1、2011 年全国轧钢技术及生产年会 2011 年 3 月 1 日5日562常规热轧带钢轧机粗轧工序轧制工艺研究【摘 要】本文提出了一种常规热轧带钢轧机粗轧工序新的轧制工艺，并与现有的几种半连续式轧制工艺在生产能力、带坯温度、轧线长度等方面进行了计算、分析比较。【关键词】常规热轧带钢轧机 粗轧机组 半连续式 串列式 1.现有粗轧机组的轧制工艺常规热轧带钢生产工艺是指厚度为 135250mm 板坯以冷装或热装方式装入板坯加热炉进行加热，而后由粗轧机组和精轧机组进行轧制成带材产品的传统生产工艺。常规热轧带钢生产工艺从粗轧机组的轧制工艺来划分，有半连续式轧制工艺、全连续轧制工艺和 3/4连续轧制工艺这
2、 3 种型式，这 3 种轧制工艺的精轧机组均为不可逆连续轧制。 1半连续式轧制工艺是指粗轧机组为可逆或不可逆非连续轧制；全连续轧制工艺是指粗轧机为不可逆连续轧制；3/4 连续轧制工艺是指粗轧机组为可逆或不可逆轧制并且至少有一半的工序为不可逆连续轧制。上述 3 种粗轧机组轧制工艺的典型轧线设备组成示意图如图 1、2、3 所示：加热炉 粗轧机不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱可逆式精轧机组图 1 典型的半连续式轧制工艺轧线设备组成示意图加热炉不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱No.1 粗轧机No.2粗轧机No.3、4粗轧机 精轧机组不可逆式 可逆式 不可逆式图 2
3、典型的 3/4 连续式轧制工艺轧线设备组成示意图加热炉不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱No.1 粗轧机 精轧机组不可逆式No.2 粗轧机No.3 粗轧机No.4 粗轧机No.5 粗轧机图 3 典型的全连续式轧制工艺轧线设备组成示意图近二十多年来，随着冶金设备制造水平和自动化控制水平的进步，新建和改造的常规热轧带钢生产线均采用半连续式轧制工艺，该工艺与全连续轧制工艺和 3/4 连续轧制工艺相比较，具有粗轧区轧线长度更短、中间带坯温度更均匀、粗轧机机架数量更少、投资省等优点。目前已有的半连续式轧制工艺有以下三种组成方式，从理论计算和实际运行情况来看，在轧制工艺条件相同的情况下，粗
4、轧区轧线长度、粗轧机组小时生产能力、板坯在粗轧区的温降在下述 3 种组成方2011 年 3 月 1 日5 日 2011 年全国轧钢技术及生产年会563式下呈逐步减少的趋势。(1) 粗轧机组采用双机架可逆式，由 2 架分开布置的可逆式粗轧机组成，板坯分别经过 2 架粗轧机可逆轧制 48 道次（可采用 1+3、3+3、1+5、3+5、1+7 的道次分配制度） ，轧制成一定厚度的中间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图 4 所示。加热炉不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱No.1 粗轧机No.2粗轧机 精轧机组可逆式可逆式图 4 双机架可逆式粗轧机组轧线设
5、备组成示意图(2) 粗轧机组由 2 架分开布置的粗轧机组成，其中 1 号粗轧机为不可逆式轧机，2 号粗轧机为可逆式轧机，板坯分别经过 2 架粗轧机共轧制 48 道次（可采用 1+3、1+5、1+7 的道次分配制度） ，轧制成一定厚度的中间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图 5 所示：加热炉不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱No.1 粗轧机No.2粗轧机 精轧机组不可逆式 可逆式图 5 不可逆式粗轧机可逆式粗轧机轧线设备组成示意图(3) 粗轧机组采用单机架可逆式，由 1 架可逆式粗轧机组成，板坯经过单机架粗轧机可逆轧制 37道次，轧制成一定厚度的中
6、间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图 6 所示：加热炉 粗轧机不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱可逆式精轧机组图 6 单机架可逆式粗轧机轧线设备组成示意图2.一种新型的粗轧工序轧制工艺技术尽管常规热轧带钢生产工艺采用半连续式轧制工艺后，粗轧区的轧线长度大幅度缩短，中间带坯温度均匀性也得到了改善，但是仍然存在轧制道次多，带坯的粗轧区温降大的缺点。如何在维持粗轧机组一定生产能力的情况下，进一步缩短粗轧区的长度以减少设备和厂房投资、减少带坯的粗轧区温降，一直是迫切需要解决的问题。基于上述问题，作者提出一种新型的常规热轧带钢生产工艺粗轧工序的轧制工艺技术
7、。该轧制工艺技术采用 135250mm 厚的连铸板坯，经加热炉加热到 11001250后出炉，然后通过高压水除鳞后，进入由二架串列布置的可逆式粗轧机组成的粗轧机组进行可逆轧制 35 道次，轧制成一定厚度的中间坯，经过保温罩（或热卷箱）保温、飞剪切头尾、高压水除鳞后，经由 57 架轧机组成的精轧机组轧制成成品厚度的热轧带钢，热轧带钢经带钢冷却装置冷却后，进入卷取机卷取成卷。其轧线设备组成示意图如图 7 所示：2011 年全国轧钢技术及生产年会 2011 年 3 月 1 日5日564加热炉不可逆式层流冷却飞剪卷取机粗 轧除鳞箱精 轧除鳞箱可逆式精轧机组串列式No.1、2粗轧机图 7 双机架串列式粗
8、轧机轧线设备组成示意图由于该粗轧工序轧制工艺技术的粗轧机组采用了由二架可逆式轧机串列布置的方式，所以即具有 1架可逆式粗轧机轧线长度短、板坯在粗轧区温降少的特点，又具有 2 架分开布置的可逆式粗轧机的粗轧机组小时生产能力大、轧制道次分配灵活的特点。这种新型的轧制工艺技术具有工艺流程紧凑、带坯的粗轧区温降小、粗轧区轧线长度短、粗轧机组生产能力大、投资省等诸多优点。3.几种粗轧工序轧制工艺的对比为了充分说明双机架串列式粗轧机轧制工艺的优点，现将已有的几种半连续式轧制工艺与新型的粗轧工序轧制工艺进行对比如表 1 所示。表 1 双机架串列式粗轧机轧制工艺与现有半连续式轧制工艺的对比表序号 项目名称双机
9、架串列式粗轧机双机架可逆式粗轧机不可逆式粗轧机可逆式粗轧机单机架可逆式粗轧机1 加热炉到末架粗轧机之间的距离（m）*(1) 约 97 约 137 约 128 约 922 轧机生产能力（）*(2) 100 101 81 763 带坯粗轧区温度损失 小 较大 较小 较小4 操作维护性*(3) 较难 容易 容易 容易5 投资 高 高 较高 低6 运行成本*(4) 高 高 较高 低7 操作灵活性*(5) 高 较高 低 低8 实际投产业绩 无 多 较多 多(1) 当带钢单位宽度卷重为 24kg/mm 时，设备间的最小间距。(2) 在其它工艺条件均相同，且不考虑加热炉的产能限制时，轧线的综合生产能力。(3
10、) 对于紧凑布置的双机架串列式粗轧机，存在机架间轧废带坯处理时间较长，第一机架轧出的翘头严重带坯穿带困难的问题（可通过电气控制解决）(4) 粗轧机机架数量多，相应运行成本较高，但各种配置间的差异较小。(5) 粗轧机机架数量多，相应的操作灵活性更大，特别是对双机架串列式布置，一台轧机事故时，同样可以维持生产。下面以轧机宽度为 1780mm，钢种为 Q195，板坯规格为 230mm1250mm10000mm，中间坯规格为42mm1250mm，板坯出炉温度 1150为例，各种粗轧工序轧制工艺制度如表 2、3、4、5 所示：表 2 双机架串列式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表道次号 轧机号 出口厚度(mm
11、) 道次压下量(mm) 最大轧制速度(mm)1 R1 185 45 1.392 R2 140 45 1.833 R2 110 30 2.84 R1 84 26 3.675 R1 59 25 3.26 R2 42 17 4.5表 3 双机架可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表道次号 轧机号 出口厚度(mm) 道次压下量(mm) 最大轧制速度(mm)1 R1 185 45 1.412 R1 140 45 1.832011 年 3 月 1 日5 日 2011 年全国轧钢技术及生产年会5653 R1 110 30 2.674 R2 83 27 3.675 R2 59 24 46 R2 42 17 4.5
12、表 4 不可逆式粗轧机可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表道次号 轧机号 出口厚度(mm) 道次压下量(mm) 最大轧制速度(mm)1 R1 200 30 1.332 R2 160 40 1.423 R2 122 38 1.834 R2 88 34 2.675 R2 62 26 3.676 R2 42 20 4.5表 5 单机架可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表道次号 轧机号 出口厚度(mm) 道次压下量(mm) 最大轧制速度(mm)1 R1 185 45 1.422 R1 140 45 1.833 R1 98 42 2.674 R1 64 34 3.675 R1 42 22 4.5按照上述前提
13、条件，通过热连轧离线仿真计算程序得出的计算结果如下，需要说明的是：不同的产品规格在不同的轧制工艺制度下略有差异，以下是以 1780mm 轧机产品中典型代表规格进行的计算，经过作者计算其它规格，证明该计算结果是具有趋势性的代表意义的。 3.1 粗轧机组生产能力比较839806812041117341077630200400600800100012001400粗 轧 机 组 轧 制 周 期 (sec） 粗 轧 机 组 小 时 产 量 （ t/h)双 机 架 串 列 式 双 机 架 可 逆 式 1架 不 可 逆 式 1架 可 逆 式 单 机 架 可 逆 式3.2粗轧区带坯温降比较1100 10921
14、0761065107710671093108210401050106010701080109011001110末 架 粗 轧 机 出 口 带 坯 头 部 温 度 末 架 粗 轧 机 出 口 带 坯 尾 部 温 度温度（）双 机 架 串 列 式 双 机 架 可 逆 式 1架 不 可 逆 式 1架 可 逆 式 单 机 架 可 逆 式2011 年全国轧钢技术及生产年会 2011 年 3 月 1 日5日5661063100710419851042986105799894096098010001020104010601080精 轧 机 F1入 口 带 坯 头 部 温 度 精 轧 机 F1入 口 尾 部 尾 部 温 度温度（）双 机 架 串 列 式 双 机 架 可 逆 式 1架 不 可 逆 式 1架 可 逆 式 单 机 架 可 逆 式4.结论由上述可以看出，这种采用串列式布置的双机架可逆式粗轧机的轧制工艺技术，与现有的半连续式热连轧生产工艺相比较，不仅能够缩短粗轧区的轧线长度，节省占地和投资，而且在提高粗轧机组产能的情况下，能够提高中间坯的温度，是完全适用于新建轧机项目的，同时也特别适用于采用单机架可逆式粗轧机的旧厂扩产改造。随着自动化控制技术的不断完善和操作维护水平的提高，串列布置的双机架可逆式粗轧机存在的穿带、事故处理等问题必将解决。参考文献
