热连轧宽带钢生产.doc

中国钢铁百科 钢铁冶金 轧钢 热连轧宽带钢生产 发表评论(0) 编辑词条热连轧宽带钢生产(production of continuous hot strip rolling)在宽带钢热连轧机组上宽度超过600mm的带钢的成卷生产。在工业发达国家中，热连轧宽带钢已占板带钢总产量的80以上，占钢材总产量的50以上。宽带钢生产不仅产量高，而且质优和成本低，在当前轧钢生产方法中占据了主流和统治地位。近几十年来热连轧宽带钢生产技术发展情况如表所示。热连轧宽带钢生产的主要工序包括板坯加热、粗轧、精轧、轧后冷却和卷取。为了节约能量消耗，近年来板坯热装、带钢直接轧制和薄板坯连铸连轧技术得到了迅速发展。板坯加热 热连轧宽带钢的原料主要是初轧板坯和连铸板坯。由于连铸坯有很多优点，并便于增大坯重，对热带钢连轧更为合适，所以连铸坯的比重日趋增大，不少厂的连铸比已达到100。近代热连轧机以加大板坯长度和重量，采用全纵轧法进行轧制，板坯宽度约比成品宽度大50ram，长度则主要取决于加热炉宽度和坯重。现在板卷单位宽度的重量已达到1525kgmm以上，并将提高到3336kgmm，因此板坯重量已达2045t。板坯加热炉和加热工艺基本上与厚板生产时的类似。由于板坯较长，故炉子宽度增大。为了适应热连轧机产量增大的需要，加热炉采用多段(68段)供热方式，以便延长炉子高温区，实现快速烧钢，提高炉底单位面积产量；同时尽可能加大炉宽和炉长，扩大炉子容量。板坯热装是将初轧坯或连铸坯在热状态下装入加热炉中进行加热是一种比较容易采用的节能工艺，例如坯温500热装可节约250kJt，600热装可节约330kJt，而800热装可节约510kJt。由此可见，热装的目的主要是为了节约热能。粗轧 宽带钢的热连轧一般分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段。粗轧阶段采用立辊对宽度进行压缩，以控制板坯宽度和提高除鳞(见板坯除鳞)效果。就全连续式、半连续式和34连续式布置的热带连轧机而言，不论是哪一种，其粗轧机组实际上都不是连续轧制，因为粗轧阶段轧件较短，厚度较大，温度降落较慢，难以实现连轧，也不必进行连轧。为了缩短机架之间的距离，粗轧机组最后两架往往采用连续式布置，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。全连续式轧机的轧制是指轧件自粗轧到精轧的过程中没有逆流的轧制道次。粗轧机组一般由56个机架组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，大都采用交流电动机传动；年产量可高达300600万t，适于大批量单一品种生产。它操作简单，维护方便，但设备多、投资大、轧制流程线或厂房增长。为了减少这些缺点，并增加生产的灵活性，往往采用半连续式轧机，此时粗轧机组各机架主要或全部为可逆式，一般由一架二辊可逆式和一架四辊可逆式轧机组成，可兼用以生产厚板，故适用于产量要求不高而品种范围又广的情况。全连续式轧机的粗轧机组每架只轧制一道，其利用率不高，为了充分利用粗轧机，减少设备和厂房面积，节省基建投资，20世纪70年代又广泛发展了一种新型布置的34连续式轧机。这种布置型式是在粗轧机组内设置12架可逆式轧机，把粗轧机由六架缩减为四架，在后两架上实现连续轧制。可逆式轧机可以放在第二架或第一架，前者的优点是氧化铁皮已在前面大部分除去，能改善辊面和板面质量。虽然第二架四辊可逆式轧机的换辊次数比第一架二辊可逆式要多两倍，但是一般还是倾向于前者。总之，34连轧较全连轧所需设备少、厂房短，总的建设投资要少56，生产灵活性也稍大些，对于年产300万t左右规模的带钢厂，采用34连轧机一般较为适宜。为了轧件抢温保温，节省能量消耗，近年来将轧机布置得尽量紧凑，减少粗轧机组的机架数量及相互间距离。如1984年投产的日本新日铁公司广烟厂热带连轧机的粗轧机只采用单机架的四辊可逆式轧机，又如日本室兰厂把一架粗轧机移到精轧机组前面作为中间机架(称为M机架)，以增大进入精轧机组的坯料厚度。这样便可以减少输送辊道上的温降，提高精轧温度。粗轧机组前一般都设有大立辊轧机，它除能起到破鳞作用之外，还可用来进行板坯宽度的压缩调整。各架粗轧机也都采用万能轧机，机前都设置有小立辊，主要目的是用以控制板材的宽度，同时也起到对准轧制中心线的作用。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，立辊必须能够调速。随着板卷重量和板坯厚度的增加，要求增加每道的压下量，因此便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矩及弯曲强度。在粗轧机组最后一台机架的后面，一般都设有测厚仪、测宽仪和测温装置，利用此处较好的测量环境和条件，得到必要的精确数据，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。近年来已研究成功将粗轧后的带坯先送进热卷取箱中(见带卷箱保温)进行卷取然后再送入精轧机的技术，用以代替带钢升速轧制，来提高精轧机组中轧件的变形温度，已取得良好的经济效果。精轧由粗轧机组轧出的带坯，经百余米长的中间辊道输送到精轧机组进行精轧。带坯在进入精轧机组之前，先要进行测温、测厚，然后再用飞剪切去头部和尾部。(见彩图插页第9页)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的和卷取机的缝隙中。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有两对刀片，一对为弧形刀片，用来剪切带坯的前端，使带坯前端形成弧形，有利于减小轧机咬入带坯时的冲击负荷，也有利于咬钢和减小剪切力；另一对为矩形刀片，用于切尾。两对刀片在操作上比较复杂，实际上往往都采用一对刀片，将带坯头部切成钝角形或圆弧形。带坯切头之后，进行带坯表面除鳞，接着进入精轧机组中进行轧制。为了稳妥安全、防止事故，精轧机组穿带速度不能太高。在轧件走出精轧机组末架后，入卷取机之前，轧件运行速度也不能太高，否则带钢在辊道上会产生飘浮。因此20世纪60年代以前轧制速度长期得不到提高。随着电气控制技术的进步，出现了带钢升速轧制和层流冷却等新工艺新技术以后，采取了低速穿带，然后与卷取机同步升速进行高速轧制的带钢升速轧制办法，才使轧制速度大幅度得到提高。由于采用了升速轧制，终轧温度控制得更加精确，轧制速度得到显著的提高，即由过去的10ms左右提高到28ms，甚至达到30ms以上，带钢厚度也可轧薄到1.01.2mm，甚至到0.8mm。为了适应高速度的轧制，必须相应地有速度快、准确性高的压下系统和必要的自动控制系统，才能保证在轧制过程中及时而迅速准确地调节各项参数的变化和波动。精轧机的压下过去最常见的是靠电动蜗轮蜗杆式机构实现。近代由于液压系统的迅速发展和完善，液压压下装置在热带连轧机上也得到广泛的应用。当控制范围受到液压缸的活塞杆行程限制时，有的轧机将液压压下与电动压下结合起来使用，以电动压下作为粗调，而以液压压下作为精调。(见液压微调)为了缓冲连轧过程中金属流量的变化、调节各机架轧制速度，以保持连轧常数和使带钢能在一定范围内保持恒定的小张力，在精轧机组各机架之间的带钢保持有活套，活套由活套支持器支持。最后几个精轧机架间的活套支持器，还可以调节张力(见活套调节)，以控制带钢的厚度。热带钢连轧机目前正在进一步向大型化、高速化和自动化方向发展，精轧机组的活套支持器，尤其是前几架的，要适应大型化和自动控制的要求，存在着形成活套的困难，因此近年来在热连轧机精轧机的前几架上用微张力控制取代传统的活套控制。为了灵活控制辊型和板形，现代热带连轧机上皆设有液压弯辊装置，以便根据情况实行正弯辊或负弯辊。在现代化热连轧精轧机组上有的采用高凸度控制性能(HC)轧机或连续可变凸度(CVC)板形控制(见平直度控制)系统和液压弯辊系统，因此，不仅可使带钢的横断面凸度可以调节，而且还可调整带钢的平直度，提高轧辊使用周期，并为开发自由程序轧制创造了条件。为了使带钢厚度和力学性能均匀，必须使带钢首尾保持一定的终轧温度。为了测量轧件的温度，在精轧机组的入口和出口处都设有温度测量装置。为了测量带钢的宽度、厚度和板形，在精轧机组之后设有测宽仪、测厚仪和测平直度仪。测厚仪和精轧机架上的测压仪、活套支持器、速度调节器及厚度计式厚度自动调节装置组成厚度自动控制系统，用以控制带钢的厚度精度。通过采用HC轧机或连续可变凸度的连续板形调节系统和液压弯辊系统来实现板形控制。热轧带钢主轧线上测量仪表的配置如图所示。轧后冷却 及卷取从精轧机以高速轧出的带钢，经过输出辊道和地下卷取机卷成带卷，再送去精整加工。实践表明，采用带钢头部轧后卷取的方法是先进、可靠而又经济的方法，用此法能进一步提高轧制速度和轧件长度，保证有高的生产率。为了满足热轧带钢的组织和性能要求，精轧机出来的带钢必须在很短的时间(515s)内在很高的冷却速度下冷却到较低的温度(600)然后卷取，这曾经是限制轧制速度提高的一个难题。近年来出现了高冷却效率的层流冷却方法，采用了循环使用的流量达200m3s的低压大水量的高效率冷却系统(见钢板控制冷却)。经过冷却后的带钢，送往23台地下卷取机卷成带卷。卷取机的数量一般是3台，彼此交替进行工作。由于焊管的发展，要求生产1620mm甚至2225mm的热轧带卷，因此目前卷取机卷取的带钢厚度已达20mm。带钢厚度不同，冷却所需要的时间就不同，输出辊道长度也应不同。故目前有的轧机除了考虑在距末架精轧机的远处(约190m)装设3台厚带卷取机以外，还在近处(约60m)再装设23台近距离卷取机，用以卷取厚度2.53mm以下的薄带钢。也有不少轧机只在距精轧末架约120m处装设3台标准卷取机。中国上海的2050mm热连轧机采用了新型的带踏步控制的液压助卷辊卷取机，不仅可以适应1.2mm的薄带钢的卷取，而且还可以适应25.4mm的厚带钢的卷取。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被“拉直”，辊道速度应比轧制速度略高，即超前于轧机速度1020。当卷取机咬入带钢以后，辊道速度应与带钢速度(亦即与轧制和卷取速度)同步加速，以防对带钢产生滑动擦伤。加速段开始用较高加速度以提高产量，然后用适当的加速度来使带