畢業(yè)設(shè)計之軋鋼生產(chǎn)中新技術(shù)的應(yīng)用

15-/NUMPAGES15※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※※2010屆學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(論文)材料學(xué)號20070858學(xué)生畢業(yè)設(shè)計（論文） 課題名稱軋鋼生產(chǎn)中的新技術(shù)的應(yīng)用專業(yè)班級材料成型與操縱技術(shù)0701姓名韓傳利系部冶金學(xué)院實(shí)習(xí)單位青島鋼鐵集團(tuán)指導(dǎo)教師陸鳳君2010年5月28日【論文摘要】介紹了近年來軋鋼生產(chǎn)中圍繞節(jié)能、降耗、提高產(chǎn)品質(zhì)量和軋制生產(chǎn)連續(xù)化、自動化所采納的一些新技術(shù)，包括一些軋鋼生產(chǎn)中的共性技術(shù)及不同產(chǎn)品的新工藝、新技術(shù)【關(guān)鍵詞】軋鋼,節(jié)能,降耗,產(chǎn)品質(zhì)量,新技術(shù)，操縱軋制，操縱冷卻，控軋控冷工藝1前言近年來，軋鋼生產(chǎn)中所涌現(xiàn)的新技術(shù)、新工藝要緊是圍繞節(jié)約能源、降低成本、提高產(chǎn)品質(zhì)量、開發(fā)新產(chǎn)品所進(jìn)行的[1]。在節(jié)能降耗上，要緊技術(shù)是：連鑄坯熱送熱裝技術(shù)、薄板坯連鑄連軋技術(shù)、先進(jìn)的節(jié)能加熱爐等；在提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量上，要緊技術(shù)是：TMCP技術(shù)、高精度軋制技術(shù)、先進(jìn)的板形、板厚操縱技術(shù)、計算機(jī)生產(chǎn)治理技術(shù)等；在技術(shù)裝備上，要緊是大型化、連續(xù)化、自動化，即熱軋帶鋼、冷軋帶鋼的連續(xù)化，實(shí)現(xiàn)無頭軋制、酸軋聯(lián)合機(jī)組、連續(xù)退火及板帶涂層技術(shù)等。這些技術(shù)的應(yīng)用可極大地提高產(chǎn)品的競爭能力。2以節(jié)能降耗為目標(biāo)的新技術(shù)2.1連鑄坯熱送熱裝技術(shù)連鑄坯熱送熱裝技術(shù)是指在400℃以上溫度裝爐或先放入保溫裝置，協(xié)調(diào)連鑄與軋鋼生產(chǎn)節(jié)奏，然后待機(jī)裝入加熱爐。在軋鋼采納的新技術(shù)中熱送熱裝效益明顯，要緊表現(xiàn)在：大幅度降低加熱爐燃耗，減少燒損量，提高成材率，縮短產(chǎn)品生產(chǎn)周期等。我國20世紀(jì)80年代后期開始首先在武鋼進(jìn)行熱送熱裝試驗，90年代寶鋼、鞍鋼等在板帶軋制中試驗，并逐步采納了熱送熱裝技術(shù)。90年代中期以后我國棒線材大量采納了熱送熱裝技術(shù)，然而距日本和一些歐美國家的水平還有較大的差距。連鑄坯熱送熱裝技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還需要以下幾個條件：（1）質(zhì)量合格的連鑄板坯；（2）工序間的協(xié)調(diào)穩(wěn)定；（3）相關(guān)技術(shù)設(shè)備要求，如采納霧化冷卻、在平面布置上盡可能縮短連鑄到熱軋之間的距離、通過在輸送輥道上加設(shè)保溫罩及在板坯庫中設(shè)保溫坑等；（4）采納計算機(jī)治理系統(tǒng)。依照國內(nèi)目前的實(shí)際情況分析，需要接著推廣該技術(shù)，己經(jīng)采納的軋機(jī)應(yīng)當(dāng)在提高水平上下功夫。通過加強(qiáng)治理保證該技術(shù)的連續(xù)使用，不斷提高熱裝率和提高熱裝溫度，同時進(jìn)行必要的攻關(guān)，解決由于采納熱裝技術(shù)以后，產(chǎn)生的產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定問題[2]。2.2薄板坯連鑄連軋技術(shù)薄板坯連鑄連軋是20世紀(jì)80年代末實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的新技術(shù)，是鋼鐵生產(chǎn)近年來最重要的技術(shù)進(jìn)步之一。采納薄板坯連鑄連軋工藝與傳統(tǒng)鋼材生產(chǎn)技術(shù)相比，從原料至產(chǎn)品的噸鋼投資下降19％～34％，廠房面積為常規(guī)流程的24％。生產(chǎn)時刻可縮短10倍以至數(shù)10倍，金屬消耗為常規(guī)流程的66.7％，加熱能耗是常規(guī)流程的40%，噸材成本降低80～100美元[3]。依照國外的統(tǒng)計，目前薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線能夠生產(chǎn)的品種要緊有：低碳鋼、低合金鋼、一般管線鋼、可熱處理鋼、彈簧鋼、工具鋼、電工鋼、耐磨鋼和部分不銹鋼等?，F(xiàn)在，薄板坯連鑄連軋廠能夠覆蓋大多數(shù)的熱軋帶鋼的品種范圍，然而一些高性能要求和高附加值的品種還不能生產(chǎn)。國外正在進(jìn)行擴(kuò)大品種的研究工作，希望在短時刻內(nèi)能夠使薄板坯連鑄連軋的產(chǎn)品覆蓋更多傳統(tǒng)軋機(jī)生產(chǎn)的熱軋帶鋼。目前的進(jìn)展工作要緊集中在低碳和超低碳深沖鋼的生產(chǎn)、高牌號管線鋼的生產(chǎn)、高強(qiáng)度鋼的生產(chǎn)等幾個方面。增加薄板坯連鑄連軋品種所采取的要緊措施歸結(jié)起來要緊有：改進(jìn)電爐原料結(jié)構(gòu)，普遍進(jìn)行鐵水預(yù)處理，加強(qiáng)鋼水精煉，配備真空精煉設(shè)備，從全然上改善鋼水的純凈度；改進(jìn)結(jié)晶器的結(jié)構(gòu)；二冷普遍采納輕（軟）壓下技術(shù)，并依照鋼種、鑄速對二冷區(qū)域輕（軟）壓下的起、終點(diǎn)、壓下量及壓下速率進(jìn)行智能化操縱；加大鑄坯厚度以增加壓縮比，提高澆鑄過程中結(jié)晶器液面的穩(wěn)定性；進(jìn)行粗軋；多次高壓水除鱗；進(jìn)行鐵素體軋制等7個方面。如此不僅全面提高了熱軋薄帶卷的質(zhì)量，而且可擴(kuò)大產(chǎn)品品種范圍。從工藝?yán)碚撋蟻矸治?，薄板坯連鑄速度高、凝固傳熱強(qiáng)度大，只要操縱低的系統(tǒng)澆鑄溫度，加上電磁攪拌、輕壓下等技術(shù)，鑄坯質(zhì)量就能夠達(dá)到或接近傳統(tǒng)板坯連鑄的質(zhì)量?？焖龠叢考訜?、均熱，多道次高壓水除鱗，加上新流程的精軋機(jī)組配備了最新的技術(shù)裝備，軋制質(zhì)量能夠優(yōu)于部分傳統(tǒng)熱軋機(jī)組的軋制質(zhì)量，在同樣的潔凈鋼生產(chǎn)條件下，新流程生產(chǎn)各種優(yōu)質(zhì)薄帶材應(yīng)當(dāng)能夠達(dá)到傳統(tǒng)流程的質(zhì)量水平，只是在新的壓縮比和熱銜接條件下，需要接著探究和完善工藝技術(shù)和裝備。2.3節(jié)能加熱爐技術(shù)高效蓄熱技術(shù)是目前世界上先進(jìn)的燃燒技術(shù)，能夠從全然上提高企業(yè)能源利用率，對低熱值煤氣進(jìn)行合理利用，最大限度地減少污染排放，專門好地解決燃油爐成本高、燃煤爐污染重的難題。該技術(shù)是1982年由英國開發(fā)的，此后，世界上一些工業(yè)發(fā)達(dá)國家相繼開發(fā)和采納了這項技術(shù)[2]。新型蓄熱式爐技術(shù)能最大限度地回收出爐煙氣的熱量而大幅度節(jié)約燃料、降低成本，還能提高爐子的產(chǎn)量，同時減少CO2和NO2的排放量，有利于環(huán)境愛護(hù)，因此引起普遍重視和迅速推廣。新型蓄熱式加熱爐技術(shù)的重大突破要緊表現(xiàn)在兩個方面：一是蓄熱體改為陶瓷小球、蜂窩體等陶瓷質(zhì)蓄熱體，表面積比格子磚大了幾十甚至上百倍，因而傳熱效率專門高，蓄熱室體積大大減少；二是換向設(shè)備的改造和操縱技術(shù)的提高，使換向時刻大大縮短，可靠性增強(qiáng)。傳統(tǒng)蓄熱室的煙氣溫度為300℃、600℃，而新型蓄熱室煙氣排出的溫度只有200℃或更低。新型蓄熱室能夠?qū)⒖諝饣蛎簹忸A(yù)熱到比爐煙氣溫度只低100℃左右，熱效率可達(dá)到70％以上。我國鋼鐵企業(yè)高爐煤氣放散率為13.72％，假如將放散煤氣全部利用，可節(jié)約260萬t標(biāo)煤。采納高效蓄熱技術(shù)后，可實(shí)現(xiàn)軋鋼加熱爐的高效、低耗和清潔生產(chǎn)，生產(chǎn)成本可大大降低，提高產(chǎn)品競爭能力。2.4熱軋工藝潤滑技術(shù)對許多軋機(jī)而言，采納工藝潤滑能降低軋制壓力、轉(zhuǎn)矩和能耗，特不是對鋼板軋機(jī)尤為重要。軋板時往往因為軋制力能參數(shù)而限制了同意壓下量，在薄板軋機(jī)上采納潤滑能夠減薄軋制帶鋼的厚度，以及減少軋輥磨損而改善產(chǎn)品表面質(zhì)量[2]。鋼的熱軋溫度一般在800～1250℃，在變形區(qū)軋輥表面的溫度可高達(dá)450～550℃，因此，需要用大量的水冷卻軋輥。在這種情況下，熱軋潤滑劑應(yīng)具備以下性能：（1）對軋輥表面有牢固的附著能力，不易被水沖掉；（2）高溫下有良好的抗氧化及耐熱性；（3）抗乳化性好，軋制后容易與冷卻水分離。通過試驗可得出以下結(jié)論：（1）采納熱軋工藝潤滑，軋制壓力比初期軋制時的軋制壓力降低得多。（2）軋輥表面狀況：由于使用潤滑劑附輥面上生成了薄膜，使輥面始終保持光滑的狀態(tài)。（3）軋輥磨損：由于軋制力的降低和軋輥表面生成薄膜，軋輥磨損量通?？蓽p少30％。（4）成品形狀及斷面改善：由于軋輥磨損的減少和軋制壓力的降低，使成品的形狀和斷面得到改善。（5）軋制動力消耗降低：由于軋制力的降低，軋制動力的消耗約下降8%。3以提高產(chǎn)品性能、質(zhì)量為目標(biāo)的新技術(shù)3.1TMCP技術(shù)TMCP技術(shù)是通過操縱軋制溫度和軋后冷卻速度、冷卻的開始溫度和終止溫度，來操縱鋼材高溫的奧氏體組織形態(tài)以及操縱相變過程，最終操縱鋼材的組織類型、形態(tài)和分布，提高鋼材的組織和力學(xué)性能。通過TMCP能夠替代正火處理，利用鋼材余熱可進(jìn)行在線淬火－回火（離線）處理，取代離線淬火－回火處理，改善鋼材的力學(xué)性能，大幅度減少熱處理能耗[2]。TMCP技術(shù)的核心包括：鋼材的成分設(shè)計和調(diào)整、軋制溫度、軋制程序、軋制變形量的操縱、冷卻速度的操縱等；在裝備上要緊是采納高剛度、大功率的軋機(jī)，以及高效的快速冷卻系統(tǒng)和相關(guān)的操縱數(shù)學(xué)模型。采納TMCP技術(shù)的操縱冷卻線，能夠使用高密度管層流、水幕層流和氣霧冷卻系統(tǒng)。這些技術(shù)目前國內(nèi)均己掌握，國內(nèi)設(shè)計的高密度管層流冷卻成套設(shè)備包括高位水箱、水量分配器、流量調(diào)控裝置、冷卻區(qū)前后吹掃裝置、側(cè)吹掃裝置、操縱閥門、檢測儀表、操縱系統(tǒng)和鋼種數(shù)學(xué)模型。TMCP技術(shù)的關(guān)鍵是選擇合理的冷卻裝置和操縱模型。國內(nèi)開發(fā)的TMCP技術(shù)采納世界先進(jìn)水平的高密度管層流冷卻裝置，配備高精度溫度操縱軟件。采納TMCP技術(shù)，目前己經(jīng)開發(fā)的新品種包括X70、HJ58D、B620、DB685等低合金高強(qiáng)度鋼，能夠降低鋼種的Mn、Nb、V、Ti合金含量，降低冶煉成本；取代Q345D、Q345C、DH36、16MnR等鋼種的正火處理工藝，實(shí)現(xiàn)HG70、HG785等鋼種的在線淬火，減少生產(chǎn)工藝環(huán)節(jié)，降低能源消耗。另外，通過TMCP技術(shù)，還能夠提高鋼板的性能合格率1％～3％。3.2高精度軋制技術(shù)為了提高軋鋼產(chǎn)品表面質(zhì)量和尺寸精度，在軋鋼生產(chǎn)中針對一些不同產(chǎn)品而開發(fā)了相應(yīng)的技術(shù)[4]。3.2.1板帶軋制技術(shù)熱軋板坯的在線調(diào)寬，采納重型立輥、定寬壓力機(jī)實(shí)現(xiàn)大側(cè)壓，重型立輥每道次寬度壓下量一般為150mm，定寬壓力機(jī)每道次寬度壓下量可達(dá)350mm以上；寬度自動操縱（AWC）系統(tǒng)，寬度精度可達(dá)5mm以下；液壓厚度自動操縱（AGC）帶鋼全長上的厚度精度已達(dá)到±30μm；板形操縱，研制開發(fā)了HC、CVC、PC等許多機(jī)型和板形儀，可實(shí)現(xiàn)板形的自動操縱；全液壓卷取機(jī)，助卷輥、液壓伸縮采納踏步操縱，卷筒多級漲縮，可更好地操縱卷形。3.2.2型鋼軋制技術(shù)型鋼生產(chǎn)中采納的柔性軋制技術(shù)、切分軋制技術(shù)和緊公差周密軋制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了H型鋼自由尺寸軋制、延伸道次無孔型軋制、多輥萬能孔型軋制；其產(chǎn)品公差范圍可操縱在1/4～1/10。3.2.3棒、線材軋制技術(shù)棒、線材軋制廣泛采納了摩根第六代V字形精軋軋輥箱結(jié)構(gòu)組成的微型模塊式軋機(jī)，可擴(kuò)大產(chǎn)品規(guī)格范圍，提高生產(chǎn)能力，其結(jié)構(gòu)緊湊、換輥方便、利用率高，使最高設(shè)計速度達(dá)到140m/s，產(chǎn)品尺寸精度可達(dá)±0.1mm，生產(chǎn)率提高15%以上，軋機(jī)利用率提高5%～10%，產(chǎn)品精度高，公差可達(dá)±0.1mm，橢圓度0.1，可實(shí)現(xiàn)自由尺寸軋制，自由定徑范圍±0.3mm，還可通過機(jī)前水冷提高機(jī)械性能。3.2.4無縫管軋制技術(shù)在無縫管軋制生產(chǎn)中，直接采納Φ80～Φ560mm的連鑄管坯，使其內(nèi)部質(zhì)量和尺寸公差都優(yōu)于軋制管坯，金屬收得率可提高10%～15%，節(jié)能40%～50%，管坯成本降低20%～50%。另外，采納錐形穿孔機(jī)提高了穿孔效率，擴(kuò)管比可達(dá)1.4～2；限動（半限動）芯棒軋管機(jī)的應(yīng)用，使鋼管內(nèi)壁光滑，工具消耗低，鋼管降溫少，可取消定徑前的再加熱爐；最新開發(fā)的三輥可調(diào)限動芯棒連軋管機(jī)（PQF）可軋制高強(qiáng)度和壁厚更薄的鋼管，對頭尾可進(jìn)行預(yù)壓下，以減少管端增厚。4以生產(chǎn)連續(xù)化、自動化為目標(biāo)的新技術(shù)4.1無頭軋制技術(shù)與半無頭軋制技術(shù)無頭和半無頭軋制技術(shù)是近年出現(xiàn)的新技術(shù)，無頭軋制要緊應(yīng)用在熱軋帶鋼和棒線材生產(chǎn)中，半無頭軋制要緊應(yīng)用在薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)中。傳統(tǒng)的分塊軋制方式軋機(jī)要頻繁的咬鋼、拋鋼，甚至升速降速，鋼材頭、尾部的質(zhì)量難以保證，同時軋機(jī)作業(yè)率低下、尺寸精度的操縱也有一定的困難[5]。無頭軋制技術(shù)是指粗軋后的帶坯在進(jìn)入精軋機(jī)前，與前一根帶坯的尾部焊接起來，并連續(xù)不斷地通過精軋機(jī)，這種技術(shù)擴(kuò)大了傳統(tǒng)熱帶軋機(jī)的軋制范圍，可批量生產(chǎn)0.8mm的超薄帶鋼。實(shí)現(xiàn)無頭軋制后可能能夠得到以下效果：（1）由于中間坯全長在恒定張力的作用下進(jìn)行軋制，因此軋制的帶鋼厚度精度高、板形波動減少，與傳統(tǒng)軋制法相比，成材率可提高0.5%～1.0%。（2）帶鋼按照一定的軋制速度連續(xù)軋制，不受傳統(tǒng)軋制法的速度規(guī)范的限制，可使生產(chǎn)率提高15%。（3）能生產(chǎn)薄規(guī)格產(chǎn)品。因為用傳統(tǒng)的軋制法軋制薄板時不穩(wěn)定，要跑偏、甩尾、浪形等，而無頭軋制無此現(xiàn)象，提高了鋼帶行走的穩(wěn)定性，因此可生產(chǎn)0.8～1.0mm的薄帶材。（4）可進(jìn)行潤滑軋制和加大壓下量軋制，為生產(chǎn)深沖性能良好的熱軋板制造條件，同時由于潤滑軋制，也使產(chǎn)品的表面光滑性提高。（5）無頭軋制使鋼帶全長都在恒張力下軋制，故走行穩(wěn)定，可進(jìn)行強(qiáng)力冷卻，從而可生產(chǎn)薄且強(qiáng)度高的帶鋼。由傳統(tǒng)的連續(xù)式熱帶軋制進(jìn)展成為無頭軋制，其關(guān)鍵是把相鄰的中間坯的頭部和尾部焊接起來，連續(xù)不斷地向精軋機(jī)組供應(yīng)中間坯，因此，必須解決以下技術(shù)難點(diǎn)：（1）在前一塊中間坯進(jìn)行精軋的條件下，如何確保與后一塊中間坯進(jìn)行焊接所需的時刻。（2）如何防止中間坯溫降，并保證焊縫與母材的組織及強(qiáng)度接近。（3）如何將焊接后的帶坯經(jīng)精軋機(jī)組軋制后，在高速時及卷取前再切斷，分不卷取。半無頭軋制要緊用于薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線，要緊是為生產(chǎn)薄規(guī)格熱軋帶鋼設(shè)計的，該生產(chǎn)線的差不多設(shè)備配置與傳統(tǒng)的薄板坯連鑄連軋大體相同，然而技術(shù)有專門大變化，在工藝上稱為半無頭軋制技術(shù)。比如CSP連鑄的薄板坯出結(jié)晶器時厚63mm，通過液芯壓下后離開連軋機(jī)時鑄坯厚48mm?，F(xiàn)在鑄坯不剪斷進(jìn)入隧道式加熱爐（傳統(tǒng)的CSP技術(shù)鑄坯剪斷為40余米），加熱爐可達(dá)300余米，鑄坯經(jīng)均熱以后進(jìn)入7機(jī)架連軋機(jī)組軋制成材。半無頭軋制技術(shù)利用了連鑄坯能夠較長的特點(diǎn)，減少了穿帶過程產(chǎn)生的帶鋼溫度降低、厚度不易操縱和生產(chǎn)不穩(wěn)定的問題，因此特不有利于薄規(guī)格的軋制。4.2冷軋板帶及涂鍍層技術(shù)冷軋板帶技術(shù)進(jìn)展要緊表現(xiàn)在：酸洗一冷軋聯(lián)合機(jī)組，可提高成材率1%～3%，提高機(jī)時產(chǎn)量30%～50%，減少中間倉庫5000～10000m2，降低軋輥消耗40%～50%，并降低了生產(chǎn)成本和建設(shè)投資；連續(xù)退火技術(shù)，其產(chǎn)品質(zhì)量高、板形好、表面光潔、性能均勻，可提高成材率1%～3%，鋼種多樣化，節(jié)能20%以上，生產(chǎn)周期由10天縮短到1天以內(nèi)，設(shè)備占地面積小。4.3計算機(jī)生產(chǎn)過程治理技術(shù)在鋼鐵生產(chǎn)流程中，不管是以鐵礦石為原料，依舊以廢鋼為原料，煉鋼、連鑄、熱軋差不多上不可缺少的三大關(guān)鍵工序。它們之間呈現(xiàn)順序加工關(guān)系，不僅存在物流平衡和資源平衡問題，而且由于高溫作業(yè)，還存在著能量平衡和時刻平衡問題。鋼水要保質(zhì)保量并按一定節(jié)奏送交連鑄工序，以實(shí)現(xiàn)更多爐次的連鑄，連鑄高溫坯的運(yùn)送要與熱軋的軋制打算有機(jī)結(jié)合，爭取更高的裝爐溫度和熱裝比。這就要求將這三道工序視為一個整體，實(shí)現(xiàn)一體化治理，做到前后工序打算同步，物流運(yùn)行準(zhǔn)時化，充分利用高溫潛熱，取消或減少再加熱過程，降低能耗，減少燒損，