【文章內容簡介】 器板、汽車板、低合金結構鋼板以及優(yōu)質碳素鋼板等都屬于這一類，它們的綜合性能要求較嚴格。各種特殊用途的鋼板(如高溫合金板、不銹鋼板、硅鋼片、復合板等)，則要求特殊的高溫性能、低溫性能、耐酸耐堿耐腐蝕性能，或要求一定的物理性能(如電磁性能等)及其他特殊性能。 金屬平衡表金屬平衡表如表25所示。表25 金屬平衡表序號厚度范圍（㎜）成品切頭及廢品燒損、再氧化坯料量（104t）產量104t成材率（％）104t損耗率（％）104t損耗率（％）1~1402~1203~704~605~236合計4133 設計方案 工藝方案的選擇本設計是設計一年產量為413萬t的熱軋帶鋼車間，~㎜1000~1900㎜，結合國外國內熱軋寬帶鋼生產線的情況，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：板坯先進步進式加熱爐，然后經過定寬機，開始粗軋，粗軋一般為兩個軋機可以其中一個可逆，也可以兩個都可逆。然后通過飛剪，除鱗后進行精軋，精軋一般為七機架，其后安裝三臺卷取機。(2) 薄板坯連鑄連軋工藝下面以CSP為例：先進行連鑄，然后進入輥底式加熱爐，除鱗之后可以進入精軋機，精軋機一般為六架，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，而后者時間要長得多。在傳統工藝中，鋼坯經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化為等軸的、細的、均勻的晶粒。但短流程沒有這一過程，而是采用結晶器快冷而后經過二冷區(qū)緩冷，從而獲得比較細小的晶粒。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。其次常規(guī)熱軋通過再結晶來細化奧氏體晶粒，但再加熱前的冷卻使部分合金元素隨碳化物氮化物析出，再次加熱只有有限的部分能溶解，損失了一部分可強化細晶的奧氏體晶粒。短流程由于采用快冷是的合金元素固溶在其中進行強化。(1) 薄板坯連鑄連軋的優(yōu)點① 工藝簡化、設備減少、生產線短，從而大幅度降低了基本建設投資，使得噸鋼投資下降19%～34%。② 生產周期短。從冶煉鋼水至鋼卷送到運輸鏈，僅需約2h，從而減少了大量流動資金。③ 成材率提高約2%～3%，能耗降低約20%，從而降低了生產成本，使噸鋼成本降低。(2) 薄板坯連鑄連軋的不足[2] ① 短流程(薄板坯連鑄連軋)的產品范圍比常規(guī)的窄。CSP原料的厚度不超過100mm, 通常產品厚度最好在10mm以下。，遠遠超過了短流程。② CSP生產的大部分是低附加值產品。常規(guī)軋制的連鑄速度比CSP低，提高了鋼水的質量，可以生產出高附加值、高尖端的產品來。③ 短流程的產量低于常規(guī)軋制。由于連鑄速度的影響，短流程的產量一般遠低于常規(guī)軋制。④ 短流程成本低。工藝流程緊湊、簡化、投資成本低、能源消耗低。⑤ 常規(guī)熱連軋帶鋼生產工藝，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。⑥ 板坯厚度200mm以上，~9m（），具有一定容量的板坯庫，有加熱爐區(qū)（一臺或多臺步進式加熱爐），具有粗軋區(qū)，后接精軋機組及地下卷取機（一臺到多臺）的生產線。⑦ 連鑄能力與連軋能力匹配上還不可能與常規(guī)工藝生產規(guī)模相比；在所生產的鋼種上和產品質量上，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，目前的薄板坯技術可以生產約70%的傳統熱帶可生產的鋼種。生產方案的選擇與設備的選擇密切相關。確定生產方案時應考慮以下幾點：(1) 年產量的大小。產量不僅決定工藝過程的特點，同時也對設備選擇、鑄錠尺寸、產品規(guī)格有著直接的影響。(2) 投資、建設速度、機械化和自動化程度、勞動條件、工人與管理售貨員的數量以及將來的發(fā)展。根據以上分析，再結合實際，本設計采用常規(guī)熱軋工藝。主要原因如下：(1) 生產規(guī)模：本設計鋼板帶材年產量為413萬t，目前薄板坯連鑄連軋生產量還難達到。(2) 產品定位：考慮到本設計車間的將來發(fā)展，以后需要生產的產品可能為轎車用板、高韌性管線鋼、造船和橋梁用高強度鋼等。產品品種較多，像轎車用板等表面質量要求較高。目前薄板坯連鑄連軋工藝在表面質量和品種上難以滿足，高質量產品生產尚處于開發(fā)實驗階段，如汽車面板、超深沖鋼板和高表面要求的鋼板、鍍錫板的基板、高級別的高強韌管線鋼、奧氏體不銹鋼等。(3) 產品性能：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。軋制同樣規(guī)格產品時，常規(guī)熱連軋生產具有較高的壓縮比，這對產品性能的提高有利。鑒于以上原因，本設計采用常規(guī)熱連軋工藝。 主機型式的選擇常規(guī)熱連軋工藝根據粗軋機的布置形式，又可以分為全連軋工藝、3/4連軋工藝、半連軋工藝幾種。本設計采用半連續(xù)式、雙機架粗軋機布置方案[1]。(1) 全連續(xù)式軋機：指軋件自始至終沒有逆向軋制道次。其粗軋機由5～6個機架組成，軋件沿一個方向連續(xù)軋制，每架軋制一道，采用交流電機傳動。雖然全連續(xù)式布置操作簡單，生產能力大，但是粗軋機架多，各機架間距離長，因而軋制線很長，廠房長度增加。同時軋制時間往往要比精軋機組的軋制時間少得多，亦即粗軋機的利用率不高。(2) 半連續(xù)式軋機：指粗軋機組各機架主要或全部為可逆式。粗軋機組由兩架軋機組成，既生產板卷，又生產中厚板。(3) 3/4連續(xù)式：粗軋機組1～2架可逆式軋機，數量由六架縮減為四架?？赡媸杰垯C可放在第二架，也可放在第一架。優(yōu)點：兼有全連續(xù)式粗軋機的優(yōu)點，克服了其缺點，與其相比有生產線短、占地少、設備少、投資省、對板坯厚度范圍的適應性好等優(yōu)點，且生產能力也不低，適應于多品種的熱軋帶鋼的生產。缺點：可逆式機架的操作維修要復雜些，耗電量大。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、減少設備和廠房面積，降低投資，而且可以滿足年產量413萬噸的生產要求。圖31全連續(xù)式粗軋機的布置形式圖32 3/4連續(xù)式粗軋機的布置形式半連續(xù)式粗軋機常見的幾種布置形式如下：a）由一架四輥可逆式軋機組成；b) 由一架二輥可逆式和一架四輥可逆式軋機組成；c) 由二架四輥可逆式軋機組成。圖33 半連續(xù)式粗軋機的布置形式 軋機數量及相關設備的選擇 粗軋機組設備選擇軋鋼機是完成金屬軋制變形的主要設備[26]，是代表車間生產技術水平、區(qū)別于其它車間類型的關鍵。因此，軋鋼車間選擇的是否合理對車間生產具有非常重要的作用。軋鋼機選擇的主要依據是：車間生產的鋼材的鋼種，成品品種和規(guī)格，生產規(guī)模的大小以及由此而確定的產品生產工藝過程。對軋鋼車間工藝設計而言，軋鋼機選擇的內容是：確定軋機的結構型式，確定其主要參數，選用軋機機架數即布置形式。在選擇軋鋼機時，一般要注意，考慮下列原則：(1) 在滿足產品方案的前提下，使軋機組成合理，布置緊湊；(2) 有較高的生產率和設備利用系數；(3) 保證獲得良好的產品，并考慮到生產新產品的可能；(4) 有利于軋機的機械化，自動化的實現，有助于工人的勞動條件改善；(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，并利于實現備品備件的標準化；(7) 有良好的綜合經濟技術指標。目前，由于機械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產的日益進步，現在的主要軋機除去一些特殊用途外，基本上都已經趨于系列化，標準化了。為我們選用軋機進行生產提供了方便的條件。本設計采用半連續(xù)式工藝。粗軋機組的水平軋機為雙機架，由兩架四輥可逆式粗軋機組成。根據本車間生產情況及現場實際狀況，粗軋階段選用兩臺帶立輥的四輥可逆式軋機。立輥軋機的作用是軋邊，限制寬展，同時破碎軋件表面的氧化鐵皮。四輥可逆式粗軋機既可滿足板坯精度高的要求，又可保證足夠的壓下量及較好的板形。剛出加熱爐的板坯在粗軋機組前幾個道次的軋制，因溫度較高，有利于實現大的壓下量，這就需要軋輥具有較大的咬入角；后幾個道次的軋制，需要為精軋機輸送厚度均勻的中間坯。采用雙四輥可逆式粗軋機組的原因：采用二輥式的工作輥直徑大，具有大的咬入角，可實現大的壓下量。其配置上由于多一個機架，故要求板坯出爐溫度相對較高，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。兩架四輥可逆式粗軋機組(半連續(xù)式粗軋機組)的優(yōu)點：具有設備少,生產線短、占地面積小、投資省等特點與精軋機組的能力匹配較靈活，對多品種的生產也有利。 側壓設備的選擇立輥軋機與定寬壓力機比較：邊部凸出量大(俗稱狗骨形)，水平軋制時易產生較大的魚尾；而側壓機邊部凸出量較小，水平軋制后產生的魚尾較小，甚至無，因此可減少切損，提高成材率。與立輥調寬相比，壓力機調寬具有明顯的優(yōu)越性，即：① 提高了熱軋帶鋼軋機的成材率。調寬壓力機有控制板坯頭尾形狀的功能，即使在很大的側壓下，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。與立輥軋制調寬相比，在相同的壓下量條件下，調寬壓力機的切頭損失大幅度減小，從而提高了成材率。② 調寬能力大。現代化的調寬壓力機最大側壓量可達350mm，所以只需要幾種連鑄板坯規(guī)格即可滿足用戶需求，大大減輕了連鑄變寬的負擔，提高了連鑄機的生產率和連鑄坯質量，同時也提高了板坯的熱裝率和熱裝溫度。③ 提高了調寬效率。壓縮調寬時，板坯變形可深入到板坯中部，局部變形得到緩解，狗骨形因此得到減弱，所以板坯變形均勻性得到提高，從而減少了板坯在隨后平軋時的回展，可以獲得很好的調寬效率。④ 提高了寬度精度。由于調寬時板坯寬度由壓力機錘頭能夠得到精確控制，所以可得到比立輥軋機更高的目標寬度精度。綜合以上原因，此車間選用定寬壓力機。 保溫裝置的選擇保溫裝置位于精軋和粗軋之間，用于改善中間坯溫度均勻性和減少帶坯頭尾溫差改善中間坯溫度均勻性和減少頭尾溫差，使帶坯全長溫度較為均勻。粗軋機出口設置熱板卷箱是減少帶坯溫降的一個有效方法，并且還具有以下優(yōu)點：使帶坯全長溫度較為均勻，進一步消除水??；有利于二次氧化鐵皮的消除，提高產品表面質量。原由：① 粗軋機出口中間坯長度可達100m，為減少頭尾溫差，設保溫罩。 ② 為了軋制薄規(guī)格的產品和特殊鋼種而設置加熱器。熱卷箱布置在粗軋機之后，飛剪機之前。采用熱卷箱的作用有：① 保溫：當坯厚為25mm時一般溫降速率可達100℃/min，℃/min。② 均溫：帶坯頭尾交換，使尾部處于板卷中心，可保持幾乎恒定的溫度分布。精軋機不用升溫軋制，電力消耗降低約10％。③ 提高成材率：可使處理事故時間增長到8～9min，熱卷箱起到了中間坯料的貯存于緩沖作用，并可增大卷重。④ 改善產品質量，擴大可軋品種范圍。⑤ 可縮短車間長度，節(jié)省輸送輥道，減少投資等。⑥ 熱卷箱與中間坯切頭剪斷機、焊接機聯合使用，可實現熱帶鋼全連續(xù)無頭軋制或半無頭軋制，~％，生產率提高20％。采用熱卷箱的效果：降低開軋溫度，精軋機組不用升速軋制，降低電能約10%，降低精軋機組功率約15%，大大減少了設備投資。 精軋機組設備選擇精軋機組布置在粗軋機組中間輥道或熱卷箱的后面。它的設備主要包括切頭飛剪前輥道、切頭飛剪導板、切頭飛剪測速裝置、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、精軋機、活套裝置、精軋機進出口導板、精軋機除塵裝置、精軋機換輥裝置等。(1) 精軋機選型目前世界上高精度軋機以PC軋機、HC軋機和CVC軋機應用最多。① PC軋機PC軋機目前已成為當前發(fā)展最快的板形控制技術，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控制板形和凸度，它的主要優(yōu)點是[5]：(a) 凸度控制范圍大，精度高；(b) 輥形曲線簡單，軋輥管理簡化；(c) 輥頸強度不受限制，軋制能力得到提高(減少軋制道次)；(d) PC軋機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，延長輥子使用周期。其缺點是：(a) 結構復雜，維修量大；(b) 存在軸向力和無法避免軋輥磨損造成的局部高點。② HC軋機HC是英文High Control Mill的簡稱。該軋機輥系由上下對稱的三對輥組成，即工作輥、中間輥和支撐輥，其中中間輥可軸向移動，并配置液壓彎輥裝置，因此具有很強的板形控制能力。目前這種新型軋機已廣泛用于冷軋、熱軋及平整機生產中。③ CVC軋機CVC軋機是由西馬克公司在日本HC軋機基礎上于1983年研制成功的一種新型軋機，是一種連續(xù)可變的凸度軋機。其工作輥(WR)磨成S 型，上下兩根軋輥180℃對稱擺放，以便形成對稱的輥縫，軋輥的相對竄動形成連續(xù)變化凸度(CVC)，它的優(yōu)點是[5]：(a) 操作簡便；(b) 機器結構簡單，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，工作輥軸向移動177。100mm，可調輥縫100～500μm，與彎輥裝置配合則有600μm；(e) 應用范圍廣，CVC 技術無論對于熱軋還是冷軋，也不論是軋制黑色或者有色極薄帶都非常實用。實際上CVC軋機的軋輥調整機構可以稱為輥縫萬能調整機構。CVC軋機的缺點是：(a) 易蛇形；(b) 軋輥形狀特殊，磨削困難。CVC軋機與PC軋機的比較① 調節(jié)范圍：PC軋機軋輥交叉角為1176。時，軋輥凸度可達1000μm；CVC軋機工作輥軸向移動177。100mm，可調輥凸度100～500μm，與彎輥裝置配合則有600μm 。② 調節(jié)機構：PC軋機需要安裝角度調整和側推力支承兩套機構，結構復雜