【正文】 需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀可看出“以熱代冷”的鋼鐵市場走向決定了超薄熱軋帶鋼生產(chǎn)總體趨勢是供不應(yīng)求，同時也表明了超薄熱軋帶鋼將成為熱軋寬帶鋼的另一個發(fā)展方向。對于30多家國外鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品調(diào)查表明：作為最終產(chǎn)品使用的厚度大于2mm的熱軋帶鋼的需求量正在下降，而厚度小于2mm的熱軋薄帶需求量日益增加，從正在進(jìn)行和準(zhǔn)備進(jìn)行的深加工線和冷軋機(jī)組方面的投資也可看出這種趨勢。通過對近五年的統(tǒng)計，可看出帶鋼消費(fèi)正以一個較快的速度發(fā)展。同時我國現(xiàn)在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模很大，對焊管、型材的需求也相應(yīng)增加，帶鋼的需求仍保持較高水平。而且今后幾年市場需求仍然會有較大增長。由于市場對板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會下降，因此大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。目前熱軋窄帶鋼生產(chǎn)廠在提高質(zhì)量、降低消耗、降低成本、擴(kuò)大品種的前提下，將小家電、小五金、家具、自行車零件等深加工企業(yè)所需多層次優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼、高錳鋼、不銹鋼等高質(zhì)量帶鋼作為主導(dǎo)產(chǎn)品，徹底改變只以焊管為主要供貨方向的局面，建設(shè)新熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線，所軋產(chǎn)品規(guī)格處于寬帶軋機(jī)產(chǎn)品的下限之外，從而可以代替部分冷軋產(chǎn)品。國內(nèi)外熱軋窄帶鋼市場需求大體相同，厚度大于25mm的產(chǎn)品基本飽和，厚度小于20mm的熱帶卻供不應(yīng)求。據(jù)資料統(tǒng)計，我國煤氣管年產(chǎn)量已經(jīng)超過3106t，這也是窄帶鋼的一個大市場。傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn)，均采用高壓水除鱗系統(tǒng)，水壓達(dá)15～18MPa,采用多次除鱗，即粗軋前、精軋前及機(jī)架間進(jìn)行除鱗。提高水壓對除鱗有一定作用，但帶來一些問題，如高壓系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作量增加，事故率增加。、板厚控制技術(shù)的發(fā)展板型控制是帶鋼軋機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)，各軋機(jī)制造商在此方面都下大力氣開發(fā)，呈現(xiàn)出多種板形控制技術(shù)。從設(shè)備方法來講,主要有原始凸度法、液壓彎輥法，調(diào)整軋輥凸度法，軋輥變形自補(bǔ)償法，階梯形支承輥法，抽動軋輥法，在線磨輥法，軋輥交叉法等。板厚自動控制技術(shù)方面，液壓AGC已得到普遍的認(rèn)可，采用短行程壓下缸，以減少油柱高度提高響應(yīng)速度,已成為業(yè)界的共識。產(chǎn)品規(guī)格為：（～21）mm（900～1750）mm。本設(shè)計課題是年產(chǎn)366萬噸的板帶鋼生產(chǎn)車間。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，拉動了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機(jī)，板形控制技術(shù)目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。綜上所述，本設(shè)計的選題是有意義且可以實現(xiàn)的。連鑄坯熱送熱裝指的是把無缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機(jī)進(jìn)行軋制。(2)連鑄坯熱裝工藝(HCR)。(4)連鑄坯直接軋制工藝(DR)。 （2）煉鋼、連鑄及軋鋼工序的綜合生產(chǎn)狀況正常穩(wěn)定，工序能力大致匹配。 （4）由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點(diǎn)，設(shè)計中擬采用以下解決思路： （1）連鑄坯流轉(zhuǎn)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(dāng)連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時，經(jīng)驗收及組批后，用長行程裝鋼機(jī)或輥道將熱坯送入加熱爐，由計算機(jī)在線控制加熱爐的加熱溫度。例如：鑄坯表面縱裂是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生，并在二冷段進(jìn)一步擴(kuò)展形成的。（4）在板坯庫和加熱爐之間設(shè)有保溫坑，以滿足熱裝熱送工藝需要。表21 車間生產(chǎn)計劃表厚度（㎜）寬度（㎜）合計900~1000（950）1000~1100（1050）1100~1200（1150）1200~1300（1250）1300~1450（1400）1450~1650（1600）1650~1750（1700）產(chǎn)量（104）占比例（％）~（）2213141911912100~（）189101018111490~（）978610111566~13（）971059795613~21（)9871068654合計產(chǎn)量（104t)67444950544656366∕占比例(％)∕100 板坯及產(chǎn)品規(guī)格板坯﹑產(chǎn)品品種和規(guī)格見下表22。（2） 比初軋坯形狀好，短尺少，成分均勻，節(jié)約投資和勞動力，易于自動化。 (4)與鑄錠相比，組織致密，成分偏析較小。通常產(chǎn)品按產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)供貨，也可以根據(jù)用戶要求供貨。產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)有川家標(biāo)準(zhǔn)、國際標(biāo)準(zhǔn)、部頒標(biāo)準(zhǔn)或企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。對不同用途的板帶鋼，產(chǎn)品的技術(shù)要求各不相同，但依其相似的外形特點(diǎn)及其使用條件，產(chǎn)品的技術(shù)要求可歸納為:尺寸精確板形好，表面光潔性能高。板帶鋼的尺寸精度主要是厚度精度，是生產(chǎn)中控制難度最大的方面。 (2) 板型。無論是直接使用還是為了便于后道工序的生產(chǎn)，都要求有良好的板型，即要求板帶平直，每米長度上的浪形、瓢曲、側(cè)彎均不得超過產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)中所允許的數(shù)值。生產(chǎn)中要采取措施以減小軋制壓力及其波動的影響，在軋制中要特別注意板型和輥型的控制。因此，板型的好壞與厚度精確度(尤其是橫向厚度精確度)也有著直接的關(guān)系。板帶鋼的表面質(zhì)量直接影響到鋼材的使用性能、壽命及其美觀，并且板帶材又是單位體積的表面積最大的一種鋼材，故必須保證板帶材的表面質(zhì)量。深沖鋼板的表面氧化鐵皮會使沖壓件表面祖糙甚至開裂，并使沖壓工模具迅速磨擬；至于不銹鋼板等特殊用途的板帶材，還需對它們提出特殊的表面技術(shù)要求。177。177。177。177。177。177。一般結(jié)構(gòu)鋼板只要求具備較好的工藝性能，如冷彎和焊接性能等，而對力學(xué)性能的要求不很嚴(yán)格。重要的結(jié)構(gòu)鋼板，要求有較好的綜合性能，既要有良好的工藝性能又要保證有一定的強(qiáng)度和塑性，同時還要保證一定的化學(xué)成分及良好的焊接性能和常溫或低溫沖擊韌性或一定的沖壓性能、一定的品粒組織及各方向組織均勻性等。各種特殊用途的鋼板(如高溫合金板、不銹鋼板、硅鋼片、復(fù)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。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(chǎn)量104t成材率（％）104t損耗率（％）104t損耗率（％）1~1002~903~664~1356513~21546合計3663 設(shè)計方案 工藝方案的選擇本設(shè)計是設(shè)計一年產(chǎn)量為366萬噸的熱軋帶鋼車間，成品規(guī)格（~21）㎜900~1750㎜，結(jié)合國際國內(nèi)熱軋寬帶鋼生產(chǎn)線的情況，選擇常規(guī)熱連軋工藝 [20]。然后通過飛剪，除鱗后進(jìn)行精軋，精軋一般為七機(jī)架，其后安裝三臺卷取機(jī)。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。但短流程沒有這一過程，而是采用結(jié)晶器快冷而后經(jīng)過二冷區(qū)緩冷，從而獲得比較細(xì)小的晶粒。其次常規(guī)熱軋通過再結(jié)晶來細(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。(1）薄板坯連鑄連軋的優(yōu)點(diǎn)① 工藝簡化、設(shè)備減少、生產(chǎn)線短，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%。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資金。（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(chǎn)品范圍比常規(guī)的窄。遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了短流程。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。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。工藝流程緊湊、簡化、投資成本低、能源消耗低。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(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)（一臺到多臺）的生產(chǎn)線。生產(chǎn)方案的選擇與設(shè)備的選擇密切相關(guān)。產(chǎn)量不僅決定工藝過程的特點(diǎn)，同時也對設(shè)備選擇、鑄錠尺寸、產(chǎn)品規(guī)格有著直接的影響。根據(jù)以上分析，再結(jié)合實際，本設(shè)計采用常規(guī)熱軋工藝。(2) 產(chǎn)品定位：考慮到本設(shè)計車間的將來發(fā)展，以后需要生產(chǎn)的產(chǎn)品可能為轎車用板、高韌性管線鋼、造船和橋梁用高強(qiáng)度鋼等。目前薄板坯連鑄連軋工藝在表面質(zhì)量和品種上難以滿足，高質(zhì)量產(chǎn)品生產(chǎn)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(qiáng)韌管線鋼、奧氏體不銹鋼等。軋制同樣規(guī)格產(chǎn)品時，常規(guī)熱連軋生產(chǎn)具有較高的壓縮比，這對產(chǎn)品性能的提高有利。 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。（1）全連續(xù)式軋機(jī)： 指軋件自始至終沒有逆向軋制道次。雖然全連續(xù)式布置操作簡單，生產(chǎn)能力大，但是粗軋機(jī)架多，各機(jī)架間距離長，因而軋制線很長，廠房長度增加。（2）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。（3）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。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)線短、占地少、設(shè)備少、投資省、對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)。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)備和廠房面積，降低投資，而且可以滿足年產(chǎn)量366萬噸的生產(chǎn)要求。圖33 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)備的選擇軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備[26]，是代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平、區(qū)別于其它車間類型的關(guān)鍵。軋鋼機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車間生產(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)工藝過程。在選擇軋鋼機(jī)時，一般要注意，考慮下列原則：（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)率和設(shè)備利用系數(shù)；（3）保證獲得良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新產(chǎn)品的可能；（4）有利于軋機(jī)的機(jī)械化，自動化的實現(xiàn)，有助于工人的勞動條件改善；（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，并利于實現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化；（7）有良好的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。為我們選用軋機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)提供了方便的條件。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。立輥軋機(jī)的作用是軋邊，限制寬展，同時破碎軋件表面的氧化鐵皮。剛出加熱爐的板坯在粗軋機(jī)組前幾個道次的軋制，因溫度較高，有利于實現(xiàn)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(jī)輸送厚度均勻的中間坯。其配置上由于多一個機(jī)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。立輥軋機(jī)與定寬壓力機(jī)比較： 邊部凸出量大（俗稱狗骨形），水平軋制時易產(chǎn)生較大的魚尾；而側(cè)壓機(jī)邊部凸出量較小，水平軋制后產(chǎn)生的魚尾較小，甚至無，因此可減少切損，提高成材率。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，故頭尾形狀得以優(yōu)化，減輕了頭尾部舌頭和魚尾，降低切損。② 調(diào)寬能力大。③ 提高了調(diào)寬效率。④ 提高了寬度精度。綜合以上原因，此車間選用定寬壓力機(jī)。 粗軋機(jī)出口設(shè)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(diǎn)：使帶坯全長溫度較為均勻，進(jìn)一步消除水?。挥欣诙窝趸F皮的消除，提高產(chǎn)品表面質(zhì)量。 ② 為了軋制薄規(guī)格的產(chǎn)品和特殊鋼種而設(shè)置加熱器。采用熱卷箱的作用有：① 保溫：當(dāng)坯厚為25mm時一般溫降速率可達(dá)100℃/min，℃/min。精軋機(jī)不用升溫軋制，電力消耗降低約10％。④ 改善產(chǎn)品質(zhì)量，擴(kuò)大可軋品種范圍。⑥ 熱卷箱與中間坯切頭剪斷機(jī)、焊接機(jī)聯(lián)合使用，可實現(xiàn)熱帶鋼全連續(xù)無頭軋制或半無頭軋制，~％，生產(chǎn)率提高20％。 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。（1）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。其缺點(diǎn)是：（a) 結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修量大；（b) 存在軸向力和無法避免軋輥磨損造成的局部高點(diǎn)。該軋機(jī)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(qiáng)的板形控制能力。 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)。100mm，可調(diào)輥縫100～500μm，與彎輥裝置配合則有600μm；（e) 應(yīng)用范圍廣，CVC 技術(shù)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。CVC軋機(jī)的缺點(diǎn)是：（a) 易蛇形；（b) 軋輥形狀特殊，磨削困難。時，軋輥凸度可達(dá)1000μm；CVC軋機(jī)工作輥軸向移動177。 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)相對簡單許多[14]。PC軋機(jī)的軸向力最大可達(dá)軋制力的10%，為2000KN，而CVC軋機(jī)一般僅為200KN左右[14]。另外，PC軋機(jī)軋輥交叉點(diǎn)與軋制寬度中心線重合難，軋件亦跑偏。近幾年用西馬克—德馬克公司技術(shù)建設(shè)的熱連軋機(jī)都采用了CVCplus機(jī)型。另外，CVCplus軋機(jī)可以實現(xiàn)帶負(fù)荷竄輥，并通過軋輥橫移策略提高軋輥壽命。 圖34 CVC軋機(jī) 圖35 HC軋機(jī)圖36 PC軋機(jī)（2）精軋機(jī)