我国热轧带钢生产技术概述

1、我国热轧带钢生产技术概述1    前言    薄板生产从锻造过渡到轧制始于二辊式轧机。鉴于轧制的薄板宽度越来越宽、厚度越来越薄，采用了增加轧辊直径来增加轧辊的强度。故导致金属变形抗力增加，轧辊弹性压扁严重，影响产品质量，更薄的产品甚至不能生产。之后采用了小直径的工作辊，减少与金属接触的面积，用大直径的支承辊增加强度和刚度，于是便出现了三辊劳特式、四辊轧机、多辊轧机和行星轧机等薄板轧机。    热连轧带钢轧制是经美国阿母科公司8年（19131921）研究实验，于1923年在阿什兰工厂首先实现的。宽带钢热连轧机发展可分为四个阶段：第一阶段

2、（第一代），1960年以前建的轧机。特征：轧制速度1012m/s，单位宽度卷重512kg/mm，钢卷重量1015t,成品厚度2 10mm，年产量100200×104t。第二阶段（第二代），19601969年建的轧机。特征：轧制速度1521m/s，单位宽度卷重16 22kg/mm，钢卷重量30t左右, 成品厚度1.512.7mm，年产量250350×104t。第三阶段（第三代），1969年以后建的轧机。特征：轧制速度2330m/s，单位宽度卷重1928.5kg/mm，钢卷重量30t, 成品厚度0.925.4 mm，年产量350600×104t。近30年以来，由于发达

3、国家板带材供过于求，带钢热连轧机技术的发展，从大盘重、高速度向高质量、高成材率和低成本方向转变，如在线调宽技术、宽度自动控制（AWC）技术、厚度液压自动控制（AGC）技术、板型控制技术、中间辊道保温罩技术、带坯边部加热技术、控制轧制、控制冷却技术、卷取机的改进技术（如助卷辊液压踏步控制、卷筒多级涨缩等）、半无头（长铸坯）、无头（粗轧后飞焊）轧制技术、连铸坯的直接热装（DHCR）技术、连铸坯的直接轧制（HDR）技术和薄（中厚）板坯连铸连轧技术等。有人将20世纪90年代的薄板坯连铸连轧称为第四阶段（第四代）,以超薄带钢无头、半无头连铸连轧为特征。    我国第一套宽带钢热连轧机

4、，即鞍钢2800/1700mm半连续式板带轧机，始建于1957年。1972年之前也是唯一的一套。生产钢卷：厚度1.88.0mm，宽度6001500mm，卷重7.510t；生产厚板：厚度450mm，宽度10002500mm，于2001年2月移地改建成1700mm中厚板坯带钢连轧机。    1978年武钢引进日本1700 mm轧机、1989年宝钢引进德国2050 mm轧机才使中国热连轧技术与世界接轨。我国宽带钢热连轧技术和装备，经过引进传统热带钢轧机、引进薄板坯连铸连轧机组、国外二手设备或国产机组，经国外承包商用现代化技术改造成传统热带钢轧机，总体采用国内先进成熟技术的中薄板坯

5、和常规板坯热连轧机组等4种方式取得了巨大发展。    2008年我国中厚宽带钢产量7364万t，热轧薄宽带钢2035万t，热轧窄带钢3607万t。    2  热连轧板带车间及轧机布置    近20年来，我国热连轧技术有了长足的进步，其布置形式总的看有以下5种：    (1)传统热带钢连轧机组，通常由24架粗轧机，7架精轧机，2台地下卷取机组成。生产线长度400500m,产量350550万t/a, 通常铸坯厚度为200250 mm。其特点是产量高，自动化程度高，轧制速度高 (20m/s以上)，产

6、品性能好。如武钢2250mm轧机；    (2)紧凑型的热连轧机组，通常由1架粗轧机，1台中间热卷箱, 56架精轧机，12台地下卷取机组成。生产线长度约300m，产量200300万t/a，通常铸坯厚度为200mm左右。其特点是投资比较少，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14m/s左右)。如莱钢1500mm轧机；    (3)新型炉卷轧机机组，通常由1台粗轧机，1台炉卷轧机，12台地下卷取机组成，产量约100万t/a。其特点是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。如

7、昆明钢铁1725 mm炉卷轧机；    (4)（中）薄板坯连铸连轧，通常由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成，刚性连接，铸坯厚50 90 mm或100150mm（中薄板坯），产量120200万t/a，轧机的布置形式有粗轧加精轧为2+5-6布置，1+6布置，也有7架精轧机组成的生产线。其特点是生产周期短、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。如包钢1750mm机组(CSP)。     (5)薄带直接连铸并轧制的技术，是将钢水在2个辊中铸成56mm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。此技术正

8、在开发中。    热连轧板带车间轧机布置形式，主要取决于粗轧机的布置形式。因现代热连轧板带轧机的精轧机组大都是由68架组成，呈全连续布置。我国热连轧带钢精轧机的几种布置如图1所示：a带有CB (coil-box)的6机架机组；b7机架机组；c增设F0的机组；d带有SH和FIE的7机架机组。而粗轧机组的组成与布置却不相同，这正是热连轧带钢轧机的主要特征。    粗轧机组布置形式有全连续式、半连续式、3/4连续式和其他形式。其实板坯在粗轧机组上并没有形成连轧，因为粗轧阶段轧件较短，厚度较大，温降较慢，难以实现连轧，实际也不必进行连轧。因此，各机架之间的距离是

9、根据轧件走出前一架以后再进入下一机架的原则来确定的。为缩短轧机间距离，最后两架也可采用连续式布置。    2.1全连续式布置    梅钢1422全连续式热轧带钢轧机（1994年建成）是从日本引进的二手设备，是我国唯一一套全连续式热轧带轧机。粗轧机组由一架一般立辊轧机(VSB)和5架R1、R2、R4、R5、R6粗轧机呈全连续式布置，精轧机组为7架精轧机F0、F1-F6，3台地下卷取机。    虽然，全连续式粗轧机产量高，但由于其占地面积大、设备多、投资大、对板坯厚度范围的适应性差、粗轧机利用率低等原因，近年来粗轧机已不采用全连续式。&#

10、160;   2.2半连续式布置    我国呈半连续式布置的轧机居多，如宝钢1580、攀钢1450、鞍钢1780、沙钢1700等。宝钢1580轧机（1996年建成）是从日本引进的设备，由2架粗轧机R1、R2和7架精轧机F1-F7组成，采用了二辊水平除鳞机（HSB）、板坯定宽压力机（SP）、2台卷取机。    由于占地面积小、设备少、对板坯厚度范围的适应性好，且既可生产板卷又可生产中、厚板等原因，近年来半连续式粗轧机发展很快。不足之处是产量低、精轧机利用率低等。    2.3    3/4连续式布置

11、0;   我国武钢1700、本钢1700、宝钢2050等轧机呈3/4连续式布置。武钢1700mm轧机（1978年建成）是从日本引进的设备，粗轧机组由一架一般立辊轧机(VSB)和4架R1-R4粗轧机呈3/4连续式布置，精轧机组为7架精轧机F1-F7，3台卷取机。    由于占地面积小、设备少、对板坯厚度范围的适应性好，生产能力也不低等原因，3/4连续式粗轧机也有较快发展。    3    热带钢连轧机技术进步    3.1立辊轧机和调宽压力机    随着初轧板坯被连铸板坯取代，为减少铸机

12、板坯宽度的调整范围，提高连铸机的生产能力，改善带坯宽度质量等，发展了立辊轧机和定宽压力机。    立辊轧机有两大类：普通立辊轧机和带有自动宽度控制（AWC）功能的重型立辊轧机。立辊轧机进行的侧压过程总是与水平轧机组合完成。    调宽压力机，通过压缩工具在与板坯平面平行的平面上往复运动，对板坯进行全长的宽度侧压。调宽压力机有两个基本类型，即长锤头调宽压力机和短锤头调宽压力机。    3.2精轧机    精轧机的结构决定产品几何精度。如厚度精度取决于压下系统和自动厚度控制（AGC）系统；宽度精度虽然取决于粗轧机，但最

13、终还要通过精轧机前立辊（具有AWC功能）和精轧机间活套来保持；板型质量取决于精轧机的板型控制手段，如改变轧辊凸度、弯辊等。100多年前出现的四辊轧机，至今依然是精轧机的主力机型。20世纪4080年代，由美国、日本、德国、英国、瑞士、前苏联、法国等国家发明了弯辊系统、轧辊横移和交叉系统、特殊辊型轧辊等。因此在四辊轧机的基础上出现了许多新型轧机，如CVC轧机、PC轧机、HC轧机等。    目前世界上应用最多，我国主要引进的专有技术为德国西马克的CVC轧机、日本三菱的PC轧机。两种轧机均有弯辊系统、AGC系统配合调板型和板厚。    3.2.1精轧机的弯辊装置

14、    弯辊可随时调整轧辊挠度。弯辊方式很多，可分为工作辊弯辊系统和支承辊弯辊系统；垂直面（VP）弯辊系统和水平面(HP)弯辊系统；单轴承座弯辊系统、多轴承座弯辊系统和无轴承座弯辊系统；垂直面（VP）弯辊系统又分为正弯辊系统（弯辊力使辊缝增大）和负弯辊系统（弯辊力使辊缝减小）；水平面(HP)弯辊系统又分为单向式弯辊系统（弯辊力作用在与轧制方向平行的一个方向）和双向式弯辊系统（弯辊力作用在两个相反方向）。如图2、图3、图4所示。    3.2.2轧辊横移轧机    轧辊横移的目的主要是扩大带钢凸度的控制范围、减少带钢横断面上的边部减薄和

15、重新分布带钢边缘附近的轧辊磨损。轧辊横移方式可分为三类：    轴向移动圆柱形轧辊如图5所示，可分为：a、双向支承辊横移；b、双向中间辊横移；c、双向工作辊横移；d、同向工作辊横移。常用的是双向工作辊横移和双向中间辊横移；    轴向移动非圆柱形轧辊如图6所示，可分为：a、双向支承辊横移；b、双向中间辊横移；c、双向工作辊横移；d、同向工作辊横移。常用的是双向工作辊横移；    轴向移动带套的轧辊如图7所示，可分为：a、支承辊芯轴横移；b支承辊套筒横移；c、支承辊内套筒横移； d、锥形支承辊套筒横移。    HC轧

16、机是轴向移动圆柱形轧辊的轧机，CVC轧机是轴向移动非圆柱形轧辊的轧机。        3.2.3轧辊交叉轧机    轧辊交叉如图8所示，目的是改变辊缝形状，使得距轧辊中心越远的地方辊缝越大。已知的轧辊交叉系统有三种：a、只有支承辊交叉的支承辊交叉系统；b、只有工作辊交叉的工作辊交叉系统；c、每组（轧件同侧）工作辊与支承辊的轴线平行，而上下辊系交叉的对辊交叉系统。然而，由于轧辊磨损、工作辊与支承辊之间相对滑动造成的能损，比较而言，“对辊交叉”布置效率最高，并且只有对辊交叉系统实用，实际应用的PC轧机就是采用“对辊交叉”布置的。 

17、;     3.2.4特殊辊型轧辊    一般轧辊的外表面或者是平的或者是一个轻微的抛物线形凸度。特殊辊型分以下几种：    不可调的阶梯型轧辊。四辊轧机阶梯型支承辊工作原理是：若相邻轧辊辊身全长接触，有害接触区将额外弯辊力从支承辊传到工作辊上，造成带钢凸度增大。若采用阶梯型轧辊，可消除有害接触区。但当带钢宽度接近通常一般支承辊辊身长度时，此法效果不明显。BCM轧机就是安装有阶梯型轧辊的四辊轧机；    可调的阶梯型轧辊。辊身长度可变支承辊的工作原理是：轧辊每一端至少有一对外环可收缩或扩张，外环的运动是依

18、靠向油腔内注入高压油，推动内环水平运动所至；    锥形辊。锥形支承辊较阶梯型支承辊的优点是应力集中少、配对工作辊磨损减少，锥形工作辊可降低带钢凸度和边部减薄；    柔性辊身可调凸度轧辊。工作原理是利用置于轧辊内的液压或机械装置，对轧辊外壳产生径向压力，来改变轧辊外形凸度；     柔性边部不可调凸度轧辊。工作原理是带有内锥形的辊套热装在带有外锥形的辊轴上，故轧辊两端形成环形的空腔。自补偿(SC)支承辊就是据此原理研制的。    柔性边部可调凸度轧辊。它是在轧辊的端部有一个可调的刚度，用某些方法得到可调的刚度。&

19、#160;   3.2.5 HC轧机    HC轧机（High Crown Control Mill）是由日本日立公司研发的，在1972年发明了六辊HC轧机。我国于1985年也建成了第一台六辊HC轧机。HC轧机是将轧辊横移和弯辊相结合，在自由程序轧制中改善板凸度和平直度的控制。    适于热轧的HC轧机有以下几种类型：    HCW轧机, 如图9所示。特点是具有工作辊双向横移和正弯辊系统的四辊轧机，适用范围是轧制低碳钢、工作辊直径与带宽比小于0.30；    HCMW轧机，如图10所示。特点是具有中间辊双

20、向横移和工作辊双向横移、正弯辊系统的六辊轧机，适用范围是轧制低碳钢和合金钢、工作辊直径与带宽比小于0.25,兼备了HCW轧机和HCM轧机的主要特点,其中适于冷轧的HCM轧机是一种六辊HC轧机，具有中间辊双向横移和工作辊正弯辊系统;    UCMW轧机，如图11所示。特点是除具有HCMW轧机的特点外，还具有中间辊弯辊系统，适用范围是轧制低碳钢、合金钢和超薄钢、工作辊直径与带宽比小于0.20,UC轧机（Universal Crown Control Mill）基本上是一台HC轧机,主要增加了中间辊弯辊装置。    3.2.6  CVC轧机

21、和WRS轧机    CVC（Continuously Variable Crown）轧机是由德国施罗曼西马克公司(SMS)于1982年创建的，是一种连续可变凸度轧机。具有轧辊备辊少，轧辊凸度无极调节、调节范围较大，板型控制能力强的特点，适用于热连轧机的上游机架。WRS（Work roll shifting）轧机与四辊CVC轧机基本相同，但不直接改变辊缝的凸度，适用于热连轧机的下游机架。    CVC轧机分四辊和六辊两种机型如图12所示，热连轧机精轧机组普遍采用的是四辊轧机。四辊轧机分传动工作辊和传动支承辊两种，通常工作辊为S形曲线。六辊轧机分传动中间辊和

22、传动支承辊两种，工作辊或中间辊均可为S形曲线，当S形曲线在工作辊上时，可采用传动中间辊或传动支承辊。当S形曲线在中间辊上时，一般采用传动支承辊。a、传动工作辊的四辊轧机；b、传动支承辊的四辊轧机；c、工作辊为S形曲线辊时，传动中间辊的六辊轧机；d、工作辊为S形曲线辊时，传动支承辊的六辊轧机；e、中间辊为S形曲线辊时，传动支承辊的六辊轧机。    WRS轧机与四辊CVC轧机基本相同，上下工作辊也可以沿轴向按相反的方向移动，移动量较大（一般±150250mm）。不同的是：    工作辊辊身长度等于支承辊辊身长度与轴向移动总行程之和，轴向移动时工作辊

23、与支承辊接触长度不变， 如图13所示；    工作辊采用平辊或传统凸辊；    工作辊轴向移动的目的不是直接改变辊缝的凸度，而是使轧辊热凸度、磨损分散和平缓。    宝钢2050轧机精轧机组采用7架CVC轧机，武钢2250轧机精轧机组采用4架CVC轧机+3架WRS轧机。    3.2.7   PC轧机    1932年美国就把轧辊成对水平交叉技术用于轧辊截面的控制上，但当时没有解决轧辊交叉产生轴向力的问题。日本新日铁和三菱重工业公司联合开发了PC轧机。    PC（Paired Crossed Roll Mill）轧机是一种对辊交叉的四辊轧机。它具有很强的轧辊正凸度调节能力，板型控制能力强，使用平辊、磨辊简单，但不能形成负凸度，设备结构复杂，轴向力较大等特点，适用于热连轧机的上游机架。采用在线磨辊装置