1、 第 1 页1 综 述1.1 热轧板带钢生产状况热轧带钢是重要的钢材品种，对整个钢铁工业的技术进步和经济效益有着重要影响。发达国家热轧带钢产量约占热轧钢材的 50%以上，并在国际市场竞争中居于领先地位。我国钢铁工业近年来产量增长较快，但高附加值产品的数量和质量较低。我国一般热轧带钢产品厚度下限是 1.8mm，但实际上只生产很少厚度小于 2.0mm 的热轧带钢，即使窄带钢，产品厚度一般也大于 2.5mm。因此，相当一部分希望使用厚度小于 2mm 带钢作原料的用户，只得使用冷轧带钢。如果能开发薄规格的热轧带钢，则可代替相当一部分的冷轧带钢使用，使生产成本大为降低 1。1.1.1 热轧宽带钢生产状况
2、国外热轧宽带钢生产的技术进步表现在以下几方面:热带钢无头轧制技术 2。无头轧制技术能稳定生产宽薄带钢及超薄热轧带钢，其宽厚比可由传统热连轧的 8001 提高到 1 0001，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新材料性能的高新技术产品。薄板坯连铸连轧技术。它主要有紧凑式热带钢生产工艺 CSP (Compact Strip Process)、在线热带钢生产工艺 ISP (In-Line Strip Production)、灵活式薄板坯轧制工艺 FTSR (Flexible Thin Slab Rolling)和连铸直接轧制工艺 CONROLL 等 10 余种类型。德国 SMS 公司开发的CSP
3、 工艺已成功地轧制出厚度为 0.8mm 的薄带钢产品，并已经广泛应用在家用电器、建筑工业等领域；奥钢联(VAI)开发的 CONROLL 工艺也成功地生产出厚度 0.9mm1.0mm、表面质量极好的热轧薄带钢，可用作汽车的外露部件；美国至今已经投产的薄板坯连铸连轧生产线达百余条，生产能力 5107t/年 3。铁素体区轧制生产工艺。它又称相变控制轧制，是由比利时冶金研究中心于1994 年开发的一项轧制新技术，当初主要目的就是用薄规格的热轧带钢取代1.0mm2.0mm 厚度范围的冷轧产品。铁素体区轧制生产工艺的发展目标是生产第 2 页薄(超薄)规格优质深冲板。LTV 公司的印地安那哈伯厂 40%的超
4、低碳钢产品采用铁素体区轧制生产， Arvedi 公司采用铁素体区轧制生产的超薄热轧带钢已占其产量的 25%。铸轧薄带钢的 CASTRIP 工艺。这种工艺由美国纽柯钢铁公司、澳大利亚 BHP 公司和日本 IHI 公司联合开发， 2003 为纽柯公司成功建设了世界上第一套全商业化的双辊铸轧薄带钢生产线，用来生产碳钢和不锈钢。与常规连铸和轧钢技术相比，这种工艺具有投资省、运行费用低、节能环保、废气排放少等优点 4。目前，这套全商业化的薄带钢双辊铸轧机可年产 2.0mm以下薄规格带钢 50 万 t。该铸轧机采用的钢包容量为 110t，铸轧机双辊直径为 500mm，最高连铸速度为 150m/min，常用
5、连铸速度为 80m/min，出口带钢厚度为 0.7mm2.0mm，宽度为 1 000mm2 000mm。国内热轧宽带钢生产概况如下:传统的热带轧机。以宝钢 2050mm 热轧带钢轧机为例，宝钢 2050mm 热轧厂于 1989 年 8 月 3 日投产，热轧机组设计年产量为 400 万 t。到 2000 年底已累计生产 4446 万 t 热轧带钢。1999 年产量达到510 万 t，超过设计产量 25%， 2000 年达到 520 万 t。主要产品有普碳钢、优质碳素钢、低合金钢、深冲用钢、造船用钢、螺旋焊管用钢等钢卷和钢板。2050mm 热轧机组为 3/4 连续式轧机。全厂的主要设备有: 4 架
6、粗轧机、7 架精轧机， 3 台全液压卷取机，及 5 条精整作业线。设备总重 60915t。设备由德国西马克德马格财团总承包，12 年来，设备运行稳定。在产量大幅度上升的同时，机组的生产综合指标与产品精度也在不断提高，高强度、高难度极限规格产品不断增加，薄规格产品比例成倍提高。尤其最近，2.00mm 以下薄规格产品占产量的 17%，比 1992 年 5 月达产时的 4.98%和设计规定的 6%高 3 倍 5。把薄规格产品作为主要生产目标，采用最佳卷取温度，对加热温度、轧制负荷分配、轧制速度进行优化，对各精轧机架目标凸度进行合理分配，轧出符合标准的厚度为 1.6mm 的集装箱用耐大气腐蚀板，解决了
7、集装箱钢板长期依赖进口的局面，2002 年又试轧成功厚 1.2mm 的热轧薄带钢。薄板坯连铸连轧。自 1992 年兰州钢厂与钢铁研究总院合作建立了我国第一套 CSP 薄板坯连铸机以来，国内各大钢铁公司纷纷花费巨资新建或改造热连轧厂，不断扩大品种范围，提高产品质量。宝钢的 2050 和 1580 热轧线是国内工艺装备及自动化控制水平较高的两条生产线，能稳定生产厚度1.5mm 的热轧板卷，也能生产少量厚1.0mm1.2mm 的超薄热轧带钢。1999 年珠钢引进第一条 CSP 薄板坯连铸连轧线(1 450mm)，之后相继建成投产邯钢 1450mm、包钢 1700mm、攀钢、唐钢第 3 页1800mm
8、FTSR 机组马钢 1800mmCSP 机组、华菱 1800mmCSP 一期工程和上钢一厂的1780 热连轧机组， 本钢 1880mmCSP 连铸连轧热轧生产线设计产能 280 万吨，莱钢 1450 热连轧机组设计产能 200 万吨，沙钢 1700mm 热连轧生产线设计产能450 万吨。鞍钢 2150mmCSP 机组设计产能 450 万吨。据统计，2007 年国内预计将有 12 条热轧生产线投产，设计总产能为 3700 万吨，其中设计产能在 300 万吨以上的大型热轧生产线有 5 条，分别是安钢 1780 机组 380 万吨，马钢 2250机组 500 万吨，宝钢 1880 机组 370 万吨
9、，天铁 1780 机组 380 万吨，北台 1780机组 400 万吨；其余 7 条热轧产线设计产能均在 200 万以上，它们是日照钢厂1580 机组 200 万吨，唐山国丰 1480 机组 200 万吨，迁安轧一厂 1250 机组 200万吨，武钢 1580 机组 280 万吨，山西海鑫 1500 机组 220 万吨，宁波建龙 1780机组 250 万吨。预计到 2007 年底我国热轧总产能将达到 1.4 亿吨。铁素体区轧制生产工艺。珠钢 CSP 薄板坯连铸连轧生产线投产后，计划采用该工艺生产 2.0mm 以下超薄热轧带钢，目前国内唐钢、本钢等多条 CSP 薄板坯生产线均已具备铁素体区轧制能
10、力。1.1.2 热轧窄带钢生产状况目前，国外窄带钢的发展呈停滞状态，产量和质量均不高，对窄带钢的需求多采用将宽带纵切的办法，成本偏高。国内共有 50 多套热轧窄带钢轧机，其中全连续式轧机 2 套， 3/4 连轧机 14 套，半连轧 15 套，其余为跟踪式、横列式、行星式等，年总生产能力 9106t。但生产工艺和设备水平普遍较落后，其中 15 家国有企业的大部分仍采用老式布局的 3/4 连轧生产线。按产品的宽度可分为两类，一类为 145mm240mm，多采用连铸坯一火成材，如宣钢带钢厂等；另一类为 210mm305mm，使用初轧坯两火成材，如包钢、莱芜带钢厂等。优化改造后唐钢窄带钢生产线采用自产
11、165mm165mm、165mm225mm、165mm280mm 三种规格的连铸坯，能够生产最宽达 355mm、最薄为 1.8mm 的窄带产品。1996 年无锡市新大薄带钢有限公司在国内率先建成了年产 6104t 的 350mm 热轧薄窄带钢生产线，采用了合理的工艺、设备，选用了先进的控制系统，从而解决了板形、板厚控制与活套角度控制等一系列难题，成功地生产出厚度为 1.0mm1.5mm、宽度为 130mm200mm 的薄规格窄带钢，并用于薄壁焊管生产 6。鞍钢公司轧钢总厂一条中型型钢生产线经改造，形成了年产 1105t 的 350mm 半连轧窄带钢生产线，目前已能生产第 4 页厚度为 1.2m
12、m2.0mm 的高强度合金钢和不锈钢等难轧窄带钢产品。1.1.3我国年产300万吨以上热连轧板带生产状况据不完全统计，目前我国 300 万吨以上热连轧板带机组主要有于 1989 年8 月 3 日投产宝钢 2050mm 热轧厂，热轧机组设计年产量为 400 万 t，本钢 1700机组原设计产能 155 万吨，2005 年达产 356 万吨，武钢 1700 机组设计产能301 万吨，2005 年达产 350 万吨，鞍钢 1780 机组设计产能 350 万吨，2005 年达产 350 万吨，武钢 2250 机组设计产能 400 万吨 7。沙钢 1700mm 热连轧生产线设计产能 450 万吨。1.2
13、 热轧带钢市场前景和需求概况1.2.1 热轧宽带钢市场前景对 30 多家国外钢铁企业的产品调查表明:作为最终产品使用的厚度大于2mm 的热轧带钢的需求量正在下降，1995 年为 48%，2005 年将下降至 42%，而厚度小于 2mm 的热轧薄带需求量日益增加，从正在进行和准备进行的深加工线和冷轧机组方面的投资也可看出这种趋势。2005 年，厚 0.8mm1.2mm 热轧薄带需求量增加将大于 1%，厚 1.2mm2.0mm 热轧薄带需求量增加将大于 7%。到2007 年，预测全世界超薄热轧带钢的市场需求将超过 1.9107t。就国内市场而言， 1998 年全国共消耗热轧薄板 2.9107t，为
14、填补国内板带材的供需缺口，1998 年进口热轧薄板约 7.8106t，占当年钢材进口总量的 64.1%。可见，国内热轧薄板的市场空间巨大，特别是对 2.0mm 以下超薄热轧带钢的需求尤其旺盛 8。1.2.2 热轧窄带钢市场需求国内外热轧窄带钢市场需求大体相同，厚度大于 25mm 的产品基本饱和，厚度小于 20mm 的热带却供不应求。我国宽带轧机虽然已经具有一定规模，但是我国的轻工、建筑行业等需要大量的薄规格窄带钢，主要用于生产薄壁焊接钢管、轻钢龙骨等，此外热轧窄带钢还要给冷轧窄带钢轧机及特殊用途的钢带第 5 页轧机等提供原料，因而目前我国热轧窄带钢仍然不会为宽带钢所替代。据资料统计，我国煤气管
15、年产量已经超过 3106t，这也是窄带钢的一个大市场。近几年热轧窄带钢的生产量几乎翻了一番，生产和在建的轧机达到近百套，全部投产后预计总能力将超过 1800 万吨。1.3 今后热轧板带钢的发展趋势1.3.1 热轧宽带钢发展方向热轧板宽带钢以深冲钢板、耐腐蚀高强度热轧钢板、成型性优异的高强及超高强钢板、超宽幅汽车钢板、热镀锌钢板、超细晶高强度钢板为发展目标。由于将采用无头轧制技术、薄板坯连铸连轧工艺、控制冷却技术等轧制工艺生产热轧薄带钢，因此可以较好地控制热轧带钢的组织和性能。在冷却技术方面，以温度预测模型为基础，采用细分的冷却箱和缓慢冷却装置，开发高精度的冷却系统，对钢材的组织和性能进行控制。
16、从超薄热轧带钢的市场需求和生产现状可看出“以热代冷”的钢铁市场走向决定了超薄热轧带钢生产总体趋势是供不应求，同时也表明了超薄热轧带钢将成为热轧宽带钢的另一个发展方向。可以预见，采用无头轧制和低温轧制工艺将是薄板坯连铸直接轧制生产超薄带钢的主要发展方向。1.3.2 热轧窄带钢发展方向增大带钢产品的优质比，调整产品结构，开拓热轧窄带钢产品应用新领域。目前热轧窄带钢生产厂在提高质量、降低消耗、降低成本、扩大品种的前提下，将小家电、小五金、家具、自行车零件等深加工企业所需多层次优质碳素结构钢、优质低合金钢、高锰钢、不锈钢等高质量带钢作为主导产品，彻底改变只以焊管为主要供货方向的局面，建设新热轧窄带钢生
17、产线，所轧产品规格处于宽带轧机产品的下限之外，从而可以代替部分冷轧产品。如用厚度小于 1.5mm的热轧窄带钢替代冷轧带钢，可以减少冷轧轧程，大幅度降低生产成本，提高轧机的效率。向薄、宽、厚方向发展。生产薄规格带钢，可满足薄壁焊管厂提高成材率、降低生产成本的需要；生产宽规格带钢，占领热轧中宽带钢(宽度一般大于第 6 页500mm 的产品空间；生产厚规格带钢，开发轻钢结构。轻钢结构用来制作工业厂房、办公大楼、体育场馆、商业超市、仓库等，目前广泛使用宽200mm350mm、厚 6mm30mm、长 3m12m 中板及板卷，热窄带钢比中板便宜 600元/t700 元/t，如能用窄带钢代替中板，将使整个钢
18、结构工程成本有较大幅度下降 9。1.4 本设计的目的和意义本设计是年产 300 万吨的热轧板带钢车间工艺设计。产品规格为：（2.010.0）（7001600）mm。所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢（约含 25%） 。带钢是有一个比较特殊的钢铁产品，其直供比例非常高，40%以上直接进入厂家，目前带钢有时也作为冷弯型钢的坯料，广泛用于制造小五金、自行车车架、轮圈、弹簧片、锯条等。通过对近五年的统计，可看出带钢消费正以一个较快的速度发展。在国内外带钢生产逐渐减少的情况下，我国作为一个发展中国家，对带钢的需求不断增加，虽然受汽车等产业规模的限制，但五金产品国内外需求量都较大。同时我国现在基础建设
19、规模很大，对焊管、型材的需求也相应增加，带钢的需求仍保持较高水平。本设计课题是年产 300 万吨的板带钢生产车间。这是一个大型的轧钢车间，其投资大，消耗大，生产量大。板带钢是我国钢铁生产的主打产品，需求量很大。目前我国带钢产能在 5500 万吨左右，但今后几年市场需求仍然会有较大增长。另外带钢的延伸产品还有一定市场空间，如装潢用的五金材料，发展十分快，不少五金产品出口到东南亚、欧美等国际市场，拉动了国内的带钢生产。由于市场对板带钢的需求仍然很大，而且在近几年不会下降，因此该大型生产车间的建立是可行的。带钢生产技术发展至今已有 80 多年的历史，现在已经是第四代轧机，板形控制技术目前也已经发展得
20、较为成熟。在相关技术比较完善的情况下，建立大型轧钢厂可以节约很多在技术改进上的投资，可以在建成时就采用目前最先进的技术，还可以借鉴其他车间的生产经验，少走一些弯路，一步到位。西部地大物博，矿产资源很丰富，很多还处于待开发状态。我国现在进行西部大开发，对西部地区在财力，物力上大力扶持，大力进行基础项目的建设，第 7 页如能源，交通等。因此，在西部建立一个大型轧钢厂不仅可以满足西部地区对板带钢的大量需求，而且由于西部人口密度较东部小，不会占用太多人口居住地，这在地理上是一个很大的优势。西部目前的交通状况比以前改进了很多，而且作为国家重点建设这一状况仍在完善，因此原材料的运输不再是一个主要的问题。综
21、上所述，本设计的选题是有意义且可以实现的。1.5 本设计的重点问题及解决办法本设计重点研究的问题是热轧厂热装热送问题。连铸坯热送热装指的是把无缺陷的铸坯在热状态下送到轧钢加热炉加热，然后再送到轧机进行轧制。连铸与热轧之间的连接方式有四种：(1)冷装工艺(CHR)。(2)连铸坯热装工艺(HCR)。(3)连铸坯直接热装工艺(DHCR)。(4)连铸坯直接轧制工艺(DR)。该技术是一项集冶炼、连铸、判定、入库、转运、组批装炉、轧制成材等诸多技术和管理于一身的系统工程，连铸坯热送热装技术的实施，必须解决好如下几个主要问题：（1）炼钢、轧钢工序厂址地理位置要邻近，工艺设备要适合热送热装要求。（2）炼钢、连
22、铸及轧钢工序的综合生产状况正常稳定，工序能力大致匹配。（3）为保证冶炼、连铸和轧机的连续性生产，必须提高生产过程的可靠性。（4）由于连铸坯缺陷难以在线清理，炼钢、连铸工序必须具备无缺陷连铸坯的生产技术。（5）为保证连铸坯的热装温度，提高热装效果，连铸工序必须具有高温出坯能力和铸坯输送过程中的保温技术以及连铸坯的热装炉技术。根据连铸坯热送热装的特点，设计中拟采用以下解决思路：（1）连铸坯流转方式，连铸坯热送均采用辊道输送到热轧车间加热炉，辊道上采取了一定的隔热保温措施。热装温度一般达 600700，有的高达800以上。第 8 页（2）连铸坯装炉及加热控制，当连铸坯热送到热轧生产线时，经验收及组批
23、后，用长行程装钢机或辊道将热坯送入加热炉，由计算机在线控制加热炉的加热温度。（3）组织无缺陷连铸坯生产，加强各类事故的管理。例如：铸坯表面纵裂是在结晶器内产生，并在二冷段进一步扩展形成的。为了减少表面纵裂的发生率，在生产中应改进结晶器冷却和二次冷却工艺。（4）在板坯库和加热炉之间设有保温坑，以满足热装热送工艺需要。第 9 页2 生产方案及产品大纲的制定 10-152.1 产品方案的编制2.1.1 产品方案产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选
24、取具有代表性的品种和规格作为典型产品。实际生产中为了满足用户客观上的使用要求，每个品种都必须满足形状、尺寸规格和内部性能的要求。因而，各类产品的分类、编制、牌号、化学成分、品种规格和尺寸公差、生产技术条件、机械性能、验收规程、试验及包装方法、交货状态等，国家均有标准规定，如国标、冶标、企标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客户商定。2.1.2 编制产品方案的原则及方法（1） 国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。（2） 产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。（3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。（4） 考虑轧机生产能力的充分发挥，提
25、高轧机的生产技术水平。2.1.3 选择计算产品车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品。选择计算产品应遵循以下原则：第 10 页（1）有代表性从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性的产品作为计算产品。（2）通过所有工序所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而是所有计算产品综合起来看的。（3）所选的计算产品要与接近。（4）计算产品要留一定的调整余量
26、，也就是说所选的计算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。本次设计选用的三个典型产品分别是：Q215(10.0mm1600mm)、30Cr(4.0mm1400mm)、1Cr18Ni9(2.0mm1000mm)。2.1.4 确定产品大纲根据设计任务书要求和上述原则，确定车间产品大纲，见表 2.1。典型产品见表 2.2。典型产品技术要求见表 2.3 到 2.5。2.2 生产方案所谓生产方案量指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品的质量及经济技术指标的要求，考虑当地的具体条件，找出合理的生产方案。2.2.1 选择生产方案的依据确定生产方案时应考虑以下几点：（
27、1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。（2）年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。（3）投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数量以及将来的发展。2.2.2 制定生产方案第 11 页根据上述依据，该车间为年产 300 万吨的板带车间，生产形式为热轧，主要钢种为普碳钢，合金结构钢和不锈钢，采用粗轧和精轧两个阶段来完成不同的任务和要求。表 2.1 车间产品方案钢种 牌号 规格(mm) 状态年产量(万吨)比例（%）普碳钢合金结构钢不锈钢Q195，Q215Q235，Q255Q27512Mn2A，16Mn2A30Cr
28、，40Cr45Cr，45Mn1Cr13，0Cr18Ni91Cr18Ni91Cr18Ni9Ti(8.010.0)(14001600)(2.55.0)(14001600)(2.06.0)(10001600)热轧1606575532225表 2.2 典型产品牌号 规格(mm) 状态 年产量（万吨） 比例（%） 技术条件Q21530Cr1Cr18Ni91016004140021000热轧1606575532225见表 2.3见表 2.4见表 2.5第 12 页表 2.3 Q215 技术条件化学成分牌号 等级C Mn Si S P脱氧方 法Q215 A 0.090.150.250.550.300.500
29、.045 F、B、Z牌号 等级 厚度偏差 屈服点s(N/mm)抗拉强度 b(N/mm)伸长率 s(%)Q215 A在宽度10001500，厚度3.50 4.00 时为0.24215 335450 31注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。钢带允许带缺
30、陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的 8。表 2.4 30Cr 的技术条件化学成分牌号 等级C Mn V Nb Si Ti S P30Cr A 0.200.50.80.020.150.0150.0600.550.020.200.0450.045牌号 等级 厚度偏差屈服点 s (N/mm)抗拉强度 b (N/mm)伸长率 s(%)30Cr A在宽度10001500，厚度1.80 2.00 时为0.16345 470630 11注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹第 13 页杂。钢板和钢带不得有分层。钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、
31、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的 8。表 2.5 1Cr18Ni9 的技术条件注：特性和用途：经冷加工有高的强度，但伸长率比 1Cr17Ni7 稍差。用于建筑装饰部件，不锈耐酸的外壳，浮筒以及船舶控制设备的低磁性设备。牌号 C Cr Ni Si P S 厚度偏差 （mm） 宽度偏差 (mm)1Cr18Ni9 0.1517.019.08.010.01.00
32、.0350.03厚度6.08.0，宽度1000 时为0.60厚度6.0，宽度6301000 时为10拉力实验 硬度实验牌号 类型固溶处理（）屈服强度 0.2(MPa)抗拉强度 b(MPa)伸长率 s(%) HRB HV1Cr18Ni9 奥氏体型10101150 快冷205 570 45 90 200第 14 页3 生产工艺流程制定3.1 制定生产工艺流程的主要依据所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来。正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原料、材料消耗，降
33、低产品成本。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则包括：产品的技术条件，生产规模大小，产品成本和工人的劳动条件。热轧板带生产的一般工艺流程是：原料的清理准备，坯料的加热，轧制，轧后冷却，精整和质量检查等工序，对于特殊要求的钢种，在加热后不需经过热处理等工序。本车间的生产工艺流程如图 3.1 所示。3.2 生产工艺过程简述热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连
34、铸车间经冷却、火焰处理、标记后的合格连铸板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯，由辊道送到本厂板坯库。热连铸坯分别存放在四个板坯跨内，当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后，按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉。由于产品工艺流程的不同，加热炉的温度也不一样，直接从连铸机的辊道 第 15 页送到加热炉的叫“直接热装（DHC） ”，板坯温度 ，从板坯库保温6508t:坑内送到加热炉的叫“缓冲热装
35、（BHC） ”， 板坯温度 ，当温度在t650t350时叫“缓冲温装（BWC） ”，当板坯温度 t350时叫“冷装” 。为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，可由计算机进行计算，合使冷热坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般加热到 12001250出炉。加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1 粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机 E1 靠近布置，板坯在E1R1 上轧制 3 道后，经辊道送至 E2R2 四辊可逆式轧机轧制 3 道次，轧成2040mm 的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头习剪剪去带坯头、尾，然后经精轧
36、机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式连轧机组轧制成厚度为 2.010.0 的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在 F1F7 精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压 AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由
37、卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。第 16 页连铸坯 板坯库除鳞粗轧 切头除鳞横切厚板横切中板横切薄板热钢卷运输称重喷印表面检查打捆卷取层流冷却精轧纵切带钢送冷轧平整、分卷称重 加热热钢卷库图 3.1 本车间生产工艺流程图第 17 页4 坯料的选择和金属平衡4.1 坯料的选择
38、及坯料处理4.1.1 坯料选择大部分热轧板卷用的坯料是碳的质量分数在 0.4%以下的普通碳素钢、优质碳素钢、低合金高强度钢。特殊原料有高碳钢、合金钢、不锈钢、硅钢等。热轧板卷按用途分有汽车用、建筑用、造船用、管线勇、工业用、机械用等产品。钢的化学成份主要根据各种标准机加工和用途等条件决定，也有的按表面质量的要求调整化学成分。热轧用坯料使用是板坯。板坯有初轧坯和连铸板坯，其性能对比见表4.1。连铸板坯虽然受批量、材质等限制，但是具有单重大、成材率高、生产周期短、材质均匀、节能、节省人力等优点。为此连铸板坯构成比在急剧的增加。20 世纪 80 年代末板坯连铸比已超过 90%。随着技术的发展，连铸生
39、产受批量和材质限制等问题已基本得到解决，故最近热带钢轧机的原料均使用连铸板坯，初轧坯已趋淘汰。初轧坯和连铸板坯比较见表 4.1，考虑冶金工厂将来的发展方向，依照本车间设计的要求和产品规格所以选用连铸坯比较合适。4.1.2 坯料尺寸 （1）板坯宽度板坯宽度由钢卷宽度决定，板坯宽度和钢卷宽度的关系与粗轧机组的调宽能力相对应。同一板坯宽度可轧钢卷宽度标准范围在 20 世纪 50 年代因变化小而视板坯与钢卷等宽。20 世纪 7080 年代采用了带孔型的强力立辊，其宽度标准范围一般为 100150，自轧制线上采用了顶宽压力机后一次最大侧压量可达 350 ，可轧宽度标准范围一般为 200，最大 300。（
40、2）板坯长度板坯长度主要由单位宽度质量和板坯厚度决定。20 世纪 50 年代因热轧带钢轧机无升速轧制，为保持带钢头尾温差，带钢不能过长，此时的板坯长度一第 18 页般为 5500左右。20 世纪 60 年代热轧带钢轧机升速轧制，70 年代为提高产量、提高成材率而追求高轧速、大坯重、大单位宽度卷中，板坯设计长度达14500。表 4.1 初轧坯和连铸板坯比较项目 初轧板坯 连铸板坯 备注工序 经铸锭脱模后需要由均 热炉和初轧机轧制省略初轧工序减少 1/2 以上的厂房，板坯生产时间提前1224h操作 通过改变初轧程序可以 块为单位组织生产 由于实行变宽，每个批量单位 可取作 1 流单位 连铸有在线调
41、宽，热轧自由程序轧制机械化省力化在铸锭作业的机械化和节约人力方面存在极限与传统铸锭作业相比，在相当程度上实现了机械化机，节约人力节能与连铸相比，因需均热，需要消耗多余的热能有利于直接轧制连铸的能耗约为初轧的 1/2成才率半镇静钢为9293；镇静钢为85连铸约为 98钢种 无极限 生产沸腾钢困难 可用准沸腾钢代替质量（1）不同部位偏析不同，（2）钢锭头部的缩孔，下部大型夹杂物是问题。（3）板坯易出现翘曲。（1）质量均匀；(2)会出现在 1/4 后的表层处残留大型夹杂物的问题，(3)板坯较少出现翘曲。（3）板坯单重板坯单重取决于板坯尺寸，设计板坯最大质量时已建的多数热带钢轧即是按板坯最大宽度设计的
42、。但最大宽度的产品在产品方案中所占的比例很小。现代热轧带钢轧机为减小板坯质量、降低设备费用，确定最大批重时选择经济合理的坯宽，一般不采用最大宽度。我国宝钢和鞍钢现代化热带钢轧机单位卷重为 24kg/左右，最大采卷重达 43 吨。用板坯厚度为 200和 250，长度最长达 1300。本设计典型产品选择的坯料如表 4.2 所示。4.1.3 坯料检查及清理第 19 页由连铸车间及初轧车间运来的板坯被送到热轧板库入口时，经操作工核对后，按材质、宽度进行堆放，一个炉次的板坯应尽量分散到各跨区堆放，以便减轻吊车的作业负荷。并且按照最佳化的轧制计划，把板坯按指定的顺序装到上料辊道上，然后装入加热炉。板坯清理
43、工作为便于管理一般都在连铸车间进行，也有的将清洗设备安装在热轧板坯库内。表 4.2 典型产品选择的坯料合金牌号 产品规格 选取坯料规格(mm) 重量（t）Q215 10.01600 250165012000 29.3230Cr 4.01400 25014509000 25.771Cr18Ni9 2.01000 250105012000 24.88被送至板坯库的板坯分为冷板坯和热板坯。由加热炉加热到目标温度后进行轧制。有效地采用了利用热连铸坯(HCR)，坯温一般为 600左右，大幅度的节省能源。在热轧工序采用可缩短加热时间的直接热装工艺 DHCR，坯温一般为800左右。或采用直接轧制技术，此技术
44、是将炼钢和热轧两个各自独立的工序连续化，因此，需要解决这俩个工序间的温度、小时产量、工艺参数的匹配和质量，保证全过程管理及平面布置最佳化等一系列技术问题。目前，世界上先进的常规热带钢轧机热装比已超过 90%。（1）板坯清理热轧宽带钢轧机需上工序供给合格板坯，板坯的清理主要是采用火焰清理方式，也有用砂轮清理的。火焰清理有三种方式：热板坯机械火焰清理、冷板坯机械火焰清理及手动火焰清理。热板坯机械火焰清理装置安装在初轧机连铸的精整线上，冷板坯机械火焰清理装置及手动火焰清理安装在连铸或初轧车间。本车间碳钢和低合金钢采用机械火焰清理方法，不锈钢材用砂轮清理方法。（2）板坯检查板坯表面状况检查，传统上都是
45、由人工在切割前后，用肉眼进行直观检查，然而为了提高检查精度，开发了热表面缺陷检测装置。板坯的热表面缺陷检测装置有使用探头线圈的涡流探伤装置和利用自发广或照明光的光学探伤装置。本车间普碳钢、低合金钢采用人工检测方法，不锈钢采用冷板坯侵透探伤第 20 页试验的方法。4.2 编制金属平衡表编制金属平衡的目的在于根据设计任务书的要求，参照国内外同类企业或车间所能达到的先进指标，考虑本企业或车间的具体情况确定出为完成年计划产量所需要的投料量，其任务是确定各计算产品的成品率和编制金属平衡表。4.2.1 确定计算产品的成品率成品率是指成品重量与投料量相比的百分数。其计算公式为(4-1)10%QWA其中 成品
46、率，；投料量（原料重量） ，t；金属的损失重量，t。成品率是一项重要的技术经济指标，成品率的高低反映了生产组织管理及生产技术水平的高低。影响成品率的因素是各工序的各种损失。金属损失主要有以下几种：（1）烧损：金属在高温状态下的氧化损失称为烧损。金属加热过程中的烧损与加热温度和时间有关系，加热温度越高，时间越长，烧损量就越大。本车间三种计算产品的烧损均为 1。（2）溶损：溶损是指在酸、碱洗或化学处理等过程中的溶解损失。本车间无此类消耗。（3）几何损失：分为切损和残屑。切损是指切头、切尾、切边等大块残料损失。钢材切损主要与钢种、坯料尺寸以及原料状况等有关。本车间产品切损均为 2。残屑指钢锭表面缺陷
47、以及加工后产品表面缺陷清理所造成的损失。本车间三种计算产品的表面损失均为 1。（4）工艺损失：各工序生产中由于设备和工具、操作技术以及表面介质问题所造成的不符合质量要求的产品。它与车间的技术装备、生产管理及操作水平有关。本车间轧废为 1。第 21 页4.2.2 编制金属平衡表金属平衡是反映在某一定时期，制品金属材料的收支情况。它是编制厂或车间生产预算与制定计划的重要数据。同时对于设计工厂或车间的内部运输与外部运输，以及平面布置都是极为重要的依据。因此，必须在确定成品率及金属损失率的基础上，编制出各种计算产品的金属平衡表。本车间的金属平衡表见附表 1。第 22 页5 轧钢机选择5.1 轧钢机选择
48、的原则轧钢机是完成金属轧制变形的主要设备，是代表车间生产技术水平、区别于其它车间类型的关键。因此，轧钢车间选择的是否合理对车间生产具有非常重要的作用。轧钢机选择的主要依据是：车间生产的钢材的钢种，成品品种和规格，生产规模的大小以及由此而确定的产品生产工艺过程。对轧钢车间工艺设计而言，轧钢机选择的内容是：确定轧机的结构型式，确定其主要参数，选用轧机机架数即布置形式。在选择轧钢机时，一般要注意，考虑下列原则：（1）在满足产品方案的前提下，使轧机组成合理，布置紧凑；（2）有较高的生产率和设备利用系数；（3）保证获得良好的产品，并考虑到生产新产品的可能；（4）有利于轧机的机械化，自动化的实现，有助于工
49、人的劳动条件改善；（5）轧机结构型式先进合理，制造容易，操作简单，维修方便；（6）备品备件更换容易，并利于实现备品备件的标准化；（7）有良好的综合经济技术指标。目前，由于机械制造业的发展，轧钢生产的日益进步，现在的主要轧机除去一些特殊用途外，基本上都已经趋于系列化，标准化了。为我们选用轧机进行生产提供了方便的条件。5.2 轧钢机机架布置及数目的确定轧钢机布置是轧钢机按工作机架排列成某种方式。轧钢机布置的基本形式有三种：横列式布置、顺列式布置和连续式布置。轧钢机机架数目的确定与很多因素有关。主要有：坯料的断面尺寸，生产的品种范围，生产数量的大小，轧机布置的形式，投资的多少以及建厂条件等第 23 页因素。但是在其它条件既定的情况下，主要考虑与轧机布置形式有关。根据本车间生产情况及现场实际状况，粗轧阶段选用两台带立辊的四辊可逆式轧机。
