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薄板带1810热轧毕业论文第一章 建厂依据和产品大纲薄板坯连铸连轧80年代末、来90年代初开发成功的生产热轧板卷的一项短流程工艺，是钢铁企业近年来最重要得技术进步之一。它的出现标志着热轧带钢生产技术进入了一个新的时代。与传统生产工艺流程相比，短流程可节约投资，提高成材率，降低生产成本，节约产房面积，大幅度缩短生产周期等。 11 建厂依据1.1.1 建厂的可行性研究1.1.1.1 市场需求2002年我国共进口热轧薄板、冷轧板和镀锌板等各类板材约1600万吨，尤其是薄规格冷、热轧板和热轧酸洗板占当年进口量的80%。随着国家汽（轿）车、家电、集装箱、输油（汽）管线等行业的迅猛发展，将会进一步刺激各类板材品种的需求，市场前景很大。2002年我国热轧薄板、冷轧板和镀锌板的生产能力分别为2500万吨、900吨和260万吨，而其国内消费量已分别达到3500万吨、1400万吨和390万吨，到2005年热轧薄板、冷轧板和镀锌板的需求量分别为4200万吨、2100万吨和540万吨以上，特别是薄规格板和热轧酸洗板更是重中之重。根据行业“十五”规划，“十五”末期，热轧薄板、冷轧板和镀锌板的生产能力保守估计可分别形成3700万吨、1400万吨和550万吨。按通常轧机建成后80%达产率计算，2005年可生产热轧薄板、冷轧板和镀锌板分别为3000万吨、1500万吨和440万吨。供需相比仍具有一定的市场空间。唐钢地处华北京津冀地区，该地区经济发达，板材需求量较大，本地只有邯钢等少数厂家生产薄板，板材供需缺口较大。唐山紧靠京唐港、秦皇岛港、天津港，以及正在建设中的曹妃甸，京秦、京山、大秦铁路贯穿全境。公司区位优势显著，交通便捷，资源得天独厚，使唐钢股份攻守兼备，极大地加强了成本竞争力。1.1.1.2 建厂的必要性我国的钢材中薄带钢的连铸连轧化程度还不高，且大多数生产能力差。不连轧生产对能源浪费比较大，这于高效节能的目标构成鲜明的矛盾，制约了钢铁工业的进一步发展，近年来钢铁企业根据自己的情况对一些老生产线进行了改造，但总的说来其水平还不高，因此难以适应当今市场的需求。所以建一座现代化的优质薄带钢生产车间是必要的。1.1.2厂址选择 厂址选在唐钢厂区内，二炼钢北部。这样可以充分利用唐钢内部和外部的各种有利条件进行生产。 1.气候适宜，地处风景秀丽的冀东平原。地理位置优越。 2.矿产资源丰富(1) 铁矿：附近的棒磨山，遵化的石人沟，以及迁安均有丰富的铁矿资源,另一部分依靠澳大利亚进口。(2) 煤矿：著名的开滦煤矿，可以提供充足的煤燃料。(3) 石油：华北油田，大港油田为其提供足够石油。(4) 水资源：东北部临近陡河水库，迁西大黑汀水库，潘家口水库可提供丰富的工业用水。(5) 电力资源：靠近唐山热电厂，保证充足电力。 3.人力资源 北京科技大学、燕山、河北理工大学大学均有雄厚的专业人才保证其在技术上的先进。 4.运输方便 地处唐山市区，交通发达，拥有市场大。(1)公路：位于唐山东部，能利用城市交通。(2)铁路：有京哈铁路穿过，为东北入关要害，紧密联系京津地区。(3)海运：有本地的京唐港，曹妃甸以及附近天津港和秦皇岛港，海运十分方便。与此同时，传统热轧宽带钢生产主要厚度分布式：2.002.99mm，约占有47.5；3.004.99mm占25.7；1.51.99占14.3；而1.50mm仅占0.3.而目前薄板坯连铸连轧带卷已达到0.8mm，这一厚度已接近我国冷轧厂生产的厚度0.70.8mm的冷轧板。部分冷轧板市场正逐步被价格相对便宜同等规格的薄板坯连铸连轧产品所取代。如作为建筑涂层板材料，冷轧板不如热轧板附着性好，而冷轧板有相当部分的产品用来涂层。尤其是表面质量没有特殊要求的产品中可不经过冷轧，直接使用热轧板。随着热轧薄板带钢品种规格增多，冷轧品种供应的范围越来越小。薄板坯连铸连轧生产线的产品将大量挤占0.82.0mm之间的冷轧产品市场。而传统热轧带钢轧机的产品将分别被挤到主要生产3mm以上规格带卷和0.8mm以下的冷轧带钢供料。因此薄板坯连铸连轧生产的超薄热带具有广阔的前景和生命力。目前，不但我国钢材中薄带钢生产的连铸连轧化程度还不高，而且大多数生产能力差。制约了钢铁工业的进一步发展。近年来，各钢铁企业根据自己的情况对一些老生产线进行了一些改造，但总的来说其水平还不高，因此难以适应当今市场的需求，故建一座现代化优质薄带生产车间是十分必要的。此外，应用最广泛的板带材占我国钢材的比例要远远小于各工业先进国家（先进国家多达5060以上，而我国才仅约25）。随着我国经济的飞速发展，在家电、汽车等方面对板带材的需求势必大大增长。所以在我国进行钢铁工业结构调整，提高板带比和高附加值产品比例的技术改造工作中，薄板坯连铸连轧技术应是首选的技术。1.2 产品大纲产品大纲是设计任务书中的重要内容之一，是进行车间设计制订产品生产工艺过程，确定轧机组成和选择各项设备的主要依据。1.2.1产品大纲的编制原则：1.民经济发展对产品的需要，根据市场信息解决某些短缺产品的供应和优先保证国民经济重要部门对钢材的需要。 2.各类产品的平衡，尤其是地区之间产品的平衡。要正确处理长远与当前、局部与整体的关系。作到供求适应、品种平衡、产销对路、布局合理，要防止不顾轧机特点和条件一哄而上、一哄而下的倾向。3.考虑轧机生产能力的充分利用和建厂地区产品的合理分工。4.考虑建厂地区资源的供应条件，物资和材料运输的情况。5.要适应当前对外开放、对内搞活的经济形势，力争做到产品结构和产品标准的现代化。1.2.2 产品大纲本设计综合考虑以上各点，立足唐山，面向全国和世界而订。产品大纲如下：1.2.2.1产品及钢种：250万吨/年(其中，一期：150万吨/年；二期：250万吨/年。)其中碳素结构钢占20，优质碳素结构钢占60，低合金钢占20。1.2.2.2 规格热轧板厚度：0.8mm4.0mm（一期）、0.8mm12.7mm（二期）；热轧板宽度：850mm1680mm；钢卷内径：762mm；钢卷外径： 1200mm2025mm；钢卷重量：Max 30t；钢卷单重：Max 18 Kg/mm1.2.2.3钢种分类及比例（表1-1）表1-1钢种分类及比例钢种C含量()比例()钢号超低碳钢（ELC）0.010C=0.0345ENFe P01/P03低碳钢（LC）0.034C=0.07544AISI 1005包晶钢0.075C=0.156AISI 101O 中碳钢（MC）0.15C=0.2815AISI 1018高强度低合金钢0.15C=0.2820ASTM A588高碳钢（HC）0.28C=0.4010AISI 10401.2.2.4各品种极限规格（图1-1）品种极限尺寸：0.8mm1200mm1.0mm1400mm2.0mm1600mm表1-2第一期产品产量百分比宽度厚度850105010501150115012501250135013501450145015501550165016501680总产量（T）比例（）0.81.0100002000055000100001000010500041.01.21500025000700007000030000400002000027000010.81.21.54000045000130000110000100000500005000052500019.21.52.02500032000450004000080000300002800020000300000122.04.0300005000043000600002800054000350003000008合计9000015200025000027300028000014800015200055000150000054 图1-11.2.2.6产品执行标准 产品质量标准： GB、DIN、JIS、API。表1-3第二期新增产品产量百分比宽度厚度850105010501150115012501250135013501450145015501550165016501680总产量（T）比例（）4.05.550000500005000015000065.57.0500003000010000400007000020000087.08.5300002000030000600001400005.68.59.03000040000700003000020000500002400009.69.010.58000050000400001700006.810.512.79000060000500005000015000010合计3000001300005000017000010000015000080000170000100000045 第二章 薄板坯连铸连轧技术方案选择2.1 典型的薄板坯连铸连轧生产技术简介自1989年6月第一条薄板坯连铸连轧生产线在美国纽柯公司投产以来, 这项新技术得到了迅速的发展。在短短7年的时间内, 已经投产和签订供货合同的连铸生产线已超过30流, 占了这段时间内新建连铸机的绝大部分。这项新工艺的优势主要表现在:(1)投资省;(2)劳动生产率高;(3)生产成本低。这项工艺的巨大成功, 促使更多的冶金设备制造商涉足这个领域, 并不断推出新工艺,继西马克开发成功CSP工艺之后, 德马克开发的ISP工艺、奥钢联开发的CONROLL工艺、达涅利开发的FTSR工艺、住友开发的中厚高速连铸工艺等都相继问世。薄板坯连铸连轧技术具备三高（装备水平高、自动化水平高、劳动生产力高）三少（流程短工序少、布置紧凑占地少、环保好污染少）和三低（能耗低、投资低、成本低）等优点。与传统工艺相比，薄板坯连铸连轧工艺还具备以下特点1伍仲华.我国薄板坯连铸连轧技术的发展.重型机械科技.2004，（2）：47：（1）由于板坯厚度薄，它在结晶器内冷却强度大，柱状晶短，铸态组织晶粒细化。（2）直接轧制，取消了AF相变温度区的中间冷却，热轧变形在粗大奥氏体组织上直接轧制，避免合金元素在板坯冷却过程中析出，而是成品组织得到弥散硬化和获得更精细，更均匀的金相组织。（3）均热工艺。辊底炉式均热炉保证了板坯在轧制过程中头尾温差的均匀和稳定，而是带钢全长的力学性能与厚度均匀一致。（4）强力高压水除鳞，保证带钢表面质量。（5）高精度动态液压压下厚度自动控制，板形和平直度自动控制，精确的宽度和温度自动化控制使带钢几何尺寸精度达到最高水平。（6）较高的轧制温度。进精轧机的开轧温度一般控制在100150，比常规轧机进精轧高100150。因此，即使精轧机架数少，也能更易于轧制超薄热轧带钢。（7）由于薄板坯连轧连珠生产线的小时产量主要取决于连轧机的拉速和板坯宽度，因此，轧制薄板规格带钢不象传统轧机那样收到很大影响。薄板坯连铸连轧技术除了其短流程、近终形、节约能源、低成木的优势外，另一重要优点就是质量好。由于薄板坯在结晶器内的冷却强度远远大于传统板坯，在铸坯凝固过程和凝固后的A-F相变过程中存在一个非常好的高形核率的条件，通过凝固过程的强冷已经使奥氏体组织明显细化，并且晶粒的细化作用可以随铸坯冷却过程(1500-1350)中的冷却速度的提高而加强。薄板坯原始铸态组织的一次、二次枝晶更短，晶粒比传统板坯更细、更均匀，这种原始组织的精细为最终组织细化创造了条件。同时，由于冷却强度大，板坯的微观偏析也可以得到较大的改善，分布也更均匀。因此，产品的性能更加均匀、稳定。在现场选取的6道次轧卡件上研究了CSP( Compact Strip Production)线热轧低碳薄钢板的组织演变及微观取向规律，发现其最终组织为大量铁素体加部分珠光体，铁素体外貌呈不规则的多边形状，晶粒仍有继续长大的趋势;变形量不同，最终的组织状态及取向分布规律也是不同的;热轧终轧组织是再结晶奥氏体和变形奥氏体的混合体，再结晶奥氏体所占的比例较大。板带组织中的铁素体晶粒细小，晶内含有相当数量的亚晶，因此板带的强度值较高，同时其伸长率有所下降;虽然板带组织中的织构组分较杂且弱，但对板带性能将产生一定的影响。通过对CSP线生产的低碳钢板力学性能及组织的研究发现，CSP薄板坯连铸连轧线生产的低碳钢板ZJ330和普通厚板坯连铸连轧线生产的热轧板在组织状态和力学性能特征等方而存在较明显的差异，主要表现在:板材强度高，屈强比高，伸长率较高，各向异性小。轧制工艺与热轧薄板的组织性能研究表明，当变形量增加时，晶粒的尺寸变小，由于变形、冷却不均匀或终轧温度较低造成晶粒尺寸的不均匀程度增加，最终组织中残留有热轧织构，引起带材力学性能的各向异性及造成薄带材强度和延伸率的轻微下降。中国薄板坯连铸连轧生产是以转炉流程为主流的，这一特点对提高生产效率有重要影响，也有利于产品结构优化。而工艺装备的多样性则是中国薄板坯连铸连轧工艺的另一个重要特点。和美国有所不同，中国有大型联合企业新建或改造的薄板坯连铸连轧生产线，有新建电炉企业薄板坯连铸连轧线，还有在中等规模的长材厂的基础上发展起来的薄板坯连铸连轧线，而且后者还占了相当的比例。薄板坯连铸机主要有CSP,FTSR和ASP 3种工艺技术，板坯厚度为50-135mm，而且除了引进的技术和装备外，自行研发的工艺装备也是多样性的;带钢轧机有CVC轧机也有PC轧机;在轧机系列的组成上有F6,F7;也有R2+F5;也有R1+F6。这种多样性的实践过程为工艺比较和未来的优化提供了研究、开发的基础和评估的依据，应该说生产实践的多样性有利于比较和进一步改进。应该看到薄板坯连铸连轧工艺尚存在不足之处是:首先，单纯地用LF炉衔接炼钢炉和连铸机，每一个连浇过程的开始，都要先炼两炉钢，而薄板坯铸机处在等待停顿状态，使生产效率和产品品种方而都受到限制;再次，2座隧道加热炉对1套轧机运行不方便，甚至相互影响。因此未来的创新与发展的展望，最主要的是两个方面，即继续大力提高新流程的生产效率和建立起具有优势的产品体系，逐步形成与传统流程竞争过程中的合理分工以及在某些方面的优势。2.1.1几种主要薄板坯连铸连轧工艺其介绍如下： CSP 工艺2张丕军，刘小梅.关于薄板坯连铸工艺选型的几点看法. 宝钢技术，1997，（1）：25-26CSP是由德国西马克公司开发,并率先实现工业化的薄板坯连铸连轧工艺。西马克因此而成为薄板坯连铸新工艺当之无愧的开路先锋。到目前为至,CSP在该领域的竞争中仍占主导地位。在已投产和签订合同的全部30条左右的生产中CSP占了21条。1.工艺流程CSP技术具有设备相对简单、流程短，技术完善，操作可靠，易于掌握，生产简便、稳定、产品质量好等优点。其工艺流程为：薄板坯连铸机均热剪切机除鳞机精轧机组层流冷却地下卷取机。其典型的工艺布置见图21。图21 CSP工艺流程2. 工艺的主要特点:(1) 首创漏斗型结晶器;(2) 典型铸坯厚度50mm,最高铸速6m/min;(3) 铸机与轧机之间采用辊底式均热炉连接,炉子长度150200m;(4) 精轧机列一般由46机架组成。据开发者称, 该工艺遵循了三条原则3WRohdeetal. Current State Capabilities and Further Development of the CSP Technology. MPT International,1995，(4) : 82-98:(1) 将工艺步骤减至最少, 仅包括板带生产所必须的五步:连铸、均热、轧制、冷却和卷取。(2) 不需要额外补充能量。均热炉仅起到使铸坯内外温度均匀的作用, 均热炉的燃料消耗是为了补偿炉体自身的热损失,铸坯后部加工工序所需要的温度完由钢水所带的热量来满足。(3) 保证铸坯进轧机前,在长度、宽度和厚度三个方向上的温度完全均匀, 这可以确保板带的几何尺寸精度并省去传统轧机上为了进行温度补偿而增加的升速轧制功能。3. CSP工艺采用了许多关键技术，从而保证了自身特点的实现。具备技术包括：(1)使用漏斗型结晶器。漏斗型结晶器具有较厚的上口尺寸，便浸入式长水口的插入，长水口和结晶器壁间的距离不少于25mm，有利于保护渣的融化(2)严格控制钢水质量，提高纯净度。(3)板形控制技术。在这方面开发了一系列新技术， 如轧辊轴向移动， 轧辊热凸度控制，板厚及平整度的在线控制等措施， 使生产1.0mm厚的热轧带卷已不是难事。4.CSP工艺生产线：(1)CSP 连铸机和电炉相连接的薄板坯连铸机每台生产能力仅为80万吨/年左 右,而且浇铸的板坯越薄，生产能力就越低。要想提高产量进一步提高拉速，而拉速的提高受到多方面的限制。(2)CSP生产线以电炉为冶炼设备时，收费钢质量的影响，当残余元素的量较高时，生产高质量的钢板尚有困难。(3)受宽度比和最小化轧制压缩比的限制,CSP工艺很难生产出宽或很厚的钢板。(4)CSP精轧机类型的选择是其工艺的先决条件。工业化大批量生产要求热轧机轧出的带卷有一定单重，因此薄板坯的规格尺寸必须满足精轧机的要求。板坯越薄越长越容易变形，由CSP连铸机和精轧机不可分，铸坯只能热送，在线轧制，因此铸坯应当无缺陷，而且二者生产能力一定要匹配。CSP经过几年的生产实践,可生产的品种逐步扩大。将一般生产热轧板带的钢种分为12 组,CSP现在可以生产其中的10组,另外2组(铬镍不锈钢和高碳钢)尚不能生产。2.1.2 ISP工艺ISP是由德国曼内斯曼德马克公司开发的,第一条ISP生产线于1992 年1 月在意大利A rvedi 投产4G Gosio et al .The Status of ISP. At the Arvedi WordsCremona, Italy;MDH 1995. 5。之后,德马克又得到了韩国浦项和南非萨丹娜的二个合同。1.其工艺流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼连铸机23架预压下轧机切断剪克雷莫那感应加热炉和热卷箱高压水除鳞机45架精轧机输出辊道和层流冷却卷取机。铸坯一般为60mm厚，液芯压下压后为40mm，在固态下铸轧至1525mm，经卷取在克雷莫那感应炉保温，送至精轧机轧制;产品最薄至1.0 mm，卷重20t左右，年产量一般为200万t。其工艺布置如图22所示。该工艺技术复杂，尤其是克雷莫那炉，十分庞大复杂，生产、管理、技术各方面要求非常高。该工艺是所有薄板坯连铸连轧机生产线最短的工艺流程，仅为180m，真正实现了短流程，但该技术也有缺陷，既温度下降过快，缓冲时间短等矛盾。该技术主要采用了平行结晶器，液芯压下，2-3架预压下轧机，感应加热炉和热卷箱，4-5架精轧机等23。2.ISP生产线的特点：（1） 生产线布置紧凑，不使用长的均热炉。（2） 采用了液芯压下和固相铸轧技术，可生产厚度为15mm25mm，宽度为6501330mm德薄板坯，可做中板直接出售。（3） 二次冷却采用气雾冷却或干冷，有助与生产较薄断面且表面质量高的产品。（4） 感应加热炉炉长18m，铸坯在此段加热和均热，操作灵活升温有效。（5） 平行板结晶器发展为橄榄球状结晶器。（6） 能耗少。（7） 为配合不锈钢生产，该生产线配置了MRP精炼炉。3.ISP与CSP的主要区别:(1) ISP最初采用了平板直弧型结晶器, 后来逐渐向漏斗型过渡, 但到现在为止其结晶器的开口度仍比CSP的小得多。由于这个限制, ISP 所用浸入式水口的壁厚很薄, 可连浇的炉数要比CSP少。(2) ISP率先采用了软压下技术, Arvedi从60mm 压缩到43mm,Posco从75mm压缩到60mm。(3) ISP采用了中间卷取箱, 所以它的生产线较CSP更短,设备布置更为紧凑。(4) 为了使铸坯厚度能够减薄到可以卷取的程度,在卷取箱和铸机之间增加了23架大压下轧机,可将铸坯从40mm轧到15mm。(5) 为了保证中间卷取的温度, 在大压下轧机与卷取箱之间采用了大功率感应加热炉, 所以ISP 的电耗较CSP高, 吨钢高100kWh左右。(6) 因为中间坯比较薄, 所以精轧机仅需四个机架就可以轧到最小厚度1.2mm。 图22 ISP工艺流程2.1.3 FTSR工艺FTSR工艺是由意大利达涅利公司开发的。第一个订货商是印度Mesco集团。而最令达涅利感到自豪的是与纽柯签订的利用FTSR技术改造Hickman厂的CSP铸机的合同。1.其工艺流程一般为:电炉或转炉炼钢钢包精炼连铸机旋转式除鳞机切断剪辊底式隧道式加热炉二次除鳞机立辊轧机1-2架粗轧机保温辊道切头剪三次除鳞机5-6架精轧机输出辊道和层流冷却卷取机。铸坯一般为90mm，经连铸液芯压下至70mm在进人粗轧机后轧至2530mm，通过精轧机轧至12.70.8mm，卷重最大为30t。该工艺生产比较灵活，钢种范围广，能生产高质量的带卷;主要采用了凸透镜式结晶器，带辊形的液芯压下，辊底式加热炉，设置三处除鳞机;粗轧机后设保温辊道，56架精轧机等。2.FTSR工艺的特点:(1) FTSR所采用的结晶器其漏斗形状不是在铜板部分结束,而是一直延伸到扇形1段。目的是使坯壳的变形更为缓慢,从而降低出现裂纹的可能性。(2) 采用了液芯压下技术,纽柯希克曼厂从60mm压缩到4555mm。(3) 典型的铸坯厚度4060mm。(4) 采用辊底式均热炉作为铸机与轧机之间的连接。(5) 精轧机一般由67机架组成。可以认为,FTSR工艺是在CSP漏斗型结晶器和ISP液芯压下技术基础上的进一步发展,它继承了漏斗型结晶器的优点,改进了坯壳变形较为剧烈的缺点。尽管在推出的高产方案中,拟采用8090mm厚的铸坯,但是从结晶器特点来看,它的优势在较薄的铸坯上。图23 FTSR工艺流程3.该生产线特点表现在：（1）三次除鳞。分别在铸机出口、粗轧机出口、精轧机出口，可有效的除去板坯表面的原始氧化皮和控制二次氧化皮的生成。为了防止和消除铸坯表面的氧化铁皮，在二冷段出口设有旋转式除鳞机，这是专门设计的高压、低水量（24MAP,20m/h）闭式喷嘴的新型除鳞机，可将原始氧化铁皮消除干净，压力0.65Mpa，流量400500m/h，除鳞装置都在入口和出口处设有夹送辊，可防止水的外泄。（2）结晶器。结晶器为漏斗型，长120m，铸坯从凸形变成矩形，逐步使表面和内部张力减小为零。结晶器断面尺寸为90mm（8002300）mm，进入式水口在结晶器上口处距铜板50mm60mm，在出口处为35mm40mm，这样可以有利于保护渣的熔化，又可以使用厚壁水口，水口受命十二小时。结晶器下部为立辊段，长约两米，可保证铸坯平滑收缩，承受较小的坯壳压力。结晶器有放漏和防粘结的作用装置，可不安装电磁阀。（3）动态软压下装置。结晶器出口铸坯厚度90mm，经连续软压下最终达到70mm。大可保证结晶器使用较厚的断面，且可获得轴向中心偏析和疏松较小，晶粒细小的内部质量。软压下技术必须是动态的，以不同拉速不同温度而改变压下量。软压下分为四段，每段可单独压下。第一段可转动压下，其余各段可平行旋转压下。最终软压下点的位置确定以钢中含碳量而定，对同一钢则依据操作条件变化，如拉速变化则终点不同。（4）熔池自动控制系统。熔池自动控制系统可自动动态调整液位，连续跟踪铸坯的拉速和温度变化，保证浇铸质量。（5）独立的冷却系统。设备和铸坯各自冷却，保证铸坯在拉速20.56.0m/min下设备均能正常工作。一般当拉速较高时，铸坯冷却强度较大些，而支撑辊冷却需要相对低些。单独冷却有利于提高设备受命，保证铸坯获得良好的冷却效果。（6）全液压宽度自动化控制系统。粗轧机前设置了带有全液压宽度自动化控制的带孔型的轧机，保证了连铸坯的几何尺寸和力学性能。进入粗轧机后将70 mm 90mm的铸坯轧成30mm45mm的中间坯料。通过这单道次、不可逆的高速粗轧机后，达到了厚度和出口速度可适应精轧机的需求，避免不规则的氧化铁皮生成，保护精轧机工作辊温度合适，延长轧机使用寿命。（7）辊底式隧道加热炉。隧道加热炉采用辊道式，可有效地控制炉内铸坯表面的氧化，同时一定的长度也加大了整条生产线的缓冲能力，根据具体生产情况，可将炉体第二段做成横移式，更能达到增强缓冲时间的效果。（8）保温辊道。保温辊道既有烧嘴又有盖板，能保证薄板坯以恒定的温度进入精轧机。坯料全长恒温，可达到与隧道炉相同的效果。（9）精轧机。精轧机可通过简单有效和可靠的技术对轧机参数和带钢的几何尺寸实时控制。其中包括全液压，机架间张力控制系统和热凸度控制系统是达涅利公司的专利。120吨负弯辊和200吨正弯辊力，即是在轧辊抽动的情况下，也能保证始终作用在轧辊轴线的中线上。这些技术的应用可使板形规整，温度合适，带卷最终安全的进入卷取机。2.1.4 CONROLL工艺CONROLL工艺是由奥钢联开发的,它的代表性工厂是建在美国ARMCO 公司的CONROLL生产线,于1995年4月投产。继Armco之后,奥钢联又得到了捷克NOVA HU T厂的合同,该厂将于1997年12月投产。 1.其工艺流程为:常规连铸极板坯热装(或直接)进步进式加热炉带立辊可逆粗轧机6-7架精轧机输出辊道和层流冷卷取机。该技术特点是全部采用成熟技术，使用可靠，铸坯较厚一般为75125mm，铸坯在粗轧机处进行可逆轧制，经粗轧后轧至2528mm，精轧最终厚度为1.812.7 mm，年产量最高为180万吨。2.CONROLL工艺的特点:(1) 采用平行板式结晶器, 典型铸坯厚度90mm (变化范围: 80150mm )。(2) 最近的设计也推荐使用液芯压下技术, 可将铸坯从90mm压缩到70mm。(3) 采用了辊底式加热炉作为铸机与轧机之间的联接,炉子长度160200mm。(4) 轧机与传统板带生产线一样, 分为粗轧和精轧两部分, 粗轧机架一般为2 架, 精轧56 架,粗轧与精轧之间设卷取机。(5) 可生产的品种比较宽, 包括低碳钢、包晶钢、高碳钢、管线钢、合金钢和不锈钢, 例如,1996年Armco生产的不锈钢占全部产量的32.11%。CONROLL所选择的铸坯厚度较CSP、ISP都厚,已经进入了中等厚度板坯(下称中厚板坯)连铸的范围, 所以它需要用较多的机架来完成轧制变形量, 它的轧制线由粗轧、精轧两道工序组成, 与传统工艺很接近。近年来，薄板坯连铸连轧技术又有了新的发展，一方面带卷向超薄规格发展，在设备上采取措施，以便生产出更薄的产品，目前，最小厚度已达到0.8mm，另一方面，连铸坯也向中等厚度（80mm120mm）发展。其优点一是比50m厚的板坯节能；二是也解决了部分产品压缩比不足问题，对提高产品质量有益。2.1.5 薄板坯连铸连轧的新技术为了满足当代轧钢技术发展的需要，无头轧制、半无头轧制以及低温铁素体轧制等技术已开发开来。目前已有荷兰的HOOGOVENS厂建成了薄板坯连铸连轧半无头轧制生产线。2.1.5.1 半无头轧制半无头轧制工艺就是将中间坯焊接在一起，通过精轧机轧制，在进入卷取机前，用飞剪将其切分到要求的卷重。该工艺在薄板坯连铸连轧生产上的应用就是连续轧制一块很长的薄板坯，他相当于47块最大卷重的板坯，避免了轧件进入精轧机前中间坯的焊接，有一台与卷取机相连的高速飞剪，将带钢分切成所求得卷重其优点是：保持恒定的轧制速度，提高生产率；保持恒定的张力，保证带钢厚度和平直度的最小偏差；减小了轧制过程中穿带事故的发生，保持超薄带的生产稳定。因此，提高了产品质量、产量和成材率。半无头轧制技术主要应用于超薄热带钢生产，它的主要优点有：1） 因为保持高速轧制，轧机生产效率大大提高。2） 机架间带钢张力可以保持恒定，使带钢厚度及平直度偏差减至最小。3） 解决薄带钢在辊道上行进的困难问题，使薄带钢的 生产趋于稳定可靠。4） 因为减少了穿带时对带钢平直度的不良影响，生产薄带及高强度带钢时可采用强冷。5） 因为减少了头部咬入时打滑的机会，所以可以采用大压下和工技艺润滑技术。图24 CONROLL工艺流程一种典型的轧制超薄带材的半无头轧制策略：第一卷带钢轧到1.31.5mm确保带头平稳经过输出辊道并安全进入卷取机；在保持上游轧制状态的前提下，快速完成精轧机的辊缝设定；接着钢卷经过逐级减薄可在稳定状态下轧制0.8mm厚度的带钢，并在精轧机和卷取机之间建立起张力，尾部精轧机在设定时轧制厚度恢复到1.31.5mm的状态。2.1.5.2 铁素体轧制传统的热轧工艺要求精轧温度在以上，为了获得良好的力学性能，这是不要的。当带钢冷却到点时，奥氏体开始向铁素体转变（AF相变），但是，为了防止流变应力的突变和带钢的力学性能不均匀，以及最终产品的厚度波动，必须避免带钢在AF相变区轧制。铁素体轧制似乎成了热带轧制工艺中一个颇具希望的尝试，就是在轧件进入精轧机前，就应该完成，既变成完全铁素体。粗轧仍在全奥氏体状态下完成，然后通过粗轧机和精轧机之间的超快速冷却系统，对中间坯进行快速水冷，使之在进入第一架精轧机前温度降低到以下。克服了前面提到得在AF相变区轧制的危害，使热轧超薄带钢变的容易。此外，铁素体轧制还有如下优点：减少氧化铁皮的产生和工作辊的磨损；提高了带钢的表面质量；降低了输出辊道上冷却水的消耗。适合在铁素铁状态下轧制的典型品种有：可直接应用的热轧薄带钢或超薄带钢，属无老化，软而有韧性的钢种，它可以代替传统的冷轧退火板；适用于直接退火，尤其是酸洗后热镀锌处理的薄和超薄热轧带钢；用于冷轧和退火的软热轧带钢，与通常的奥氏体热轧带钢相比，救生产率和扩大产品规格而言，其冷轧性能好。2.2 国内薄板坯连铸连轧生产线截止到2006年上半年，我国己有珠钢、邯钢、包钢、鞍钢、马钢、唐钢、涟钢、本钢、通钢、济钢、酒钢、唐山国丰等12家钢铁企业的13条薄板坯(包括中薄板坯)连铸连轧生产线(主要工艺参数见表1)相继投产，产能约为3500万t/a。这13条生产线的连轧机组均采用了目前最先进的机型。CSP线连轧机组全部采用CVC轧机;FTSR线连轧机组采用PC轧机，在后两架采用在线磨辊系统ORG; ASP线连轧机组的后4架则采用WRS轧机。先进的轧机配置和控制系统为热轧板带的板厚和板形高精度控制提供了有力的保证。预计5年内，我国的薄板坯连铸连轧生产线可能将达到15条(将占世界的近30% )，产能将突破4000万t/a，占我国热轧板卷产能的30%以上。具体情况见表21。表21 我国13条连铸连轧生产线的主要工艺参数和产能序号企业名称生产线形式连铸机流数铸坯厚度/mm铸坯宽度/mm产能/万t/a1珠钢CSP2流50-60950-13501802邯钢CSP2流60-70900-16802603包钢CSP2流50-70980-15602804鞍钢ASP（1700）5鞍钢ASP（1700）6马钢CSP2流90-65900-16002607唐钢FTSR2流90-70850-16803008涟钢CSP2流70-55900-16002609本钢FTSR2流90-70850-168026010通钢FTSR1流90-70950-156013011济钢ASP（1700）2流135-150900-150028012酒钢CSP2流70-52950-168026013唐山国丰ZSP（1450）2流130-170800-13002002.2.2 邯钢薄板坯连铸连轧生产线邯钢薄板坯连铸连轧生产线，设计投资33.7亿人民币，主要设备包括:薄板坯连铸机、1号辊底式加热炉、粗轧机、2号辊底式均热炉、精轧机组、卷取机等。该生产线主要生产品种为1.2-20mm厚，900-1680mm宽的碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金钢热轧带钢钢卷，最大卷重为33.6吨，设计年产量123.6万吨已期工程投产后年产量246万吨)8刘汉章. 韩钢引进CSP生产线低收入、高产出、优化产品结构的发展途径. 冶金管理，2002，（9）：45-48。其工艺流程为:100 t氧气顶底复吹转炉钢水LF钢水预处理一钢包一中间包一结晶器二冷段弯曲/拉矫剪切1号加热炉除鳞粗轧(R1)2号加热炉除鳞精轧F1一F5 (F6)冷却卷取出卷取样打捆喷号入库9王义芳. 韩钢薄板坯连铸连轧生产实践. 钢铁，2001，36（10）：26。2.2.3鞍钢薄板坯连铸连轧生产线鞍钢集团公司结合其二炼钢厂易地改造，在鞍钢西部地区新建了一条年产量为500力一t的2150mm ASP连铸连轧生产线。该工程分2期实施:一期建1#，2#步进式加热炉，1架四辊可逆式粗轧机R1，1台切头飞剪，7机架精轧机组(F7机架预留)，1套层流冷却装置，1#、2# 两台卷取机;一期再建3#加热炉、3#卷取机。鞍钢2150mm ASP生产线工艺布置如图1所示。11加热炉；22加热炉；33加热炉；4E1立辊轧机；5R1粗轧机；6E2立辊轧机；7保温罩；8飞剪；9精轧前立辊轧机；10精轧机组；11层流冷却装置；12卷曲机 图25 2150mmASP生产线工艺布置图2.2.4 包钢薄板坯连铸连轧生产线包钢CSP生产线的主要设备构成为:镁基铁水脱硫预处理站、两座210t顶底复吹转炉、一台1F精炼炉、一台两机两流薄板坯连铸机、两流辊底式摆动加热炉、六架精轧机及两台卷取机等设备；其工艺技术构成了连续、紧凑、智能、高效的自动化生产线。该生产线设计年产钢200万吨，热轧板卷198万吨，生产成品板材宽度:9801560mm，厚度:1.220mm。产品品种涵盖管线钢、冷轧用钢、结构用钢、耐侯钢等。包钢CSP工艺流程为:高炉铁水铁水脱硫转炉冶炼LF精炼连铸加热炉轧机卷取热轧卷平整成品10邢立广，岳挺，何建中，智建国. 包钢CSP生产线的技术特点与生产实践.包钢科技，2003，29（6）：29。图26 包钢连铸连轧平面图2.3 技术方案的确定从产品大纲中可以看出，超薄带钢和薄带钢占了相当大的比例，尤其是超薄带钢目前很难在常规热连轧机上大批量生产。随着薄板坯连铸技术和薄带钢热连轧新工艺的开发与成熟，从而用薄板坯连铸连轧新技术来生产超薄带钢和薄带钢，本设计所选用的薄板坯连铸连轧生产线的工艺流程为：薄板坯连铸机均热炉热连轧机精整设备等工序组成。综合上述四种典型的薄板坯连铸连轧生产工艺，依据本次设计的产品大纲及对于轧制工艺的要求：1） 产品规格尺寸满足产品大纲的规格尺寸的要求。2） 工艺方式既可单块轧制又可以采用半无头轧制。3） 根据钢种及温度制度的不同可分别进行奥氏体及铁素体轧制，用经济的手段获得不同性能要求的产品。只有达涅利公司的FTSR工艺比较适合本设计。而CSP工艺、ISP工艺、CONROLL工艺等均不能生产出大纲的产品。CSP工艺虽然是世界上最先进的薄板生产工艺，但它生产的产品最薄才1.0mm达不到0.8mm的要求，而且本设计的年设计能力是250万吨。显然，FTSR工艺所生产的产品均能满足本设计产品大纲的要求。所以选用FTSR工艺。工艺流程与机组布置设计唐钢超薄热轧带钢生产线的工艺流程为:转炉钢水包LF精炼大包回转台中间包结晶器0-9扇形段旋转除鳞机剪切机引锭杆回收剪后输出辊道引锭杆存放辊底式加热炉立辊轧机高压水除鳞两架粗轧机轧制保温罩/中间冷却飞剪切头高压水除鳞五架精轧机轧制层流冷却高速飞剪/填充辊道两台地下卷取机取样、检查打捆称重打印入库。设计唐钢超薄热轧带钢生产线的机组布置如图1所示。超薄热轧带钢生产线的主要设备有:一台带有结晶器和动态软压卜的薄板坯连铸机，一座隧道炉，一套粗轧除鳞机，一架立辊轧机，两架粗轧机，一套中间冷却设备，一台切头机，一套精轧除鳞机，五机架精轧机，一套带钢冷却装置，高速飞剪和两台地下卷取机。1钢包；2中间包；3除鳞箱；4辊底加热炉；5立辊轧机；6粗轧机；7中间温度控制；8飞剪；9精轧机；10层流冷却；11高速飞剪；12地下卷曲机图27 唐钢超薄板热轧带钢生产线的布置图第三章 主要设备选择轧钢机是完成金属轧制变形的主要设计，代表着车间的技术水平，为了实现压下量极大的控制轧制，现代带钢车间都选择轧制力大的轧钢机架和轧辊设备。板带轧机主要是四辊轧机。选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，产品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的主要内容是：确定轧钢机的结构形式，确定其主要技术参数，选用轧机的架数以及布置形式。在选择轧钢机时一般要考虑下列各项原则：1）在满足产品方案的前提下，使轧机布置合理，既要满足当前生产又要考虑未来的生产发展。2）有较高的生产效率和设备利用系数。3) 能获得质量好的产品的同时还要尽可能多的轧制多品种。4）利于轧机机械化，自动化的实现，有助于改善劳动条件。5）轧机结构型式先进合理，操作简单，维修方便。6）良好的综合技术经济指标。3.1热轧薄带轧机类型及其布置3.1.1立辊轧机（E1）立辊轧机的大立辊在轧制中能起到疏松板坯表面的炉生氧化铁皮的作用。立辊轧制板坯侧边，可以防门板材边部产生鼓形或裂边等缺陷，能调节钢板或带钢的宽度规格。万能轧机的立辊还起到对准轧制中心线的作用。立辊轧机的设备组成立辊轧机的设备组成，见图1。目前的立辊轧机从结构上主要由主传动装置、机架装配、轧辊轴承、侧压传动装置、平台、配辊及换辊装置等几部分组成。(1)主传动装置主传动装置是指由主电机通过减速机、接轴带动轧辊进行轧制的装置。在大立辊轧机，主传动有上传动和下传动。而在万能轧机中，由于背后依靠水平轧机，所以都采用上传动形式，将整个立辊传动平台及传动装置把合在水平辊机架侧面，靠水平辊机架承受重量。这种形式方便了传动装置的维护，改善了传动装置的工作环境。主传动电机分为立式和卧式两种。对于那些需要大侧压下量、大轧制力及大轧制力矩的立辊轧机来讲，主传动电机多采用卧式。立辊轧机中的接轴都是采用十字轴式。（2）机架装配机架是轧机最终承受轧制力的部件，所以需要有足够的强度和刚度。机架的铸造方式分为整体和分体式两种。立辊机架外形尺寸较小的可以整体铸造;外形尺寸较大、重量大的则由于铸造能力、起重能力限制，可以分体铸造。毛坯铸造出来后，可将其固定在一起整体加工。由于万能轧机结构非常紧凑，所以立辊轧机是坐落在水平轧机入口侧轨座上，立辊机架出口侧侧面与水平辊机架连接在一起，连接方式主要有两种:一种是通过螺栓结合在一起;另一种是机架侧面与水平辊机架通过钩挂式斜键连接在一起。这两种结构都是将板材对立辊轧机的冲击传递到水平机架上。（3）轧辊轴承轧辊轴承是立辊轧机中非常重要的部件。因为要对钢板进行宽度方向轧制，不同于水平辊对板形、厚度要求那样精确，而且道次压下量一般在50mm左右，压下率较低，所以对轧辊的强度与刚度要求也较低。轧辊一般选用锻钢辊进行调质处理。对于那些大侧压量的轧机，通常采用槽形轧辊，它可以借助槽的侧面将大侧压时在板坯两侧所产生的狗骨形凸起挤向板坯中间，以减小在随后水平辊轧制中所产生的宽展。对于那些侧压量小的轧机，可以采用平辊身轧辊。立辊轧机都采用双列圆锥滚子轴承，在工作中既承受径向载荷又承受轴向载荷。(4)辊缝调整装置各立辊轧机的侧压装置每侧都有两根侧压螺丝，两台侧压电机通过蜗轮蜗杆减速机分别带动两侧的侧压螺丝完成辊缝调整工作。辊缝调整速度即一对立辊同时靠拢或张开的速度，对不同类型的立辊轧机差别较大。侧压速度取决于立辊开口度的变化范围，若开口度变化范围较大，则侧压速度要选得较大。现代的立辊轧机左右两个侧压装置之间都没有机械连接，完全采用电气同步，这省去了同步轴、离合器等一套复杂笨重的机械同步机构，并给轧辊的对中和换辊操作带来了很大的方便。平衡装置是通过放置在中侧两根侧压螺丝间的平衡液压缸，将轧辊拉靠在侧压螺丝上，以消除侧压螺丝和侧压螺母和其它承压件之间的间隙。（5）换辊装置由于设各维护的需要，立辊轧机经