12 热轧板带材生产

1. 12.1 中厚板生产 12.2 热连轧板带材生产 12.3 中小企业板带材生产 12.4 薄板坯连铸连轧 12.5 连续铸轧技术 12 热轧板带材生产

2. 12.1 中厚板生产 • 船舶制造、桥梁建筑、石油化工等工业迅速发展，使中厚板生产得到很快发展。 • 日本中厚板生产为世界之冠，约占钢板生产的20％，我国约占15％。 • 生产趋向合金化和大型化，轧机日趋重型化、高速化和自动化。 • 3m以上四辊宽厚板轧机已成为主流设备，在全世界300余台轧机中约占130余台。

3. 二辊可逆式： 用D×L或用L表示，尺寸：D＝800～1300mm，L＝3000～5000mm，电机功率最大5100kW。 我国：D＝1100～1150mm，L＝2300～2800mm都用作双机布置中的粗轧机座。 采用调速轧制(直流电机)，上辊进行压下调整，因此可低速咬钢，高速轧钢。 优点：D大，咬入能力强、产量高，适应性强，因为上辊抬起高度大，即可轧大钢锭，也可轧板坯。 缺点：横向刚度小，继续增大D ，延伸困难，只适于生产厚规格钢板，多用于双机布置中的粗轧机座。 12.1.1 中厚板轧机的型式及其布置 从机架结构：二辊和四辊可逆式、三辊劳特式、万能式；

4. 四辊可逆式： 常用d/D×L或简单用L表示。尺寸范围：D＝1300～2400mm；d＝800～1200mm，L＝2800～5500mm，轧制力1.1万ｔ，电机功率达18000kW，轧制速度4～7.5m/s，牌坊断面6500～11000cm2。 优点： 工作辊径较小，压下量更大，利于延伸； 支持辊使轧机辊系刚度增大，弹跳减小，厚度精度提高； 直流传动可实现低速咬入、高速轧制。 辊身长度差100mm左右，工作辊：L/D＝3.2～4.5。辊径之比为1.5～2.2，支撑辊采用油膜轴承，增大辊颈直径，增大辊系刚度。

5. 万能式轧机 在四辊（或二辊）可逆式轧机主机架的一侧或两侧安装一对（或两对）立辊的轧机。 生产齐边钢板，提高成材率。立辊只对宽厚比小于60～70的轧件产生作用，而对中厚板和宽厚板轧机，由于B/H太大，易产生纵向弯曲，使操作复杂，造成事故。 立辊与水平辊同步运行会增加电气设备和操作的复杂性。

6. 单机布置： 特点：由原料一直轧到成品，轧机选用主要是四辊可逆式轧机。投资低，适于产量不高，产品质量要求相对较宽的情况。 缺点：产品质量较差、轧辊寿命短，产品规格范围受到限制，产量较低。 从布置形式来看：单机架、双机架和半连续式或连续式布置

7. 双机架布置： 特点：粗轧和精轧分工，产量高(四辊100万t/年；二辊＋四辊150万t/年；四辊＋四辊200万t/年)，产品质量和板形较好。 组合方式：二辊＋四辊——美国、加拿大；四辊＋四辊——欧洲、日本 双机架： 　　粗轧：用于成形、展宽、延伸； 　　精轧：延伸、板形控制、保证质量。

8. 连续式、半连续式、3/4连续式布置 多机架布置，可看作中厚板轧机的一种。 成卷生产带钢厚度达25mm以上，几乎有2/3的中厚板可在连轧机上生产。 全世界70多条宽厚板轧制线，只有一条连轧。 我国现有中厚板轧机约30套(不包括3/4连轧)，最宽已经超过5000mm（宝钢）。

9. 原料选择： 原料种类：扁钢锭；初轧板坯；锻坯（150mm以上厚板）；连铸坯 原料尺寸： 厚度：满足压缩比的要求；连铸坯3~5左右；扁锭为6左右； 宽度：尽量大，使横轧操作容易； 长度：应尽可能接近原料的最大允许长度。 原料材质：降低杂质含量，P＋S<30ppm， H<1ppm，O<20ppm，As(砷)， Sn<40ppm，Sb(锑)<6ppm 原料表面缺陷的清理 热态：火焰清理，深度0.5-5mm;冷态：局部火焰，风铲，砂轮研磨，机床加工 12.1.2 中厚板生产工艺 基本生产工艺流程：原料选择－加热－轧制－精整

10. 加热 目的:提高塑性;降低变形抗力;合金元素的溶解与析出 设备: 　　连续式加热炉：少品种、大批量，坯重<30t，有推钢和步进梁式两种； 　　室式加热炉：适于特种坯； 　　均热炉：用于钢锭轧成特厚钢板（很少） 热工制度： 　　加热温度、速度、时间；炉温制度、炉内气氛。 　　合理的制度应提供温度均匀、无加热缺陷、表面氧化铁皮少的坯料、同时燃料消耗最低。

11. 轧制 　轧制过程分为除鳞、粗轧和精轧几个阶段。 除鳞 将氧化铁皮除净以免压入表面产生缺陷。 方法：竹枝、杏条、食盐或辊压机、钢丝刷，压缩空气、蒸汽吹扫，除鳞机和高压水等等。 高压水除鳞箱及轧机前后的高压水喷头最适用，水压由12MPa增加到15～25MPa以上，合金钢水压更高。

12. 粗轧 粗轧任务：整形、展宽和延伸 轧制方法：全纵轧法、全横轧法、综合轧法、角轧－纵轧法及平面形状控制法等 全纵轧法 　概念：钢板的延伸方向与原料纵轴方向相一致的轧制方法。 　条件：原料宽度≥成品宽度，不用展宽而直接纵轧成成品 　优点：操作简单，产量高。 　缺点：钢板横向性能低（尤其是冲击韧性） ，单方向的延伸使偏析和夹杂等呈明显条带状分布，严重影响各向异性。

13. 全横轧法 所谓横轧即是钢板延伸方向与原料纵轴方向垂直的轧制，全横轧法是将板坯进行横轧直至轧成成品的方法。 条件：板坯长度≧成品宽度。 　　连铸坯：钢板的组织和性能出现明显的各向异性。 　　初轧坯：可大大改善钢板的各向异性。 　　纵向和横向压下率相等，据此确定所需板坯厚度。 优点：钢板边部更齐，不易出现桶形，成材率高，各向异性改善。

14. 角轧－纵轧法 所谓角轧是将轧件纵轴与轧辊轴线成一定角度送入轧辊进行轧制的方法，送入角为15～450，每一对角线轧制1～2道次后即换到另一对角线进行轧制，保证轧件都从平行四边形回到矩形。 优点：改善咬入条件，减小咬入时的冲击力，轧制压力减小（接触宽度减小），改善板形，提高产量。 缺点：成材率低，操作难度大，处于淘汰之势。

15. 综合轧制法（横轧—纵轧法） 横轧—纵轧法是中厚板生产最常用的方法。一般可分为三步，首先纵轧1～2道以平整板坯，称为整形轧制，然后转90°进行横轧展宽，最后再转90°进行纵轧成材。故此法又称综合轧制法。 条件：原料宽度小于成品宽度 优点：不受坯料宽度限制，板坯和成品宽度可灵活配合，可适当减少钢板的各向异性。 缺点：易使钢板成桶形，增加切边损失，降低成材率。

16. 综合轧制法的变形特点 整形轧制头尾的中部延伸大，两侧的延伸小，头尾形成舌头；头尾宽展大，中间腰部展宽小，形成侧凹。 展宽轧制形成头尾端部凹入，两侧凸出。 精轧形成头尾和两侧凸出不均匀。

17. 采用恒定压下量进行轧制会出现: 当展宽延伸<纵向延伸，则头尾呈凸形，边部呈凹形；-(a) 　当展宽延伸>纵向延伸，则头尾呈凹形，边部切损呈凸形。 -(b) 所以钢板头、尾及侧边切损大，降低钢板成材率。 综合轧制法的弊端 （b） （a） 图 轧制结束时的钢板平面形状 a—展宽比小； b—展宽比大

18. 平面形状控制法 　包括MAS轧制法（整形MAS轧法、展宽MAS轧法）及差厚展宽轧制法等。 MAS轧制法是日本川崎制铁水岛厂钢板平面形状自动控制的简称（ Mitsujima Automatic Plan View Pattern Control System），因坯形似狗骨，故又称狗骨头轧制（DBR）法。

19. 实现条件：具备绝对值AGC控制，沿轧制长度实现多点设定；高精度的跟踪技术；实现条件：具备绝对值AGC控制，沿轧制长度实现多点设定；高精度的跟踪技术； 实行道次：成形阶段的最后一道次（成形MAS）；展宽轧制的最后一道次（展宽MAS）。 效果：切边量在40 mm左右，普通轧制，若展宽比为2.5，则切边量达150 mm。 MAS轧制法

20. 整形MAS轧法： 在整形轧制的最后一道延伸时沿轧制方向对未来的展宽面给予可变的压缩（如果侧面形状凹入，则采取轧件两端的压缩大于中间部位－展宽比小；如果侧面形状凸出，则采取轧件中间部位的压缩大于两端－展宽比大），将这种不等厚的轧件旋转90度后进行展宽轧制，就会得到侧面平整的矩形。

21. 转动90º 展宽比小时的整形MAS轧制原理图 成形轧制后的厚度分布 板坯 转90º 伸长轧制后的平面形状 展宽轧制后的平面形状

22. 展宽比大时的整形MAS轧制原理图

23. 展宽MAS轧法： 在展宽轧制（横轧）的最后道次上沿轧制方向对未来的延伸面给予可变的压缩，旋转90度后进行延伸轧制，就可以控制头尾切损。

24. 展宽MAS轧制原理图

25. 差厚展宽轧制法 如图（a）在展宽轧制中平面形状出现桶形，端部宽度比中部要窄△B，令窄端部的长度为αL (其中α为系数，取0.1～0.12，L为板坯长度即轧件宽度)，若把此部分展宽到与中部同宽，就可得到矩形，纵轧后边部将基本平直。为此进行如图（b）那样的轧制，即将轧辊倾斜一个角度θ，在端部多压下Δhe的量，让它多展宽一点，使其成矩形。

26. 精轧 精轧任务：质量控制，包括厚度、板形、 性能及表面质量控制，后者主要取决于精轧辊面的精度和硬度。 　 粗轧和精轧阶段并无明显界限，第一架称为粗轧机，第二架称为精轧机。压下分配上，一般粗轧压下约占80％。

27. 中厚板精整 包括矫直、冷却、划线与剪切、检查及缺陷清理、热处理等。 矫直 热矫直：是使板形平直不可缺少的工序，采用9～11辊四重式矫直机，终矫温度常为500～750℃。 冷矫机：用于矫直高强度钢板，可矫直厚度达50mm的钢板。 压力矫直机：用于矫直特厚钢板，厚度可达300mm。 冷却 为了冷却均匀并防止划伤，近代多采用步进式运载冷床，并在冷床中设置了雾化冷却、层流和水幕冷却。厚板冷至200～150℃以下便可进行检查、划线和剪切了。

28. 划线 采用自行式自动量尺划线机和固定式量尺划线机。 剪切 厚度26mm以下的钢板采用圆盘剪，速度可达100～120m/min。 厚至50mm的钢板采用双边剪进行切边。 横切剪由侧刀剪和摇摆剪改进为滚切剪。

29. 热处理 • 控轧控冷工艺不能完全取代热处理，一些优质产品及高强度特殊性能要求的钢板仍需要常化或调质处理。 • 常化处理（正火）：加热到奥氏体区后自然冷却，可细化晶粒，均化组织，提高冲击韧性。 • 调质处理（淬火＋回火）：淬火在辊式，压力或槽式淬火机内进行，以辊式淬火机最为常用。直火式辊底炉进行回火处理。 • 检查 • 离线连续超声波探伤仪，温度100℃以下，速度最大60m/min。

30. 从提高产量的角度（300～600万t/y） 速度由6～10m/s增加到30m/s，主电机的容量增加（8000～12000kW/架），轧机的强度和刚度都增大； 加大卷重（45t以上）； 采用快速换辊及换剪刃装置等。 12.2 热连轧带钢生产 现代热连轧机的发展趋势和特点：

31. 从降低成本，节能和提高成材率的角度 连铸坯及热装和直接轧制工艺 无头轧制工艺 低温加热轧制 热卷取箱 热轧工艺润滑及车间布置革新等

32. 从提高质量的角度 高度自动化和全面计算机控制 AGC系统和液压控制，使厚度精度由±0.2mm提高到0.05mm 开发各种控制板形的新技术和新轧机 升速轧制和层流冷却使终轧和卷取温度控制在±15℃以内。

33. 原料选择 原料：初轧板坯和连铸板坯 厚度：一般为150～300mm，多数为200～250mm，最厚达350mm。 尺寸：板坯宽度>成品宽度，板坯长度取决于加热炉宽度和所需坯重。 重量：受设备条件、轧件终轧温度、卷取机容许的板卷最大外径限制。单位宽度重量达15～30kg/mm。 12.2.1 热轧生产工艺流程 包括原料准备、加热、粗轧、精轧、冷却、卷取等工序。

34. 加热 与中厚板类似，炉子宽度比中厚板大得多，其炉膛内宽达9.6～15.6m，采用多段（6～8段以上）供热方式，提高炉底单位面积产量，尽可能加大炉子容量，步进式炉是加热炉的主流。 热装：将连铸坯或初轧坯在热状态下装入加热炉，热装温度越高，则节能越多。热装对板坯的温度要求不如直接轧制严格; 直接轧制：板坯在连铸或初轧之后，不再入加热炉加热而只略经边部补偿加热，即直接进行的轧制。

35. 板坯250 mm－－中间坯50 mm 高温大压下，再结晶控轧轧制，细化晶粒 调宽和控宽 除鳞 保证尺寸精度 保证精轧的温度 粗轧过程

36. 粗轧机中的变形过程

37. 粗轧 立辊对宽度压缩，以调节板坯宽度和提高除鳞效果。 第一架为二辊轧机（板坯厚度大，温度高，塑性好，抗力小）。第二架为四辊轧机（厚度小，温度低，抗力大，板形及厚度精度要求高）。四辊粗轧前的小立辊用于平整钢板侧边和控制宽度精确。 精轧机组由6～8架组成，但其粗轧机组的组成和布置却不相同，因此，热带连轧机主要区分为全连续式、半连续式和3/4连续式三大类。

38. 全连续式轧机： 　指轧件自始至终没有逆向轧制道次。其粗轧机由5～6个机架组成，每架轧制一道，采用交流电机传动。产量可达400～600万t/年，适于大批量单一品种生产，操作简单，维护方便，但设备多，投资大。

39. 半连续式轧机： 　指粗轧机组各机架主要或全部为可逆式。粗轧机组由两架轧机组成，主要用于复合半连续式轧机，既生产板卷，又生产中厚板。这样粗轧阶段道次可灵活调整，设备和投资都较少，适于产量不高，品种范围广的情况。

40. 3/4连续式 　 粗轧机组1～2架可逆式轧机，数量由六架缩减为四架。可逆式轧机可放在第二架，也可放在第一架，前者优点是大部分铁皮已在前面除去，辊面和板面质量好，但换辊次数多二倍。一般倾向前者。 3/4连轧机所需设备少，建设投资少5％～6％，生产灵活，但操作维修复杂，耗电量大些。 适合年产300万t规模的带钢厂。

41. 机架间距：根据轧件出前一架后再进下一机架的原则来确定。随着板坯长度增加，必然引起机架间距增大，使轧制流程线延长，轧件温降增大，次生铁皮增多，带来很多不利，为此粗轧机组最后两架采用了连续式布置，其两架中心距离约为10m。机架间距：根据轧件出前一架后再进下一机架的原则来确定。随着板坯长度增加，必然引起机架间距增大，使轧制流程线延长，轧件温降增大，次生铁皮增多，带来很多不利，为此粗轧机组最后两架采用了连续式布置，其两架中心距离约为10m。

42. 粗轧机架前的立辊：用以控制宽度和对准轧制中心线，立辊与水平辊形成连轧关系，立辊能调速，以适应水平辊辊径和压下量变化，压下规程或轧辊开度由计算机通过数学模型进行设定。粗轧机架前的立辊：用以控制宽度和对准轧制中心线，立辊与水平辊形成连轧关系，立辊能调速，以适应水平辊辊径和压下量变化，压下规程或轧辊开度由计算机通过数学模型进行设定。 在粗轧机组后设有带坯测厚仪、测宽仪、测温装置及头尾形状检测系统，采集的数据用于精轧机组前馈控制和粗轧机组与加热炉反馈控制。 减少温降：绝热保温罩或补偿加热炉（器），热卷取箱技术。

43. 辊道保温隔热技术 1978年由英国恩科麦契(Encomech)公司推出 1982年首次在BSC纳肯拜(Lackenby)厂应用 保温罩在中间辊道上配以多段，每段长5m，上罩内表面距金属表面不超过200mm。 采用耐火陶瓷纤维与金属薄膜的复合隔热层，前者在温度不高时具有低导热率与低密度的优点，后者在受热时，金属薄膜(0.05～0.5mm厚)迅速升至高温，作为发热体将热量辐射返回钢坯。 辊道保温罩的逆辐射绝热块 1－绝热毡；2－金属屏； 3－金属屏的折叠部分；4－安装件

44. Encopanels保温罩的应用效果 1）降低出炉温度75℃，成材率提高0.15%，节约燃料14%； 2）增加生产品种，如不锈钢等； 3）可轧温度范围扩大了35%，尾部轧制温度可提高近100℃，首尾温差几乎完全消除； 4）厚度规格减薄35%，厚度精度提高，可轧出更宽更薄，重量更大的板卷； 5）带坯在中间辊道停留达8min仍保持可轧温度，便于处理事故，减少废品及提高产品质量。

45. 带坯热卷取箱技术 热卷箱示意图 1－弯曲辊；2－推杆；3－拖辊；4－开卷台； 5－转送机构；6－卷取台；7－支持辊；8－入口

46. 热卷取箱的主要作用 (1)保温：当坯厚为25mm时一般温降速率可达100℃/min，而采用热卷箱时则只有3.6℃/min； (2) 均温：带坯头尾交换，使尾部处于板卷中心，可保持几乎恒定的温度分布； (3)提高成材率：可使处理事故时间增长到8～9min，并可增大卷重； (4)改善产品质量，扩大可轧品种范围； (5)可缩短车间长度，节省输送辊道，减少投资等。 效果：降低开轧温度，精轧机组不用升速轧制，降低电能约10%，降低精轧机组功率约15%，大大减少了设备投资。

47. 中间坯料－－成品厚度 精轧温度，控制轧制 张力控制－－微张力 板形和板凸度控制 表面质量（除鳞，轧辊维护） 精轧机组

48. 精轧 测温、测厚：用于初设定精轧压下分配依据。 飞剪剪切：切头以除去温度过低的头部以免损伤辊面，并防止“舌头”、“鱼尾”卡在机架间的导卫装置或辊道缝隙中；切尾以防止后端的“鱼尾”或“舌头”给卷取及其后的精整工序带来困难。 除鳞：采用高压水除鳞箱以及在精轧前几机架之前设高压水喷嘴，除去次生氧化铁皮。 图12—9 精轧机组布置简图

49. （A）段－保持恒定的穿带速度，直到头部到达计时器设定值P点（0～50m）为止；（A）段－保持恒定的穿带速度，直到头部到达计时器设定值P点（0～50m）为止； （B）段－进行较低的加速，带钢前端从P点到进入卷取机为止； （C）段－较高的加速，到预先给定的速度上限为止，此加速主要取决于终轧温度和提高产量的要求； （D）段－维持最高速度，至带钢尾部离开减速开始机架（F1）为止，； （E）段－减速到规定的速度，带钢到达卷取机前要使带钢停住，但若减速过急，则会使带钢在输出辊道上堆叠； （F）段－轧机转速回复到后续带钢的穿带速度，带钢离开最末架（F7）后。 精轧速度变化 图12-10 一般精轧速度图

50. 活套支持器的作用 缓冲金属流量变化，给控制调整以时间，并防止成叠进钢造成事故； 调节各架速度以保持连轧常数； 保持恒定的小张力，防止因张力过大引起带钢拉缩； 最后几架间的活套支持器，还可以调节张力，以控制带钢厚度。 种类 电动、气动、液压及气—液联合几种 基本要求 动作反应要快，自动进行控制，并能在活套变化时始终保 持恒张力