板带生产工艺4(热轧薄板带钢生产)

一、热连轧带钢生产二、中小型企业薄板带钢生产三、薄板带坯连铸-连轧及连续铸轧技术四、热轧带钢温度及组织性能的控制五、热连轧板带钢轧制规程设计一、热连轧带钢生产1924年第一台带钢热连轧机投产以来，连轧带钢生产技术得到很大的发展20世纪60年代：可控硅供电电气传动及计算机自动控制等新技术的发展液压传动、升速轧制、层流冷却等新设备新工艺的利用，热连轧机的发展更为迅速现代热连轧机的发展趋势和特点：第1、第2、第3代轧机特征参数现代热连轧机的发展趋势和特点(1)为了提高产量而不断提高速度，加大卷重和主电机容量、增加轧机架数和轧辊尺寸、采用快速换辊及换剪刃装置等，使轧制速度普遍超过15~20m/s，甚至高达30m/s以上，卷重达45t以上，产品厚度扩大到0.8~25mm，年产可达300~600万t但到最近，大厂追求产量的势头已见停滞，而转向节约消耗,提高质量方向发展。现代热连轧机的发展趋势和特点（2）当前降低成本，提高经济效益，节约能耗和提高成材率成为关键问题，为此而迅速开发了一系列新工艺新技术突出的是普遍采用连铸坯及热装和直接轧制工艺、无头轧制工艺、低温加热轧制、热卷取箱和热轧工艺润滑及车间布置革新等（3）为了提高质量而采用高度自动化和全面计算机控制,采用各种AGC系统和液压控制技术,开发各种控制板形的新技术和新轧机,利用升速轧制和层流冷却以控制钢板温度与性能板带热连轧机生产技术厚度精度由过去人工控制的±0.2mm提高到0.05mm终轧和卷取温度控制在±15℃以内在工业发达国家中，热连轧带钢已占板带钢总产量的80%左右，占钢材总产量的50%以上，因而在现代轧钢生产中占着统治地位板带热连轧机生产技术现代板带热连轧生产中还出现了很多新技术，1997年以后日本开发了无头轧制技术，全面提高了产量、质量和成材率（如表）。随着薄板坯连铸连轧生产技术的发展，更多的新技术正在迅速产生和发展中一、热连轧带钢生产1、原料选择与加热2、粗轧3、精轧4、调宽轧制及自由程序轧制5、轧后冷却及精整6、热带连轧机工艺流程与车间布置7、连铸坯直接轧制工艺流程与车间布置1、原料选择与加热热连轧带钢用的原料主要是初轧板坯和连铸板坯由于连铸坯的优点，比初轧坯物理化学性能均匀，且便于增大坯重，故对热带连轧更为合适，其所占比重亦日趋增大，很多工厂连铸坯已达100%热带连轧机所用板坯厚度一般为50~300mm，多数为200~250mm，最厚达350mm原料选择近代连轧机完全取消了展宽工序，以便加大板坯长度，采用全纵轧制，故板坯宽度要比成品宽度大，由立辊轧机控制带钢宽度其长度则主要取决于加热炉的宽度和所需坯重原料选择板坯重量增大可以提高产量和成材率，但也受到设备条件、轧件终轧温度与前、后允许温度差，以及卷取机所能容许的板卷最大外径等的限制目前板卷单位宽度的重量不断提高，达到15~30kg/mm，并准备提高到33~36kg/mm加热板坯加热工艺及其所采用的连续加热炉型式，基本上与中厚板相类似，由于板坯较长，故炉子宽度一般比中厚板要大得多，其炉膛内宽达9.6~15.6m加热为了适应热连轧机产量增大的需要，现代连续式加热炉，无论是热滑轨式或步进式，一方面都采用多段(6~8段以上)供热方式，以便延长炉子高温区，实现强化操作快速烧钢，提高炉底单位面积产量另一方面尽可能加大炉宽和炉长，扩大炉子容量。为了增加炉长，最好采用步进式炉，它是现代热连轧机加热炉的主流加热为了节约热能消耗,近年来板坯热装和直接轧制技术得到迅猛发展热装是将连铸坯或初轧坯在热状态下装入加热炉，热装温度越高，则节能越多。热装对板坯的温度要求不如直接轧制严格直接轧制则是板坯在连铸或初轧之后，不再入加热炉加热而只略经边部补偿加热，即直接进行的轧制粗轧热带轧制和中厚板轧制一样，也分为除鳞、粗轧和精轧只是在粗轧阶段的宽度控制不但不用展宽，反而要采用立辊对宽度进行压缩，以调节板坯宽度和提高除鳞效果。立辊轧机采用上传动的型式比下传动要好，前者又是万向接轴式较滑键式好：粗轧万向接轴式的大立辊结构简单，造价较滑键式便宜7%~15%，但它使吊车轨面标高加大，甚至超出由轧机决定的轨面标高之上，若受条件所限，也可采用上传滑键式的大立辊板坯除鳞以后，接着进入二辊轧机轧制（此时板坯厚度大，温度高，塑性好，抗力小，选用二辊轧机即可满足工艺要求）粗轧随着板坯厚度的减薄和温度的下降，变形抗力增大，而板形及厚度精度要求也逐渐提高，故须采用强大的四辊轧机进行压下，才能保证足够的压下量和较好的板形，为了使钢板的侧边平整和控制宽度精确，在以后的每架四辊粗轧机前面，一般皆设置有小立辊进行轧边粗轧现代热带连轧机的精轧机组大都是由6~8架组成，并没有什么区别，但其粗轧机组的组成和布置不同，这正是各种形式热连轧机主要特征之所在如图为几种典型轧机的粗轧机组布置形式示意图。热带连轧机主要分为全连续式、半连续式和3/4连续式三大类粗轧粗轧不管是哪一类，实际上，其粗轧机组都不是同时在几个机架上对板坯进行连续轧制的，因为粗轧阶段轧件较短，厚度较大，温度降较慢，难以实现连轧，也不必进行连轧粗轧因此各粗轧机架间的距离须根据轧件走出前一架以后再进入下一机架的原则来确定，其数值一般如下:粗轧随着板坯厚度减小和长度的增加，必然引起粗轧机架间距的增大，使轧制流程线延长，轧制温降增大，次生铁皮增多，带来很多不利为了缩短机架之间的距离，粗轧机组最后两架采用了连续式布置，其中一架用交流电机传动，另一架用直流电机传动，以调节轧制速度，满足连轧要求。其两架中心距离约为10米粗轧半连续式轧机有两种形式：图（c）中粗轧机组由一架不可逆式二辊破鳞机架和一架可逆式四辊机架组成，主要用于生产成卷带钢。由于二辊轧机破鳞效果差，故现在已很少采用图（d）中粗轧机组是由两架可逆式轧机组成，主要用于复合半连续轧机，设有中厚板加工线设备，既生产板卷，又生产中厚板。这样半连续式轧板粗轧阶段道次可灵活调整，设备和投资都较少，故适用于产量要求不高，品种范围又广的情况粗轧为了大幅度提高产量，广泛采用全连续式轧机全连续就是指轧件自始至终没有逆向轧制的道次半连续则是指粗轧机组各机架主要或全部为可逆式而言全连续式如图(a)，全连续式轧机粗轧机由5~6个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，大都采用交流电机传动优点：轧机产量可高达400~600万t/年，适合于大批量单一品种生产，操作简单，维护方便缺点：设备多，投资大，轧制流程线或厂房长度增大粗轧为了减少粗轧机架，有的连续式轧机第一或第二架设计成下辊可以利用斜楔自由升降，借以实现空载返回再轧一道，以减少轧机的数目，可称为空载返回连续式轧机如图(b）所示，对一般连续轧机，空载返回再轧的操作方法只是当其他粗轧机架发生故障或损坏时才采用粗轧全连续式轧机的粗轧机组每架只轧一道，轧制时间往往要比精轧机组的轧制时间少得多，即粗轧机的利用率并不很高，或者说粗轧机生产能力与精轧机不相平衡近年来，为了充分利用粗轧机，同时也为了减少设备和厂房面积，节约投资，而广泛发展一种3/4连续式新布置形式，它是在粗轧机组内设置1~2架可逆式轧机，把粗轧机由六架缩减为四架粗轧根据某厂的计算资料可知，在一定生产条件下，当轧制1.5mm及12.7mm厚的产品时，粗轧机组轧制节奏约为35s，而精轧机组轧制节奏分别约为130s和40s较厚的板带，薄弱环节已不是轧机而是加热炉了。可见，对绝大多数产品，轧机的薄弱环节不是在粗轧机组，3/4连轧机已能够满足精轧能力的要求粗轧3/4连轧机的可逆式轧机可以放在第二架，也可以放在第一架，前者优点是大部分铁皮已在前面除去，使辊面和板面质量好些，但第二架四辊可逆轧机的换辊次数比第一架二辊可逆式要多二倍。一般还是倾向于前者优点：3/4连轧机较全连轧机所需设备少，厂房短，总的建设投资要少5%~6%，生产灵活性稍大些缺点：可逆式机架的操作维修要复杂些，耗电量也大些。对于年产300万t左右规模的带钢厂，采用3/4连轧机一般较为适宜粗轧粗轧机组各机架都采用万能轧机，轧机前都带小立辊，主要目的是用以控制板卷的宽度，同时也起着对准轧制中心线的作用各水平辊机架和立辊机架的压下规程或轧辊开度，由计算机通过数学模型进行设定，速度规程也按一定程序进行控制，由于立辊与水平辊形成连轧关系，为了补偿水平辊辊径变化及适应水平辊压下量的变化，立辊必须能进行调速。随着板卷重量和板坯厚度的增加，要求增加每道的压下量，为此要求增大电机功率和轧辊直径，以提高咬入能力和轧辊的扭转和弯曲强度现代热连轧机工作机架轧辊直径范围粗轧在粗轧机组最后一个机架后面，设有带坯测厚仪、测宽仪、测温装置及头尾形状检测系统，利用此处较好的测量环境和条件，得出必要的精确数据，以便作为计算机对精轧机组进行前馈控制和对粗轧机组与加热炉进行反馈控制的依据为了减少输送辊道上的温度降以节约能耗，近年来很多工厂还采用在输送辊道上安置绝热保温罩或补偿加热炉(器），或在轧件出粗轧机组之后采用热卷取箱进行热卷取等新技术辊道保温罩绝热块的结构如图所示，它利用逆辐射原理，以耐火陶瓷纤维做成绝热毡，受热的一面覆以金属屏膜，受热时金属膜(0.05~0.5mm厚）迅速升至高温，然后作为发热体将热量逆辐射返回给钢坯粗轧优点：保温结构简单，成本低，效率高，采用它以后可降低加热炉出坯温度达75℃，从而提高成材率0.15%，节约燃耗14%，还可提高板带末端温度约100℃，使板带温度更加均匀，可轧出更宽更薄重量更大及精度性能质量更高的板卷，并可使带坯在中间辊道停留达8min而仍保持可轧温度，便于处理事故，减少废品，提高成材率粗轧1982年在英国BSC的纳肯特厂投产应用以来，已被德国、法国、美国等很多工厂采用，取得了显著效益为防止板料在轧制过程中其横向边角部的温降，还研究成功了多种在精轧机入口处加热板坯边角部的技术，主要有电磁感应加热法、煤气火焰加热法和保温罩加热法等日本新日铁界厂为实现CC－DR工艺而采用煤气火焰加热法后，使厚2.0mm的带钢在精轧机出口处的温度(距边缘40mm处)升高约18℃，使带钢质量得到明显提高热卷取箱结构其主要优点为：1)粗轧后在入精轧机之前进行热卷取，以保存热量，减少温降，保温可达90%以上2）首尾倒置开卷，以尾为头喂入轧机，均化板带的头尾温度，可以不用升速轧制而大大提高厚度精度主要优点3)起储料作用,这样可增大卷重，提高产量4)可延长事故处理时间约8~9min，从而可减少废品及铁皮损失.提高成材率5)可使中间辊道缩短约30%~40%，节省厂房和基建投资因此在热轧带钢生产中采用热卷取箱是发展的方向粗轧采用这些新技术都可使板坯加热与出炉温度得以降低。若采用低温轧制技术使板坯出炉温度由1250°C降至1150°C，可节能(16.7~29.3)×107J/t，远大于轧机电耗的增加值(2.1×107J/t)，并对减少烧损和提高成材率十分有利若是采用无头轧制工艺，则板坯在热卷及开卷之后经切头(尾）剪，进入移动式焊接机(川崎为感应加热镦锻焊接机，大分厂为激光焊接机)，焊接后用滚削式刮刺机进行刮削毛刺(图14~13)，再经高压水除鳞进行精轧。3、精轧由粗轧机组轧出的带钢坯，经百多米长的中间辊道输送到精轧机组进行精轧。精轧机组的布置比较简单，如图所示。带坯在进入精轧机之前，首先要进行测温、测厚并接着用飞剪切去头部和尾部，切头的目的是为了除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止“舌头、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙中。精轧机组精轧有时还要把轧件的后端切去，以防后端的“鱼尾”或“舌头”给卷取及其后的精整工序带来困难。现代的切头飞剪机一般装置有两对刀刃，一对为弧形刀，用以切头，这有利于减小轧机咬入时的冲击负荷，也有利于咬钢和减小剪切力；另一对为直刀，用于切尾。两对刀刃在操作上比较复杂，实际上往往都是一对刀刃，切成钝角形或圆弧形。据现场反映，这样做，在尾部轧制后并没有出现燕尾。甚至有的工厂对厚而