热连轧带钢生产现状及发展趋势

热连轧带钢生产现状及发展趋势摘要本文介绍了最近十几年热连轧带钢生产的最新发展、技术进步和目前的状况，全面分析了热连轧带钢的先进技术、新装备。并针对现状，展望对未来发展的趋势。由于可控硅供电电气传动及计算机自动控制等新技术的发展，液压转动、升速轧制、层流冷却等新设备新工艺的利用，热连轧机的发展更为迅速。热轧带钢是通用性钢材，目前是我国急需的短线产品，被广泛用于国民经济各部门。热轧带钢按宽度尺寸分为宽带钢及窄带钢两类，宽度在700-2300mm者为宽带钢，由于宽度及卷重较大，所以在大型带钢厂连轧机上生产，其用途主要用于汽车、拖拉机、机械制造、船舶制造、桥梁、锅炉制造等。一般宽度在50-250mm为窄带钢，多作为焊管、冷弯型钢、冷轧带钢的原料和用于建筑、轻工、机电等部门。生产热轧带钢在我国目前有横列式、纵列式、连续式和行星式轧机等多种型式。目前世界约有140套宽带热连轧机，其中60%为1960年所建在发展的国家中，由连轧机生产的板带钢已达板带钢总产量80%以上，占总钢材产量的50%以上，产品已达到优，高产和低成本的要求，因此热连轧带钢生产已成为轧钢生产的主流。关键词：热连轧带钢轧机、现状及趋势Current situation and development trend of hot rolling strip productionAbstractThis paper introduces the latest development in recent years, hot rolling strip production technology and the present situation, a comprehensive analysis of the advanced technology, the new equipment of hot rolling strip. And in view of the present situation, prospect of the future development trend. Due to the development of new technology of thyristor power supply electric drive and computer automatic control, with hydraulic rotation, increasing speed rolling, laminar cooling of new equipment and new technology of hot rolling mill, the more rapid development. Hot rolled strip steel is universal, is currently Chinas much-needed short-term products, widely used in various sectors of the national economy. Hot rolled strip in width size as broadband and narrowband steel steel two, width in 700-2300mm for broadband steel, because the width and volume weight is bigger, so the production in large belt steel rolling mill, its use is mainly used for automobile, tractor, machinery manufacturing, shipbuilding, bridge, boiler manufacturing etc. General width of 50-250mm strip steel, much as welded tube, cold-formed steel, cold-rolled strip steel material and used for building, light industry, mechanical and electrical department. The production of hot rolled strip in China have transverse, longitudinal, continuous and planetary mill and other types of current. At present, the world has about 140 sets of wide hot strip mill, of which 60% were built in 1960 in the developed countries, the strip rolling mill production has reached more than 80% of the total output of steel strip, accounted for more than 50% of steel production, the products have reached the quality, high yield and low cost requirements, so the hot strip rolling has become the mainstream in steel rolling production.Key words: current status and trend of hot strip mill目录摘要2Abstract31、前言42、热连轧生产工艺的发展53、带钢热连轧生产过程53.1、原料准备532、板坯加热及设备组成63.3、粗轧机组63.4、精轧机组73.5、调宽84宝钢1780热轧84.1、1780热轧的生产设备及工艺流程84.2、工艺流程图84.3、1780热轧的产品、规格及生产能力95热连轧钢的发展95.1热连轧钢的技术发展95.2热带钢装备技术进步105.3温度控制技术进步116现代热连轧机的发展趋势和特点11结束语12参考文献：121、前言自1924年第一台带钢热连轧轧机投产以来，连扎带钢生产技术得到很大的发展。特别是进入 21 世纪以来，中国钢铁工业飞跃发展 ，为中国社会进步和经济腾飞做出了巨大贡献。最近几年来 ,板带热轧技术获得很大进步 ,除了传统的热连轧外,还有紧凑式热带轧机生产线、主要用于不锈钢生产的炉卷轧机、无头轧制以及薄带直接铸轧生产线等。2、热连轧生产工艺的发展近两年我国热带钢连轧机的产能和技术水平取得了巨大的发展。2002年我国宽带钢热连轧机的生产能力是3200万t,2003年则为4608万t。产品产量、品种和规格有了极大的发展,以品质为特征的技术水平也有了长足进步。我国目前宽带钢热连轧机的装机水平和生产能力可以说整体达到了国际平均水平,有的则代表着当代国际最新水平。国外轧钢界专业人士说世界上最先进的热连轧机在中国。据统计,到2006年末我国将拥有30套工作辊宽度在1250mm以上的现代化的宽带钢热连轧机(未含台湾地区),设计产能将达到8700多万t。截止到2004年5月末,其中已建成投产的是17套,已经签订合同在建或启动建设的是13套(不排除个别项目会停缓建设)。3、带钢热连轧生产过程带钢热连轧生产作业线，按生产过程分为原料准备、加热、粗轧、精轧以及卷取五个区域，另外还有精整工段，其中设有横切、纵切和热平衡等专业机组，根据需要进行热处理。3.1、原料准备连轧机采用初轧坯或连铸坯为原料，由于连铸坯的优点，加之物理化学性能比初轧坯均匀，且便于增坯重，故近年来逐渐增大连铸坯的比重，个别厂已达100%。带钢连轧机板坯厚度一般为150-300mm，厚度一般为9-12米。板坯重量直接决定单位卷重，在现代化的轧机上，单位卷重已达27-36吨/米。增大卷重可以显著提高轧机的产量和收得率，但也必须加大机械设备，增多机架数量和机座间距。为了避免温降和头尾温差过大，必须提高轧制速度，因而增加了主电机的功率。板坯在加热前要消除表面缺陷，在一些板坯初轧机上常设火焰清理机对一般钢种板坯进行全面清理，对质量要求较高的板坯，尚需进行局部修磨清理，以清除较深的缺陷。32、板坯加热及设备组成板坯加热设备一般是由3-5座连续式或步进式加热炉组成。加热温度为12501280度。连续式加热炉的优点是建造费较低、燃料、动力消耗较少、机械设备简单、便于维护。缺点是板坯在加热中造成局部生产底面划伤、黑印，板坯厚度差不能过大，均热时带氧化铁皮多，停炉检修时炉内板坯排空困难及炉子长度受板坯最小厚度的限制等。步进式加热炉，由于板坯在炉内无滑动，板坯间保持一定间隙，步进机构动作可灵活变动，因而基本上消除了连续式加热炉的缺点，同时扩大了生产能力。目前，步进式炉炉底强度可达700-800公斤/平方米小时，最大产量可达420吨/小时。现在加热炉均为多段式，各段温度单独调节，并将均热段沿炉宽方向分成两个控制区，使板坯后端温度稍高于前端，以补偿轧制时的温降。采用不同的上料方式将原料送到上料辊道，在上料辊道上有的设置清洗装置，用水冲洗板坯表面，有的也设置称量、打印设备，对板坯测重。板坯用推钢机推入加热炉内，推钢机的两个推杆一般可以单独的联合操作，以适应推单排长坯和双排短坯的需要。现代化连续式加热炉炉长可达板坯厚度的280倍，推钢机的推力达400吨以上。步进式炉的出钢机只用来将板坯推入炉内，一次只退一块，因而设备可以大大减轻。3.3、粗轧机组粗轧机组的任务是将板坯轧制成符合精轧机组所要求的带坯。其质量要求：1）表面清洁，彻底清除一次氧化铁皮。2）侧边整齐，宽度符合要求尺寸。3）带坯厚度达到精轧机组的要求，为此粗轧机组应尽量用大压下量，一般要完成总变形量的70-80%。粗轧机组型式需要在建厂时确定，粗轧机组到精轧机组的中间辊道的长度决定于带坯长度和操作制度，辊道的速度随工艺要求而变，当轧件由末架轧机轧出时，辊道速度与轧机同步；当轧件尾端出轧机后，辊道速度立即降到与切头飞剪速度相一致；当轧件离开辊道后，辊道速度应上升到与轧机同步的速度。辊道可分段控制，在中间辊道上，大都设有废品推出机和废品台架，已处理轧废的带坯。也有装设废品剪切设备进行处理。此外，在粗轧机组最后一架后面，设有测厚仪、侧宽仪及测温装置获得必要的精确参数，以便作为计算机对精轧机组进行前馈控制和对粗轧机组、加热炉进行反馈控制的依据。随着单位卷重的增加和精轧机组速度的提高，为了控制轧件的终轧温度，必须在中间辊道上设置保温和冷却装置，一边对薄带坯保温，对较厚带坯冷却，以获得理想的终轧温度。3.4、精轧机组带坯进入精轧机组之前，首先要进行测温、测厚并接着用飞剪切去头部和尾部，切头目的是为了去除由于温度过低的前端引起的辊面压痕和轧件辊印划伤等缺陷，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙和卷取机缝隙中，有时还要切去后端，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。带钢坯切头后即进行除鳞，现在轧机在飞剪与第一架精轧机间设置高压水除鳞箱以及在精轧机前几架之前设有高压水喷头清除次生氧化铁皮，除鳞后进去精轧机轧制，精轧机一般是由6-7架四辊轧机组成连轧。目前，轧制工序中采取低速穿带再与卷取机同步升速进行高速轧制，使得轧制速度大幅提高。目前末架的轧制速度一般已提高到24m/s，最大可达到28m/s。为了保证轧辊与机座有足够的强度和刚度，需增大辊径和立柱断面。目前精轧机架增多，头几架压下量和轧制力矩增大，为保证扭转强度便于咬入，要求增大工作辊径，特别是前几架工作辊径，后面的轧机，由于压下量变小，可采用较小的工作辊径。为适应高速轧制，必须有相应的速度快，准确性高地压下系统和必要的自动控制系统，才能适应轧制中及时而迅速准确的调整各项参数变化的需要。精轧机压下装置有电动压下和液压压下，液压压下优点是调节速度块、灵敏度高、惯性小、效率高、其响应速度比电动压下块的多，因此，逐渐被采用。但由于其维护较困难，控制范围又受到液压缸的活塞杆的限制，所以有的轧机将液压与电动压下结合使用，以电动压下为粗调，液压压下为精调。对于轧机轧辊的更换周期取决于轧机的产量，精轧机工作辊一般约为四小时，轧制1500-3000吨成品换辊一次，支持辊一般使用7-15天更换一次。为快速换辊，现在多采用转盘式和小车横移式换辊机构。为使带钢厚度及机械性能均匀，必须调整轧机出口速度以控制终轧温度，即使带钢首尾保持一定的终轧温度，在机架间设有在喷水装置也可起一定作用。精轧入口和出口处设有温度测量装置，精轧后设有测宽仪和X射线测厚仪。测厚仪与轧机架上的测压仪、活套支持器、速度调节器及厚度自动调节装置组成厚度自控系统，以控制带钢厚度精度。3.5、调宽由于连铸机改变连铸板坯宽度的能力较小，不能满足热轧带钢轧机的各种宽度规格，由粗轧机的立辊根据热轧带钢轧机需要的各种宽度规格的板坯宽度进行控制。也就要求使用连铸板坯的热轧带钢轧机具有调节板坯宽度的功能，即要有板坯宽度大侧压设备。热轧带钢轧机发展了立辊轧机，定宽压力机等形式的板坯宽度侧压设备。 4宝钢1780热轧4.1、1780热轧的生产设备及工艺流程1103456789111221三座加热炉2高压水除鳞箱（HSB）3粗轧除鳞4粗轧前大立辊（VE）5粗轧机（RM）6热卷箱（CB）7飞剪（CS）8精轧前除鳞装置9精轧前立辊（F1E）107机架的精轧机11层流冷却12两台地下卷取机（DC）4.2、工艺流程图板坯加热高压水除鳞粗轧飞剪热卷箱热卷箱炉精轧前除鳞精轧机层流冷却卷取钢卷运输入库检查取样打包、验收发货平整分卷打包、验收、发货4.3、1780热轧的产品、规格及生产能力不锈钢分公司1780mm热轧以热轧不锈钢钢卷为主导产品，同时发挥轧机能力大、控制水平高的特点，兼顾生产薄规格、高强度、高附加值的优质碳素结构钢、低合金钢等。不锈钢包括200、300、400系列，其中奥氏体不锈钢约占总量的70，铁素体不锈钢占2527，马氏体不锈钢占35；碳素钢中包括双相、多相微合金钢，高强度钢及特殊用途钢等品种，且碳钢产品中以薄规格为主，厚度1.23.5mm约占80，以生产热轧酸洗、热轧镀锌及以热代冷用钢卷。5热连轧钢的发展5.1热连轧钢的技术发展最近15年，热连轧技术有了很大的进步，在热轧带钢轧机布置形式的发展方面，总结起来，主要有6种形式：第一种是典型的传统热带钢连轧机组，这种机组通常是2架粗轧机，7架精轧机，两个地下卷取机，年总产量350550万吨，生产线的总长度有400500m，有些新建的机组装备了定宽压力机(SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常200250衄，特点是产量高，自动化程度高，轧制速度高(20Ms以上)、产品性能好。第二种是紧凑型的热连轧机，通常机组的组成为1架粗轧机，1台中间热卷箱，56架精轧机，12个地下卷取机，生产线长度约300m，年产量约200300万吨。采用的铸坯厚度200衄左右，投资比较少，生产比较灵活，由于使用热卷箱温度条件较好，可以不用升速轧制(轧制速度14Ms左右)。第三种是新型的炉卷轧机机组，通常采用1台粗轧机，1台炉卷轧机，1 x2台地下卷取机，产量约100万吨，其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷，主要用于不锈钢生产，投资较小，生产灵活，适合多品种。第四种热轧带钢的生产形式是薄板坯连铸连轧，按结晶器的形式不同，分别有多种形式，如SMS开发的CSP、D砧岍ELY开发的H2FI也等等，由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成，刚性的连接，铸坯5090mm，产量120200万吨，轧机的布置形式有粗轧加精轧为2+5布置，1+6布置，也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好，但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。第五种是国外发展的无头(半无头)轧制技术，日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱，飞焊机，把中间坯前一坯的尾和下一坯的头部焊接在一起，进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制，在卷取机前再由飞剪剪断，该生产线可以以20n以的速度轧制，生产0813mm的带钢。德国发展的是半无头轧制技术，他们利用薄板坯连铸连轧的生产线，铸造较长的铸坯，如200m，进人精轧，并且轧后进行剪切，在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢，减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术，通过进一步提高铸坯的拉速，使连轧机和连铸机的速度得到匹配，实现真正的连铸连轧。第六种生产热带钢的技术是是薄带直接连铸并轧制的技术，钢水在两个辊中铸成56 mm的带钢，经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整，生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验，2004年美国NUCOR已经建了个工业试验厂，德国的THYSSENMPP也建立了相同的实验工厂，据介绍年产50万吨产量的带钢厂已经实验成功，但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道还没有见到。5.2热带钢装备技术进步热连轧轧机现在很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面，比如大规模广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作棍窜辊(HCW、CVC)和对辊交叉(PC)技术，工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等等，都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD)，该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm)，而较小直径约上工作辊从动，其优点是轧制中有剪应力产生，降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术，国内的实验室实验也表明，该生产方法对降低轧制力有明显的效果。这在目前的情况下低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢，这种设备是很有效的，但是进一步关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段，如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等等，使带钢的精度更高，质量更好。5.3温度控制技术进步加热炉更多的采用蓄热式加热炉，燃烧器交替进行蓄热和燃烧，这种炉子在日本使用非常普遍，采用该炉子可以有效的减少燃气的消耗量和废气的排放量。热连轧的冷却控制开始采用超快速冷却(岍C)，这种冷却技术比传统的层流冷却的冷速快5一l0倍，UFC可以放在精轧末架出口，也可以放在地下卷取机前，采用UFC可以极大的改善带钢的性能，扩大钢材性能的可控范围，并且节约宝贵的合金元素用量。国外通过已经有的UFC对低合金钢已经有了很多有益的实验，并且获得了成功，如细化了晶粒、获得了更高的析出硬度等等。用户对表面质量的要求现在越来越苛刻，像汽车的覆盖件、D、酸洗涂油板等等，为此采取一系列的措施改善成品表面质量，如辊缝润滑、精细冷却、高Cr轧棍，并且采用在线的带钢上下表面检测系统(ASIS)。6现代热连轧机的发展趋势和特点1）从提高产量的角度（300600万ty）速度由610m/s增加到30m/s，主电机的容量增加（80001200kw架），轧