热轧带钢综述..doc

热轧带钢综述1 前 言热轧板带钢生产一直是轧制行业中高新技术应用最为集中、人们最为关注的领域。新世纪到来之际, 回顾过去, 展望未来, 将有利于我们把握方向, 追踪国际上的进展, 不断提高我国热轧板带钢生产的技术水平, 努力促使热轧板带生产成为我国从钢铁产量大国向钢铁技术强国迈进的排头兵。2 总体工艺布局的优化 随着我国的钢铁工业快步迈向大型化、集约化, 热轧窄带钢生产线总体工艺布局的成功与否, 既决定着该生产线成品规格组距范围大小和市场适应能力, 又决定着该生产线产量水平、质量水平、消耗水平、环保水平的高低, 更是当代技术装备发展状况的一种体现。2.1加热炉区的工艺布置与原料供给2.1.1钢铁生产是能源消耗大, 易造成周围环境污染的行业, 特别是在我国能源极度紧张、环境保护意识不断得到加强的情况下, 将热轧窄带钢生产线布置于紧接炼铁和炼钢区域是必然的趋势和优先选择。2.1.2步进式加热炉由于炉用机械设备和其保护设施庞大复杂, 使得基建投资成本巨大、运行费用高、维护难度加大。考虑到热轧窄带钢所使用的原料钢坯宽度比较窄( 通常最大 500 mm 宽) , 原料钢坯的出钢托出机构设施也难于控制。而推钢式加热炉基建投资相对较小、运行费用也较低、维护容易, 还可利用小滑坡端部出钢方式取消出钢托出机构设施。因此, 综合对比,热轧窄带钢宜选用小滑坡端部出钢的推钢式加热炉,其性价比高。2.1.3热轧窄带钢是一种断面高宽比很小的初始钢铁加工产品, 依据其特点, 应优选断面为矩形的原料钢坯( 断面为正方形的原料钢坯只作为热轧窄带钢生产的一种补充) , 这样就容易让原料钢坯的加热阴阳面始终保持在热轧窄带钢上下表面, 有利于生产过程和产品质量的稳定。原料钢坯的厚度通常选择在 150 mm180 mm 范围内, 这样既能稳定推钢机推力( 不受原料钢坯宽度限制) , 又可以减小由于热轧窄带钢产品宽度对轧线各工艺道次压下量的影响。原料钢坯宽度的选择主要依据热轧窄带钢产品宽度和轧机布置方式来进行。2.1.4热轧窄带钢生产线上料输送辊道布置在与炼钢厂连铸出坯口紧密相连的位置, 使炼钢厂连铸出坯口未码放的连铸钢坯可直接调入上料输送辊道( 在线秤重) , 随即热送至轧钢加热炉炉后并推入加热炉加热。充分利用刚刚生产出的连铸钢坯余热 ( 芯部温度 500850 , 表面温度 400 750 ) 快速加热, 不仅可以提高热轧窄带钢产能, 还可以使加热后的连铸钢坯整体温度更加均匀, 为稳定轧制奠定了基础, 避免了连铸钢坯的二次倒运和由常温至出钢温度的部分重复加热, 大幅度节约热轧窄带钢生产的原料运输成本和加热成本。2.1.5采用距热轧窄带钢生产线较近的炼铁厂高炉煤气作为热轧窄带钢加热炉能源供给, 是有效提高能源利用率、减少废气排放、降低大气环境污染、降低热轧窄带钢原料加热成本的重要举措之一。虽然高炉煤气的发热值( 750850) 4.18 kJ/Nm3 较低, 并且着火温度较高, 但是随着新型蓄热式高温空气燃烧技术在轧钢加热炉运用的日臻完善, 使得作为能源再利用的低发热值高炉煤气完全能够满足和适应目前热轧窄带钢生产需要。3 马钢2250工艺布置及工艺特点 马钢2250热轧带钢生产线工艺布置为3座步进梁式加热炉、2台除鳞机、大压下侧压机、2台粗轧机和立辊轧机、保温罩、切头剪、7机架精轧机、层流冷却和3台地下卷取机。其工艺布置如图1。跟其它传统热轧生产线相比，马钢2250热连轧生产具有如下特点：(1)连铸坯热送热装工艺，加热炉用步进梁分段驱动，采用大调节比的烧嘴控制系统3，保证连铸坯温度控制能力。(2)宽度自动控制能力更强，不受坯料宽度尺寸限制；大压下侧压机和2台大立辊结合工艺使该生产线具有很强的宽度控制能力和精度，板坯的宽度控制可以实现达350 mm的减宽量。(3)中间辊道上的保温罩有效地降低了中间轧件的温降，并减少轧件头尾温差可达30 以上。(4)先进的轧制模型和板型控制模型，保证了带钢尺寸精度和板型精度。(5)轧制节奏更快；该生产线轧制节奏最高可达29卷钢/h。(6)轧制计划自由度更大；该生产线合理的工艺布置和先进的自动化控制系统很好地实现了热轧自由轧制4，具有强大的生产控制能力。4 马钢2250热连轧生产线自动化控制系统4.1 电气传动系统 马钢2250热轧带钢生产线的主传动变频器选用TMEIC 公司生产的大功率 IEGT(Injection EnhancedGate Transistor) 三电平交直交变频器。其使用特点：(1)系统高效稳定，速度调节器拟合了反超调控制技术，系统输出没有超调。(2)模拟跟随控制技术(SFC控制)减小了板坯冲击速降以及机电扭振与共振。(3)功率因数控制技术使系统电网不需要安装高次谐波滤波器和静态无功补偿置。(4)高性能测速元件确保系统静态精度达0.01%，能抵抗很高的di/dt与dv/dt。4.2 基础自动化系统 马钢2250热轧带钢生产线的基础自动化系统采用TMEIC生产的V系列PLC控制器，在线数据采集ODG以速率5 ms/次提供高速的数据采集。V系列控制器具有微型化、网络化、PC化、高速化、分布式特点，实现的应用功能为：(1)精确的物料跟踪，确保物料的实时位置及数据跟踪。(2)全生产线设备逻辑、顺序控制以及自动位置控制(APC)。(3)粗轧、精轧、卷取的主令控制及其速度控制。(4)粗轧机负荷平衡控制。(5)飞剪自动剪切控制。(6)精轧机活套张力控制。(7)板坯及带钢宽度自动控制。(8)精轧机自动辊缝控制(AGC)。4.3 过程控制系统马钢2250热轧带钢生产线的过程控制系统的硬件系统全部选用标准化商业计算机产品，软件系统选用TMEIC的PASolution系统平台。过程控制系统中具有许多在线控制功能，实现了传统基础自动化功能移植到过程控制系统技术。如带钢终轧温度控制(FTC)和卷取温度控制(CTC)，全生产线物料的实时位置跟踪及数据跟踪(宏跟踪)。这样过程控制系统可直接采集工艺和控制参数，使模型预计算和在线控制集于一体，在线模型计算和自学习有机地结合起来，有效地提高了模型计算预设定精度和控制能力。5 热轧板带钢新一代 TMCP 装备及工艺技术 开发热轧带钢超快速冷却系统，涉及关键喷嘴结构开发设计、装备开发与集成、过程控制技术开发，以及配套水系统的技术开发与设备集成等。在设备结构上与传统层流冷却技术存在根本性区别。相对于中厚板轧制生产线，热轧带钢生产线具有轧制速度快、自动化程度高、产品工艺上要求实现灵活的冷却路径控制等特点，加之热轧带钢生产线轧制节奏高、设备布置紧凑，因此，对超快速冷却装备开发及工艺过程控制提出了新的要求。5.1 热轧带钢超快速冷却技术装备的开发需求(1)高的冷却速率(2)良好的冷却均匀性(3)满足实现良好的工艺过程控制所需的设备条件和功能(4)实现超快速冷却与层流冷却模型控制系统的有机结合5.2 装备技术开发难点及关键技术(1)高性能喷嘴的开发与研制(2)结构合理的超快速冷却设备开发5.3 过程控制技术难点及关键技术(1)超快冷控制系统与轧线原有控制系统的无缝衔接(2)轧后冷却多目标高精度控制(3)带钢升速轧制过程中的温度高精度控制(4)满足多种产品需要的冷却策略5.4 工艺技术难点与原有常规生产方式相比，新一代 TMCP 技术更强调通过促进微合金元素的铁素体相间析出和控制碳元素的相间再分配(re-partition)来实现钢材的强韧化。因此，在新一代热轧工艺中，钢材的相变过程、微合金元素的沉淀析出行为、碳化物尺寸与分布、M/A 等第二相结构甚至钢板表面氧化膜的结构与性质均发生较大的改变。随着当前资源和环境压力日趋增加、生产成本大幅度提高，在满足钢铁塑韧性和使用性能的前提下，降低合金含量使用成为系列板带钢产品品种开发生产的必然。与以往钢铁产品生产工艺相比，新一代 TMCP 工艺不再以添加合金元素为调控其力学性能的主要手段，而是更加注重通过生产工艺手段来调整和控制产品最终显微组织结构，从而使其性能达到甚至超过以往同类产品的标准。由于降低了钢中合金元素添加量，在减少资源、能源消耗的同时，也使得钢铁产品的可回收和再利用性能显著增强，从而实现钢铁材料的绿色制造。6 结束语 经过两种新型热轧带钢的设计建设实践，列举出在设备选型、新技术应用、工艺布局方面的经验以及一些具体实用措施。热轧带钢生产线的设计和建设必须根据其自身特点, 对所选用的技术装备和工艺布局进行整体策划, 并充分考虑到其生产的产品质量水准、品种规格、工艺特色、节能减排等因素, 让所采用的先进技术和实用措施在热轧带钢生产中得到成功应用, 这对提高热轧带钢产品质量、满足用户需求、科学合理使用能源、保护自然生态环境, 皆可以起到积极地推动作用。参考文献1 谢政峰，张悟非. 产品造型属性特征对使用者心智意象的影响以行动电话为例J.工业设计，2002，30 (2) ：216- 2212 黄琦，孙守迁. 产品风格计算研究进展J.计算机辅助设计与图形学学报，2006，18(11)：1629-16363 汪海波.浅析计算机辅助工业设计J.安徽工业大学学报:自然科学版，2005，22(2)：204-2064 孙守迁，张克俊.基于组件约束的风格概念方案生成技术J.中国科技论文在线，2009，4(2)：141-1455 CHEN Kuohsiang，OWEN Charles L. 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