【正文】 缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產技術。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點，設計中擬采用以下解決思路：(1) 連鑄坯流轉方式，連鑄坯熱送均采用輥道輸送到熱軋車間加熱爐，輥道上采取了一定的隔熱保溫措施。(2) 連鑄坯裝爐及加熱控制，當連鑄坯熱送到熱軋生產線時，經驗收及組批后，用長行程裝鋼機或輥道將熱坯送入加熱爐，由計算機在線控制加熱爐的加熱溫度。例如：鑄坯表面縱裂是在結晶器內產生，并在二冷段進一步擴展形成的。2 車間產品大綱和金屬平衡 車間產品大綱本設計車間年產量熱軋鋼卷413萬t，車間生產計劃如表21所示。板坯全部為連鑄坯，使用連鑄坯的優(yōu)點[3]：(1) 簡化生產及設備使成材率高金屬節(jié)約6%~12%以上大幅降低能耗和成本。(3) 可節(jié)約能耗，噸鋼大致可節(jié)約熱能14萬大卡，降低成本可達10％。表22 板坯和產品品種及規(guī)格項目參數(shù)板坯連鑄坯厚度∕㎜230寬度∕㎜1000~2000長度∕㎜10000最大重量∕t35產品品種低碳鋼、優(yōu)質鋼、低合金鋼帶鋼厚度∕㎜~帶鋼寬度／㎜1000~1900鋼卷內徑∕㎜762鋼卷最大外徑∕㎜1180單位寬度最大卷重∕㎏㎜118 產品特點 產品質量標準本車間產品生產執(zhí)行GB7092006標準，尺寸偏差見表23和表24。產品標準[24]一般包括有品種(規(guī)格)標準、技術條件、試驗標準及交貨標準等方面的內容。軋鋼工作者的任務是按產品標準組織生產，并不斷提高生產技術水平以滿足用戶對產品質量的更高要求。具體表現(xiàn)在如下四個方面： (1) 尺寸精度。板帶鋼由于B/H很大，厚度的微小變化勢必引起其使用性能和金屬消耗的極大波動，故在板帶鋼生產中一般應力爭高精度軋制和按負公差軋制。板型是板帶鋼的重要質最指標之一[22]。 板型不良[25]是由于沿寬度上不均勻變形引起的，當軋制薄帶鋼時，其不均勻變形的敏感性更大，故要求在生產技術上保證其板形良好。板帶越薄，則對不均勻變形的敏感性越大，要保持板帶良好的板型的困難也就越大。 (3) 表面質量。無論是厚板或薄板，其表面都不得有氣泡、結疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和壓入氧化鐵皮等表面缺陷，因為這些缺陷不僅損害板制件的外觀，而且往往破壞性能或成為產生破裂和銹蝕的主要原因，成為應力集中的薄弱環(huán)節(jié)。表23 鋼板長度允許偏差(mm)公差厚度鋼板長度長度允許偏差≤4≤1500+10＞1500+15≤2000+10＞4~16＞2000~6000+25＞6000+30≤2000+15＞16~60＞2000~6000+30＞6000+40表24 縱切帶鋼的寬度允許偏差(mm)公稱寬度厚 度≤＞~＞~＞≤160177。177。＞160250177。177。＞250600177。177。 產品性能板帶鋼的性能要求主要包括力學性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學性能。對甲類鋼鋼板，則要求保證一定的強度和塑性。諸如造船板、橋梁板、鍋爐板、高壓容器板、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。 金屬平衡表金屬平衡表如表25所示。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。(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。在傳統(tǒng)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。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。短流程由于采用快冷是的合金元素固溶在其中進行強化。② 生產周期短。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。CSP原料的厚度不超過100mm, 通常產品厚度最好在10mm以下。② CSP生產的大部分是低附加值產品。③ 短流程的產量低于常規(guī)軋制。④ 短流程成本低。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。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(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，目前的薄板坯技術可以生產約70%的傳統(tǒng)熱帶可生產的鋼種。確定生產方案時應考慮以下幾點：(1) 年產量的大小。(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(shù)量以及將來的發(fā)展。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。產品品種較多，像轎車用板等表面質量要求較高。(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。鑒于以上原因，本設計采用常規(guī)熱連軋工藝。本設計采用半連續(xù)式、雙機架粗軋機布置方案[1]。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。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。粗軋機組由兩架軋機組成，既生產板卷，又生產中厚板?？赡媸杰垯C可放在第二架，也可放在第一架。缺點：可逆式機架的操作維修要復雜些，耗電量大。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。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。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(shù)，選用軋機機架數(shù)即布置形式。目前，由于機械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產的日益進步，現(xiàn)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。本設計采用半連續(xù)式工藝。根據(jù)本車間生產情況及現(xiàn)場實際狀況，粗軋階段選用兩臺帶立輥的四輥可逆式軋機。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。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(xiàn)大的壓下量。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。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。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?，F(xiàn)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。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。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。 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。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。熱卷箱布置在粗軋機之后，飛剪機之前。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。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。⑤ 可縮短車間長度，節(jié)省輸送輥道，減少投資等。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。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 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。② HC軋機HC是英文High Control Mill的簡稱。目前這種新型軋機已廣泛用于冷軋、熱軋及平整機生產中。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。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軋機與PC軋機的比較① 調節(jié)范圍：PC軋機軋輥交叉角為1176。100mm，可調輥凸度100～500μm，與彎輥裝置配合則有600μm 。③ 軸向力：PC軋機軸向力很大，這亦是限制交叉角進一步加大的主要因素。④ 彎輥力：PC軋機軋輥交叉，限制了彎輥力的加大，一般最大為800～1000KN，而CVC軋機彎輥力可以加大到1500KN甚至2000KN。當然，CVC軋機亦有其缺點：譬如CVC軋輥曲線易被磨損破壞，輥間接觸應力分布呈S形使支撐輥和工作輥磨損嚴重不均，降低了軋輥的壽命[15]。CVCplus是在CVC技術上的改進，該技術與WRB技術相結合，可完成大范圍的糾偏，有效地擴展了CVC系統(tǒng)對板形的調整能力，特別是半無頭軋制中需動態(tài)改變輥型凸度時，該系統(tǒng)可提高板帶凸度和實現(xiàn)最佳的軋件平直度。根據(jù)以上對比分析并參照馬鋼2250熱軋生產線，本設計中的精軋機組方案選用CVC軋機。7個機架均配有彎輥裝置，均為全液壓壓下AGC。該軋機具有一定的控寬能力。(4) 邊部加熱器邊部加熱器的功能是將中間帶坯的邊部溫度補償?shù)脚c中部溫度一致。邊部溫降大于中部溫降，溫差約100℃，邊部溫差大，在帶鋼橫斷面上晶粒組織不均勻，性能差異大，同時還將造成軋制中邊部裂紋和對軋輥嚴重的不均勻磨損。邊部25mm處可提高溫升50℃。邊部加熱器從其發(fā)展史上看,有U形和C形兩種結構。這種加熱器的加熱溫度可以調節(jié)，適用于各種鋼種。它的功能是將進入精軋機的中間帶坯的低溫尾端和形狀不良的頭尾端切掉，以便帶坯順利通過精軋機組和輸出輥道，送到卷取機，防止穿帶過程中卡鋼和低溫頭尾在軋輥表面產生輥印。② 軋件易產生跑偏，造成卡鋼事故。定尺飛剪應該保證良好的剪切質量——定尺精確、切面整齊和較寬的定尺調節(jié)范圍，同時還要有一定的剪切速度。飛剪的類型很多，主要有圓盤式飛剪、雙滾筒式飛剪、曲柄連桿式飛剪，滾筒式飛剪，曲柄回轉杠杠式飛剪等。(6) 帶鋼冷卻裝置[19]出精軋后要將帶鋼從800～900℃迅速冷卻到650℃左右。壓力噴射冷卻優(yōu)點：水冷為連續(xù)狀，沒有間斷現(xiàn)象，呈紊流狀態(tài)噴射到鋼板表面；可噴射到需要冷卻的部位；鋼板上下表面冷卻差別顯著。適用范圍：適用于一般冷卻使用或因其穿透性好而適用于水氣膜較厚的環(huán)境。優(yōu)點：此冷卻效率較高；水流呈層流狀態(tài)，可獲得很強的冷卻能力；鋼板的上下表面和縱向冷卻均勻。適用范圍：適用于強冷卻時，如熱軋板出口處。超快冷卻技術[23]：為了在軋制過程中實現(xiàn)短時、快速、準確控溫，而常規(guī)的層流冷卻、氣霧式冷卻等技術，由于冷卻速度不高而難以滿足這個要求，因此促使人們開發(fā)出一種新型的冷卻系統(tǒng)—超快冷卻系統(tǒng)。水幕冷卻：從條狀縫隙噴嘴自由落下的呈連續(xù)穩(wěn)定、透明平滑的帷幕狀的水流沖破帶材表面的冷卻水層和蒸汽層與帶材直接接觸而帶走大量熱量的冷卻方式——亦稱水幕層流冷卻。缺點：鋼板上下表面及整個冷卻區(qū)冷卻不均勻；可調節(jié)的冷卻速度范圍較小。雖然水幕冷卻具有較強的冷卻能力，但據(jù)克虜伯公司對三種冷卻方式實驗結果表明，水幕冷卻均勻性不及層流冷卻，所以目前許多廠家仍以層流冷卻方式為主。(7) 卷取機卷取機位于精軋機輸出輥道末端，由卷取機入口側導板、夾送輥、助卷輥、卷筒等設備組成。卷取機是在高速且有較大沖擊力的非常惡劣的條件下進行運轉的設備，其結構復雜，故障率高。為了保證軋件在輸出輥道上能“拉直”運行，軋機、輥道、卷取速度需匹配；帶鋼頭部出精軋末架，未被卷取前，輥道速度超前10%~20%于末架軋機軋制速度；卷取過程中卷取速度應與軋制速度同步；帶鋼尾部離開末架軋機后，輥道速度要滯后20%~40%于帶鋼速度。在距末架精軋機190m處裝置三臺卷取機，滿足高速和產量要求；～3mm以下的薄帶鋼，在60m近處再裝設2～3臺近距離卷取機；只在距精軋末架約120m處裝設三臺標準卷取機。此設計選用3架地下式卷取機去滿足生產要求。加熱爐主要型式有：推鋼式連續(xù)加熱爐，步進式連續(xù)加熱爐，滑軌式加熱爐。料坯在爐底或在用水冷管支撐的滑軌上滑動，在后一種情況下可對料坯實行上下兩面加熱。為減小水冷滑軌造成的料坯下部的“黑印”，近年來采用了使料坯與水管之間具有隔熱作用的“熱滑軌”。步進式連續(xù)加熱爐：靠爐底或水冷金屬梁的上升、前進、下降、后退的動作把坯料一步一步地移送前進的連續(xù)加