氧化鐵皮散射，使其只能落入地溝。高壓水的壓力通常采用 15~18MPa，每個高壓水噴嘴水流量為 91L/min。 板坯寬度測壓設備寬度精度與厚度精度、板凸度、平直度共同構成帶鋼的外形質(zhì)量，其中寬度精度是帶鋼帶鋼產(chǎn)品外形質(zhì)量的一個重要指標。精確的寬度可以提高熱軋薄板及其后步工序的成材率，既可避免由于過寬造成切邊過多，又可減少由于過窄給后步工序帶來的生產(chǎn)安排混亂。需對成品帶鋼寬度進行控制，這里先介紹粗軋調(diào)寬。粗軋調(diào)寬可以通過獨立的立輥軋機、粗軋機附屬立輥、定寬軋機、大側(cè)壓調(diào)寬壓力機（SP 軋機）等設備實現(xiàn)。粗軋調(diào)寬在帶鋼寬度調(diào)整和精度控制中占有主要地位 [8]。1）立輥軋機為了進行寬度控制，傳統(tǒng)熱連軋機組都配有獨立的立輥軋機或在粗軋機上裝設附屬立輥，有的精軋機前也設立了立輥。根據(jù)調(diào)寬量的大小，板坯可以進行多道次或一道次立軋。（1）立輥軋機位于粗軋機水平軋機的前面，大多數(shù)立輥軋機的