我國熱軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)概述

1、我國熱軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)概述1 前言薄板生產(chǎn)從鍛造過渡到軋制始于二輥式軋機(jī)。鑒于軋制的薄板寬度越來越寬、厚度越來 越薄， 采用了增加軋輥直徑來增加軋輥的強(qiáng)度。 故導(dǎo)致金屬變形抗力增加， 軋輥彈性壓扁嚴(yán) 重，影響產(chǎn)品質(zhì)量， 更薄的產(chǎn)品甚至不能生產(chǎn)。之后采用了小直徑的工作輥，減少與金屬接 觸的面積， 用大直徑的支承輥增加強(qiáng)度和剛度，于是便出現(xiàn)了三輥勞特式、 四輥軋機(jī)、 多輥 軋機(jī)和行星軋機(jī)等薄板軋機(jī)。熱連軋帶鋼軋制是經(jīng)美國阿母科公司8年（19131921）研究實(shí)驗(yàn)，于1923年在阿什蘭工廠首先實(shí)現(xiàn)的。寬帶鋼熱連軋機(jī)發(fā)展可分為四個(gè)階段：第一階段（第一代）， 1960 年以前建的軋機(jī)。特征：軋制速度101

2、2m/s，單位寬度卷重 512kg/mm ,鋼卷重量1015t,成品厚度210mm，年產(chǎn)量100200X104t。第二階段（第二代），19601969年建的軋機(jī)。 特征：軋制速度 1521m/s，單位寬度卷重 1622kg/mm，鋼卷重量30t左右，成品厚度 1.512.7m m,年產(chǎn)量250350 X104t。第三階段（第三代），1969年以后建的軋機(jī)。特征： 軋制速度 2330m/s,單位寬度卷重 1928.5kg/mm，鋼卷重量 30t,成品厚度0.925.4 mm , 年產(chǎn)量350600X104t。近30年以來，由于發(fā)達(dá)國家板帶材供過于求，帶鋼熱連軋機(jī)技術(shù) 的發(fā)展,從大盤重、高速度向高

3、質(zhì)量、高成材率和低成本方向轉(zhuǎn)變,如在線調(diào)寬技術(shù)、寬度 自動(dòng)控制（AWC ）技術(shù)、厚度液壓自動(dòng)控制（ AGC）技術(shù)、板型控制技術(shù)、中間輥道保溫 罩技術(shù)、帶坯邊部加熱技術(shù)、控制軋制、控制冷卻技術(shù)、卷取機(jī)的改進(jìn)技術(shù)（如助卷輥液壓 踏步控制、卷筒多級(jí)漲縮等） 、半無頭（長鑄坯） 、無頭（粗軋后飛焊）軋制技術(shù)、連鑄坯的 直接熱裝（DHCR）技術(shù)、連鑄坯的直接軋制（HDR ）技術(shù)和?。ㄖ泻瘢┌迮鬟B鑄連軋技術(shù) 等。有人將 20 世紀(jì) 90 年代的薄板坯連鑄連軋稱為第四階段（第四代） ,以超薄帶鋼無頭、 半無頭連鑄連軋為特征。我國第一套寬帶鋼熱連軋機(jī), 即鞍鋼 2800/1700mm 半連續(xù)式板帶軋機(jī), 始建

4、于 1957年。 1972年之前也是唯一的一套。 生產(chǎn)鋼卷：厚度1.88.0mm ,寬度6001500mm ,卷重7.5 10t ;生產(chǎn)厚板：厚度 450mm，寬度10002500mm，于2001年2月移地改建成 1700mm 中厚板坯帶鋼連軋機(jī)。1978年武鋼引進(jìn)日本1700 mm軋機(jī)、1989年寶鋼引進(jìn)德國2050 mm軋機(jī)才使中國熱連 軋技術(shù)與世界接軌。 我國寬帶鋼熱連軋技術(shù)和裝備, 經(jīng)過引進(jìn)傳統(tǒng)熱帶鋼軋機(jī)、 引進(jìn)薄板坯 連鑄連軋機(jī)組、 國外二手設(shè)備或國產(chǎn)機(jī)組, 經(jīng)國外承包商用現(xiàn)代化技術(shù)改造成傳統(tǒng)熱帶鋼軋 機(jī),總體采用國內(nèi)先進(jìn)成熟技術(shù)的中薄板坯和常規(guī)板坯熱連軋機(jī)組等4種方式取得了巨大發(fā)展

5、。2008年我國中厚寬帶鋼產(chǎn)量 7364萬t，熱軋薄寬帶鋼 2035萬t,熱軋窄帶鋼 3607萬t。2 熱連軋板帶車間及軋機(jī)布置近 20年來,我國熱連軋技術(shù)有了長足的進(jìn)步,其布置形式總的看有以下5種：（1）傳統(tǒng)熱帶鋼連軋機(jī)組,通常由 24架粗軋機(jī), 7架精軋機(jī), 2臺(tái)地下卷取機(jī)組成。生 產(chǎn)線長度400500m,產(chǎn)量350550萬t/a,通常鑄坯厚度為200250 mm。其特點(diǎn)是產(chǎn)量高， 自動(dòng)化程度高,軋制速度高 （20m/s 以上 ）,產(chǎn)品性能好。如武鋼 2250mm 軋機(jī);（2）緊湊型的熱連軋機(jī)組,通常由 1 架粗軋機(jī), 1 臺(tái)中間熱卷箱 , 56架精軋機(jī), 12臺(tái) 地下卷取機(jī)組成。 生產(chǎn)線

6、長度約300m，產(chǎn)量200300萬t/a,通常鑄坯厚度為 200mm左右。 其特點(diǎn)是投資比較少, 生產(chǎn)比較靈活, 由于使用熱卷箱溫度條件較好, 可以不用升速軋制 （軋 制速度14m/s左右）。如萊鋼1500mm軋機(jī)；（3）新型爐卷軋機(jī)機(jī)組,通常由1 臺(tái)粗軋機(jī), 1 臺(tái)爐卷軋機(jī), 12臺(tái)地下卷取機(jī)組成,產(chǎn)量約100萬t/a。其特點(diǎn)是有的生產(chǎn)線可以生產(chǎn)中板也可以生產(chǎn)熱軋板卷，主要用于不銹鋼生產(chǎn)，投資較小，生產(chǎn)靈活，適合多品種。如昆明鋼鐵1725 mm爐卷軋機(jī)；（4）（中）薄板坯連鑄連軋，通常由薄板坯鑄機(jī)、加熱爐和軋機(jī)組成，剛性連接，鑄坯厚5090 mm或100150mm （中薄板坯），產(chǎn)量1202

7、00萬t/a，軋機(jī)的布置形式有粗軋加 精軋為 2+5-6 布置， 1+6 布置，也有 7 架精軋機(jī)組成的生產(chǎn)線。其特點(diǎn)是生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品 強(qiáng)度高、溫度與性能均勻性好， 但是表面質(zhì)量、潔凈度控制方面比傳統(tǒng)厚板坯的難度大。如 包鋼 1750mm 機(jī)組 （CSP）。（5）薄帶直接連鑄并軋制的技術(shù)，是將鋼水在2個(gè)輥中鑄成56mm的帶鋼，經(jīng)過1架或2 架軋機(jī)進(jìn)行小變形的軋制和平整，生產(chǎn)出熱帶鋼卷。此技術(shù)正在開發(fā)中。 熱連軋板帶車間軋機(jī)布置形式，主要取決于粗軋機(jī)的布置形式。因現(xiàn)代熱連軋板帶軋機(jī) 的精軋機(jī)組大都是由 68 架組成，呈全連續(xù)布置。我國熱連軋帶鋼精軋機(jī)的幾種布置如圖 1所示：a帶有CB （coi

8、l-box）的6機(jī)架機(jī)組；b7機(jī)架機(jī)組；c增設(shè)F0的機(jī)組；d帶有 SH 和 FIE 的 7 機(jī)架機(jī)組。 而粗軋機(jī)組的組成與布置卻不相同，這正是熱連軋帶鋼軋機(jī) 的主要特征。粗軋機(jī)組布置形式有全連續(xù)式、 半連續(xù)式、 3/4 連續(xù)式和其他形式。 其實(shí)板坯在粗軋機(jī)組 上并沒有形成連軋，因?yàn)榇周堧A段軋件較短，厚度較大，溫降較慢，難以實(shí)現(xiàn)連軋，實(shí)際也 不必進(jìn)行連軋。 因此， 各機(jī)架之間的距離是根據(jù)軋件走出前一架以后再進(jìn)入下一機(jī)架的原則 來確定的。為縮短軋機(jī)間距離，最后兩架也可采用連續(xù)式布置。2.1 全連續(xù)式布置梅鋼 1422全連續(xù)式熱軋帶鋼軋機(jī)（ 1994 年建成）是從日本引進(jìn)的二手設(shè)備，是我國唯 一一套

9、全連續(xù)式熱軋帶軋機(jī)。 粗軋機(jī)組由一架一般立輥軋機(jī) （VSB） 和 5 架 R1、R2、R4、R5、 R6 粗軋機(jī)呈全連續(xù)式布置，精軋機(jī)組為 7架精軋機(jī) F0、F1-F6， 3臺(tái)地下卷取機(jī)。雖然，全連續(xù)式粗軋機(jī)產(chǎn)量高，但由于其占地面積大、設(shè)備多、投資大、對(duì)板坯厚度范 圍的適應(yīng)性差、粗軋機(jī)利用率低等原因，近年來粗軋機(jī)已不采用全連續(xù)式。2.2 半連續(xù)式布置我國呈半連續(xù)式布置的軋機(jī)居多，如寶鋼 1580、攀鋼 1450、鞍鋼 1780、沙鋼 1700等。 寶鋼1580軋機(jī)（1996年建成）是從日本引進(jìn)的設(shè)備，由 2架粗軋機(jī)R1、R2和7架精軋機(jī) F1-F7組成，采用了二輥水平除鱗機(jī)（ HSB ）、板坯

10、定寬壓力機(jī)（SP）、2臺(tái)卷取機(jī)。由于占地面積小、設(shè)備少、對(duì)板坯厚度范圍的適應(yīng)性好，且既可生產(chǎn)板卷又可生產(chǎn)中、 厚板等原因，近年來半連續(xù)式粗軋機(jī)發(fā)展很快。不足之處是產(chǎn)量低、精軋機(jī)利用率低等。2.3 3/4 連續(xù)式布置我國武鋼1700、本鋼1700、寶鋼2050等軋機(jī)呈3/4連續(xù)式布置。武鋼1700mm軋機(jī)（1978 年建成）是從日本引進(jìn)的設(shè)備， 粗軋機(jī)組由一架一般立輥軋機(jī) （VSB）和4架R1-R4粗軋機(jī)呈 3/4連續(xù)式布置，精軋機(jī)組為 7架精軋機(jī) F1-F7， 3臺(tái)卷取機(jī)。由于占地面積小、設(shè)備少、對(duì)板坯厚度范圍的適應(yīng)性好，生產(chǎn)能力也不低等原因，3/4連續(xù)式粗軋機(jī)也有較快發(fā)展。3 熱帶鋼連軋機(jī)技

11、術(shù)進(jìn)步3.1 立輥軋機(jī)和調(diào)寬壓力機(jī) 隨著初軋板坯被連鑄板坯取代，為減少鑄機(jī)板坯寬度的調(diào)整范圍，提高連鑄機(jī)的生產(chǎn)能力，改善帶坯寬度質(zhì)量等，發(fā)展了立輥軋機(jī)和定寬壓力機(jī)。立輥軋機(jī)有兩大類：普通立輥軋機(jī)和帶有自動(dòng)寬度控制（ AWC）功能的重型立輥軋機(jī)。 立輥軋機(jī)進(jìn)行的側(cè)壓過程總是與水平軋機(jī)組合完成。調(diào)寬壓力機(jī)，通過壓縮工具在與板坯平面平行的平面上往復(fù)運(yùn)動(dòng)，對(duì)板坯進(jìn)行全長的寬 度側(cè)壓。調(diào)寬壓力機(jī)有兩個(gè)基本類型，即長錘頭調(diào)寬壓力機(jī)和短錘頭調(diào)寬壓力機(jī)。AGC )3.2 精軋機(jī) 精軋機(jī)的結(jié)構(gòu)決定產(chǎn)品幾何精度。如厚度精度取決于壓下系統(tǒng)和自動(dòng)厚度控制（系統(tǒng)；寬度精度雖然取決于粗軋機(jī)，但最終還要通過精軋機(jī)前立輥（具

12、有 AWC 功能）和精 軋機(jī)間活套來保持； 板型質(zhì)量取決于精軋機(jī)的板型控制手段， 如改變軋輥凸度、 彎輥等。 100 多年前出現(xiàn)的四輥軋機(jī)，至今依然是精軋機(jī)的主力機(jī)型。20世紀(jì)4080年代，由美國、日本、德國、英國、瑞士、前蘇聯(lián)、法國等國家發(fā)明了彎輥系統(tǒng)、軋輥橫移和交叉系統(tǒng)、特殊 輥型軋輥等。因此在四輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了許多新型軋機(jī)，如CVC 軋機(jī)、 PC 軋機(jī)、 HC軋機(jī)等。目前世界上應(yīng)用最多，我國主要引進(jìn)的專有技術(shù)為德國西馬克的CVC 軋機(jī)、日本三菱的 PC 軋機(jī)。兩種軋機(jī)均有彎輥系統(tǒng)、 AGC 系統(tǒng)配合調(diào)板型和板厚。3.2.1 精軋機(jī)的彎輥裝置 彎輥可隨時(shí)調(diào)整軋輥撓度。彎輥方式很多，可分

13、為工作輥彎輥系統(tǒng)和支承輥彎輥系統(tǒng)；垂直面（VP）彎輥系統(tǒng)和水平面（HP）彎輥系統(tǒng)；單軸承座彎輥系統(tǒng)、多軸承座彎輥系統(tǒng)和 無軸承座彎輥系統(tǒng)；垂直面（ VP）彎輥系統(tǒng)又分為正彎輥系統(tǒng)（彎輥力使輥縫增大）和負(fù) 彎輥系統(tǒng)（彎輥力使輥縫減?。?；水平面（HP）彎輥系統(tǒng)又分為單向式彎輥系統(tǒng)（彎輥力作用 在與軋制方向平行的一個(gè)方向）和雙向式彎輥系統(tǒng)（彎輥力作用在兩個(gè)相反方向）。如圖 2、圖 3、圖 4 所示。3.2.2 軋輥橫移軋機(jī) 軋輥橫移的目的主要是擴(kuò)大帶鋼凸度的控制范圍、減少帶鋼橫斷面上的邊部減薄和重新分布帶鋼邊緣附近的軋輥磨損。軋輥橫移方式可分為三類： 軸向移動(dòng)圓柱形軋輥如圖 5所示，可分為：a雙向支

14、承輥橫移；b、雙向中間輥橫移；c、雙向工作輥橫移；d、同向工作輥橫移。常用的是雙向工作輥橫移和雙向中間輥橫移； 軸向移動(dòng)非圓柱形軋輥如圖6所示，可分為：a、雙向支承輥橫移；b、雙向中間輥橫移；c、雙向工作輥橫移；d、同向工作輥橫移。常用的是雙向工作輥橫移； 軸向移動(dòng)帶套的軋輥如圖 7所示，可分為：a支承輥芯軸橫移；b支承輥套筒橫移；c、支承輥內(nèi)套筒橫移；d、錐形支承輥套筒橫移。HC 軋機(jī)是軸向移動(dòng)圓柱形軋輥的軋機(jī)， CVC 軋機(jī)是軸向移動(dòng)非圓柱形軋輥的軋機(jī)。3.2.3 軋輥交叉軋機(jī)軋輥交叉如圖 8 所示，目的是改變輥縫形狀，使得距軋輥中心越遠(yuǎn)的地方輥縫越大。已 知的軋輥交叉系統(tǒng)有三種：a、只有

15、支承輥交叉的支承輥交叉系統(tǒng)；b、只有工作輥交叉的工作輥交叉系統(tǒng)；c、每組（軋件同側(cè)）工作輥與支承輥的軸線平行，而上下輥系交叉的對(duì)輥 交叉系統(tǒng)。 然而， 由于軋輥磨損、 工作輥與支承輥之間相對(duì)滑動(dòng)造成的能損， 比較而言， “對(duì) 輥交叉 ”布置效率最高，并且只有對(duì)輥交叉系統(tǒng)實(shí)用，實(shí)際應(yīng)用的PC 軋機(jī)就是采用 “對(duì)輥交叉”布置的。3.2.4 特殊輥型軋輥 一般軋輥的外表面或者是平的或者是一個(gè)輕微的拋物線形凸度。特殊輥型分以下幾種： 不可調(diào)的階梯型軋輥。四輥軋機(jī)階梯型支承輥工作原理是： 若相鄰軋輥輥身全長接觸，有害接觸區(qū)將額外彎輥力從支承輥傳到工作輥上，造成帶鋼凸度增大。若采用階梯型軋輥， 可消除有害

16、接觸區(qū)。 但當(dāng)帶鋼寬度接近通常一般支承輥輥身長度時(shí)， 此法效果不明顯。 BCM 軋機(jī)就是安裝有階梯型軋輥的四輥軋機(jī)； 可調(diào)的階梯型軋輥。輥身長度可變支承輥的工作原理是：軋輥每一端至少有一對(duì)外環(huán) 可收縮或擴(kuò)張，外環(huán)的運(yùn)動(dòng)是依靠向油腔內(nèi)注入高壓油，推動(dòng)內(nèi)環(huán)水平運(yùn)動(dòng)所至； 錐形輥。錐形支承輥較階梯型支承輥的優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)力集中少、配對(duì)工作輥磨損減少，錐 形工作輥可降低帶鋼凸度和邊部減??； 柔性輥身可調(diào)凸度軋輥。工作原理是利用置于軋輥內(nèi)的液壓或機(jī)械裝置，對(duì)軋輥外殼 產(chǎn)生徑向壓力，來改變軋輥外形凸度； 柔性邊部不可調(diào)凸度軋輥。 工作原理是帶有內(nèi)錐形的輥套熱裝在帶有外錐形的輥軸上， 故軋輥兩端形成環(huán)形的空腔。自

17、補(bǔ)償(SC )支承輥就是據(jù)此原理研制的。 柔性邊部可調(diào)凸度軋輥。它是在軋輥的端部有一個(gè)可調(diào)的剛度，用某些方法得到可調(diào) 的剛度。3.2.5 HC 軋機(jī)HC 軋機(jī)( High Crown Control Mill )是由日本日立公司研發(fā)的，在 1972 年發(fā)明了六輥 HC 軋機(jī)。我國于 1985 年也建成了第一臺(tái)六輥 HC 軋機(jī)。 HC 軋機(jī)是將軋輥橫移和彎輥相結(jié) 合，在自由程序軋制中改善板凸度和平直度的控制。適于熱軋的 HC 軋機(jī)有以下幾種類型： HCW軋機(jī)，如圖9所示。特點(diǎn)是具有工作輥雙向橫移和正彎輥系統(tǒng)的四輥軋機(jī)，適用范圍是軋制低碳鋼、工作輥直徑與帶寬比小于0.30； HCMW軋機(jī)，如圖10

18、所示。特點(diǎn)是具有中間輥雙向橫移和工作輥雙向橫移、正彎輥系統(tǒng)的六輥軋機(jī)，適用范圍是軋制低碳鋼和合金鋼、工作輥直徑與帶寬比小于0.25，兼?zhèn)淞薍CW 軋機(jī)和 HCM 軋機(jī)的主要特點(diǎn) ，其中適于冷軋的 HCM 軋機(jī)是一種六輥 HC 軋機(jī)，具有 中間輥雙向橫移和工作輥正彎輥系統(tǒng) ; UCMW 軋機(jī)，如圖11所示。特點(diǎn)是除具有 HCMW 軋機(jī)的特點(diǎn)外，還具有中間輥彎輥系統(tǒng)，適用范圍是軋制低碳鋼、合金鋼和超薄鋼、工作輥直徑與帶寬比小于0.20，UC 軋機(jī)( Universal Crown Control Mill )基本上是一臺(tái) HC 軋機(jī)，主要增加了中間輥彎輥裝置。3.2.6 CVC 軋機(jī)和 WRS 軋

19、機(jī)CVC ( Continuously Variable Crown )軋機(jī)是由德國施羅曼西馬克公司 (SMS)于1982年創(chuàng) 建的，是一種連續(xù)可變凸度軋機(jī)。具有軋輥備輥少，軋輥凸度無極調(diào)節(jié)、調(diào)節(jié)范圍較大，板 型控制能力強(qiáng)的特點(diǎn)，適用于熱連軋機(jī)的上游機(jī)架。WRS (Work roll shifting )軋機(jī)與四輥CVC 軋機(jī)基本相同，但不直接改變輥縫的凸度，適用于熱連軋機(jī)的下游機(jī)架。CVC 軋機(jī)分四輥和六輥兩種機(jī)型如圖 12 所示，熱連軋機(jī)精軋機(jī)組普遍采用的是四輥軋 機(jī)。四輥軋機(jī)分傳動(dòng)工作輥和傳動(dòng)支承輥兩種，通常工作輥為S 形曲線。六輥軋機(jī)分傳動(dòng)中間輥和傳動(dòng)支承輥兩種，工作輥或中間輥均可為S

20、形曲線，當(dāng)S形曲線在工作輥上時(shí)，可采用傳動(dòng)中間輥或傳動(dòng)支承輥。當(dāng)S形曲線在中間輥上時(shí)，一般采用傳動(dòng)支承輥。a、傳動(dòng)工作輥的四輥軋機(jī)；b、傳動(dòng)支承輥的四輥軋機(jī)；c、工作輥為S形曲線輥時(shí)，傳動(dòng)中間輥的六輥軋機(jī)；d、工作輥為S形曲線輥時(shí)，傳動(dòng)支承輥的六輥軋機(jī)；e、中間輥為S形曲線輥時(shí)，傳動(dòng)支承輥的六輥軋機(jī)。WRS 軋機(jī)與四輥 CVC 軋機(jī)基本相同，上下工作輥也可以沿軸向按相反的方向移動(dòng)，移 動(dòng)量較大(一般 150250mm)。不同的是： 工作輥輥身長度等于支承輥輥身長度與軸向移動(dòng)總行程之和，軸向移動(dòng)時(shí)工作輥與支 承輥接觸長度不變， 如圖 13 所示； 工作輥采用平輥或傳統(tǒng)凸輥； 工作輥軸向移動(dòng)的目的

21、不是直接改變輥縫的凸度，而是使軋輥熱凸度、磨損分散和平 緩。寶鋼 2050 軋機(jī)精軋機(jī)組采用 7 架 CVC 軋機(jī)，武鋼 2250 軋機(jī)精軋機(jī)組采用 4 架 CVC 軋 機(jī)+3 架 WRS 軋機(jī)。3.2.7 PC 軋機(jī)1932 年美國就把軋輥成對(duì)水平交叉技術(shù)用于軋輥截面的控制上，但當(dāng)時(shí)沒有解決軋輥交叉產(chǎn)生軸向力的問題。日本新日鐵和三菱重工業(yè)公司聯(lián)合開發(fā)了PC軋機(jī)。PC(Paired Crossed Roll Mill )軋機(jī)是一種對(duì)輥交叉的四輥軋機(jī)。它具有很強(qiáng)的軋輥正凸 度調(diào)節(jié)能力，板型控制能力強(qiáng)，使用平輥、磨輥簡單，但不能形成負(fù)凸度，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 軸向力較大等特點(diǎn)， 適用于熱連軋機(jī)的上游機(jī)架。 采用在線磨輥裝置， 解決工作輥磨損問題， 也可用