1780熱軋板帶課程設(shè)計

1、摘 要板帶材生產(chǎn)技術(shù)水平不僅是冶金工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展水平的重要標(biāo)志，也反映了一個國家工業(yè)與科學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平。建設(shè)現(xiàn)代化的熱軋寬帶鋼軋機要滿足現(xiàn)代工業(yè)對熱軋板品種質(zhì)量的要求。最終產(chǎn)品的質(zhì)量取決于連鑄坯的質(zhì)量，傳統(tǒng)厚度的板坯連鑄工藝明顯優(yōu)于薄板坯連鑄工藝。薄板坯連鑄連軋更適于生產(chǎn)中低檔板材品種，在薄規(guī)格產(chǎn)品生產(chǎn)方面具有明顯優(yōu)勢。為了滿足高質(zhì)量和高性能板材要求，采用厚板坯常規(guī)連軋生產(chǎn)方式更合理?；谶@些考慮，本次設(shè)計結(jié)合安鋼1780機組380萬噸,天鐵1780機組380萬噸，北臺1780機組400萬噸常規(guī)熱連軋生產(chǎn)線。在此設(shè)計中詳細(xì)地介紹了加熱、粗軋、熱卷取、精軋、冷卻、卷取等一系列過程。其中精軋機選用

2、六架大斷面牌坊和高噸位軋制力軋機,采用 HC軋機、CVC軋機、工作輥正彎輥（WRB）技術(shù)和厚度自動控制（AGC）等技術(shù)來控制板型和厚度。另外，為提高軋件溫度，減少頭尾溫差，在精軋前采用無芯軸隔熱屏熱卷箱。設(shè)計中涉及的技術(shù)參數(shù)大部分取自現(xiàn)場的經(jīng)驗數(shù)值，用到的部分公式也是來自于實際的經(jīng)驗公式。板帶產(chǎn)品的技術(shù)要求具體體現(xiàn)為產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，包括四個方面：(1)尺寸精度高。板帶鋼一般厚度小、寬度大，厚度的微小波動將引起使用性能和金屬消耗的巨大變化，板帶必須具備高精度尺寸。(2)無板形缺陷。板帶越薄，對板形不均的敏感性越大。(3)保證表面質(zhì)量。板帶表面不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和氧化鐵皮壓

3、入。(4)具備優(yōu)良性能。板帶鋼的性能要求主要包括機械性能、工藝性能和某些鋼板的特殊物理或化學(xué)性能。目前傳統(tǒng)熱軋寬帶鋼軋機采用的特色技術(shù)有：(1)連鑄坯熱裝和直接熱裝。該技術(shù)要求煉鋼和連鑄機穩(wěn)定生產(chǎn)無缺陷板坯；熱軋車間最好和連鑄機直接連接，以縮短傳送時間；在輸送輥道上加設(shè)保溫罩及在板坯庫中設(shè)保溫坑；板坯庫中要具有相應(yīng)的熱防護措施。(2)板坯定寬壓力機。可連續(xù)進(jìn)行板坯側(cè)壓，運行時間短，效率高，板坯溫降小，側(cè)壓后板坯頭尾形狀好，狗骨斷面小，板坯減寬側(cè)壓有效率達(dá)90 %以上。(3)粗軋機短行程控制和寬度自動控制。經(jīng)立輥寬度壓下及水平輥厚度壓下后 , 板坯頭尾部將發(fā)生失寬現(xiàn)象。根據(jù)其失寬曲線采用與該曲線

4、對稱的反函數(shù)曲線 , 使立輥軋機的輥縫在軋制過程中不斷變化。這樣軋出的板坯再經(jīng)水平輥軋制后 , 頭尾部失寬量減少。(4)中間坯保溫技術(shù)和邊部感應(yīng)加熱技術(shù)。中間坯長度可達(dá)8090m，進(jìn)精軋機軋制過程中為減少帶坯頭尾溫差，設(shè)置保溫罩是簡單有效的技術(shù)。精軋機組前的帶坯邊部電感應(yīng)加熱器是針對軋制薄規(guī)格產(chǎn)品和硅鋼、不銹鋼、高碳鋼特殊品種設(shè)置的。從我國目前板帶市場需求情況和生產(chǎn)能力來看，熱軋板的生產(chǎn)能力大大高于冷軋能力。采用常規(guī)板坯連鑄、熱送熱裝和直接軋制工藝,可穩(wěn)定生產(chǎn)以汽車面板為代表的高檔板材品種,除生產(chǎn)工藝成熟、效率高、產(chǎn)品質(zhì)量高外,還可縮短工藝流程,降低生產(chǎn)成本。選擇這種工藝方案,熱軋板品種質(zhì)量定

5、位很高,品種齊全,尤其是生產(chǎn)超深沖鋼、高強度鋼、奧氏體不銹鋼、高鋼級管線鋼等時適宜采用厚板坯常規(guī)熱連軋工藝。但由于連鑄和熱連軋生產(chǎn)線的投資比例一般約為連鑄20%, 軋機80%,熱連軋機是決定規(guī)模和投資的主要因素。從生產(chǎn)規(guī)?？? 要充分發(fā)揮熱連軋機的生產(chǎn)能力, 必須配備足夠生產(chǎn)能力的輔助設(shè)備和確保連鑄坯的質(zhì)量和供應(yīng)量。采用連鑄、煉鋼、軋鋼生產(chǎn)計劃的計算機一體化管理系統(tǒng)，以保證物流匹配，使投資效益最大化。關(guān)鍵詞: 常規(guī)熱連軋；熱卷箱；層流冷卻；厚度自動控制；產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)；傳統(tǒng)熱軋寬帶鋼軋機采用的特色技術(shù)1 文獻(xiàn)綜述1.1 熱軋板帶鋼發(fā)展歷史1.1.1 熱軋板帶鋼生產(chǎn)的發(fā)展史熱軋板帶鋼軋機的發(fā)展已有70

6、多年歷史，汽車工業(yè)、建筑工業(yè)、交通運輸業(yè)等的發(fā)展，使得熱軋及冷軋薄鋼板的需求量不斷增加，從而促使熱軋板帶鋼軋機的建設(shè)獲得了迅速和穩(wěn)定的發(fā)展。從提高生產(chǎn)率和產(chǎn)品尺寸精度、節(jié)能技術(shù)、提高成材率和板形質(zhì)量、節(jié)約建設(shè)投資、減少軋制線長度實現(xiàn)緊湊化軋機布置到熱連軋機和連鑄機的直接連接布置，熱軋板帶鋼生產(chǎn)技術(shù)經(jīng)歷了不同的發(fā)展時期。1960年以前建設(shè)的熱帶鋼軋機稱第一代熱帶鋼軋機。這一時期熱帶鋼軋機技術(shù)發(fā)展比較緩慢,其中最重要的技術(shù)進(jìn)步是將厚度自動控制（AGC）技術(shù)應(yīng)用于精軋機，從根本上改善了供給冷軋機的原料板帶鋼的厚度差。20世紀(jì)六、七十年代是熱軋板帶鋼軋機發(fā)展的重要時期。同時連鑄技術(shù)發(fā)展成熟，促使熱連軋

7、機從最初使用鋼錠到使用連鑄坯，從而大幅度提高產(chǎn)量并能夠為冷軋機提供更大的鋼卷。熱軋板帶鋼軋機的生產(chǎn)工藝過程是鋼鐵工業(yè)生產(chǎn)中自動化控制技術(shù)最發(fā)達(dá)的工序。60年代后新建的熱帶鋼軋機很快采用了軋制過程計算機控制，將熱軋板帶鋼軋機的發(fā)展推向一個新的發(fā)展階段，這一時期新建的軋機稱為第二代熱帶鋼軋機。1969年至1974年在日本和歐洲新建的軋機稱為第三代熱帶鋼軋機。20世紀(jì)80年代，板帶鋼生產(chǎn)更加注重產(chǎn)品質(zhì)量，同時對于低凸度帶材需求量不斷增長，這使板帶鋼板形控制技術(shù)成為熱軋板帶鋼軋制技術(shù)重要課題之一。90年代，熱軋板帶鋼在工藝方面有重大突破，1996年日本川崎鋼鐵公司成功開發(fā)無頭連續(xù)軋制板帶鋼技術(shù)，解決了

8、在常規(guī)熱連軋機上生產(chǎn)厚度0.81.2 mm超薄帶鋼一系列技術(shù)難題。熱連軋生產(chǎn)線的產(chǎn)品規(guī)格最薄達(dá)0.8mm,但實際生產(chǎn)中并不追求軋制最薄規(guī)格，因為薄規(guī)格生產(chǎn)的故障率高,輥耗大,噸鋼酸洗成本高等。待技術(shù)發(fā)展到故障率等降低后,才能經(jīng)濟地批量生產(chǎn)。1.1.2 我國熱軋板帶鋼生產(chǎn)的發(fā)展史我國熱連軋帶鋼的發(fā)展,大體經(jīng)歷了三個階段:第一階段,以大企業(yè)為主,以解決企業(yè)有無為主要目的的初期發(fā)展階段。這個時期熱軋板帶鋼軋機建設(shè)只能靠國家投入,由于資金、技術(shù)等限制,軋機水平參差不齊。1989投產(chǎn)的寶鋼2050mm軋機代表了當(dāng)時國際先進(jìn)水平,采用了一系列最先進(jìn)的熱連軋生產(chǎn)技術(shù)。但是,這個時期投產(chǎn)的二手設(shè)備則是國外五六

9、十年代的裝備 ( 1994年投產(chǎn)的太鋼1549mm軋機、梅鋼1422mm軋機) ,整體技術(shù)水平相對落后,在安裝過程中進(jìn)行了局部改造 ,但整體技術(shù)水平提高有限。還有兩套國產(chǎn)軋機投產(chǎn): 1980年投產(chǎn)的本鋼1700mm軋機和1992年投產(chǎn)的攀鋼1450mm軋機，這兩套軋機的整體水平不高，產(chǎn)品與國際水平差距較大。但在當(dāng)時條件下,這幾套軋機滿足了國民經(jīng)濟建設(shè)的需要，同時培養(yǎng)了一大批技術(shù)人才。 第二階段,全面提高技術(shù)水平,瞄準(zhǔn)世界最高、最新技術(shù)，全面引進(jìn)階段。20世紀(jì)90年代以后,各大企業(yè)均以引進(jìn)國外最先進(jìn)技術(shù)為主。如1999年投產(chǎn)的鞍鋼 1780mm軋機、1996年投產(chǎn)的寶鋼1580mm軋機 ,是世界

10、傳統(tǒng)熱連軋帶鋼軋機最先進(jìn)水平的代表,除通?，F(xiàn)代化軋機采用的先進(jìn)技術(shù)以外,還采用了軋線與連鑄機直接連接的布置形式,板坯定寬壓力機, PC板形控制系統(tǒng),強力彎輥系統(tǒng)，軋輥在線研磨,中間輥道保溫技術(shù)和帶坯邊部感應(yīng)加熱技術(shù)，軋機全部采用交流同步電機和GTO電源變換器及4級計算機控制，精軋機采用了全液壓壓下及AGC技術(shù)。國內(nèi)還引進(jìn)了三套薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,即1999年投產(chǎn)的珠鋼1500mm薄板坯生產(chǎn)線、邯鋼1900mm薄板坯生產(chǎn)線和2001年投產(chǎn)的包鋼1750mm薄板坯生產(chǎn)線，這些生產(chǎn)線是當(dāng)時世界最先進(jìn)的薄板坯生產(chǎn)線。這些生產(chǎn)線的引進(jìn)使我國擁有了新一代熱連軋帶鋼生產(chǎn)技術(shù)。第三階段,這個階段是近幾年開始

11、的,是以提高效益、調(diào)整品種結(jié)構(gòu)、滿足市場需要和提高企業(yè)競爭能力為目的的發(fā)展階段。由于近年國家經(jīng)濟快速發(fā)展,對鋼材需求不斷增加,因此除國營大中型企業(yè)外,中小型企業(yè),甚至民營企業(yè)都把生產(chǎn)寬帶鋼作為今后發(fā)展的重點,或引進(jìn)或采用國產(chǎn)技術(shù),或建設(shè)傳統(tǒng)熱連軋寬帶鋼軋機或建設(shè)薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線。同時,這個階段對引進(jìn)的二手軋機和原技術(shù)較落后的國產(chǎn)軋機進(jìn)行了全面技術(shù)改造,使其達(dá)到了現(xiàn)代化水平。國外剛出現(xiàn)的半無頭軋制技術(shù)、鐵素體加工技術(shù)、高強度冷卻技術(shù)、新型卷取機等,在一些軋機上也已應(yīng)用。目前我國熱連軋技術(shù)裝備已完全擺脫落后狀態(tài),并已處于世界先進(jìn)水平之列。1.2 熱連軋技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1 帶鋼生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)

12、步最近十幾年,熱連軋技術(shù)有了很大的進(jìn)步,在熱軋帶鋼軋機布置形式的發(fā)展方面,總結(jié)起來,主要有六種形式：1.典型的傳統(tǒng)熱帶鋼連軋機組,這種機組通常是2架粗軋機,7架精軋機,2臺地下卷取機,年總產(chǎn)量350550萬t ,生產(chǎn)線的總長度400500m,有一些新建的機組裝備了定寬壓力機( SP)。這類軋機采用的鑄坯厚度通常為200250mm,特點是產(chǎn)量高,自動化程度高,軋制速度高(20 m/ s 以上),產(chǎn)品性能好。2.緊湊型的熱連軋機,通常機組的組成為1架粗軋機,1臺中間熱卷箱,56架精軋機,12臺地下卷取機,生產(chǎn)線長度約300m ,年產(chǎn)量200300萬t。采用的鑄坯厚度200mm 左右,投資比較少,生

13、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14 m/ s左右) 。3.新型的爐卷軋機機組,通常采用1臺粗軋機,1臺爐卷軋機,12臺地下卷取機,產(chǎn)量約100萬t ,其中有的生產(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。4.熱軋帶鋼的另一生產(chǎn)形式是薄板坯連鑄連軋,按結(jié)晶器的形式不同,分別有多種形式,如SMS開發(fā)的CSP、DANIELY開發(fā)的H2FRL等,由薄板坯鑄機、加熱爐和軋機組成,剛性連接,鑄坯厚5090mm,產(chǎn)量120200萬t ,軋機的布置形式有粗軋加精軋為2 + 5布置,1+ 6布置,也有7架精軋機組成的生產(chǎn)線。薄板坯連

14、鑄連軋的特點是生產(chǎn)周期短、產(chǎn)品強度高、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。5.國外發(fā)展的無頭(半無頭)軋制技術(shù),日本是在傳統(tǒng)的粗軋機后設(shè)立熱卷箱,飛焊機,把中間坯前一坯的尾部和下一坯的頭部焊接在一起,進(jìn)入精軋機組時形成無頭的帶鋼進(jìn)行軋制,在卷取機前再由飛剪剪斷,該生產(chǎn)線可以20 m/ s的速度軋制生產(chǎn)。0. 81. 3 mm厚的帶鋼。德國發(fā)展的是半無頭軋制技術(shù),他們利用薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)線,鑄造較長的鑄坯,如200m,進(jìn)人精軋,并且軋后進(jìn)行剪切,在精軋機組中形成有限的無頭連軋。這種生產(chǎn)線的特點是適合于穩(wěn)定生產(chǎn)薄規(guī)格的帶鋼,減少了薄規(guī)格帶鋼生產(chǎn)中的軋廢和工具損

15、失。歐洲還在開發(fā)基于薄板坯連鑄連軋技術(shù)的無頭軋制技術(shù),通過進(jìn)一步提高鑄坯的拉速,使連軋機和連鑄機的速度得到匹配,實現(xiàn)真正的連鑄連軋。6.正在開發(fā)的生產(chǎn)熱帶鋼的技術(shù)是薄帶直接連鑄并軋制的技術(shù),鋼水在2 個輥中鑄成56mm的帶鋼,經(jīng)過1架或2架軋機進(jìn)行小變形的軋制和平整,生產(chǎn)出熱帶鋼卷。歐洲、日本和澳大利亞都進(jìn)行過類似的試驗,2004年美國NUCOR建立了工業(yè)試驗廠,德國的THYSSEN-KRUPP也建立了相同的試驗工廠,據(jù)介紹年產(chǎn)50萬t的帶鋼廠已經(jīng)試驗成功,但是關(guān)于生產(chǎn)的穩(wěn)定性、成本、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品范圍和應(yīng)用領(lǐng)域的進(jìn)一步報道尚未見到。1.2.2 熱帶鋼裝備技術(shù)進(jìn)步現(xiàn)在熱連軋機很多的技術(shù)發(fā)展依然

16、集中在板形、厚度精度、溫度與性能的精準(zhǔn)控制、表面的質(zhì)量控制等方面,比如廣泛使用的強力彎輥(WRB)系統(tǒng)、工作輥竄輥( HCW、CVC)和對輥交叉( PC)技術(shù),工作輥的精細(xì)冷卻、高精度的數(shù)學(xué)模型的不斷改進(jìn)等,都使熱軋產(chǎn)品的質(zhì)量不斷提高。值得提出的新型軋機技術(shù)是日本2000年發(fā)明的在熱連軋機組的最后3個機架上采用單輥驅(qū)動和不同輥徑工作輥軋制技術(shù)(SRDD),該技術(shù)是軋制中驅(qū)動大直徑的下工作輥(直徑620mm),而較小直徑的上工作輥從動,其優(yōu)點是軋制中有剪應(yīng)力產(chǎn)生,降低軋制力、減少邊降和增大壓下量。在國內(nèi)稱為異步軋制技術(shù),國內(nèi)的實驗室實驗也表明,該生產(chǎn)方法對降低軋制力有明顯的效果。在目前的情況下用

17、低溫大變形生產(chǎn)超細(xì)晶粒鋼和超高強度鋼,這種設(shè)備是很有效的,但是關(guān)于質(zhì)量、穩(wěn)定性等方面尚無進(jìn)一步的報道。所有新建的軋機都有完善的檢測技術(shù)和手段,如厚度、寬度、速度、凸度、平直度、表面等,使帶鋼的精度更高,質(zhì)量更好。1.3 我國熱軋板帶鋼發(fā)展趨勢1.3.1 近代熱軋板帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主要趨向1.熱軋板帶材短流程、高效率化。這方面的技術(shù)發(fā)展主要可分兩個層次：(1)常規(guī)生產(chǎn)工藝的革新。為了大幅度簡化工藝過程，縮短生產(chǎn)流程，充分利用冶金熱能，節(jié)約能源與金屬等各項消耗，提高經(jīng)濟效益，不僅充分利用連鑄板坯為原料，而且不斷開發(fā)和推廣應(yīng)用連鑄板坯直接熱裝與直接軋制技術(shù)。(2)薄板坯和薄帶坯的連鑄連軋和連續(xù)鑄軋

18、技術(shù)是近十年來興起的冶金技術(shù)的大革命，隨著這一技術(shù)的逐步完善，必將成為今后建設(shè)熱軋板帶材生產(chǎn)線的主要方式。2.生產(chǎn)過程連續(xù)化。近代熱軋生產(chǎn)過程實現(xiàn)了連續(xù)鑄造板坯、連續(xù)軋制和連鑄與軋制直接銜接連續(xù)化生產(chǎn)，使生產(chǎn)的連續(xù)化水平大大提高。3.采用自動控制不斷提高產(chǎn)品精度和板形質(zhì)量。在板帶材生產(chǎn)中，產(chǎn)品的厚度精度和平直度是反映產(chǎn)品質(zhì)量的兩項重要指標(biāo)。由于液壓壓下厚度自動控制和計算機控制技術(shù)的采用，板帶縱向厚度精度已得到了顯著提高。但板帶橫向厚度(截面)和平直度(板形)的控制技術(shù)往往尚感不足，還急待開發(fā)研究。為此而出現(xiàn)了各種高效控制板形的軋機、裝備和方法。這是近代板帶軋制技術(shù)研究開發(fā)最活躍的一個領(lǐng)域。4.

19、發(fā)展合金鋼種及控制軋制、控制冷卻與熱處理技術(shù)，以提高優(yōu)質(zhì)鋼及特殊鋼帶的組織性能和質(zhì)量。利用錳、硅、釩、欽、銀等微合金元素生產(chǎn)低合金鋼種，配合連鑄連軋、控軋控冷或形變熱處理工藝，可以顯著提高鋼材性能。近年來，由于工業(yè)發(fā)展的需要，對不銹鋼板、電工鋼板(硅鋼片)、造船鋼板、深沖鋼板等生產(chǎn)技術(shù)的提高特別注意。各種控制鋼板組織性能的技術(shù)，包括對組織性能預(yù)報控制技術(shù)得到了開發(fā)研究和重視。1.3.2 我國熱帶軋機的發(fā)展趨勢1.熱軋帶鋼軋機建設(shè)進(jìn)一步發(fā)展。近年我國熱連軋帶鋼生產(chǎn)發(fā)展極其迅速，邯鋼、南鋼、安鋼、武鋼、宣鋼、承鋼等也正在規(guī)劃建設(shè)熱帶軋機。如果所有軋機全部建成,產(chǎn)能得到發(fā)揮,則帶鋼產(chǎn)量將很可觀,我國

20、鋼材板帶比低、薄板長期供不應(yīng)求的狀況將根本改變。2.軋機的國產(chǎn)化率逐步提高。進(jìn)入21世紀(jì)以后,除熱連軋帶鋼產(chǎn)量大幅度提高、軋機建設(shè)快速發(fā)展以外,軋機國產(chǎn)化問題也有了長足進(jìn)步。設(shè)計產(chǎn)能在300萬噸以上的1780熱軋生產(chǎn)線有,如安鋼1780機組380萬噸,天鐵1780機組380萬噸，北臺1780機組400萬噸等,由國內(nèi)總承包,裝備全部國內(nèi)設(shè)計制造,少量關(guān)鍵件在國外自主采購。國內(nèi)裝備雖然在整體技術(shù)水平上與外國先進(jìn)水平有一定差距,但已達(dá)到較高水平,以鞍鋼1700mm軋機為例,其質(zhì)量水平與其1780mm軋機相差不大。國產(chǎn)裝備的另一優(yōu)勢是價格優(yōu)勢。如引進(jìn)國外的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線一般需投資2023億人民幣

21、,但采用國產(chǎn)中等厚度薄板坯僅需1517億人民幣,其產(chǎn)量與國外生產(chǎn)線基本相同。3.世界最新技術(shù)不斷被采用。目前國內(nèi)已建和在建熱軋生產(chǎn)線中采用了許多最新技術(shù),如半無頭軋制技術(shù),其在國外剛開發(fā)不久,國內(nèi)已有多條生產(chǎn)線采用或預(yù)留 (唐鋼、馬鋼、漣鋼、本鋼、通鋼等)；如高性能控制器,西門子剛推出新一代閉環(huán)工藝與傳動控制器 TDC,國內(nèi)已有太鋼 1549mm軋機、武鋼2250mm軋機采用,北京科技大學(xué)國家軋制中心承擔(dān)的萊鋼 1500mm軋機自動化控制系統(tǒng)也采用了該控制器,使我國緊跟國外最先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展。事實表明,在采用最新技術(shù)方面熱連軋領(lǐng)域已處于國際前沿水平。1.4 熱軋板帶鋼的生產(chǎn)工藝及其特點1.4.1

22、 常規(guī)熱連軋工藝常規(guī)厚板坯熱連軋生產(chǎn)工藝具有諸多特點: (1)生產(chǎn)能力大；(2)產(chǎn)品品種規(guī)格范圍寬、產(chǎn)品精度高、質(zhì)量穩(wěn)定,規(guī)格可覆蓋全部板材產(chǎn)品,產(chǎn)品最寬可達(dá)2000mm 以上,可生產(chǎn)包括汽車板、家電板、硅鋼、管線板、造船板、容器板等高純凈度、高精度和高強度的全部熱軋產(chǎn)品；(3)生產(chǎn)效率高、成材率高、自動化程度高；(4)壓縮比大于其他各種工藝；(5)近年來常規(guī)板坯連鑄和熱連軋工藝取得突破性進(jìn)展,包括連鑄坯熱送熱裝和直接軋制技術(shù)、無頭軋制技術(shù)、連鑄板坯結(jié)晶器在線調(diào)寬技術(shù)、定寬壓力機調(diào)寬技術(shù)等。因此目前這種生產(chǎn)工藝仍是大型或特大型鋼鐵聯(lián)合企業(yè)建設(shè)熱軋寬帶鋼軋機的首選。由于連鑄連軋工藝生產(chǎn)環(huán)節(jié)多、工

23、藝流程長、占地面積大、能耗較高,因此生產(chǎn)成本相對較高；生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)高檔產(chǎn)品時,需配備技術(shù)含量高的煉鋼、精煉和連鑄設(shè)施,投資相應(yīng)增大；此外,生產(chǎn)超薄帶鋼的難度大,生產(chǎn)成本高。1.4.2 薄(中，厚)板坯連鑄連軋工藝由于薄板坯 (厚度為50mm)連鑄連軋時鑄坯薄、拉速高,易產(chǎn)生縱向裂紋,因而造成板坯表面質(zhì)量差,組織不均勻,限制了很多品種的生產(chǎn)。在對于表面光潔度要求不高的場合下，其產(chǎn)品能夠部分取代冷軋產(chǎn)品，省去冷軋各個環(huán)節(jié)。尤其坯料連續(xù)鑄造后，在軋制前僅有一次補熱，生產(chǎn)過程得到簡化，降低了成本。為了擴大生產(chǎn)品種,將出結(jié)晶器的鑄坯厚度增加到90mm,經(jīng)軟壓下后減薄到70mm ,形成中薄板坯連鑄連軋的生產(chǎn)方

24、式,可實現(xiàn)鐵素體軋制,能生產(chǎn)包晶鋼等。中厚板坯連鑄連軋也是在薄板坯連鑄的基礎(chǔ)上,將鑄坯厚度增至90150mm,軋制工藝和設(shè)備配置接近常規(guī)工藝,使帶坯溫度和性能更均勻,生產(chǎn)品種不斷擴大,逐步接近常規(guī)工藝生產(chǎn)的品種范圍。薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)工藝具有的特點是: (1)生產(chǎn)能力適中,適合中型鋼鐵企業(yè)生產(chǎn)板材, 2流連鑄機經(jīng)濟規(guī)?？蛇_(dá)250萬t左右；(2)布置緊湊、設(shè)備重量輕、廠房面積小、流程短、能源和動力消耗較少、生產(chǎn)運行成本較低；(3)采用半無頭軋制工藝 ,適合批量生產(chǎn)1.5mm以下薄規(guī)格熱軋板 ,實現(xiàn)“以熱代冷”；(4)生產(chǎn)一般用途板材和超薄帶鋼的市場競爭力較強。由于薄板坯連鑄拉坯速度較高 ,因而鑄

25、坯易產(chǎn)生橫向角裂和表面縱裂等缺陷 ,使帶鋼表面質(zhì)量不及常規(guī)工藝產(chǎn)品水平；此外,也不利于生產(chǎn)要求壓縮比較大的品種。目前,薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)的產(chǎn)品只能覆蓋板材品種的70 %80 % ,還有相當(dāng)一部分產(chǎn)品 ,如汽車面板、超深沖板和表面質(zhì)量要求高的板材、高鋼級管線板、奧氏體不銹鋼板、部分高碳鋼板等尚處于開發(fā)試驗階段。鑒于此,世界上已投產(chǎn)的40多條薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線,中低檔產(chǎn)品約占80%。中等厚度板坯連鑄連軋工藝的拉坯速度處于薄板坯與傳統(tǒng)厚板坯之間,連鑄坯內(nèi)在質(zhì)量有很大提高,板材質(zhì)量優(yōu)于薄板坯工藝。因此學(xué)術(shù)界認(rèn)為,該工藝在理論上生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量有可能與常規(guī)工藝接近,可達(dá)到傳統(tǒng)厚板坯的水平。1.5 熱軋板

26、帶新生產(chǎn)工藝對軋機裝備的要求熱帶鋼連軋機在現(xiàn)代軋鋼工藝中可以認(rèn)為是比較成熟的技術(shù)和設(shè)備,裝備的發(fā)展也是圍繞著上述的一些新工藝進(jìn)一步優(yōu)化的過程,傳統(tǒng)的熱軋工藝與上述的一些新工藝相比,除在設(shè)備布置上帶來變化之外,在溫度制度、速度制度、變形制度上也有所變化,這些變化對軋機裝備的設(shè)計提出了新的要求。薄板坯連鑄連軋工藝的溫度制度,較傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝有較大不同,板坯溫度均勻,溫差不大于10,且在軋制過程中板坯頭部進(jìn)入軋機,板坯的其他部分仍在爐內(nèi)保溫,不存在溫降問題。傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn),由于在軋制過程中存在溫度降,為避免因溫度降造成的頭尾溫差,產(chǎn)生的厚度精度差,板形不好和性能不均勻一致等質(zhì)量問題,在軋制過

27、程中必須要升速軋制。而薄板坯連鑄連軋工藝,不存在上述問題,軋機生產(chǎn)能力遠(yuǎn)大于連鑄機的生產(chǎn)能力,即使兩臺連鑄機供坯,軋機的生產(chǎn)能力也是有富裕的。因此沒有必要進(jìn)行升速軋制。薄板坯連鑄連軋工藝中每架軋機壓下率較傳統(tǒng)熱軋機的壓下率高, 軋機負(fù)荷較傳統(tǒng)軋機要高,這是由薄板坯連鑄連軋采用大壓下和高剛度軋制工藝決定的。但不采用升速軋制對軋機減少負(fù)荷有所幫助。在設(shè)計中要對機架、軋輥進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計,特別是為降低軋制力在后幾架軋機上盡量采用小直徑工作輥。在生產(chǎn)中由于軋制壓力增加,板形控制與厚度控制比傳統(tǒng)軋制有更高的要求。1.5.1 板形、板厚控制技術(shù)在新生產(chǎn)工藝中的應(yīng)用板形控制是帶鋼軋機的關(guān)鍵技術(shù),各軋機制造商在此

28、方面都下大力氣開發(fā),呈現(xiàn)出多種板形控制技術(shù)。這些技術(shù)可大致分為工藝方法和設(shè)備方法。從設(shè)備方法來講,主要有原始凸度法、液壓彎輥法,調(diào)整軋輥凸度法,軋輥變形自補償法,階梯形支承輥法,抽動軋輥法,在線磨輥法,軋輥交叉法等。其中抽動軋輥法中的CVC、HC結(jié)合彎輥技術(shù)得到廣泛應(yīng)用,交叉輥法的PC軋機,其板形控制能力較強,綜合性能優(yōu)良,是目前發(fā)展較快的板形控制法,但交叉軋輥帶來的較大的軸向力給設(shè)備設(shè)計帶來不便,且交叉機構(gòu)較為復(fù)雜,是其得到廣泛應(yīng)用的巨大障礙。板厚自動控制技術(shù)方面,液壓AGC已得到普遍的認(rèn)可,采用短行程壓下缸,以減少油柱高度提高響應(yīng)速度,已成為業(yè)界的共識。1.5.2 除鱗技術(shù)的發(fā)展熱軋帶鋼在

29、軋制過程中除鱗效果的好壞,直接影響到帶卷產(chǎn)品的質(zhì)量。傳統(tǒng)熱軋帶鋼生產(chǎn),均采用高壓水除鱗系統(tǒng),水壓達(dá)1518MPa,采用多次除鱗,即粗軋前、精軋前及機架間進(jìn)行除鱗。隨著薄板坯連鑄連軋工藝的出現(xiàn),給除鱗技術(shù)帶來了一個新課題,薄板坯的氧化鐵皮在板坯表面很薄且很粘,氧化鐵皮很難去除,因此高壓水鱗系統(tǒng)水壓高達(dá)到35MPa,在奧鋼聯(lián)的實驗機組上水壓曾高達(dá)55MPa。提高水壓對除鱗有一定作用, 但帶來一些問題, 如高壓系統(tǒng)的維修保養(yǎng)工作量增加,事故率增加。進(jìn)一步優(yōu)化除鱗機噴嘴到板坯表面的距離和角度,以達(dá)到更高的除鱗效果；開發(fā)新型高壓水流量噴嘴,使水流壓力高,且沖擊到板坯表面的水量小,從而減少板坯表面溫降,這

30、是高壓水除鱗設(shè)備的發(fā)展方向。1.6 今后熱軋板帶鋼的發(fā)展趨勢1.6.1 熱軋寬帶鋼發(fā)展方向熱軋板寬帶鋼以深沖鋼板、耐腐蝕高強度熱軋鋼板、成型性優(yōu)異的高強及超高強鋼板、超寬幅汽車鋼板、熱鍍鋅鋼板、超細(xì)晶高強度鋼板為發(fā)展目標(biāo)。由于將采用無頭軋制技術(shù)、薄板坯連鑄連軋工藝、控制冷卻技術(shù)等軋制工藝生產(chǎn)熱軋薄帶鋼，因此可以較好地控制熱軋帶鋼的組織和性能。在冷卻技術(shù)方面，以溫度預(yù)測模型為基礎(chǔ)，采用細(xì)分的冷卻箱和緩慢冷卻裝置，開發(fā)高精度的冷卻系統(tǒng)，對鋼材的組織和性能進(jìn)行控制。從超薄熱軋帶鋼的市場需求和生產(chǎn)現(xiàn)狀可看出“以熱代冷”的鋼鐵市場走向決定了超薄熱軋帶鋼生產(chǎn)總體趨勢是供不應(yīng)求，同時也表明了超薄熱軋帶鋼將成

31、為熱軋寬帶鋼的另一個發(fā)展方向?？梢灶A(yù)見，采用無頭軋制和低溫軋制工藝將是薄板坯連鑄直接軋制生產(chǎn)超薄帶鋼的主要發(fā)展方向。1.6.2 熱軋窄帶鋼發(fā)展方向增大帶鋼產(chǎn)品的優(yōu)質(zhì)比，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，開拓?zé)彳堈瓗т摦a(chǎn)品應(yīng)用新領(lǐng)域。目前熱軋窄帶鋼生產(chǎn)廠在提高質(zhì)量、降低消耗、降低成本、擴大品種的前提下，將小家電、小五金、家具、自行車零件等深加工企業(yè)所需多層次優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)低合金鋼、高錳鋼、不銹鋼等高質(zhì)量帶鋼作為主導(dǎo)產(chǎn)品，徹底改變只以焊管為主要供貨方向的局面，建設(shè)新熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線，所軋產(chǎn)品規(guī)格處于寬帶軋機產(chǎn)品的下限之外，從而可以代替部分冷軋產(chǎn)品。如用厚度小于1.5mm的熱軋窄帶鋼替代冷軋帶鋼，可以減少冷軋軋程

32、，大幅度降低生產(chǎn)成本，提高軋機的效率。向薄、寬、厚方向發(fā)展。生產(chǎn)薄規(guī)格帶鋼，可滿足薄壁焊管廠提高成材率、降低生產(chǎn)成本的需要；生產(chǎn)寬規(guī)格帶鋼，占領(lǐng)熱軋中寬帶鋼(寬度一般大于500mm的產(chǎn)品空間；生產(chǎn)厚規(guī)格帶鋼，開發(fā)輕鋼結(jié)構(gòu)。輕鋼結(jié)構(gòu)用來制作工業(yè)廠房、辦公大樓、體育場館、商業(yè)超市、倉庫等，目前廣泛使用寬200mm350mm、厚6mm30mm、長3m12m中板及板卷，熱窄帶鋼比中板便宜600元/t700元/t，如能用窄帶鋼代替中板，將使整個鋼結(jié)構(gòu)工程成本有較大幅度下降9。1.7 本設(shè)計的目的和意義本設(shè)計是年產(chǎn)300萬噸的1780熱軋板帶鋼車間工藝設(shè)計。產(chǎn)品規(guī)格為：（2.010.0）×（70

33、01600）mm。所用鋼種為：普碳鋼、合金結(jié)構(gòu)鋼、不銹鋼（約含25%）。帶鋼是有一個比較特殊的鋼鐵產(chǎn)品，其直供比例非常高，40%以上直接進(jìn)入廠家，目前帶鋼有時也作為冷彎型鋼的坯料，廣泛用于制造小五金、自行車車架、輪圈、彈簧片、鋸條等。通過對近五年的統(tǒng)計，可看出帶鋼消費正以一個較快的速度發(fā)展。在國內(nèi)外帶鋼生產(chǎn)逐漸減少的情況下，我國作為一個發(fā)展中國家，對帶鋼的需求不斷增加，雖然受汽車等產(chǎn)業(yè)規(guī)模的限制，但五金產(chǎn)品國內(nèi)外需求量都較大。同時我國現(xiàn)在基礎(chǔ)建設(shè)規(guī)模很大，對焊管、型材的需求也相應(yīng)增加，帶鋼的需求仍保持較高水平。本設(shè)計課題是年產(chǎn)300萬噸的1780熱軋板帶鋼生產(chǎn)車間。這是一個大型的軋鋼車間，其投

34、資大，消耗大，生產(chǎn)量大。板帶鋼是我國鋼鐵生產(chǎn)的主打產(chǎn)品，需求量很大。目前我國帶鋼產(chǎn)能在5500萬噸左右，但今后幾年市場需求仍然會有較大增長。另外帶鋼的延伸產(chǎn)品還有一定市場空間，如裝潢用的五金材料，發(fā)展十分快，不少五金產(chǎn)品出口到東南亞、歐美等國際市場，拉動了國內(nèi)的帶鋼生產(chǎn)。由于市場對板帶鋼的需求仍然很大，而且在近幾年不會下降，因此該大型生產(chǎn)車間的建立是可行的。帶鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展至今已有80多年的歷史，現(xiàn)在已經(jīng)是第四代軋機，板形控制技術(shù)目前也已經(jīng)發(fā)展得較為成熟。在相關(guān)技術(shù)比較完善的情況下，建立大型軋鋼廠可以節(jié)約很多在技術(shù)改進(jìn)上的投資，可以在建成時就采用目前最先進(jìn)的技術(shù)，還可以借鑒其他車間的生產(chǎn)經(jīng)驗，

35、少走一些彎路，一步到位。西部地大物博，礦產(chǎn)資源很豐富，很多還處于待開發(fā)狀態(tài)。我國現(xiàn)在進(jìn)行西部大開發(fā)，對西部地區(qū)在財力，物力上大力扶持，大力進(jìn)行基礎(chǔ)項目的建設(shè)，如能源，交通等。因此，在西部建立一個大型軋鋼廠不僅可以滿足西部地區(qū)對板帶鋼的大量需求，而且由于西部人口密度較東部小，不會占用太多人口居住地，這在地理上是一個很大的優(yōu)勢。西部目前的交通狀況比以前改進(jìn)了很多，而且作為國家重點建設(shè)這一狀況仍在完善，因此原材料的運輸不再是一個主要的問題。綜上所述，本設(shè)計的選題是有意義且可以實現(xiàn)的。1.8 本設(shè)計的重點問題及解決辦法本設(shè)計重點研究的問題是熱軋廠熱裝熱送問題。連鑄坯熱送熱裝指的是把無缺陷的鑄坯在熱狀態(tài)

36、下送到軋鋼加熱爐加熱，然后再送到軋機進(jìn)行軋制。連鑄與熱軋之間的連接方式有四種：(1)冷裝工藝(CHR)。(2)連鑄坯熱裝工藝(HCR)。(3)連鑄坯直接熱裝工藝(DHCR)。(4)連鑄坯直接軋制工藝(DR)。該技術(shù)是一項集冶煉、連鑄、判定、入庫、轉(zhuǎn)運、組批裝爐、軋制成材等諸多技術(shù)和管理于一身的系統(tǒng)工程，連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的實施，必須解決好如下幾個主要問題：（1）煉鋼、軋鋼工序廠址地理位置要鄰近，工藝設(shè)備要適合熱送熱裝要求。（2）煉鋼、連鑄及軋鋼工序的綜合生產(chǎn)狀況正常穩(wěn)定，工序能力大致匹配。（3）為保證冶煉、連鑄和軋機的連續(xù)性生產(chǎn)，必須提高生產(chǎn)過程的可靠性。（4）由于連鑄坯缺陷難以在線清理，煉鋼

37、、連鑄工序必須具備無缺陷連鑄坯的生產(chǎn)技術(shù)。（5）為保證連鑄坯的熱裝溫度，提高熱裝效果，連鑄工序必須具有高溫出坯能力和鑄坯輸送過程中的保溫技術(shù)以及連鑄坯的熱裝爐技術(shù)。根據(jù)連鑄坯熱送熱裝的特點，設(shè)計中擬采用以下解決思路：（1）連鑄坯流轉(zhuǎn)方式，連鑄坯熱送均采用輥道輸送到熱軋車間加熱爐，輥道上采取了一定的隔熱保溫措施。熱裝溫度一般達(dá)600700，有的高達(dá)800以上。（2）連鑄坯裝爐及加熱控制，當(dāng)連鑄坯熱送到熱軋生產(chǎn)線時，經(jīng)驗收及組批后，用長行程裝鋼機或輥道將熱坯送入加熱爐，由計算機在線控制加熱爐的加熱溫度。（3）組織無缺陷連鑄坯生產(chǎn)，加強各類事故的管理。例如：鑄坯表面縱裂是在結(jié)晶器內(nèi)產(chǎn)生，并在二冷段進(jìn)

38、一步擴展形成的。為了減少表面縱裂的發(fā)生率，在生產(chǎn)中應(yīng)改進(jìn)結(jié)晶器冷卻和二次冷卻工藝。（4）在板坯庫和加熱爐之間設(shè)有保溫坑，以滿足熱裝熱送工藝需要。2 建廠依據(jù)及產(chǎn)品大綱2.1 建廠依據(jù)我國已建立的熱連軋生產(chǎn)線已超過70條，設(shè)計產(chǎn)品的規(guī)格最薄達(dá)到0.8mm，欲以熱軋產(chǎn)品取代冷軋。但目前經(jīng)濟可生產(chǎn)的規(guī)格遠(yuǎn)在1.5mm以上。如一些薄板坯車間，在薄規(guī)格生產(chǎn)時故障率高，輥耗大，過渡軋材多，均勻加熱難，板型控制難度大，廢品率高。這樣按綜合成本計算，熱軋超薄板與用熱軋2.0mm作原料，冷軋生產(chǎn)1.0mm的帶鋼成本相當(dāng)，甚至更高，質(zhì)量還遠(yuǎn)不如冷軋。本溪傳統(tǒng)熱軋廠曾經(jīng)介紹，采用傳統(tǒng)軋機，降低精軋入口中間坯的厚度，

39、成功軋出1.5mm薄帶。寶鋼2050軋機采用升速軋制也能穩(wěn)定生產(chǎn)1.5mm薄板，甚至試軋過1.2mm。其成功關(guān)鍵在于帶鋼軟，中間坯厚度小和中間坯凸度穩(wěn)定。本設(shè)計熱軋帶卷下限定為1.2mm，上限為25.4mm，工藝設(shè)備應(yīng)當(dāng)選擇成熟技術(shù)，確保投產(chǎn)后能夠順利方便生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品。2.2 產(chǎn)品大綱產(chǎn)品大綱是進(jìn)行車間設(shè)計的主要依據(jù)，不同規(guī)格、不同品種、不同質(zhì)量決定不同的生產(chǎn)工藝和設(shè)備選擇水平，即確定軋機形式和組成以及其他各項設(shè)備與水平。因而產(chǎn)品大綱是車間今后組織生產(chǎn)的依據(jù)，產(chǎn)品方案一旦確定，不但規(guī)定了車間的類型，同時也規(guī)定了車間生產(chǎn)品種的方向，產(chǎn)品大綱的主要內(nèi)容包括：A、車間生產(chǎn)的鋼種和生產(chǎn)的規(guī)模；B、各

40、類產(chǎn)品的品種和規(guī)格；C、各類產(chǎn)品的數(shù)量和其在總產(chǎn)量中所占的比例等。所以編制產(chǎn)品方案時應(yīng)注意以下問題：1. 滿足國民經(jīng)濟發(fā)展對產(chǎn)品的需要，根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟重要部門對鋼材的需要。2. 考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡，要正確處理長遠(yuǎn)與當(dāng)前，局部與整體的關(guān)系，做到供求適應(yīng)，品種平衡，產(chǎn)銷對路，布局合理。3. 考慮軋機的生產(chǎn)能力的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。4. 考慮建廠地區(qū)資源的供應(yīng)條件，物資和材料運輸?shù)那闆r。5. 要適應(yīng)當(dāng)前對外開放，對內(nèi)搞活的經(jīng)濟形式需要，要使設(shè)計車間工藝與設(shè)備達(dá)到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化，與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌，為走向國際市場做好

41、準(zhǔn)備。本設(shè)計考慮以上幾點，以唐山為基地，面向全世界，制定產(chǎn)品大綱如下：按照設(shè)計任務(wù)書，本車間設(shè)計年產(chǎn)300萬噸/年其中汽車板用鋼20%，優(yōu)質(zhì)鋼60%，管線鋼占20%。2.2.1 原料規(guī)格選擇本設(shè)計選定使用占地少加熱能力大的步進(jìn)加熱爐，最終確定原料規(guī)格為：板坯厚度：240mm板坯寬度：900-1500mm板坯長度：12m2.2.2 產(chǎn)品規(guī)格帶鋼厚度：1.2-18mm帶鋼寬度：900-1500mm鋼卷內(nèi)徑：760mm鋼卷外徑：1000-1950mm鋼卷重量：30t單位寬度卷重：17kg/mm2.2.3 鋼種分類及比例表1鋼種C含量比例IF鋼C0.005%20%管線鋼（X70，X80）C0.08%2

42、0%優(yōu)質(zhì)鋼60%2.2.4 規(guī)格詳細(xì)分類表 表2寬度厚度9001000mm10011100mm11011200mm12011300mm13011400mm14011500mm合計占比例產(chǎn)量1.21.5mm2.84.47.21.564.7%14.11.512.0mm9.527.729.240.268032%96.02.13.0mm15.0824.4425.4420.285.7226.7%80.13.14.0mm5.219.7611.9619.15.23.7819.1%57.34.16.0mm11.96137.85.21.0411.4%34.26.118.05.466.763.93.121.566

43、.1%18.3合計占比例9.5%20%21.2%18.2%5.7%25.4%產(chǎn)量28.560.063.654.617.176.23002.2.5 汽車板用鋼介紹本車間的主要產(chǎn)品是汽車板用鋼IF鋼，其有自己的特性。介紹如下。IF鋼的特點是含碳量很低，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C，N化合物，由于鋼中無間隙原子，而使其具有優(yōu)越的深沖性能。自1949年由Comstcok等人提出來之后，由于受當(dāng)時冶煉水平的限制，鋼中C，N含量較高，須加入的較多Ti，而且價格昂貴，因此，在生產(chǎn)中受到了限制。20世紀(jì)60年代，由于真空脫氣技術(shù)在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用，鋼中Ti含量可以降低到0.01%以下，于是商用Ti-

44、IF鋼面世，同時Nb在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。IF鋼廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，尤其是汽車外板，內(nèi)板，需要很好的深沖性能，以使其容易成型。深沖鋼按沖壓級別可分為：商用級(CQ)，普通沖壓級(DQ)，深沖壓級(DDQ)，特深沖壓級(EDDQ)和超深沖壓級(SUPER-EDDQ)，它們分別同深沖鋼發(fā)展的幾個階段相對應(yīng)。深沖鋼的第一代產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用，是20世紀(jì)50，60年代的普通沸騰鋼，只能用于普通深沖件；低碳鋁鎮(zhèn)靜鋼為第二代產(chǎn)品，產(chǎn)生于20世紀(jì)60，80年代，具有較好的深沖性能；20世紀(jì)80年代以后出現(xiàn)了以IF鋼為代表的第三代超低碳超深沖鋼。近年來在對IF鋼的研究中發(fā)現(xiàn)，略微增加Mn，P

45、，Si等元素的含量可以提高IF鋼的機械性能，同時保持IF鋼的良好的成型性能。Ti，Nb和B也具有提高IF鋼強度的作用，而鋼板強度的提高對降低汽車自重，降低材料消耗有重要作用。因此，開發(fā)和應(yīng)用高強度鋼IF成為深沖鋼發(fā)展的新熱點。深沖鋼的技術(shù)特征主要反映在優(yōu)良的成型性上，即高塑性應(yīng)變比(r值)，高均勻延伸率!低屈服強度，低時效指數(shù)AI，較高應(yīng)變強化指數(shù)n值(n值越高，板材成型加工過程中變形區(qū)材料強度越高，因此，變形越容易傳播到鄰近區(qū)從而使得變形趨于均勻化)。只有具備這些性能的鋼材才能用于深沖復(fù)雜的汽車外殼及支撐筋板等零部件。IF鋼的特點是含碳量很低，加入Ti和Nb之后，形成Ti和Nb的C，N化合物

46、，由于鋼中無間隙原子，而使其具有優(yōu)越的深沖性能。自1949年由Comstcok等人提出來之后，由于受當(dāng)時冶煉水平的限制，鋼中C，N含量較高，須加入的較多Ti，而且價格昂貴，因Ti此，在生產(chǎn)中受到了限制。20世紀(jì)60年代，由于真空脫氣技術(shù)在冶金生產(chǎn)中的應(yīng)用，鋼中含量可以降低到0.01%以下，于是商用Ti-IF鋼面世，同時Nb在改善深沖性能方面的作用也被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用IF鋼廣泛應(yīng)用于汽車制造業(yè)，尤其是汽車外板，內(nèi)板，需要很好的深沖性能，以使其容易成型。表3鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼板和高強度IF鋼板的性能比較70年代石油危機以來，為了節(jié)約能源，國外汽車廠采取了一系列措施。其中之一就是大量開發(fā)高強度鋼板用

47、作車體達(dá)到“減重節(jié)能”，如冷軋含磷板、雙相鋼板等等。有資料表明：使用高強度鋼板，厚度為1.01.2mm，車身板可減薄至0.70.8mm，車身重量減輕15%20%，節(jié)油8%15%。眾所周知，由于強度和成型性是一對矛盾，隨著強度的提高其成型性能下降給加工帶來困難，特別是對要求兼有高強度和高r值的零件，如汽車外覆蓋件等，傳統(tǒng)的以鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼系列很難滿足要求。進(jìn)入80年代后，由于冶金技術(shù)的不斷發(fā)展，鋼中的C，N含量可控制在很低的水平(C40×10-4%，N30×10-4%)，使高強度IF(interstitialfree)鋼的大批量生產(chǎn)成為可能，從而很好地解決了強度和成

48、型性之間的矛盾。下表是以鋁鎮(zhèn)靜鋼為基的固溶強化鋼與高強度IF鋼板的性能比較，從表3中可明顯看出，在同樣強度級別下，高強度IF鋼具有高的r值、高的延伸率和低的屈強比。 隨著高強度鋼板的采用，汽車用鋼板減薄，對鋼板的防腐蝕性提出了更高的要求，這就促進(jìn)了高強度表面處理鋼板的發(fā)展，特別是熱鍍鋅鋼板。目前，國外在高強度IF冷軋鋼板的基礎(chǔ)上又開發(fā)了一系列熱鍍鋅高強度IF鋼板(多為合金化熱鍍鋅鋼板)，它把IF鋼的超深沖性、合金元素(P、Mn、Si等)的固溶強化性和熱鍍鋅的高耐蝕性三者融于一體，是一種理想的汽車用鋼板，使強度深沖性耐蝕性達(dá)到較好匹配。但是由于熱鍍鋅合金化工藝的特殊性，將造成成型性能的下降。因此

49、和冷軋及熱鍍鋅產(chǎn)品相比，為了獲得高n值和高r值的合金化熱鍍鋅鋼板，必須對鋼板的成分和工藝進(jìn)一步優(yōu)化?？梢哉J(rèn)為，能否生產(chǎn)這種鋼板代表了一個鋼鐵企業(yè)的汽車用鋼板的生產(chǎn)水平。合金元素對鋼板性能及熱鍍鋅鍍層的影響：同深沖IF鋼一樣，按微合金化元素種類的不同，高強度IF鋼也分為三類，以Ti-IF、Nb-IF和(Ti+Nb)IF為基的高強度鋼。Ti-IF鋼雖然對生產(chǎn)工藝參數(shù)的變化不敏感，但力學(xué)性能的平面各向異性(r值)大；Nb-IF鋼的平面各向異性小，但力學(xué)性能對生產(chǎn)工藝參數(shù)比較敏感，一般要采用高溫卷取。近年來(Ti+Nb)IF鋼引起了人們的重視，其優(yōu)點是：(1)力學(xué)性能對生產(chǎn)工藝不敏感，整卷性能均勻；(

50、2)晶粒細(xì)化，降低鋼的各向異性；(3)抗二次加工脆性好；(4)熱鍍鋅合金化時，界面反應(yīng)均勻，抗粉化性能較好，特別適合熱鍍鋅用基板。以下的討論中所指的IF主要是(Ti+Nb)IF鋼。與深沖IF鋼不同的是，高強度IF鋼是在IF鋼基礎(chǔ)上又特意地加入一些固溶強化元素，而這些合金元素的加入勢必對鋼板性能和熱鍍鋅鍍層等帶來一些影響，下面主要總結(jié)340-440MPa常用的合金元素(P，Si，Mn)。1） P的影響由于P是一種價格便宜而且強化能大的元素，每添加0.1%的P，強度可提高77MPa(Si提高10MPa，Mn提高5MPa)；抗拉強度為340400MPa級的超深沖高強度鋼板都離不開P，其含量通常在0.

51、04%0.09%之間。然而在IF鋼中由于C，N被固定，晶界清潔，P向晶界偏析容易引起二次加工脆化，晶界處的P含量可比基體中的P含量高10倍。為了防止P的晶界偏析，常采取的措施是加B，它遷移到晶界，強化晶界并防止P的偏析，從而使脆性轉(zhuǎn)變溫度降低，如圖1所示。但B有降低r值，提高再結(jié)晶溫度的傾向，因此B的含量不宜過高，一般在10×10%20×10-4%之間。但P在提高強度的同時卻使鋼的r值降低，這主要是由于P含量的增加使111ND取向織構(gòu)減弱，100ND取向織構(gòu)加強造成的。在熱鍍鋅時，P對鍍層的相結(jié)構(gòu)也有很大影響，特別是在合金化時，研究表明：P雖然對鋼板的浸潤性沒有多大影響，但

52、它使合金化速度降低，抑制了合金化，如圖2所示。進(jìn)一步的研究表明，P富集在表面和晶界上，加速了第一相的形核從而抑制了第二相的形成。2） Si的影響Si的強化能力僅次于P，但在浸鍍性方面存在很多問題，故很少用于鍍層鋼。這主要是由于S比Fe活潑，在熱鍍鋅退火爐的直接燃燒加熱段中，很容易在鋼板表面形成一層Si的氧化物，在還原段中又不能徹底還原，從而形成了隨機分布的島狀Si的氧化物，成為柱狀組織的形核地，影響了鍍層的附著力。當(dāng)鋼中的Si含量大于0.3%時，鍍層的附著力就會明顯下降。Si與P一樣，使合金化反應(yīng)顯著推遲。3） Mn的影響Mn是比較貴重的元素，和P，Si相比強化效果低，提高同樣的強度所需的量較

53、大，其加入量通常在0.2%1.6%之間，不能再高，否則會產(chǎn)生針狀鐵素體，使延伸率和r值急劇下降，但是用Mn強化的IF鋼對深沖脆性較不敏感。因此，強度級別在390MPa以上的多用P，Mn復(fù)合添加的方式，在添加P的鋼中，Mn會使再結(jié)晶開始溫度降低。相對于P，Si來說，Mn對鍍層附著力的影響較小。但是，與Si一樣，在退火時鋼板表面也易形成一層富Mn的氧化物，由于這種不良影響不如Si那樣明顯，因而Mn常作為熱鍍鋅高強度IF鋼板的合金強化添加元素。圖1加B與不加B時脆性轉(zhuǎn)變溫度和P含量的關(guān)系 圖2 P含量與合金化時間的關(guān)系(700) 3 軋機設(shè)備比較與選擇3.1 軋鋼機數(shù)量的選擇軋鋼機是生產(chǎn)的設(shè)備，是完

54、成金屬軋制變形的主要設(shè)備，并且代表著生產(chǎn)技術(shù)的水平，造價極為昂貴。而且，軋鋼機架的選擇對車間生產(chǎn)和投資有著非常大的影響，軋機多投資大，軋機過少，壓下大，軋制穩(wěn)定性差，難于控制。帶鋼軋機為平輥軋制，軋制力大，為了能控制良好板型，機架必須有較大的剛度，軋輥應(yīng)有較大的抗彎撓度。以往粗軋為二輥軋機，盡管直徑較大，但撓度還是較大，不能滿足凸度控制要求。四輥軋機作為粗軋，又有工作輥輥徑偏小，帶來新的咬入問題。當(dāng)選用中薄板坯或薄板坯后，絕對壓下量大大減少，這一問題自然消失，所以現(xiàn)代板帶軋機得粗軋與精軋都是四輥軋機。軋鋼機選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種，產(chǎn)品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此確定的產(chǎn)品

55、生產(chǎn)工藝過程，對軋鋼車間設(shè)計而言，軋鋼機選擇的主要內(nèi)容是：確定軋鋼機的結(jié)構(gòu)形式，主要技術(shù)參數(shù)，選用軋鋼機的架數(shù)以及布置形式。在選擇軋鋼機時一般要注意考慮以下各項原則：在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使當(dāng)前軋鋼機組成合理，布置緊湊或為控制軋制及增加軋機留有余地；粗精軋軋制節(jié)奏時間接近相等，有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)；選擇軋機能力和電機能力較大，保證大綱內(nèi)產(chǎn)品生產(chǎn)順利，易于控制操作，并獲得質(zhì)量良好的產(chǎn)品，也為更難品種生產(chǎn)留有余地；備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化（如精軋前四架一樣）；禁絕使用不成熟技術(shù)。下面比較幾種軋制工藝：（1）常規(guī)連軋工藝 常規(guī)連軋工藝通常是采用200250mm厚板坯為

56、原料，經(jīng)過多機架連軋出1.2525mm厚成品板帶。常規(guī)連軋工藝又可分為全連軋工藝、3/4連軋工藝、半連軋工藝和爐卷工藝幾種，目前以3/4連軋和半連軋工藝居多。常規(guī)板帶軋制工藝已成熟，基本上實現(xiàn)了計算機在線控制下的高速化、連續(xù)化、大型化和高精度，在控制產(chǎn)品質(zhì)量上，實現(xiàn)了在線板形、板厚和板寬的自動控制。這種常規(guī)連軋工藝經(jīng)濟規(guī)模多在200400萬t/a。其優(yōu)勢是生產(chǎn)規(guī)格靈活、適應(yīng)面廣、高質(zhì)量、高產(chǎn)量、多品種，但設(shè)備投資大。（2）薄板坯連鑄+連軋工藝這種工藝在生產(chǎn)周期短、軋線占地少、減少投資，普鋼帶卷生產(chǎn)成本比常規(guī)工藝更有優(yōu)勢，一直得到世界鋼鐵界普遍關(guān)注，特別是美國的紐柯公司的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線19

57、89年投產(chǎn)以來，在世界上掀起了采用新工藝熱潮，標(biāo)志板帶生產(chǎn)工藝進(jìn)入又一嶄新階段，但該工藝噸鋼投資比并不少，而且對鋼水要求很高，澆鑄鋼種有限，本質(zhì)細(xì)晶粒，適合超細(xì)晶鋼類的產(chǎn)品生產(chǎn)，不適合用作冷軋的原料。壓縮比小，許多鋼種、規(guī)格受到限制。（3）直接鑄軋成成品寬帶鋼工藝本工藝是由日本金屬與德國克虜伯公司聯(lián)合開發(fā)成功的，1993年在日本新日鐵光廠正式投產(chǎn)。其采用電爐鋼水直接鑄軋成1.65mm(厚)×8001220mm(寬)帶鋼，代替常規(guī)連軋工藝。該工藝已鑄軋出SUS-304不銹鋼帶及低碳鋼帶，用這種工藝生產(chǎn)的帶鋼既可作為成品銷售，據(jù)報道可作為冷軋原料。（4）采用常規(guī)連鑄坯的緊湊式熱軋帶鋼工藝(SCHSM)本設(shè)計按照任務(wù)書要求，采用240mm厚連鑄坯為原料，生產(chǎn)1.2mm以上厚度、卷重30t