轧钢工艺简介

轧钢工艺流程简介 内容摘要 目录1 名词解释2 板带轧制工艺流程3 轧钢机械设备4 板带轧制常见缺陷及产生原因5 轧钢新技术 高炉 转炉 连铸 加热炉 轧制 中厚板坯连铸连轧设备布置 层流冷却系统 F1 F2 F3 F4 F5 F6 除鳞1 加热炉 大立辊 卷取机1 卷取机2 R1 切头剪 除鳞3 精轧机 板坯 厚度180 200mm宽度670 1050mm长度7 10m成品 厚度1 4 25mm宽度650 1050mm F7 除鳞2 1 加热炉 2 加热炉 1 基本定义及特点 1 1名词解释 1 轧钢轧钢就是采用高速旋转的轧辊将轧件拖入辊缝中 并将轧件轧制成所需要的形状的过程 2 热轧 冷轧热轧就是在奥氏体再结晶温度以上进行轧制 冷轧即轧件不经过加热 直接轧制 3 高压水除鳞利用高压水的机械冲击力来除去氧化铁皮 4 层流冷却层流就是使低水头的水从水箱或集水管中通过弯曲管的作用形成一无旋和无脉动的流股 这种流股从外观上看如同透明的棒一样 液体质点无任何混杂现象 这样的层流态的水从一定高度降落到钢板表面上会平稳地向四周流去 从而扩大了冷却水同板材的有效接触 大大提高了冷却效率 5 连续轧制一轧件同时在几个机架中轧制 各机架间金属秒流量相等的轧制方式 6 可逆轧制轧件在轧机上进行往复轧制 一般为奇数道次 称为可逆轧制 7 飞剪通过安装在能旋转的圆柱上的剪刃将轧件头尾切掉或将轧件切成定尺的的装置 1 2板带钢轧制的技术特点 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 在汽车 家电 航空 造船及拖拉机制造等部门占有极其重要的地位 3 可弯曲 焊接成各类断面的型钢 钢管 大型工字钢 槽钢等结构件 故称为 万能钢材 1 3板带钢轧制的生产特点 板 带材的生产具有以下特点 1 板 带材是用平辊轧出 故改变产品规格较简单容易 调整操作方便 易于实现全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 故必须而且能够实现速度的连轧生产 3 由于宽厚比和表面积都很大 故生产中轧制压力很大 可达数百至数千吨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 1 4板带钢产品分类 一般将单张供应的板材和成卷供应的带材总称为板 带材 板 带材品种规格繁多 按材料种类粗分有钢板钢带 铜板铜带和铝板铝带等 每类又可按尺寸规格和材料及用途细分为很多种 例如板 带钢按产品尺寸规格一般可分为厚板 包括中板和特厚板 薄板和极薄带材 箔材 三类 我国一般称厚度在4 0mm以上者为中 厚板 其中4 20mm者为中板 20 60mm者为厚板 60mm以上者为特厚板 4 0 0 2mm为薄板 而0 2mm以下者为极薄带钢或箔材 目前箔材最薄可达0 001mm 而特厚板可厚至500mm以上 最宽可达5000mm 板 带材的这种分类虽然也是基于各类产品相似的技术要求和生产工艺与设备特点 但实际上各国习惯并不一样 其间也无固定的明显界限 如日本规定3 6mm为中板 6mm以上为厚板 板带钢按用途又可分为造船板 锅炉板 桥梁板 压力容器板 汽车板 镀层板 镀锡 镀锌板等 电工钢板 屋面板 深冲板 焊管坯 复合板及不锈 耐酸耐热等特殊用途钢板等 有关品种规格可参看国家标准 1 5板带材技术要求 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 标准 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 这两句话指出了板带钢主要技术要求的四个方面 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 板 带钢由于宽厚比很大 厚度一般很小 厚度的微小变化势必引起其使用性能和金属消耗的巨大波动 故在板 带钢生产中一般都应力争高精度轧制以及按负公差轧制 2 板型要好 板型要平坦 无浪形瓢曲才好使用 例如 对普通中厚板 其每米长度上的瓢曲度不得大于15mm 优质板不大于10mm 对普通薄板原则上不大于20mm 因此对板 带钢的板型要求是比较严的 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越大 保持良好板型的难度也就愈大 显然 板型的不良来源于变形的不均匀 而变形的不均又往往导致厚度的不均 因此板型的好坏往往与厚度精确度也有着直接的关系 3 表面质量要好 板 带钢是单位体积的表面积最大的一种钢材 又多用作外围构件 故必须保证表面的质量 无论是厚板或薄板 表面皆不得有气泡 结疤 拉裂 刮伤 折叠 裂缝 夹杂和压入氧化铁皮 因为这些缺陷不仅损害板制件的外观 而且往往败坏性能或成为产生破裂和锈蚀的策源地 成为应力集中的薄弱环节 例如 硅钢片表面的氧化铁皮和表面的光洁度就直接败坏磁性 深冲钢板表面的氧化铁皮会使冲压件表面粗糙甚至开裂 并使冲压工具迅速磨损 至于对不锈钢板等特殊用途的板 带 还可提出特殊的技术要求 4 性能要好 板 带钢的性能要求主要包括机械性能 工艺性能和某些钢板的特殊物理或化学性能 一般结构钢板只要求具备较好的工艺性能 例如 冷弯和焊接性能等 而对机械性能的要求不很严格 对甲类钢钢板 则要保证性能 要求有一定的强度和塑性 对于重要用途的结构钢板 则要求有较好的综合性能 除要有良好的工艺性能 一定的强度和塑性以外 还要求保证一定的化学成分 保证良好的焊接性能 常温或低温的冲击韧性 或一定的冲压性能 一定的晶粒组织以及各向组织的均匀性等等 2 工艺流程 一 坯料准备包括按炉号将坯料堆放在原料仓库 清理表面缺陷 去除氧化铁皮和预先热处理坯料等 二 坯料加热坯料加热是热轧生产的重要生产工序 将坯料加热到所要求的温度后 再进行轧制 三 钢的轧制是轧钢生产工艺过程的核心工序 轧钢工序的两大任务是精确成型和改善组织性能 2 1工艺流程图 加热炉加热 除鳞机除鳞 粗轧立辊调宽 粗轧平辊压下 飞剪切头切尾 打包 喷号 卷取机卷取 精轧立辊调宽 精轧除鳞 检查 精轧连轧 入库 层流冷却 除鳞机除鳞 2 2加热 1 对板坯的质量要求1 1化学成分应符合相应钢号标准的要求 1 2尺寸偏差 1 2 1厚度偏差 5 0mm 过大的负差降低加热炉的产量 增加热能消耗 过大的正差增加出炉板坯的断面温差 易诱发粗轧轧制故障 薄带钢尾部终轧温度的控制精度下降 轧卷径极限材时 会造成卸卷作业困难 1 2 2宽度偏差 10 0mm 过大的负差造成装炉板坯间隙增大 高温长时间加热的板坯 角部易产生过热或过烧 降低加热炉产量 增加热能消耗 过大的正差易诱发立辊故障 降低带钢的宽度精度 1 加热炉 1 2 3长度偏差 30 0mm 过大偏差影响板坯在炉内梁上的悬臂量 刮碰梁上包扎的耐火材料1 3对板坯外形的要求 上下弯与镰刀弯 一列材50mm 二列材25mm 过大的上下弯影响板坯的装炉定位 板坯在炉内易发生跑偏 下弯板坯易刮碰炉内的耐火材料 影响粗轧机的咬入 过大的旁弯影响板坯在炉内的间隙 影响通板时带坯的对中 影响侧导板开口度的设定或刮破带边 诱导带钢产生镰刀弯 钢卷产生塔形 影响切边材的切边质量或成品板材的宽度 1 4表面质量要求 板坯表面不得有裂缝 角裂 拉裂 结疤和夹杂 允许有深度不大于2 0mm的气孔 裂纹 划痕 凹坑和麻点 以及深度不大于4 0mm的振动水纹 板坯切割的端面 不得有缩孔和可见的内裂纹 板坯侧面允许有不大于10 mm的压痕 板坯表面 侧面的缺陷允许清理 清理深度不得大于10mm 2 加热目的及意义2 1提高金属的塑性 因为在低温时金属的塑性很差 变形抗力非常大 很难进行轧制 且能耗非常高 即使可以生产到需要的尺寸规格 但带钢的板形很难保证 同时冷轧时存在加工硬化 到一定程度后 就很难再轧薄 2 2使连铸坯内外温度均匀 由于金属内外温度差 使其内部产生内应力 应力过大会造成轧钢时出现废品或缺陷 通过均热使其断面上温差缩小 避免出现危险的温度应力 2 3改变金属的结晶组织 连铸坯浇注会产生一些缺陷 如高碳 高锰钢的偏析 通过在高温下长时间保温 可以消除或减弱这类缺陷的危害 金属加热的质量直接影响到产品的质量 产量 能耗及轧机寿命 2 3粗轧 粗轧的作用有三点1 粗轧除鳞 采用高压水 18MPa 将板坯表面氧化铁皮打掉 改善表面质量 2 立辊调宽 利用粗轧立宽 精确调整带钢宽度 粗轧立辊调宽能力越强 同一断面连铸坯可轧制更多不同宽度规格的产品来 同时立辊在带钢边部给予一定的压下量 可以改善带钢边部质量 粗轧机 3 平辊压下 利用粗轧平辊可以把连铸坯压到25 40mm后的中间坯 为精轧提供板型良好 表面平整 宽度一致的中间坯 一般带钢热连轧生产线定义就是以粗轧辊辊身长度定义的 如1250线就是指该车间粗轧辊辊身长度为1250mm 并不是其后精轧工作辊长度 我们1250精轧工作辊辊身长1400mm 主要目的是CVC窜辊 2 4精轧 精轧机 精轧是轧钢的核心 精轧的任务是将粗轧机轧出的带坯轧成表面光洁 厚度均匀 性能良好的客户所需要的尺寸规格带钢 精轧和粗轧的原理类似 不同之处就是精轧采用连轧 精轧生产过程是带坯在进入精轧机之前 先进行测温 接着用飞剪切去头尾 目的是为了除去温度过低的头尾以免损伤辊面 并防止 舌头 鱼尾 卡在机架间的导卫装置成辊道缝隙和卷取机缝隙中 切头后立即进行除鳞 利用高压水破除二次氧化铁皮 进入7架精轧机组 为确保板形 精轧采用液压AGC技术控制压下 并采用弯辊装置 由精轧机组前立辊进一步调整带钢宽度 精轧机架间有导卫板 活套器 侧导板 轧辊冷却水嘴 导卫板装置是防止轧辊冷却水飞溅到钢板上 活套作用使带钢保持一定张力 侧导板设在各精轧机入口处 作用是将带钢头部导入精轧机 水嘴是为了防止轧辊磨损 控制使带钢均匀冷却 精轧后跟着就是层流冷却 层流冷却主要目的就是利用层流水 把奥氏体再结晶温度以上的带钢迅速冷却到设定温度 提高带钢性能 防止带钢氧化 2 5卷取 经过精轧机组轧成的成品带钢 经过冷却后 送往地下卷取机卷成钢卷 由两台卷取机交替工作 卷取机由夹道辊 助卷辊和卷筒组成 夹送辊作用是将冷却后的带钢送到卷筒上 助卷辊是为了确保带钢沿卷筒卷上 卷筒卷上后由卸卷小车送到运输链上 层流冷却 卷取机 3 轧钢机械设备 轧钢机械或轧钢设备主要是指完成整个轧钢工艺过程所使用的机械设备 一般包括轧钢机及一系列辅助设备组成的若干个机组 如粗轧机 精轧机 下面简单叙述几个重要的轧钢设备和主要的工艺件 3 1加热炉 1250车间是步进梁式蓄热式加热炉850车间是推钢是蓄热式加热炉蓄热是指采用蓄热体将加热炉排除的废气的热量存储 并将热量传给即将燃烧的空气和煤气 以提高加热温度 节约能耗的意思 步进梁是相对固定梁 步进梁每走完一个行程 钢坯便在固定梁上前进一步 推钢式只有固定梁 由推钢机推到钢坯运行 3 2轧辊 轧辊是重要的工艺件 轧辊的工作条件极其恶劣 轧辊直接接触带钢 既要承受巨大的轧制压力 又要承受带钢的剧烈传热和轧辊冷却水冷却带来的冷热交替的热应力 轧辊的本身质量和磨削加工质量直接影响到产品质量和产量 轧辊曲线设计是轧钢的核心技术 3 3轧机 四 常见缺陷及产生原因 1 辊印缺陷特征 是一组具有周期性 大小形状基本一致的凸口缺陷 并且外观形状不规则 产生原因 一方面由于辊子疲劳或硬度不够 使辊面一部分掉肉变凹 另一方面可能是辊子表面粘有异物 使表面部分呈凸出状轧钢或精整加工时压在钢板表面形成凸凹缺陷 2 表面夹杂缺陷特征 在钢板表面破皮处 有不规则的点状 块状或长条状的非金属夹杂物 其颜色般呈棕红色 黄褐色 灰白色或灰黑色 产生原因 1 板坯皮下夹杂轧后暴露 或板坯原有的表面夹杂轧后残留在钢板表面上 2 加热炉耐火材料及泥沙等非金属物落在板坯表面上 轧制时压入板面 3 氧化铁皮缺陷特征 氧化铁皮一般粘附在钢板表面 分布于板面的局部和全部 铁皮有的疏松易脱落 有的压入板面不易脱落 根据其外观形状不同有 红铁皮 线状铁皮 木纹状铁皮 流星状铁皮 纺锤状铁皮 拖曳状铁皮和散沙状铁皮等 产生原因 1 板坯加热制度不合理或加热操作不良时产生一次铁皮难以除尽 轧制时被压人到钢板表面上 2 大立辊设定不合理 铁皮未挤松 难以除掉 3 由于高压除鳞水管的水压低 水咀堵塞 水咀角度不对及使用不当等 使钢板上的铁皮没有除尽 轧制后被压在钢板表面上 4 氧化铁皮在沸腾钢中发生较多 在含硅较高的钢中易产生红铁皮 4 气泡缺陷特征 钢板表面有无规律分布的园形凸包 有时呈蚯蚓式的直线状 其外缘比较光滑 内有气体 当气泡轧破后 呈现不规则的细裂纹 某些气泡不凸起 经平整后 表面光亮 剪切断面呈分层状 产生原因 1 原板坯上存在较多的气泡气囊类缺陷 经多道轧制没有焊合 残留在钢板上 2 板坯在炉时间长 气泡暴露 5 折迭缺陷特征 钢板局部性的折合称折迭 沿轧制方向的直线状折迭称顺折垂直于轧制方向的折选称横折 边部折迭称折边 折造与折印 折皱的区别主要在于缺陷的形状 程度不同而异 折边与折角根据角度大小不同相区别 横向折选多发生在薄规格的带钢中 含碳量小于0 08的软钢种 因开平机没有安装张力辊易产生折皱 产生原因 1 扳坯缺陷清理的深宽比过大 2 板坯温度不均匀或精轧轧辊辊型配置不合理及轧制负荷分配不合理等 轧制中的带钢园不均匀变形成大波浪后被压合 3 立辊辊环的挤压或轧件有严重刮伤以及由于粗轧来料有较大的镰w弯 对中不良等原因 刮框后再次被轧制压合 4 卷取机前的侧导板严重磨损出现淘槽 开口度过小 夹送辊缝呈楔形 易使带钢跑偏 在恻导板沟槽处的部位被夹送辊压 5 因故没及时卷取 使卷取温度过低或卷取速度设定不台适 6 钢卷卷边错动 或因钢卷松动 在用吊车上吊 下降落地时易产生折边 折角 此时 常发生在厚度较薄的钢卷上 7 带钢开卷温度过高 或开卷时的张力及压紧辊的压力设定不台适 6 塔形 卷边错动 缺陷特征 钢卷上下端下齐 一圈比一圈高称塔形 卷边上下错动称卷边错动 产生原因 1 助卷辊间隙调整不当 2 夹送辊辊缝呈楔形 3 带钢进卷取机时对中不良 4 卷取张力设定不舍适 5 成形导板的间隙调整不当 6 卷取机前的侧导板动作时间不同步 7 卷筒与推卷器之间有间隙 8 卷筒传动端磨损严重 回转时有较大的离心差 9 带钢有较大的镰月弯或板形不好 7 松卷缺陷特征 钢卷未卷紧 层与层之间有间隙称松卷 产生原因 1 卷取张力设定不合适 2 带钢有严重浪形或因