【正文】 ~12%；(2) 不用鑄錠，不用初軋，不僅簡化了生產工序，節(jié)約投資，勞動力，并改善了勞動條件；(3) 可節(jié)約能耗，噸鋼大致可節(jié)約熱能14萬kcal，降低成本可達10%；因此，本車間設計使用連鑄板坯。表25 板坯規(guī)格項 目參 數項 目參 數板坯連鑄坯最大重量/t厚度/mm230長度/mm4500~5300 (短坯)、9000 ~ 1100 (長坯)寬度/mm750~1600 板坯技術要求 連鑄坯表面質量應全為無缺陷的合格板坯，外形和尺寸公差必須符合表26。 5鐮刀彎長坯≤40寬 度177。30上下彎(平面彎) 長坯≤40短坯≤20其中碳素結構鋼、優(yōu)質碳素結構鋼和低合金結構鋼的連鑄坯化學成分應符GB/T7002006《碳素結構鋼》、GB/T6991999《優(yōu)質碳素結構鋼技術要求》和GB/T15912008《低合金結構鋼》的規(guī)定。結合目前國際國內熱軋寬帶鋼生產線 (如韓國浦項光祖3號21中國寶鋼2050、寶鋼1580、武鋼2250等) 的情況，選擇常規(guī)熱連軋工藝。CSP技術使帶鋼熱連軋的初始投資及生產成本大大降低，與常規(guī)熱連軋工藝相比具有工藝流程短、設備簡化、單位產品建設投資低等優(yōu)點，但該設計沒有采用薄板坯連鑄連軋工藝的原因主要有[3]：(1) 生產安全性：① 薄板坯連鑄拉漏率高于常規(guī)連鑄。而常規(guī)熱連軋的煉鋼、連鑄和軋鋼可以相互獨立，生產靈活性高。但目前的薄板坯連鑄連軋工藝在產品表面質量和品種上很難滿足。因此，年產量在300萬噸以上及帶鋼寬度超過1600 mm的項目需選用常規(guī)熱連軋工藝。并且目前薄板坯連鑄連軋生產線尚沒有寬度在1800 mm以上的產品[4]。 主機型式的選擇熱帶鋼連軋機的類型是以軋機結構、布置來區(qū)分的。本設計采用半連續(xù)式雙機架粗軋機布置方案，主要原因如下[5]：(1) 全連續(xù)式。全連軋工藝的粗軋機組由5~6個機架組成，軋件沿一個方向連續(xù)軋制，每架只軋一道。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) 四分之三連續(xù)式。這種熱帶鋼連軋機比全連續(xù)式熱帶連軋機的機架數少，廠房短，投資少，而且兩者產量相近，可達450萬噸/年。半連續(xù)軋機有兩種形式：① 粗軋機組由兩一架不可逆式二輥破磷機和一架可逆式四輥軋機組成，主要用于生產成成卷帶鋼；② 粗軋機組有兩架可逆式軋機組成，即可生產板卷，又可生產中厚板。由于粗軋機控制水平的提高和軋機結構的改進，軋機牌坊強度增大，軋制速度也相應提高，粗軋機單機架生產能力增大，在這樣的前提下，采用半連續(xù)式雙機架粗軋機布置形式比四分之三連續(xù)式布置更經濟節(jié)能，更有利于降低設備投資和產品成本，減少設備的維護量，并且，德國蒂森韓國浦項等國外類似熱軋廠以及國內寶鋼1580、武鋼 2250 等有成功范例。 軋機數量和軋制道次 粗軋機組設備選擇本設計采用半連續(xù)式工藝，粗軋機組的水平軋機為雙機架布置，由一架二輥可逆粗軋機和一架四輥可逆式粗軋機組成，如圖31所示。板坯在粗軋機的前幾道次的軋制，由于帶坯溫度高，有利于實現大壓下量。二輥式粗軋機與四輥式粗軋機相比，二輥式粗軋機的工作輥直徑較大，因此具有較大的咬入角，可以實現圖31 半連續(xù)式粗軋機布置圖大壓下量的要求。(1) 側壓壓力機及除鱗設備的選擇為了便于除鱗，亦為了用同一坯料尺寸生產出不同寬度的產品，一般在粗軋機前設有大立輥 (VSB) 裝置。除鱗采用小水量高壓旋轉式除鱗裝置，即提高了除鱗效果，又減少了水量從而減少了帶鋼溫降。設置定寬壓力機可使連鑄板坯規(guī)格減少到6種，提高了連鑄機產量。② 改善了帶坯的頭尾形狀。③ 有利于提高金屬組織性能。因此，本設計在粗軋機組中配置一架定寬壓力機。因此，對于立輥軋機的設計，需要考慮以下問題：1) 立輥軋機的最大軋制速度不小于水平輥軋機最大軋制速度的90%2) 當板坯厚度為230 mm時，立輥軋機的減寬量要達到100 mm。在這三種方案中，相同的主要軋線設備如下：(1) SP定寬壓力機一臺；(2) R1二輥可逆粗軋機一架；(3) R2四輥可逆粗軋機一架。根據有關研究表明，一臺重型立輥軋機能夠完成100 mm的減寬量，不僅中間坯頭尾溫差小 (8 ℃)，能耗低，產量高，而且機械設備投資和電氣設備投資都是最小的。方案1方案2方案3重型E2重型E2中型E2中型E1中型E1圖32 供選擇的三種粗軋機組結構(3) 保溫裝置的選擇常用的保溫裝置有保溫罩和熱卷箱，保溫裝置位于粗、精軋之間，用于改善中間帶坯溫度均勻性和減小帶坯頭尾溫差。熱軋帶鋼具有表面積與體積比值大的特點，其散熱方式主要是輻射，中間坯在輥道上輸送過程中，輻射熱損失達90%，對流損失達9%，與輥道接觸的傳導損失不到1%。保溫罩布置在粗軋與精軋之間的輥道上，一般長度有50~60 mm，由多個罩子成，每個罩子均有升降蓋板，可根據生產需求進行關閉，罩子上裝有隔熱材料，罩子所在輥道 是封閉的，采用絕熱、保溫罩后可降低加熱爐出坯溫度75 ℃，%，節(jié)約燃耗14%，還可以提高板坯末端溫度約100 ℃。本設計采用保溫罩作為中間帶坯保溫裝置。精軋機組的設備組成包括切頭飛剪輥道、切頭飛剪側導板、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、精軋機前立輥軋機 (F1E)、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。對于四輥軋機，工作輥直徑一般為650~800 mm，也有生產廠家在前幾座采用850mm的工作輥直徑；支撐輥直徑按工作輥選取，~，一般選支撐輥直徑為1250~1570 mm，最大可達1700 mm。另外，為了保護設備和操作環(huán)境不受污染，在精軋機組中設置了除塵裝置。1) CVC軋機CVC軋機是一種軋輥凸度連續(xù)可變軋機，它的基本特征如下[7]：① 軋輥 (工作輥) 的原始輥型為S形曲線，呈瓶狀，上下軋輥互相錯位180176。② 帶S形曲線的軋輥具有軋輥軸向抽動裝置。CVC四輥軋機的工作輥為S形曲線輥，而CVC六輥軋機的S形曲線輥可以是工作輥，也可以是中間輥。CVC六輥軋機則可分為中間輥傳動和支撐輥傳動兩種。HC軋機是為了消除輥間的有害接觸部分來提高軋縫剛度，以實現板形調整的，是剛性輥縫型。CVC軋機的主要特點：CVC軋機的關鍵之處是軋輥具有連續(xù)變化凸度的功能，能準確有效地使工作輥間空隙曲線與軋件板形曲線相匹配，增大了軋機的使用范圍，可獲得良好的板形。② 可以進行無級輥縫調整來適應不同產品規(guī)格的變化，以獲得良好的板帶平直度和表面質量。④ 板形控制能力強。 2) PC軋機軋輥交叉軋制原理如圖 33所示, 上下軋輥相對轉動H角, 帶鋼與上下軋輥接觸處的上下距離,由中心向兩側逐漸增大, 可推導出實際的輥縫曲線[10]：式中，Cγ為等效工作輥凸度，mm；B為軋制板材的寬度，mm；θ為軋輥交叉角。根據軋制條件設置適當的交叉角 , 便可得到不同的帶鋼凸度值。隨著交叉角的增加，等效輥縫凸度增大。~ 176。優(yōu)點[11]： ① 通過上下輥組間微小的交叉角調節(jié)，能在較大范圍內很好的控制帶鋼凸度。③ 具有較大的帶鋼凸度控制能力，因此，需要一套軋輥輥型系統，減少軋輥庫存，可靈活安排軋制計劃，并在精軋機組前機架軋機上，在軋機強度允許的范圍內實施大壓下，而不必擔心產生不均勻變形。② 交叉點與軋制寬度中心線重合難，軋件易跑偏。PC 軋機在板幅下的凸度控制能力優(yōu)于其它軋機。 ) , 因而凸度的控制精度, 可以達到20um。③ 對邊部減薄的影響 PC 軋機隨著交叉角的增加, 板凸度隨著減小, 同時帶鋼邊部減薄問題得到了改善。④ 凸度與板厚精度影響的比較 PC 軋機進行凸度控制時, 交叉角發(fā)生變化,但中間板厚是常數, 不發(fā)生變化。由于軋輥形狀的變化較復雜, 軋輥發(fā)生磨損, 板厚變化難以預測, 惡化了板厚的控制精度。而CVC 竄動, 軋輥存在臺階形磨損, 反跳軋制不能 。CVC 的軋輥表面不能在線修磨, 軋輥粗糙度制約每套軋輥的軋制量。CVC 軋機上下工作輥由于熱凸度差異和磨損差異, 造成帶鋼出現鍥形, 也易出現跑偏。(2) 精軋機布置精軋機采用7機架布置，因為這樣可提高軋機生產能力，提高卷重，增大精軋機速度，滿足最大卷重的要求。其中，F1~F4 機架軋機軋制壓力達35 MN,帶鋼精軋的主要變形量在前3個機架完成，F5~F7最大軋制壓力為24 MN 。(3) 精軋機前立輥軋機F1E1精軋機前立輥軋機附著在F1精軋機之前，距F1軋機中心線約2800 mm主要是進一步控制帶鋼寬度。軋機結構為上傳動。在絲桿端部與立輥軸承箱之間設有AWC油缸，實現帶鋼的寬度自動控制。主要有電磁感應加熱法，煤氣火焰加熱法和保溫罩加熱法等。(5) 切頭飛剪[5]切頭飛剪位于粗軋機組出口側，精軋除鱗箱前。熱軋帶鋼軋機的切頭飛剪，一般采用轉鼓式飛剪或曲柄式飛剪。曲柄式的優(yōu)點是剪刀垂直剪切，剪切厚度范圍大，最大可達80 mm，缺點是只能安裝一對直刃剪[13]。(6) 帶鋼冷卻系統熱軋帶鋼的終軋溫度一般為800~900 ℃，卷取溫度應在650 ℃以下 (否則因晶粒粗大而降低其力學性能)。過去帶鋼軋后冷卻能力曾經是限制軋制速度提高的因素，目前以層流冷卻的應用最為普通。層流冷卻是從虹吸管吸取的無壓或低壓水經冷卻管自由的落到帶材表面，不反濺，形成層流水而帶走大量熱量的冷卻方式，其特點是設備多，控制復雜，但是冷卻精度高，目前廣泛使用。高壓噴水裝置結構簡單，但是冷卻不均勻，水易飛濺。測溫儀下集管測溫儀上集管側噴圖34 層流冷卻裝置布置示意圖 (7) 卷取機卷取機的功能是精軋機組軋制的帶鋼以良好的卷形緊緊地無擦傷的卷成鋼卷，一般2~3臺即能滿足生產要求。二輥式適于卷取厚1~2 mm的板卷，對10 mm以上的帶鋼，質量差，卷不緊。故本設計選用三輥式卷取機[13]。同時，考慮到前一根帶鋼還未完全進入卷取機，而后一根帶鋼已軋出精軋機組的可能性，輸出輥道的速度也應分段控制。卷取機咬入速度為8~10 m/s，咬入后與軋機同步加速。在軋制前要將板坯進行加熱，其目的在于提高板坯的塑性，降低變形抗力及改善內部組織性能，以便進行軋制加工。推鋼式加熱爐的優(yōu)點是建造費用較低；燃料及動力消耗少；機械設備簡單，便于維護；其缺點是加熱過程中板坯與滑道接觸造成局部黑印和易于產生板坯底面劃傷；板坯厚度相差不能太大；停爐檢修時爐內板坯排空困難；爐子長度受板坯最小厚度的限制等。 因此，本設計采用步進梁式加熱爐。全部計算機控制系統分為四級：① 基礎自動化級 (BA)：即直接數字控制機 (DDC)，主要完成各設備的順序控制，自動位置控制，厚度、速度控制和材料跟蹤及人機對話，故障報警等實時控制，并且與上位機的通訊等。③ 生產控制級 (PCC)：主要作全廠性的材料物流跟蹤，板坯庫鋼卷庫的管理，質量管理，軋輥參數記錄和管理，編制軋制計劃和下達生產命令，收集生產實際數據及通訊等。所謂全線自動化控制即把整個多級計算機系統組織成一個統一體。在軋件跟蹤的基礎上，可以進行全自動軋鋼控制的邏輯判斷，得到相應的控制信息即，在手動控制模式下，控制信號來源于操作臺，在全自動控制模式下，控制信號來源于過程控制系統，根據控制模式的選擇，只是控制信號來源不同，具體控制模塊內部的功能實現過程是統一的。 送至冷軋廠鋼卷冷卻成品入庫邊部加熱加熱F1~F7精軋二次除鱗層流冷卻卷取打捆稱重噴印表面檢查鋼卷運輸R2粗軋機軋制R1粗軋機軋制切頭尾冷板坯熱板坯高溫板坯邊角加熱除鱗定寬壓力機保溫罩立輥軋制注： 為預留工藝圖41 工藝流程簡圖 生產工藝流程(1) 連鑄坯冷裝爐軋制 (CCR)—連鑄坯與軋機距離遠或不能匹配，不能熱裝熱送。(3) 連鑄坯冷至兩相區(qū) (α+γ—HCR)，這種模式的熱裝溫度一般在600℃1150℃，比較適合連鑄車間與軋鋼車間距離很近，且連鑄機于軋機小時能力基本相匹配的情況。(5) 連鑄坯直接軋制(CC—DR)，鋼坯的溫度在1150℃以上，連鑄機生產的高溫連鑄坯切割后直接輸送到軋機中進行直接軋制，一般情況下，在連鑄和軋機間設有均熱爐，一方面對輸送過程中的連鑄坯進行邊角補熱，另一方面作為緩沖以便軋機出現事故存儲熱鋼坯。 本車間采用的模式該生產線采用冷坯和熱坯兩種方式組織生產，坯料選擇連鑄坯，連鑄車間生產的合格板坯經輥道運輸送至板坯庫[15]，坯料入爐將采用冷裝 (CCR)、保溫熱裝 (HCR) 和直接熱裝 (HDCR) 三種制度，并預留了直接軋制模式 (HDR)，坯料的熱裝比約為70%。根據軋制節(jié)奏控制的要求，由出料機將加熱爐中的板坯托出并放在出爐輥道上。定寬壓力機可對板坯進行最大為350 mm的側壓，然后由輥道運送進入第一架二輥可逆粗軋機進行1~3道次軋制，再進入第二架四輥可逆粗軋機進行1~3道次軋制后將板坯軋制成厚度約為30~50 mm的中間坯。粗軋后的中間坯通過保溫罩使頭尾溫差減小。切頭后的中間坯再由精軋除鱗箱用高壓水除去二次氧化鐵皮，然后進入七機架精軋機進行軋制，帶坯經過F1~F7機架四輥精軋機組，~ mm的成品帶鋼。PC軋機的輥縫用計算機進行設定，在軋制過程中配以動態(tài)彎輥系統進行板型動態(tài)調整，實現板型的閉環(huán)控制。將帶鋼冷卻到規(guī)定的卷曲溫度，由三助卷輥式全液壓卷取機卷成鋼卷。需要檢查的鋼卷則送到檢查線，打開鋼卷進行檢查和取樣后，再卷上，送回到鋼卷運輸系統，經打捆、稱重、標記后分別送往熱軋鋼卷成品庫、冷軋原料庫和精整原料庫。 工藝制度(1) 連鑄坯技術要求連鑄坯表面質量應全部為無缺陷的合格板坯。 表41 尺寸公差要求項 目公差/mm項 目公差/mm厚 度177。15短坯≦20長 度177。