轧钢工艺基础知识

热轧带钢工艺基础知识2011年8月一、轧钢的基本概念及分类：金属塑性变形是金属加工的重要方法之一。它是指金属工件在工具外力（主要是压力）的作用下，产生塑性变形，从而达到要求的形状、尺寸和性能的加工过程。因此，也把塑性变形称为塑性加工或压力加工。金属塑性变形与其它加工方法相比，主要具有如下优点：1.能改善组织性能。如减轻偏析、致密结构、细化晶粒等，从而提高材料的综合力学性能。2.金属废屑少。因塑性成形主要靠金属塑性状态下的体积转移，故不需切除大量的多余金属，所以金属收得率较高。3.生产率高。这体现在塑性变形可采用高的加工速度，以及可采用连续式（非周期式）的生产方式。因此特别适用于大批量生产。一、轧钢的基本概念及分类：按金属塑性变形的加工方式，即综合考虑工具的特征及工件的变形方式，可将塑性变形方法分为五大类（见下表）类别工具特征工件变形方式锻造直线运动的锻锤或锻模在锻模件体积变形挤压直线运动的挤压板及带挤压模的液压缸在挤压模孔中挤出拉拔直线运动的夹头及拉拔模架在拉拔模孔中拉出冲压直线运动的冲模在冲模间板料成形轧制直线运动的轧辊在轧辊间压缩成形一、轧钢的基本概念及分类：一、轧钢的基本概念及分类：一、轧钢的基本概念及分类：轧制过程是靠旋转的轧辊与轧间之间形成的摩擦力将轧件拖进辊缝之间，并使之受到压缩产生塑性变形的过程。轧制过程除使轧件获得一定形状和尺寸外，还必须使组织和性能得到一定程度的改善。为了了解和控制轧制过程，就必须对轧制过程形成的变形区及变形区内的金属流动规律有一概括的了解。图轧制板材的变形区一、轧钢的基本概念及分类：轧件承受轧辊作用发生变形的部分成为轧制变形区，即从轧件入辊的垂直平面到轧件出辊的垂直平面所围成的区域AA1B1B，通常又把它称为几何变形区。轧制变形区主要参数为咬入角。咬入角：轧件与轧辊相接触的圆弧所对应的圆心角称为咬入角。咬入角由压下量决定。在实际生产中不同条件下允许的最大咬入角不同，咬入角的大小与轧辊表面和轧件的表面状态、轧制温度以及轧辊转速等因素有关，即与轧辊、轧件间的摩擦系数有关。当咬入角大于允许的最大咬入角时，轧件不能咬入。当咬入角小于或等于允许最大咬入角时，轧件才能咬入。当轧辊的线速度在1．5～2．5m/s时，各种不同轧制条件下的允许最大咬入角如下：一、轧钢的基本概念及分类：轧制条件咬入角在有表面刻痕或堆焊的轧辊上热轧α=27°～34°在型钢轧机上热轧α=22°～24°在钢板轧机上热轧α=15°～24°在表面忸糙的轧辊上冷轧α=5°～6°在表面光滑带润滑的轧辊上冷轧α=3°～4°一、轧钢的基本概念及分类：轧制分类：1.按轧制温度分类2.按轧制产品分类力性好、尺寸精确高冷轧动大皮、表面粗糙、尺寸波变形容易、易产生氧化热轧小变形精轧高温、大压下量粗轧成品轧制开坯即轧成各种尺寸的坯料半成品轧制一、轧钢的基本概念及分类：3.按轧件、轧辊的位置和相对运动关系分类管材、钢球等变截面件斜轧转体齿轮、车轮、车轴等回横轧制初、板带材、型、线轧纵轧一、轧钢的基本概念及分类：3.按轧制产品形状分类板带材轧制管材轧制型材轧制线材轧制二、热轧带钢设备、技术发展过程：第一套热轧带钢轧机：1926年美国80年历史发展的3个阶段：1、1960年以前宽度1120~2490钢锭开坯横轧展宽生产能力100~200万吨卷重6~13.6吨开始应用AGC控制技术2、20世纪60~70年代大型化高速高产自动化板坯连铸技术成熟大坯重大卷重18kg/mm轧制速度提高应用计算机控制3、70年代以后提高质量降低成本规格范围扩大强度提高板形控制技术发展质量精度提高无头轧制技术开发超薄规格批量增加二、热轧带钢设备、技术发展过程：我国第一套热轧宽带轧机1957年鞍钢全套苏联引进2800/1700半连轧板卷：1.8~8.0mm钢板：4~50mm设计能力：80万吨1999年273万吨武钢17001978年引进日本新日铁本钢1700攀钢1450国内自行设计制造技术水平低经过了多次改造三、热轧带钢生产现状：我国现在是世界上的钢铁大国,连续几年钢产量居世界第一位。近几年来板带轧制发展最快.到目前为止，正式投产的宽带轧机70多套。宽带产量将近26000万吨。产品结构比例已进入世界先进行列装备水平也是世界一流的.宽度控制：大立辊﹑定宽机厚度控制全液压AGC﹑板形控制的各种机型.工艺控制:CVC、HC、PC、等，温度控制，热卷箱：保温罩、边部加热等等。控制系统：交交变频控制、PLC数值可控硅，等……。四、热轧带钢的种类和用途板材应用广泛先进国家板材占50~60%按制造方法：热轧板冷轧板按厚度：中厚板特厚板60~120mm厚板20~60mm热轧中板4~20mm薄板1~4mm薄板0.2~4mm箔材0.001~0.2冷轧按用途：普通结构钢优质结构钢高强度结构耐蚀钢汽车用钢管线钢压力容器钢集装箱用钢造船用钢矿用钢五、热轧带钢的种类和用途钢种代表牌号主要用途碳素结构钢Q235B用途很广，大量应用于不需要深冲加工的各类冲压件及金属制品低合金结构钢Q345B优质碳素结构钢08Al主要用于机械、交通、航空工业的结构件用一般冲压的金属制品冷轧用钢SPHC主要用于冷轧薄板的原料或直接用于深冲用金属制品不锈钢3Cr13广泛应用于航空、石油、化工、纺织、食品、医疗器械等要求耐腐蚀性能的构件、容器、机械零件等焊管结构用钢SPHT主要用于普通管线的焊接原料耐候钢SPA-H主要用于耐大气、海水等长期腐蚀环境下的构件、容器等汽车大梁用钢510L用于生产汽车大梁结构件船体用结构钢A、B主要用于造船业船体结构用管线钢X42-X70主要用于石油管线焊接原料六、热轧带钢的生产特点及生产工艺板、带产品外形扁平、宽厚比大，单位体积的表面积也很大，这种外形特点带来其使用上的特点：1）表面积大，故包容覆盖能力强，在化工、容器、建筑、金属制品、金属结构等方面都得到广泛应用；2）可任意剪裁、弯曲、冲压、焊接、制成各种制品构件，使用灵活方便，在汽车、航空、造船及汽车制造等部门占有极其重要的地位；3）可弯曲、焊接成各类复杂断面的型钢、钢管、大型工字钢、槽钢等结构件，故称为“万能钢材”。板、带材的生产具有以下特点：1）板、带材是用平辊轧出，故改变产品规格简单容易，调整操作方便，易于实现全面计算机控制和进行自动化生产；2）带钢的形状简单，可成卷生产，且在国民经济中用量最大，故必须而且能实现高速度的连轧生产；3）由于宽厚比和表面积都很大，故生产中轧制压力很大，可达数百万至数千万牛顿，因此轧机设备复杂庞大，而且对产品厚、宽尺寸精度和板形以及表面质量的控制也变得十分困难和复杂。六、热轧带钢的生产特点及生产工艺热装板坯冷装板坯板坯称重加热粗轧除鳞箱R1中间坯卷取飞剪精轧除鳞箱精轧层流冷却成品卷取打捆成品称重标识入库抽样检查中间坯直通发运R21、工艺流程2、板坯库板坯库位于连铸线后，热轧带钢加热跨前。主要用于从连铸下线的板坯堆放。属高温环境。3、加热加热区位于板坯库后加热跨，主要由称重装置、上料装置、加热炉、出钢装置及相应的辅助设备组成。炉子有效尺寸为：48300×12700mm额定生产能力：冷装:320t/h炉底强度：577kg/m2.h燃料：高炉煤气4、粗轧除鳞箱粗轧除鳞箱位于加热炉出口，用于将钢坯在加热炉中生成的一次氧化铁皮清除干净，保证钢板表面质量。除鳞箱由除鳞箱体、除鳞集管等组成。除鳞工作压力为：240bar上下各安装有两根除鳞集管。返回5、粗轧机粗轧机组包括两台可逆式轧机，均带有机前立辊及前后侧导板装置。主要用于将连铸坯进行来回可逆轧制以达到精轧机所要求的宽度和厚度。同时，通过相应的控制功能（AGC、AWC、SSC）来实现中间坯板形的控制。四辊可逆轧机（R1、R2），采用电动+液压压下系统附属立辊（E1、E2）采用长行程AWC液压钢，具有自动宽度控制功能机架前后均配备有机架间除鳞装置立辊尺寸mmФ1100～1200×650(E1)Ф1100～1200×650(E2)工作辊尺寸mmФ1230～1350×2150(R1)Ф1150～1250×2150(R2)支撑辊尺寸mmФ1500～1650×2150主电机功率kw2×4000(R1)2×10000(R2)最大轧制力t3500(R1)5000(R2)轧制速度m/s2.1-4.2(R1)2.62-5.89(R2)6、热卷箱热卷箱位于R2后延伸辊道后、精轧飞剪前。热卷箱采用了无芯移送和边部保温技术，以减小中间坯头尾温差。热卷箱主要由热卷箱前侧导板、偏转辊、弯曲辊、成形辊、1号托卷辊、推卷器、稳定器、开卷装置、2号托卷辊、保温侧导板、开尾销、夹送辊、辊道等组成。7、飞剪飞剪位于热卷箱后，精轧机组前，主要用于切去中间坯不规则的头部和尾部,以便于精轧机的咬入。设备形式：转鼓式，两对刀片，一对弧形刀片用于切头，一对弧形刀片用于切尾。剪刃在转鼓上呈180°布置。技术参数：最大允许剪切力14000KN剪切断面55×2000mm(max)最低剪切温度≥900℃8、精轧除鳞箱精轧除磷箱位于飞剪后，精轧机组前。其主要用于除去轧件表面在粗轧轧制过程中形成的二次氧化铁皮，由辊道、前后夹送辊、除鳞集管、除鳞箱体等组成。除鳞工作压力为：240bar。上下各两根除鳞集管。9、精轧机组精轧机组设备为2150带钢厂的核心设备，位于精除鳞箱之后、层冷辊道之前。前接热卷箱飞剪区，后接层流冷却卷取区。其主要用于将粗轧轧制出来的中间坯轧制成成品带钢。精轧机组由7台长行程AGC液压压下、带窜辊和正弯辊板型控制系统的四辊不可逆轧机F1-F7组成，每两台轧机之间间距为6000mm。机架间还设置有活套辊、侧导板、导卫装置等。同时为便于精轧机轧辊的更换还配备有快速换辊装置及快速标高调整装置。立柱断面（cm2）～8480辊径(mm)FW850－760/700－630FB1600－1450辊身长度(mm)FW2450/2550FB2150最大轧制力F1-F450MNF5-F745MN轧机刚度（MN/mm)～700010、层流冷却层流冷却装置位于精轧机组之后、1#地下卷取机组之前、层冷辊道区域。为了控制带钢的物理性能，在输出辊道上设有层流冷却装置。层流冷却装置的冷却水集管，能根据带钢厚度、钢种及轧制速度，控制开启的喷水组数和调节水量，将带钢由终轧温度冷却至所要求的卷取温度。层流冷却还设置有侧喷装置，侧喷分为水喷和气喷。其主要用于将带钢表面的积水吹扫干净，便于后续冷却及检测仪表检测。层流冷却装置设置有翻转装置，主要用于故障处理及检修过程中将层流冷却支架翻转至检修位。11、卷取区卷取机位于2150带钢生产线末端，层流冷却下游。其功能是用于热轧带钢成品的收集、卷取。共设有3台地下卷取机交替作业。每套卷取机由入口侧导板、夹送辊、活门装置、卷筒和助卷辊、卸卷小车、打捆站、步进梁等组成。另外，在3号卷取机后，还设有带钢拦截装置。技术参数：带钢厚度：1.5-25.4mm带钢宽度：1200-2000mm钢卷内径：～762mm带卷直径：最大2150mm最小1200mm单位卷重最大：19.3kg/mm卷重最大：42.12t12、钢卷运输钢卷运输装置位于卷取机出口，主要用于从卷取机下线的成品钢卷输送至钢卷库。七、热轧带钢的技术要求对板带材的技术要求具体体现为产品的标准。板、带材的产品标准一般包括有品种(规格)标淮、技术条件、试验标准及交货标准等。根据板、带材用途的不同，对其提出的技术要求也各不一样，但基于其相似的外形特点和使用条件，其技术要求仍有共同的方面，归纳起来就是“尺寸精确板型好，表面光洁性能高”。这两句话指出了扳带钢主要技术要求的四个方面。七、热轧带钢的技术要求(1)尺寸精度要求高尺寸精度主要是厚度精度，因为它不仅影响到使用性能及连续自动冲压后步工序、而且在生产中的控制难度最大。此外厚度偏差对节约金属影响也很大。(2)板形要好板形要平坦，无浪形瓢曲才好使用。但是由于板、带钢既宽且薄，对不均匀变形的敏感性又特别大，所以要保持良好的板型就很不容易。板、带愈薄，其不均匀变形的敏感性