【導(dǎo)讀】寬帶鋼在我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)中的發(fā)展中需求量很大。世界各國(guó)近年來(lái)都在注重。研制和使用連鑄連軋等新技術(shù)和新設(shè)備來(lái)生產(chǎn)板帶鋼。我國(guó)冷軋/熱軋比只能。要想加快冷軋板帶鋼的發(fā)展，就要保證熱軋機(jī)能夠提供優(yōu)質(zhì)的。軋帶鋼生產(chǎn)線(xiàn)，產(chǎn)品規(guī)格厚度為10mm。選擇250mm厚坯，產(chǎn)品范圍~，布置，機(jī)架數(shù)目確定工藝的設(shè)計(jì)和輔助設(shè)備選擇。并對(duì)典型品種進(jìn)行壓下規(guī)程設(shè)。計(jì)和計(jì)算，驗(yàn)算軋輥強(qiáng)度和電機(jī)能力，繪制工藝平面圖。較高要求，對(duì)溫度有更嚴(yán)格的制度。采取輥道邊部加熱、層流邊部遮擋，保證熱。卷產(chǎn)品殘余應(yīng)力小。采用新型板凸度儀，高效處理凸度信息，實(shí)現(xiàn)凸度、平直度。自動(dòng)控制，做到表面光潔，尺寸精度高，為后續(xù)冷軋?zhí)峁┖细駧Ь怼?

　　

【正文】 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 。 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 10 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 工藝方案的選擇 本設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)一年產(chǎn)量為 280 萬(wàn)噸的熱軋帶鋼車(chē)間，成品規(guī)格（ ~）mm800~2130mm，結(jié)合國(guó)際國(guó)內(nèi)熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線(xiàn)的情況，選擇常規(guī)熱連軋工藝 。 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(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?xún)蓚€(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)。 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 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（ 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。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，主要是為了保持溫度均勻，而不是為了加熱。 其次常規(guī)熱軋通過(guò)再結(jié)晶來(lái)細(xì)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(qiáng)化細(xì)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(jìn)行強(qiáng)化。 (1)薄板坯連鑄連軋的優(yōu)點(diǎn) a 工藝簡(jiǎn)化、設(shè)備減少、生產(chǎn)線(xiàn)短，從而大幅度降低了基本建設(shè)投資，使得噸鋼投資下降 19%~34%。 b 生產(chǎn)周期短。從冶煉鋼水至鋼卷送到運(yùn)輸鏈，僅需約 2h，從而減少了大量流動(dòng)資金。 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。 (2)薄板坯連鑄連軋的不足 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 11 a 短流程 (薄板坯連鑄連軋 )的產(chǎn)品范圍比常規(guī)的窄。 CSP原料的厚度不超過(guò)100mm, 通常產(chǎn)品厚度最好在 10mm以下。而常規(guī)軋制厚度可 由 ，遠(yuǎn) 遠(yuǎn)超過(guò)了短流程。 b CSP生產(chǎn)的大部分是低附加值產(chǎn)品。常規(guī)軋制的連鑄速度比 CSP低，提高了鋼水的質(zhì)量，可以生產(chǎn)出高附加值、高尖端的產(chǎn)品來(lái)。 c 短流程的產(chǎn)量低于常規(guī)軋制。由于連鑄速度的影響，短流程的產(chǎn)量一般遠(yuǎn)低于常規(guī)軋制。 d 短流程成本低。工藝流程緊湊、簡(jiǎn)化、投資成本低、能源消耗低。 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。 f 板坯厚度 200mm以上，長(zhǎng)度一般為 ~9m（亦有達(dá)到 ），具有一定容量的板坯庫(kù)，有加熱爐區(qū)（一臺(tái)或多臺(tái)步進(jìn)式加熱爐），具有粗軋區(qū)，后接精軋機(jī)組及地下卷取機(jī)（一臺(tái)到多臺(tái)）的生產(chǎn)線(xiàn)。 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。 生產(chǎn)方案的選擇與設(shè)備的選擇密切相關(guān)。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。產(chǎn)量不僅決定工藝過(guò)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。 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。 根據(jù)以上分析，再結(jié)合實(shí)際，本設(shè)計(jì)采用常規(guī)熱軋工藝。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)品定位：考慮到本設(shè)計(jì)車(chē)間的將來(lái)發(fā)展，以后需要生產(chǎn)的產(chǎn)品可能為轎車(chē)用板、高韌性管線(xiàn)鋼、造船和橋梁用高強(qiáng)度鋼等。產(chǎn)品品種較多，像轎車(chē)用板等表面質(zhì)量要求較高。目前薄板坯連鑄連軋工藝在表面質(zhì)量和品種上難以滿(mǎn)足，高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)尚 處于開(kāi)發(fā)實(shí)驗(yàn)階段，如汽車(chē)面板、超深沖鋼板和高表面要求的鋼板、鍍錫板的基板、高級(jí)別的高強(qiáng)韌管線(xiàn)鋼、奧氏體不銹鋼等。 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。軋 制同樣規(guī)格產(chǎn)品時(shí)，常規(guī)熱連軋生產(chǎn)具有較高的壓縮比，這對(duì)產(chǎn)品性能的提高有利。 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。本設(shè)計(jì)采用半連續(xù)式、雙機(jī)架粗軋機(jī)布置方案 [1]。 全連續(xù)式軋機(jī)： 指軋件自始至終沒(méi)有逆向軋制道次。其粗軋機(jī)由 5~6個(gè)機(jī)架組成，軋件沿一個(gè)方向連續(xù)軋制，每架軋制一道，采用交流電機(jī)傳動(dòng)。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(xiàn)很長(zhǎng)，廠(chǎng)房長(zhǎng)度增加。同時(shí)軋制時(shí)間往往要比精軋機(jī)組的軋制時(shí)間少得多，亦即粗軋機(jī)的利用率不高。 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。粗軋機(jī)組由兩架軋機(jī)組成，既生產(chǎn)板卷，又生產(chǎn)中厚板。 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。可逆式軋機(jī)可放在第二架，也可放在第一架。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(xiàn)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)。缺點(diǎn)：可逆式機(jī)架的操作維修要復(fù)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(jī)、減少設(shè)備和廠(chǎng)房面積，降低投資，而且可以滿(mǎn)足年產(chǎn)量 280 萬(wàn)噸的生產(chǎn)要求。 圖 全連續(xù)式粗軋機(jī)的布置形式 圖 3/4 連續(xù)式粗軋機(jī)的布置形式 半連續(xù)式粗軋機(jī)常見(jiàn)的幾種布置形式如下： (1)由一架四輥可逆式軋機(jī)組成； 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 13 (2)由一架二輥 可逆式和一架四輥可逆式軋機(jī)組成； (3)由二架四輥可逆式軋機(jī)組成。 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(chē)間生產(chǎn)技術(shù)水平、區(qū)別于其它車(chē)間類(lèi)型的關(guān)鍵。因此，軋鋼車(chē)間選擇的是否合理對(duì)車(chē)間生產(chǎn)具有非常重要的作用。 軋鋼機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車(chē)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(guò)程。對(duì)軋鋼車(chē)間工藝設(shè)計(jì)而言，軋鋼機(jī)選擇的內(nèi)容是：確定軋機(jī)的結(jié)構(gòu)型式，確定其主要 參數(shù)，選用軋機(jī)機(jī)架數(shù)即布置形式。 在選擇軋鋼機(jī)時(shí)，一般要注意，考慮下列原則： 在滿(mǎn)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)。 目前，由于機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產(chǎn)的日益進(jìn)步，現(xiàn)在的主要軋機(jī)除去一些特殊用途外， 基本上都已經(jīng)趨于系列化，標(biāo)準(zhǔn)化了。為我們選用軋機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)提供了方便的條件。 本設(shè)計(jì)采用半連續(xù)式工藝。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。 根據(jù)本車(chē)間生產(chǎn)情況及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際狀況，粗軋階段選用兩臺(tái)帶立輥的四輥可逆河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 14 式軋機(jī)。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。四輥可逆式粗軋機(jī)既可滿(mǎn)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(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。 采用雙四輥可逆式粗軋機(jī)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(shí)現(xiàn)大的壓下量。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。 兩架四輥可逆式粗軋機(jī)組（半連續(xù)式粗軋機(jī)組）的優(yōu)點(diǎn)：具有設(shè)備少 ,生產(chǎn)線(xiàn)短、占地面積小、投資省等特點(diǎn)與精軋機(jī)組的能力匹配較靈活，對(duì)多品種的生產(chǎn)也有利。 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(chēng)狗骨形），水平軋制時(shí)易產(chǎn)生較大的魚(yú)尾；而側(cè)壓機(jī)邊部凸出量較小，水平軋制后產(chǎn)生的魚(yú)尾較小，甚至無(wú)，因此可減少切損，提高成材率。 與立輥調(diào)寬相比，壓力機(jī)調(diào)寬具有明顯的優(yōu)越性，即： 提高了熱軋帶鋼軋機(jī)的成材率。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?xún)?yōu)化，減輕了頭尾部舌頭和魚(yú)尾，降低切損。與立輥軋制調(diào)寬相比，在相同的壓下量條件下，調(diào)寬壓力機(jī)的切頭損失大幅度減小，從而提高了成材率。 調(diào)寬能力大?，F(xiàn)代化的調(diào)寬壓力機(jī)最大側(cè)壓量可達(dá) 350mm，所以只需要幾種連鑄板坯規(guī)格即可滿(mǎn)足用戶(hù)需求，大大減輕了連鑄變寬的負(fù)擔(dān)，提高了連鑄機(jī)的生產(chǎn)率和連鑄坯質(zhì)量，同時(shí)也提高了板坯的熱裝率和熱裝溫度。 提高了調(diào)寬效率。壓縮調(diào)寬時(shí)，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(shí)的回展，可以獲得很好的調(diào)寬效率。 提高了寬度精度。由于調(diào)寬時(shí)板坯寬度由壓力機(jī)錘頭能夠得到精確控制，所以可得到比立輥軋機(jī)更高的目標(biāo)寬度精度。 綜合以上原因，此車(chē)間選用定寬壓力機(jī) 。 第 3 章 設(shè)計(jì)方案 15 精軋機(jī)組設(shè)備選擇 精軋 機(jī)組布置在粗軋機(jī)組中間輥道或熱卷箱的后面。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。 精軋機(jī)選型 目前世界上高精度軋機(jī)以 PC 軋機(jī)、 HC 軋機(jī)和 CVC 軋機(jī)應(yīng)用最多。 (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(guò)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(xiàn)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(xiàn)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? 其缺點(diǎn)是： a 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量大； b 存在軸向力和無(wú)法避免軋輥磨損造成的局部高點(diǎn)。 (2)HC 軋機(jī) HC是英文 High Control Mill的簡(jiǎn)稱(chēng)。該軋機(jī)輥系由上下對(duì)稱(chēng)的三對(duì)輥組成，即工作輥、中間輥和支撐輥，其中中間輥可軸向移動(dòng)，并配置液壓彎輥裝置，因此具有很強(qiáng)的板形控制能力。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。 (3)CVC軋機(jī) CVC軋機(jī)是由西馬克公司在日本 HC軋機(jī)基礎(chǔ)上于 1983年研制成功的一種新型軋機(jī)，是一種連續(xù)可變的凸度軋機(jī)。其工作輥（ WR）磨成 S 型，上下兩根軋輥 180o對(duì)稱(chēng)擺放，以便形成對(duì)稱(chēng)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。100mm，可調(diào)輥縫 100~500μm，與彎輥裝置配合則有 600μm； 河北聯(lián)合大學(xué)冶金與能源學(xué)院 16 e應(yīng)用范圍廣， CVC 技術(shù)無(wú)論對(duì)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(shí)用。實(shí)際上 CVC軋機(jī)的軋輥調(diào)整機(jī)構(gòu)可以稱(chēng)為輥縫萬(wàn)能調(diào)整機(jī)構(gòu)。 CVC軋機(jī)的缺點(diǎn)是： a易蛇形； b軋輥形狀特殊，磨削困難。 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。時(shí)，軋輥凸度可達(dá) 1000μm； CVC軋機(jī)工作輥軸向移動(dòng) 177。100mm，可調(diào)輥凸度 100~500μm，與彎輥裝置配合則有 600μm。 (2)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)： PC軋機(jī)需要安裝角度調(diào)整和側(cè)推力支承兩套機(jī)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜；CVC軋機(jī)的軋輥機(jī)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單許多 [14]。 (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。PC軋機(jī)的軸向力最大可達(dá)軋制力的 10%，為 2020KN，而 CVC軋機(jī)一般僅為 200KN左右 [14]。 (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。 另外， PC軋機(jī)軋輥交叉點(diǎn)與軋制寬度中心線(xiàn)重合難，軋件亦跑偏。當(dāng)然，CVC軋機(jī)亦有其缺點(diǎn)：譬如 CVC軋輥曲線(xiàn)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]