【文章內(nèi)容簡介】 熱軋軋技術(shù)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(shù)的技術(shù)發(fā)展主要集中在板形、厚度精度、溫度與性能的精準(zhǔn)控制、表面質(zhì)量控制等方面，例如強(qiáng)力彎輥（WRB ）系統(tǒng)、工作輥竄輥（HCW 、CVC）和對輥交叉（PC ）技術(shù)、工作輥的精細(xì)冷卻、高精度數(shù)學(xué)模型的不斷改進(jìn)等。在熱軋帶鋼軋機(jī)布置形式的發(fā)展方面，總結(jié)起來，主要有以下幾種形式 [5]：典型的傳統(tǒng)熱帶鋼連軋機(jī)組，這種機(jī)組通常是 2 架粗軋機(jī)，7 架精軋機(jī)，2臺地下卷取機(jī)，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(jī)組裝備了定寬壓力機(jī)(SP)。這類軋機(jī)采用的鑄坯厚度通常為200～250mm，特點(diǎn)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(jī)，通常機(jī)組的組成為 1 架粗軋機(jī)，1 臺中間熱卷箱，5～6 架精軋機(jī)，1～2 臺地下卷取機(jī)，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(jī)機(jī)組，通常采用 1 臺粗軋機(jī)，1 臺爐卷軋機(jī)，1～2 臺地下卷取機(jī)，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(jié)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(jī)、加熱爐和軋機(jī)組成，剛性連接，鑄坯厚 50～90mm，產(chǎn)量 120～200 萬噸，軋機(jī)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(jī)組成的生產(chǎn)線。薄板坯連鑄連軋的特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品強(qiáng)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(shù)，日本是在傳統(tǒng)的粗軋機(jī)后設(shè)立熱卷箱，飛焊機(jī)，把中間坯前一坯的尾部和下一坯的頭部焊接在一起，進(jìn)入精軋機(jī)組時形成無頭的帶鋼進(jìn)行軋制，在卷取機(jī)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(shù)，他們利用薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)線，鑄造較長的鑄坯進(jìn)人精軋，并且軋后進(jìn)行剪切，在精軋機(jī)組中形成有限的無頭連軋。這種生產(chǎn)線的特點(diǎn)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(shù)的無頭軋制技術(shù)，通過進(jìn)一步提高鑄坯的拉速，使連軋機(jī)和連鑄機(jī)的速度得到匹配，實(shí)現(xiàn)真正的連鑄連軋。薄帶直接連鑄并軋制的技術(shù)，鋼水在 2 個輥中鑄成 5～6mm 的帶鋼，經(jīng)過1 架或 2 架軋機(jī)進(jìn)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(diǎn)常規(guī)熱連軋生產(chǎn)工藝具有諸多特點(diǎn)，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(shè)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(shù)含量高的煉鋼、精煉和連鑄設(shè)施。薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝生產(chǎn)能力適中、設(shè)備布置緊湊、流程短、生產(chǎn)成本低，市場競爭力較強(qiáng)，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(xué)冶金與能源學(xué)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(shù)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(xiàng)消耗，提高經(jīng)濟(jì)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(yīng)用連鑄板坯直接熱裝和直接軋制技術(shù)；其次，進(jìn)一步完善連鑄連軋和連續(xù)鑄軋技術(shù)。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)。由于才喲個液壓壓下厚度自動控制和計(jì)算機(jī)控制技術(shù)，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(jìn)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(jī)水平還是工藝水平在國內(nèi)都是一流的，這為我們建設(shè)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(shè)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(xiàng)目供料，進(jìn)而提高我們的綜合競爭力。3）中國正處于經(jīng)濟(jì)發(fā)展時期，鋼鐵消費(fèi)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(jìn)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(jī)、電氣等設(shè)備。我們的設(shè)備確實(shí)成為了生產(chǎn)的薄弱環(huán)節(jié)。如何在原有設(shè)備能力的基礎(chǔ)之上生產(chǎn)中高檔產(chǎn)品，如何改進(jìn)我們的工藝，使其具有先進(jìn)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(jìn)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(shù)晶粒較細(xì)，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(yīng)強(qiáng)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(jī)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(shí)行城市大變樣計(jì)劃，許多城市建筑、橋梁都實(shí)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(yùn)輸；（2）煤礦：開灤集團(tuán)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(xué)冶金與能源學(xué)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(shè)的曹妃甸港口提供了便利、廉價的水運(yùn)，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(yùn)輸。4）豐富的人力資源北京科技大學(xué)、東北大學(xué)、鞍山科技大學(xué)以及燕山大學(xué)、河北聯(lián)合大學(xué)等冶金工科院?？梢蕴峁﹥?yōu)秀的專業(yè)技術(shù)人員，其他各大學(xué)可以提供相關(guān)專業(yè)的技術(shù)人才。 產(chǎn)品大綱產(chǎn)品大綱是設(shè)計(jì)任務(wù)書中的主要內(nèi)容之一，是進(jìn)行車間設(shè)計(jì)時制訂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程、確定軋機(jī)組成和選擇各項(xiàng)設(shè)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(yīng)注意[7]:1）滿足國民經(jīng)濟(jì)特別需要，根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟(jì)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(yuǎn)與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。作到供求適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對路、布局合理、要防止不顧軋機(jī)特點(diǎn)和條件一哄而上、一哄而下的傾向。3）考慮軋機(jī)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(yīng)條件，物資和材料運(yùn)輸?shù)那闆r。5）要適應(yīng)當(dāng)前對外開放、對內(nèi)搞活的經(jīng)濟(jì)形勢，力爭做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化。 坯料熱帶鋼軋機(jī)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(diǎn)，加之比初軋坯物理化學(xué)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(jī)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(jī)架數(shù)目增多，軋制線增長。因此坯料厚度應(yīng)合理選擇。板坯厚度一般 150～250mm，多數(shù)為 200～250mm，最厚達(dá)300～350mm。國產(chǎn) 1700 熱連軋機(jī)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(jī)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(jī)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(dá)到 15～30kg∕mm 毛重準(zhǔn)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(jié)構(gòu)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(xué)冶金與能源學(xué)院8表 22 按產(chǎn)品分配的熱軋板帶寬 度 （mm） 產(chǎn)量合計(jì) 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(jì)（t） 51 86 90 53 280比 例 % % % % 100%第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇9第 3 章 車間布置及主要設(shè)備的選擇 車間布置及設(shè)備選用的原則首先，在粗軋機(jī)與精軋機(jī)之間設(shè)計(jì)保溫罩或熱卷箱等，主要是考慮產(chǎn)品的規(guī)格，實(shí)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(shè)計(jì)更貼近實(shí)際，在選定軋機(jī)型號及確定軋輥、各架軋機(jī)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(shè)計(jì)，并針對本次設(shè)計(jì)要求做一些改動；在確定軋機(jī)數(shù)目及布置上，考慮的是目前連鑄機(jī)鑄出的坯料質(zhì)量、大壓下導(dǎo)致跑偏、及整個軋制穩(wěn)定配合等方面，而作出了本次的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)中，選用的設(shè)備、技術(shù)、軋機(jī)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(shè)備的選擇軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平，這是區(qū)別于其他車間類型的關(guān)鍵。因此，軋鋼機(jī)選擇的是否合理對車間生產(chǎn)具有非常重要的影響。因?yàn)閹т撥垯C(jī)為平輥軋制，軋制力大，為了能控制良好的板形，機(jī)架和軋輥必須有較大的剛度才行。所以板帶軋機(jī)主要是四輥軋機(jī)。軋鋼機(jī)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(shè)計(jì)而言，軋鋼機(jī)選擇的主要內(nèi)容是：確定軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，確定其主要技術(shù)參數(shù)，選用軋機(jī)的架數(shù)以及布置形式 [7]。在選擇軋鋼機(jī)時一般要注意考慮下列各項(xiàng)原則：（1）在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理，布置緊湊；（2）有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)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(jī)機(jī)械化，自動化的實(shí)現(xiàn)，有助于工人勞動條件的改善；（5）軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)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(shí)現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化；（7）有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 除鱗設(shè)備現(xiàn)代熱帶鋼連軋機(jī)都設(shè)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(xué)冶金與能源學(xué)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(jìn)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(shè)備寬度精度與厚度精度、板凸度、平直度共同構(gòu)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(biāo)。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(jìn)行控制，這里先介紹粗軋調(diào)寬。粗軋調(diào)寬可以通過獨(dú)立的立輥軋機(jī)、粗軋機(jī)附屬立輥、定寬軋機(jī)、大側(cè)壓調(diào)寬壓力機(jī)（SP 軋機(jī)）等設(shè)備實(shí)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(jī)為了進(jìn)行寬度控制，傳統(tǒng)熱連軋機(jī)組都配有獨(dú)立的立輥軋機(jī)或在粗軋機(jī)上裝設(shè)附屬立輥，有的精軋機(jī)前也設(shè)立了立輥。根據(jù)調(diào)寬量的大小，板坯可以進(jìn)行多道次或一道次立軋。（1）立輥軋機(jī)位于粗軋機(jī)水平軋機(jī)的前面，大多數(shù)立輥軋機(jī)的