热轧薄板带钢生产.ppt

1 热连轧带钢生产 2 薄板坯连铸连轧 3 中小型企业薄板带钢生产,热轧薄板带钢生产,原料准备称重加热除鳞定宽粗轧（调头尾）保温（补热）剪头尾除鳞精轧层流冷却卷取热轧卷（检查、打捆、喷印、包装）平整热轧卷 精整纵切窄带钢 横切钢板 酸洗酸洗卷,工艺过程主要包括原料选择及加热、轧制、冷却及卷取、精整。,项目1 热连轧带钢生产,知识模块 工艺与设备,原料：连铸坯。卷重大，提高轧机的产量和收得率。加热炉：与中厚板相似，但由于板坯长，炉子宽度较长。,1）原料及加热,（1）任务： 大幅度减小轧件的厚度，调整和控制宽度，清除一次氧化铁皮（中间带坯） （2）设备组成： 大立辊，二辊粗轧机，带小立辊的四辊轧机，辅助设备有工作辊道、侧导板、测温仪、测宽仪等 （3）布置形式： 半连续式：粗轧机组由2架可逆式轧机组成 全连续式：粗轧机组由6架轧机组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，后两架可（也可不）实现连轧,典型的全连续式粗轧机的布置见图3-1 3/4连续式：粗轧机组由一架可逆式轧机和三架不可逆式轧机所组成,最后两个机架用近距离布置使轧件形成连轧。典型的3/4连续式粗轧机的布置见图3-2,2） 粗 轧,图3-1 典型的全连续式粗轧机的布置,特点：粗轧机与精轧机的生产能力协调（粗轧快），设备投资大，厂房长。但可采用便宜的交流电动机。,图3-2 典型的3/4连续式粗轧机的布置 a-可逆轧机在第二架；b-可逆轧机在第一架,特点：机架数目较全连续式少，投资省；可改变粗轧的轧制道次，以实现与精轧机组生产能力的平衡；生产灵活性大,能适应多品种和不同规格产品的生产；粗轧机组轧出带坯的头尾温差较全连续式和半连续式小，；可显著缩短轧制作业线的长度同时也减少了轧件的温降；但轧辊寿命比全连续式轧机粗轧机组的短；操作和维护较复杂和困难些。,作用：减少轧件在输送辊道上的温降以节约能源。 保温设备种类： （1）绝热保温罩：安装在辊道的上方，利用逆辐射原理 ：以耐火材料做成绝热毡，受热的一面覆以金 属屏膜，受热时金属膜迅速升至高温，然后做为发热体 将热量逆辐射返回给钢坯。 ：结构简单、成本低，可停留8min待轧 （2）补偿加热炉（器）：主要进行边角补热 （3）热卷箱：安装在粗轧机与精轧机之间,保温原理,特点,3）中间保温设备,（1）任务： 控制成品的厚度精度、板形、表面质量和性能。 （2）主要设备组成： 包括切头飞剪前辊道、切头飞剪侧导板、切头飞剪测速装置、边部加热器、切头飞剪及切头收集装置、精轧除鳞箱、精轧机前立辊轧机、精轧机、活套装置等精轧机进出口导板、精轧机除尘装置、精轧机换辊装置、测温仪（入出口）、测宽仪、测厚仪、厚度自动控制系统、板形控制系统等。,4）精 轧,（3）精轧机的速度图,(A)段：从F1至F7直至其头部到计时器设定点P点050米为止,保持恒定的穿带速度； （B）段：从P点至进入卷取机为止,进行较低加速； （C）段：前端进入卷取机卷上后（23圈）进行较高的加速。 （D）段：达到最高速度后，至带钢尾部离开减速开始机架Fi为止，维持最高速度； （E）段：带钢尾端尚未出精轧机组之前（在第三架轧机上尾部抛钢时），提前减速到规定的速度进行抛钢，以防止带钢到达卷取机之前要使带钢停住时，若减速过急，则会在输出辊道上使带钢堆叠，同时防止带钢在辊道上产生漂浮（先开上面的冷却水管）； （F）段：带钢离开F7以后，立即将轧机转速回复到后续带钢的穿带速度。 精轧机采取低速穿带，然后与卷取机同步升速进行高速轧制的办法以精确控制终轧温度。精轧机的速度图见图 3-3,3-3 精轧机速度图,冷 却 方 式,水幕冷却,高压喷水冷却,层流冷却,水压低 流量大 水流为层流,(1) 冷却方式,5）轧后的冷却及卷取,层流冷却系统依据带钢钢种、规格、温度、速度等工艺参数的变化，对冷却的物理模型进行预设定，并对适应模型更新，从而控制冷却集管的开闭，调节冷却水量，实现带钢冷却温度的精确控制。,层流冷却装置分为主冷却段和精调段。,典型的层流冷却冷却方式有：前段冷却、后段冷却、均匀冷却和两段冷却。,注 意,图 典型的层流冷却方式,组成：入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。,功能：将精轧机组轧制的带钢以良好的卷形，紧紧地无擦伤地卷成钢卷。,数量：一般23台就能满足生产要求。,(2) 卷取机,A、卷筒,卷筒主要部件为扇形块、斜楔、心轴、液压缸等，下图为卷筒结构示意图。为了使卷取后的钢卷能顺利抽出，扇形板在斜楔的作用下移动，卷筒直径可随之变化。斜楔称为胀缩机构。卷筒的胀缩是由液压缸带动心轴，通过胀缩机构实现的。,助卷辊的作用： (1)准确地将带钢头部送到卷筒周围； (2)以适当压紧力将带钢压在卷筒上，增加卷紧度； (3)对带钢施加弯曲加工，使其变成容易卷取的形状； (4)压尾部防止带钢尾部上翘和松卷。,B、助卷辊,主要功能： (1)将带钢头部引入卷取机入口导板； (2)在带钢尾端抛出精轧机时，对带钢施加所需要的张力，以便得到良好的卷取形状； (3)通过对夹送辊的水平调整，获得良好的卷形。,夹送辊是一对上大下小的辊子，上下辊之间有1020的偏角，带钢头部进入夹送辊后，头部被迫下弯，进入卷取机入口导板。,C、夹送辊,D、 侧导板,功能：是将输出辊道上偏离辊道中心的带钢头部平稳地引导到卷取机中心线，送入卷取机，在轧制及卷取过程中继续对带钢进行平稳的引导对中。,为防止带钢头部在侧导板处卡钢，侧导板的开口度在头部未到达前，比带钢宽50100mm。当头部通过后，侧导板将快速关闭到稍大于带钢宽度的开口度。,操作注意事项,A、轧机前后辊道的速度,辊道速度应与轧机入口、出口轧件的速度同步。 避免辊道与轧件之间产生相对滑动。 轧机前后辊道的速度应考虑前滑和后滑。,确 定 原 则,辊道速度,轧机前后辊道速度与前滑、后滑的关系如下：,轧机入口轧件速度：vH(1-SH)v,轧机出口轧件速度：vh=(1Sh)v,式中 ： vH轧机入口轧件速度； vh轧机出口轧件速度； v轧辊线速度； SH后滑率，SH1-(1-)(1Sh) Sh前滑率，Sh(vh-v)/v 压下率。,B、输出辊道的速度,控制操作方法,带钢出精轧末架以后和在被卷取机咬入以前，为了在输出辊道上运行时能够“拉直”，辊道速度应比轧制速度高，即超前于轧机的速度，超前率约为10%20%,当卷取机咬入带钢以后，辊道速度应与轧制和卷取速度同步进行加速，以防产生滑动擦伤。,当带钢尾部离开轧机以后，辊道速度应比卷 取速度低，使带钢尾部“拉直”。,热带钢生产精整作业线内容：平整、横切、纵切、分卷、酸洗等,图 平整机组 1-开卷机；2-直头机；3-侧导辊；4-四辊式平整机；5-下切剪； 6-侧导辊；7-导辊；8-张力卷取机,目的：改善钢板的板形和消除局部的厚度差。,1、平整,6）精 整,图 采用摆式飞剪的横剪机组 1-开卷机；2-直头机；3-切头剪；4-活套；5-侧导辊；6-夹送辊；7-圆盘剪；8-碎边剪；9-带矫直机的摆式飞剪；10-剪后运输带及试样收集；11-成品矫直机；12-检查运输带及次品垛板台；13-滚印机；14-涂油机；15-成品垛板台,2、横切,图 纵剪机组 1-开卷机；2-直头机；3-切头剪；4-活套；5-侧导辊；6-夹送辊；7-圆盘剪；8-碎边剪；9-活套；10-夹送辊；11-分切剪；12-张紧装置；13-导辊；14-张力卷取机,3.纵切,图3-3 热带连轧机工艺流程与车间布置 1-开卷机；2-直头机；3-切头剪；4-活套；5-侧导辊；6-夹送辊；7-圆盘剪；8-碎边剪；9-张紧辊；10-平整机；11-带矫直机的飞剪；12-剪后运输带及试样收集；13-厚板成品矫直机；14-薄板成品矫直机；15-检查运输带及次品垛板台；16-滚印机；17-涂油机；18-成品垛板台,热带连轧机车间平面布置,技能模块1工艺操作与控制,一、带钢组织性能控制 主要控制参数：终轧温度、冷却速度、卷取温度。 二、终轧温度的控制 1、终轧温度对组织性能的影响 终轧温度高于Ar3，冷却后得到细小而均匀的铁 素体晶粒，但终轧温度过高，晶粒粗大或呈带状， 破坏深冲性能。 终轧温度过低，产生残余应力，使钢板变硬， 使卷取及加工困难。低碳钢板一般为Ar3以上，深冲 钢板900左右。,温度及组织性能的控制,2、终轧温度的控制 带钢的终轧温度t终取决于带钢的材质、加热温度t加、板坯的厚度H、运输时间、压下制度、速度制度等。 （1）带钢头部终轧温度的控制： 控制板坯的加热温度，为此，可根据所轧制带钢的标准速度规程、温降等反算出板坯所需要的加热温度。 （2）带钢全长终轧温度的控制： 常用的方法就是控制精轧机组各架轧机的加速度。,三、冷却速度的控制,冷却速度对性能的影响实质上是通过对晶粒度和夹杂物 存在形式及分布特征的影响来起作用的。并与卷取温度有关。,四、带钢卷取温度的控制,（1）卷取温度对组织性能的影响 将卷取温度一般控制在550700（600最好），而高 取向硅钢的卷取温度为520。 （2）卷取温度的控制：与冷却速度有关。 前段冷却：前段冷却控制方法是上下对称地向带钢表面喷水，在冷却段的前段进行冷却带钢。 后段冷却：它的控制方式是当带钢头部到了卷取机前的测温仪处，冷却水从上部喷出，下部不喷水。 头、尾部不喷水：用于厚度更大的厚板及硬质钢材，以使其头部和尾部在卷取机上容易卷取。,项目2 薄板坯连铸连轧,薄板坯连铸连轧技术的兴起：,西马克（SMS）公司在1985年开发了紧凑式热带生产技术（简称CSP），1989年首先在美国建成投产，取得巨大经济效益。之后德马克（MDH）开发了在线热带生产技术（简称ISP ）。意大利达涅利公司（Daniel）开发了灵活的薄板坯连铸连轧工艺（简称FTSRQ）。,三种技术的主要区别：连铸机、衔接装置。,我国连铸连轧技术的发展：,1996年邯钢、包钢、珠钢与西马克（SMS）公司签订合同，全套引进三条CSP 生产线，并于19992001年投入生产。 2002年唐钢建成FTSRQ三菱组合生产线,一、概述,1.薄板坯连铸连轧：将传统的炼钢厂和热轧厂紧凑的压缩并流畅地结合在一起。,2.近终形连铸技术：在保证成品钢材质量的前提下，尽量缩小铸坯的断面来取代压力加工。,3. 薄板坯连铸连轧的优点,（1）工艺简化，设备减少，生产线短。 （2）生产周期短。 （3）节约能源，提高成材率。 （4）更有利于生产薄带和超薄带钢,4.实现薄板坯连铸连轧的主要条件,（1）具备高温无缺陷板坯的生产技术。 （2）连铸机具有板坯在线调宽技术。 （3）炼钢、连铸机、热连轧机操作高度稳定,5. 薄板坯连铸连轧存在的问题,（1）作业率的不匹配。 （2）生产节奏不匹配。 （3）板坯的温度场不同。 （4）对铸坯的尺寸要求不同。 （5）维修和停机的周期不同。,薄板坯连铸连轧不能完全代替传统的热连轧工艺,压 缩 比 小,产品表面质量差,原 因,二、薄板坯连铸连轧生产中的主要设备及工艺,薄板坯连铸连轧工艺的组成：,炼 钢 炉,炉 外 精 炼 装 置,薄 板 坯 连 铸 机,温 度 流 量 衔 接 装 置,热 连 轧 机,柔性工艺装置,刚性工艺装置,1.薄板坯连铸设备,2.温度、流量衔接装置：称为均热炉,形式有三种： 直通式辊底隧道炉、感应加热炉、步进炉应加热炉,1）直通式辊底隧道炉,炉子长度：200米左右,加热保温作用； 作用 缓冲作用：缓冲时间10min左右。,(1) 直通式辊底隧道炉的结构、特点及参数,炉子分段： 加热段、保温段、缓冲段、出料段等组成。,(2) 辊底式炉的横移方式,(3) 直通式辊底隧道炉的工艺操作：,a. 板坯剪切后，头部翘起100mm，尾部保持平直，避免撞击炉辊。 b. 轧机出事故时，先将炉内装满坯料（炉内正常时是空的），装不下时由分段剪切断。 c. 当轧机出现延误，炉内板坯以2.0m/min的速度前后摆动，保证均匀加热。 d. 辊底炉入口的炉辊与连铸机的速度相同，出口速度与轧机的咬入速度相同。,2）感应加热炉和热卷箱,组成：由感应加热炉和无芯卷取的热卷箱式均热炉组成,3）步进炉,中板坯连铸连轧一般采用，加热炉较宽。,3.薄板连铸坯的轧制,轧机布置形式,（1）采用全连续式（中板坯采用半连续式）,（2）轧机配置为：一是全精轧机组，二是粗轧精轧机组。,注意：薄板坯连轧不采用升速轧制,连铸连轧生产中的新技术,（1）铁素体轧制技术,概念：粗轧在全奥氏体状态下完成，然后通过精轧机和粗轧机之间的超快速冷却系统使带钢的温度在进入第一架精轧机前降低到Ar3以下，完成相变，形成铁素体进行精轧。,优点：,A 采用低的加热温度，节约能源，提高加热炉生产率；,E 生产更薄规格的热轧带钢；（铁素体较软） F 为冷轧提供冲压性能更高的带钢。,B 进入精轧机组的轧件温度低，氧化铁皮量少，降低了工作辊的磨损； C 克服在两相区轧制的危害；（因奥氏体轧制时温降大，有时进入两相区） D 提高轧机的生产效率；（增大压下，减小道次）,（2）半无头轧制技术,概念： 铸坯长度相当于46块单块轧制的薄板坯，加热后进入轧机，轧后的带钢由高速飞剪分切成所要求重量的钢卷。,优点：,a、保持高速轧制，轧机生产率大大提高； b、机架间带钢张力保持稳定，使带钢厚度及平直度偏差减小 c、减少了穿带和甩尾次数，减少了对轧辊的冲击和损害； d、减少了单块轧制时因带钢头尾形状不良所带来的废品量，成材率高；,(3)在线磨辊技术（ORG）,组成；由多对砂轮组成的轧辊研磨机（ORG）和测定辊面状况的在线轧辊轮廓测定仪（OPM） 组成。,目的：改善轧辊磨损和轧辊辊面粗糙。,(4)润滑轧制技术,概念：在轧制过程中，向轧辊辊面喷涂一种特殊轧制油，通过辊子的旋转，将润滑剂带入变形区，使轧辊及轧材表面形成一层极薄的油膜。,优点：油膜改变了变形区的变形条件，降低了轧制力，减少了轧辊的磨损，提高了产品的表面质量。,难点：如何解决轧件咬入问题，即选择最优的喷油开闭时间,(5)工作辊横移轧制,概念： 工作辊沿轴向对称横移一定距离，并随着轧制量增加不断横移，当移动到该方向的极限位置之后，工作辊向反方向移动。,使轧辊的受力状态有一定程度的改善； 优点: 分散工作辊的磨损和热凸度，使其分布均匀，板型好； 可以在一个工作辊服役期内进行产品规格的灵活轧制。,（6）蛇形控制技术,设置目的：采用自由程序轧制时，为保证在尺寸规格和钢种变化较大时仍能稳定的进行轧制，同时获得良好的板形，并防止带尾部跑偏而使用的控制系统。,控制理论：利用液压压下的高响应性和良好的设定精度，开发了高精度的轧机水平调整技术。它可以在极短的时间内进行自动水平调整，使左右两侧轧制力之差恒定，从而实现了蛇形控制。,三、典型的薄板坯连铸连轧工艺,1）CSP工艺技术 （Compact Strip Production紧凑式带钢生产技术）,（1）主要设备： 组成：CSP连铸机、辊底式加热炉、精轧机、层流冷却 及地下卷取机。,生产钢种：超低碳、低碳钢、中碳钢、低合金结构钢等。,（2）主要设备结构及特点,上口宽边两侧均有一段平行段，然后和一圆弧相连接。结晶器总长1120mm，漏斗形状在结晶器内保持到700mm 处转变成平行板形。 铸坯厚度为5070mm。,水口使用寿命增加。 利于铸速提高。 为润滑提供较足量的保护渣。 结晶器钢液面比较平稳。,特点一：漏斗型结晶器,优 点,漏斗形结晶器 平行板型结晶器,在铸坯出结晶器下口后,对其坯壳施加挤压,液芯仍保留其中。,结晶器出口尺寸加大，板坯尺寸灵活； 优点： 降低了热轧成本和动力消耗； 改善了铸坯的质量。,特点二：液芯压下技术,原理：安装在结晶器上部漏斗状的两侧，其宽度同于结晶器。钢水注入后经磁场作用产生感应电压，并在其内诱发短路电流，形成电磁力，扼制钢流，使流速降低及流股分散。,作用：消除碰撞点，利于坯壳的形成，稳定液面，利于夹杂物上浮。,特点三：电磁闸技术,实例：邯钢薄板坯连铸连轧车间的平面布置及工艺流程,1-回转台；2-钢包；3-中间罐；4-连铸机；5-剪切机；6-1号加热炉；7-除鳞机；8-粗轧机；9-2号加热炉；10-事故剪；11-除鳞机；12-精轧机（F1F6，F7预留）；13-层流冷却；14-1号地下卷曲机；15- 14-2号地下卷曲机,主要参数, 概述（邯钢薄板坯连铸连轧生产情况）： 1997年签约，1999年12月10日投产，生产出第一个热轧薄卷。整个工程创造了5个世界第一：建设工期最短（提前4.5个月），投资最少（25亿人民币），一次连铸、连轧热试成功，漏钢率最低，达产速度最快。, 车间平面布置及主要设备 主要设备：薄板坯连铸机、1辊底式加热炉、粗轧机、2辊底式加热炉、精轧机组（F1F5）、层流冷却系统、卷取机。,（）薄板坯连铸机：立弯式结构，漏斗形结晶器（带液芯压下），结晶器长度1100mm，薄板坯厚度70/60，宽度9001680mm，连铸机冶金长度9705mm，拉坯速度最大4.8m/min、最小2.8m/min。,主要设备简介：,主要技术：采用无氧化保护浇铸技术； 结晶器在线调宽； 自动开浇； 采用液面控制系统； 液芯压下技术。,（）1辊底式加热炉： 炉长178.8mm，设有84个烧嘴，具有加热、均 热、储存（缓冲）功能。可同时容纳4块38mm长的 板坯，缓冲时间为单流1025min，双流5min，板坯 入炉温度8701030，出炉温度11001150。 （） 2辊底式加热炉： 炉长66mm，设有30个烧嘴，主要起均热、保温 作用。板坯最高入炉温度为1120，最高出炉温度 113010。,5.精轧机组：五架四辊连轧机组，预留第六架。具有液压辊缝控制、自动厚度控制、工作辊弯辊控制、工作横移控制、板型凸度和平直度控制、自动快速换辊等7个90年代世界最先进技术装备。,4.粗轧机：单机架不可逆式四辊轧机，具有液压弯辊、液压AGC、自动快速换辊装置。作用是将板坯一道轧成所需厚度。,2）ISP工艺技术 （Inline Strip Production在线热带生产工艺）,主要技术特点：,（1）采用了液芯压下和固相铸轧技术。 （2）铸机采用平行板式结晶器，并发展成带小鼓肚的橄榄球状。 （3）采用感应加热与热卷箱均热的衔接技术。,ISP车间平面布置,ISP工艺的优点：,（1）生产线布置紧凑，总长度仅为200米左右。 （2）采用了采用了液芯压下和固相铸轧技术，薄板坯厚度规格变化大，加大了生产的灵活性，并可生产中板。（不进入精轧机即可） （3）热卷箱可提供9min的缓冲时间。并允许铸轧过程和精轧过程各以不同的速度同时进行，使精轧机以最佳的轧制速度和温度完成轧制过程。 （4）热卷箱开卷后首尾倒换，板卷温度均匀，精轧机不用升速轧制，操作简化，厚度均匀。,3）FTSRQ工艺技术 （Flexible Thin Slab Rolling for Quality高质量灵活性薄板坯轧制）,）工艺流程： 薄板坯连铸机旋转式除鳞机隧道式加热炉二次除鳞机立辊轧机粗轧机保温辊道三次除鳞机精轧机层流冷却段地下卷取机。,FTSRQ技术的平面布置及工艺流程,（1）三点除鳞,）主要工艺特点：,第1点：在二冷段出口设旋转式除鳞机（ ） ：该系统由两对旋转的臂组成，一对用于薄板坯上表面，一对用于薄板坯下表面。在每个臂的端头装有一个扁除鳞喷嘴。 第2点：在粗轧机前设除鳞机。 第3点：在精轧机前设除鳞机。,旋转式除鳞机,（2）全鼓肚型结晶器（凸透镜型）：,鼓肚从上口一直保持到下口，在结晶器出口下方设一组轧辊，可将结晶器出来的鼓肚铸坯碾平，碾平辊是带孔型的辊子。,四、薄板坯连铸连轧其它工艺,1）TSP工艺技术 （Tippins Somsung Process 倾翻带钢技术）,特点：该工艺流程简化、紧凑，省掉了粗轧机，采用了传统的板坯连铸技术，用平行板型结晶器，生产100250mm厚、宽9002500mm的板坯，均热后进炉卷轧机，生产1.52.0mm的热轧带卷。,2）CPR工艺技术 （Casting Pressing Rolling铸压轧工艺 ）,1-结晶器；2-挤压辊；3-轧制辊；4-感应炉；5-除鳞区；6-轧机；7-冷却区；8-卷曲机,五、薄带连续铸轧技术（又称无锭轧制）,优点：简化工艺、缩短流程、提高效益； 提高材料的组织性能。,主要技术关键： 1.钢水熔炼和净化技术。保证钢液优质纯净是基础。 2.钢流浇铸技术。控制熔池液面，保证供钢要恒流、恒温、无污染。 3.铸轧温度、轧制压力、铸轧速度和冷却强度必须自动检测，由计算机通过数学模型进行自动控制。 4.研究侧挡技术。保证边部整齐、不漏钢，便于精轧和成才。 5.铸轧辊的材质、铸轧半凝固变形理论、铸轧机的轧辊凸度和板凸度调整技术及板形控制技术、钢带组织性能控制