板帶材生產(chǎn)工藝1課件

軋鋼工藝學(xué)—板帶生產(chǎn)工藝

材料成型與控制工程系1主要內(nèi)容板帶材生產(chǎn)概述中厚鋼板生產(chǎn)熱軋薄板帶鋼生產(chǎn)冷軋板帶鋼生產(chǎn)板帶材高精度軋制及板形控制2參考書《板帶鋼生產(chǎn)》、趙家駿《板帶鋼生產(chǎn)工藝學(xué)》、宋佩莼《板帶生產(chǎn)工藝學(xué)》、馮光純《板帶材生產(chǎn)原理與工藝》、王廷溥電子資料中文：CNKI，超星數(shù)字圖書管英文：ELSEVIER、EBSCO、Springer3一、板帶產(chǎn)品特點(diǎn)、分類及技術(shù)要求1、板帶產(chǎn)品的外形、使用與生產(chǎn)特點(diǎn)

外形特點(diǎn)：板帶產(chǎn)品外形扁平,寬厚比大，單位體積的表面積很大使用上的特點(diǎn):(1)表面積大，故包容覆蓋能力強(qiáng)，在化工、容器、建筑、金屬制品、金屬結(jié)構(gòu)等方面都得到廣泛應(yīng)用5使用上的特點(diǎn):(2)可任意剪裁、彎曲、沖壓、焊接、制成各種制品構(gòu)件，使用靈活方便，在汽車、航空、造船及拖拉機(jī)制造等部門占有極其重要的地位(3）可彎曲、焊接成各類復(fù)雜斷面的型鋼、鋼管、大型工字鋼等結(jié)構(gòu)件，故稱為“萬能鋼材”6板帶材的生產(chǎn)特點(diǎn)（1）板帶材是用平輥軋出，故改變產(chǎn)品規(guī)格較簡單容易，調(diào)整操作方便，易于實(shí)現(xiàn)全面計算機(jī)控制的自動化生產(chǎn)（2)帶鋼的形狀簡單，可成卷生產(chǎn)，且在國民經(jīng)濟(jì)中用量最大，故必須而且能夠?qū)崿F(xiàn)高速度的連軋生產(chǎn)（3）由于寬厚比和表面積都很大，故生產(chǎn)中軋制壓力很大，可達(dá)數(shù)百萬至數(shù)千萬牛頓，不僅使軋機(jī)設(shè)備復(fù)雜龐大，而且使產(chǎn)品厚、寬尺寸精度和板形控制技術(shù)及表面質(zhì)量控制技術(shù)變得十分困難和復(fù)雜7板帶材產(chǎn)品分類我國：中厚板：厚度在4.0mm以上(其中4～20mm者為中板，20～60mm者為厚板，60mm以上者為特厚板,特厚板可厚至500mm以上，最寬可達(dá)5000mm)薄板：4.0～0.2mm極薄帶鋼（箔材）：0.2mm以下,目前箔材最薄可達(dá)0.001mm日本:規(guī)定3～6mm為中板，6mm以上為厚板9熱軋鋼板的分類分類厚度范圍，mm寬度范圍，mm特厚板＞601200～5000厚板20～60600～3000中板4.0～20600～3000薄板0.2～4.0500～2500帶材＜620～150010板帶材產(chǎn)品分類按用途可分為：造船板、鍋爐板、橋梁板、壓力容器板、汽車板、鍍層板（鍍錫、鍍鋅板等)、電工鋼板、屋面板、深沖板、焊管坯、復(fù)合板及不銹、耐酸耐熱等特殊用途鋼板等有關(guān)品種規(guī)格可參看國家標(biāo)準(zhǔn)11131415(1)尺寸精度要求高尺寸精度主要是厚度精度,因?yàn)樗粌H影響到使用性能及連續(xù)自動沖壓后步工序，而且在生產(chǎn)中難度最大厚度偏差對節(jié)約金屬影響很大。板帶鋼由于B/H很大，厚度一般很小，厚度的微小變化勢必引起其使用性能和金屬消耗的巨大波動。故在板帶鋼生產(chǎn)中一般都應(yīng)力爭高精度軋制,力爭按負(fù)公差軋制（在負(fù)偏差范圍內(nèi)軋制，實(shí)質(zhì)上就是對軋制精確度的要求提高了一倍，這樣自然要節(jié)約大量金屬，并且還能使金屬結(jié)構(gòu)的重量減輕）17(2)板型要好板型要平坦，無浪形瓢曲：對普通中厚板，其每米長度上的瓢曲度不得大于l5mm，優(yōu)質(zhì)板不大于10mm，對普通薄板原則上不大于20mm。板帶鋼既寬且薄，對不均勻變形的敏感性特別大，所以要保持良好的板型很不容易。板帶愈薄，其不均勻變形的敏感性越大，保持良好板型的困難也就愈大。板型的不良來源于變形的不均，而變形的不均又往往導(dǎo)致厚度的不均，因此板型的好壞往往與厚度精確度也有著直接的關(guān)系18（3）表面質(zhì)量要好板帶鋼是單位體積的表面積最大的一種鋼材，又多用作外圍構(gòu)件，故必須保證表面的質(zhì)量無論是厚板或薄板表面皆不得有氣泡、結(jié)疤、拉裂、刮傷、折疊、裂縫、夾雜和壓入氧化鐵皮，這些缺陷不僅損害板制件的外觀，而且往往敗壞性能或成為產(chǎn)生破裂和銹蝕的策源地，成為應(yīng)力集中的薄弱環(huán)節(jié)例如：硅鋼片表面的氧化鐵皮和表面的光潔度就直接敗壞磁性，深沖鋼板表面的氧化鐵皮會使沖壓件表面粗糙甚至開裂，并使沖壓工具迅速磨損，至于對不銹鋼板等特殊用途的板帶，還可提出特殊的技術(shù)要求19性能要好特殊用途的鋼板：如高溫合金板、不銹鋼板、硅鋼片、復(fù)合板等，它們或要求特殊的高溫性能、低溫性能、耐酸耐堿耐腐蝕性能，或要求一定的物理性能如磁性)等21四、板帶軋機(jī)1、按輥系分類（最常用、最基本）常用的軋機(jī)：二輥、三輥、四輥、六輥、八輥、十二輥、二十輥以及偏八輥、非對稱式八輥、行星式軋機(jī)等特點(diǎn)：由一對工作輥和多個支持輥構(gòu)成。一般而言,隨輥數(shù)增加,工作輥徑減小。特殊行星軋機(jī)：多個工作輥按行星方式布置在支持輥的周圍。這是一種特殊形式的軋機(jī),能將板坯一次軋制成薄板22行星軋機(jī)機(jī)組張力控制輥行星軋機(jī)232526異步驅(qū)動上、下輥異步傳動為了降低軋制力，采用上、下輥圓周速度不同的傳動方式異步驅(qū)動上、下工作輥異步傳動為了降低軋制力，采用上、下工作輥圓周速度不同的傳動方式293、按軋機(jī)組成分類單機(jī)架可逆式軋機(jī)：在單一的機(jī)架上完成多道次往復(fù)軋制。在開坯和厚板軋制時,軋件通過軋前輥道和軋后輥道將軋件輸送到軋機(jī)中進(jìn)行往復(fù)軋制,在軋制薄軋件時,軋前和軋后設(shè)置有卷取機(jī),進(jìn)行往復(fù)軋制用途：帶有卷取機(jī)的可逆式帶鋼軋機(jī)是冷軋帶鋼用軋機(jī)的主要形式之一,而在熱軋帶鋼軋制時使用的爐卷軋機(jī),軋前、軋后的卷取機(jī)安裝在加熱爐內(nèi),用于生產(chǎn)變形溫度區(qū)間窄的不銹鋼、硅鋼等產(chǎn)品多機(jī)架連續(xù)式板帶軋機(jī)：當(dāng)今熱軋帶鋼和冷軋帶鋼生產(chǎn)的主要軋機(jī)30爐卷軋機(jī)1、保溫爐2、卷筒3、夾料輥4、導(dǎo)入板31軋機(jī)組成分類324、按軋機(jī)用途分類（1）開坯軋機(jī)采用鋼錠生產(chǎn)鋼板時,要將鋼錠軋制成板坯,作為成品軋機(jī)的原料。由于開坯時一般壓下量大,所以使用大輥徑的二輥開坯軋機(jī)。近年來板坯連鑄生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展很快,采用開坯機(jī)生產(chǎn)板坯的量已很少33（2）中厚板軋機(jī)中厚板生產(chǎn)多采用板坯為原料,經(jīng)粗軋和精軋軋制成成品板材。主要形式：雙機(jī)架軋機(jī)布置方式粗軋和精軋分別在粗軋機(jī)(二輥或四輥軋機(jī))和精軋機(jī)(多為四輥軋機(jī))上完成也有在一臺軋機(jī)上完成粗軋和精軋全部軋制過程34（3）熱軋帶鋼軋機(jī)一般軋制過程分為粗軋和精軋兩個階段可逆式帶鋼軋機(jī):粗軋機(jī)使用四輥軋機(jī),精軋機(jī)使用四輥或六輥軋機(jī),由于單機(jī)架軋制速度低,鋼板溫降大,特別是鋼板邊部溫降大,采用把卷取機(jī)放在加熱爐內(nèi)的爐卷軋機(jī)生產(chǎn)連續(xù)式軋機(jī):粗軋機(jī)組可使用二輥、四輥軋機(jī)或全部使用四輥軋機(jī),精軋機(jī)組多使用四輥軋機(jī)行星式軋機(jī):現(xiàn)在已很少使用,受軋制產(chǎn)品質(zhì)量的影響,通常不作為成品軋機(jī)使用,而是作為粗軋機(jī)使用,軋后要配置一臺四輥或六輥軋機(jī)作為精軋機(jī)生產(chǎn)成品35(4)冷軋帶鋼軋機(jī)單機(jī)架可逆式和連續(xù)式兩種方式單機(jī)架可逆式軋機(jī):多使用四輥、六輥和二十輥軋機(jī),軋機(jī)前后設(shè)置有卷取機(jī),在單機(jī)架上完成多道次軋制。連續(xù)式軋機(jī):多采用4～6架軋機(jī)連軋,一般多使用四輥或六輥軋機(jī)。36(5)平整機(jī)為改善鋼板的平坦度和表面質(zhì)量,有時為了調(diào)整力學(xué)性能,在鋼板軋后或鋼板熱處理后,在平整機(jī)上進(jìn)行一道小壓下量軋制。不同規(guī)格的鋼板平整機(jī)有二輥、四輥、六輥等不同形式的軋機(jī)37按用途分類38395、高精度板帶軋機(jī)隨著對板帶材表面質(zhì)量,特別是板厚和板形的要求越來越高,以及板厚和板形在線調(diào)控的需要,傳統(tǒng)的調(diào)控手段如原始輥凸度、軋輥傾斜、彎輥及軋輥工藝?yán)鋮s等已無法滿足軋機(jī)高速、高精度和自動化要求多種高精度現(xiàn)代化軋機(jī)不斷投入生產(chǎn),其中HC軋機(jī)已形成系列家族。新一代軋機(jī)主要是在板形控制方面進(jìn)行了改進(jìn),具體表現(xiàn)在對軋輥輥形和輥縫的控制40高精度板帶軋機(jī)包括HC軋機(jī)(HighCrownControl)系列UC軋機(jī)(UniversalCrownControl)CVC軋機(jī)(ContinuouslyVariableCrown)UPC軋機(jī)(UniversalPro)PC軋機(jī)(PairCrownControl)以及VC輥(VariableCrownRoll)IC輥(InflatableCrownRoll)

FFC軋機(jī)：FlexibleFlatnessControlMill軋機(jī)，即平直度易控制軋機(jī)UC軋機(jī)：UniversalCrownControlMill萬能凸度控制軋機(jī)，除具有HC軋機(jī)功能外，增加了工作輥偏置布置和側(cè)支撐輥及中間輥彎輥裝置。41一些高精度軋機(jī)形式、特點(diǎn)及用途4243五、世界板帶生產(chǎn)工藝開發(fā)現(xiàn)狀世界上按常規(guī)工藝生產(chǎn)板帶材己有70多年歷史由于家電、汽車、電子、建筑、船等行業(yè)的需要而得到巨大發(fā)展，板帶比已成為衡量一個工業(yè)化國家鋼鐵工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一，板帶材的產(chǎn)品質(zhì)量檔次的高低又成為制約相關(guān)行業(yè)發(fā)展的重要因素，世界先進(jìn)工業(yè)國家鋼鐵工業(yè)的板帶比一般在40%-60%左右當(dāng)今世界板帶材生產(chǎn)工藝主要有如下幾種：441、常規(guī)連軋工藝常規(guī)連軋工藝通常是采用200-250mm厚板坯為原料，經(jīng)過多機(jī)架連軋出1.25-25mm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)板帶軋制工藝己成熟，基本上實(shí)現(xiàn)了計算機(jī)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(shí)現(xiàn)了在線板形、板厚和板寬的自動控制常規(guī)連軋工藝經(jīng)濟(jì)規(guī)模多在200～400萬t/a，其優(yōu)勢是生產(chǎn)靈活、適應(yīng)面廠、高質(zhì)量、高產(chǎn)量、多品種，所不足的是設(shè)備投資大45半連軋工藝(鞍鋼1700、攀鋼1450、上鋼一廠1200)采用全連軋工藝(梅山1422)采用3/4連軋工藝(武鋼1700、寶鋼2050、寶鋼1580、太鋼1549、本鋼1700)采用爐卷工藝(太鋼1549、首鋼1200、首鋼2030)板帶軋機(jī)標(biāo)稱：以軋輥（四輥或多輥軋機(jī)則指工作輥）輥身長度作為軋機(jī)標(biāo)稱的組成部分輥身長度能直觀地反映出軋機(jī)所能生產(chǎn)的最大板寬，而板寬反映了板帶材的使用范圍和生產(chǎn)板帶材的難易程度。462、近終形連鑄+連軋工藝優(yōu)勢：節(jié)能、降耗、減少投資和生產(chǎn)成本上比常規(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1989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)入又一嶄新階段近終形連鑄+連軋工藝：以實(shí)現(xiàn)連鑄機(jī)與連軋機(jī)之間直接軋制為目標(biāo)。47分類四種：CSP工藝、ISP工藝、爐卷工藝、行星工藝共同點(diǎn)：均采用電(轉(zhuǎn))爐+連鑄機(jī)所生產(chǎn)的薄板坯(80-50-25mm厚)為原料，直接熱軋成1.2mm以上厚度板帶卷，其節(jié)能效果顯著，一般比常規(guī)熱裝工藝節(jié)能30%(而常規(guī)熱裝比冷裝節(jié)能40%)不同：連鑄后采用不同軋制工藝。48（1）CSP工藝由西馬克公司開發(fā)，采用超高功率電爐+LF爐+直彎型連鑄機(jī)，在鑄速2.5-6m/min下鑄出5Omm厚薄板坯，薄板坯通過一座近2OOm長隧道式爐均熱后，送到6機(jī)架4輥式熱連軋機(jī)上軋制產(chǎn)品：1.2mm以上(厚)*1259-156Omm(寬)的成品熱板帶，卷重達(dá)30t，通常生產(chǎn)規(guī)模在80～200萬t/a，其鋼水到成品收得率達(dá)97.5%，能生產(chǎn)低碳鋼、結(jié)構(gòu)鋼和微合金鋼1998年4月在墨西哥的海爾薩(Hy/Sa)廠投產(chǎn)的CSP工藝生產(chǎn)線采用7個機(jī)架連軋，己生產(chǎn)出厚度O.91mm帶鋼49工藝特點(diǎn)采用隧道式均熱爐作為連鑄和連軋之間緩沖，大約有11～16min緩沖時間．該爐長達(dá)200m,其后配置6機(jī)架連軋機(jī)，軋機(jī)配備了AGC、CVC等控制板厚及板型手段，其精軋機(jī)出口速度達(dá)9m/s，最大軋制力35MN。CSP工藝生產(chǎn)線全線一般長300m不足：作業(yè)線長，爐子維護(hù)困難，投資較大。成品表面存在氧化鐵皮和夾雜，造成一定數(shù)量二級品。50幾條典型的薄板坯連鑄連軋生產(chǎn)線5152535455（2）ISP工藝德馬克公司開發(fā)，采用超高功率電爐+連鑄機(jī)生產(chǎn)出5Omm厚連鑄坯，然后將5Omm厚連鑄坯先經(jīng)大壓下量軋機(jī)(組)軋成25mm厚中間帶卷，放到克雷莫納爐(Cremona)內(nèi)均熱保溫，最后在4架4輥式精軋機(jī)上一次軋成成品1992年在意大利的Ar-Vedi廠投產(chǎn)，現(xiàn)已能生產(chǎn)成品尺寸為1.2mm(厚)*150Omm(寬)鋼卷，卷重達(dá)6.6t，其所生產(chǎn)鋼種除與CSP相同外，還有不銹鋼56主要特點(diǎn)先對連鑄坯進(jìn)行大壓下量鑄軋成25mm厚毛帶坯卷，存放到克雷莫納爐內(nèi)，大壓下量軋機(jī)(組)配置有液壓AGC，其軋制力可達(dá)1300OkN，這樣就使成品軋機(jī)減少機(jī)架克雷莫納爐具有熱卷箱作用，既可保溫又可起生產(chǎn)調(diào)節(jié)作用，這樣就使ISP工藝線長度縮短，大約175m左右，比CSP短，因而投資也比CSP少57（3）爐卷軋制工藝采用超高功率電爐+連鑄機(jī)將鋼水鑄成5Omm厚板坯，并在大壓下軋機(jī)上軋成25mm厚板卷毛坯，放到熱卷箱內(nèi)保溫均熱后，送到雙機(jī)架爐卷軋機(jī)上進(jìn)行可逆軋制成成品產(chǎn)品尺寸2-12mm(厚）*12O0mm(寬)年產(chǎn)50-80萬t，奧地利的奧鋼聯(lián)，采用該工藝生產(chǎn)線年產(chǎn)達(dá)50萬t缺點(diǎn)：維持恒定軋制溫度困難，表面質(zhì)量不理想58（4）行星軋制工藝

(PlantaryRollngProcess）由德國克虜伯公司開發(fā)，克虜伯公司的Messrs廠己有20年行星軋機(jī)操作經(jīng)驗(yàn)．采用超高功率電爐十連鑄機(jī)將鋼水鑄成8Omm厚板坯，經(jīng)隧道式爐保溫均熱后，先在立式軋機(jī)上除鱗，然后再到行星軋機(jī)上一次軋成成品熱帶卷產(chǎn)品尺寸2mm(厚）×1425mm(寬)，可生產(chǎn)鋼種為碳鋼，合金鋼，其規(guī)模適合100萬t/a以下工藝特點(diǎn)：由于采用行星軋機(jī)，一次壓下量可達(dá)98%，即一道次可完成從板坯到成品的軋制過程，這就減少軋機(jī)設(shè)備、縮短工藝線長度、通常生產(chǎn)線僅200m，大大降低了投資59（5）FTSR連鑄+連軋工藝

（FlexibleThinSlabRolling）意大利達(dá)尼利公司和美國聯(lián)合公司共同開發(fā)成功，設(shè)計出一種新型結(jié)晶器和軟壓下技術(shù)，可以在2.8-7.5m/min的鑄速下拉出35-90mm厚鑄坯，可鑄軋包晶鋼和深沖鋼等多鋼種據(jù)介紹美國紐柯公司準(zhǔn)備采用FTSR（柔性化薄板坯連鑄連軋）工藝改造其生產(chǎn)線．現(xiàn)已在加拿大的Aegoma廠建成投產(chǎn)一條該工藝生產(chǎn)線，己生產(chǎn)出厚度為1～1.6mmx800～156Omm帶鋼603、直接鑄軋成成品寬帶鋼工藝日本金屬與德國克虜伯公司聯(lián)合開發(fā)成功，1993年在日本新日鐵光廠正式投產(chǎn)采用電爐鋼水直接鑄軋成1.6～5mm(厚)×800～1220mm(寬)帶鋼，代替常規(guī)連軋工藝，己鑄軋出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，又可作為冷軋原料原理：采用雙滾筒式鑄機(jī)，兩個滾筒直徑不等，上輥是小直徑，下輥是大直徑，兩個鑄輥采用水冷，兩鑄輥間距在鑄軋過程中保持恒定，其間隙僅幾毫米到十幾毫米．合格鋼水是通過中間罐水口進(jìn)入鑄輥輥縫后，立刻受到兩個旋轉(zhuǎn)鑄輥壓軋作用，鋼水首先凝固是與鑄輥接觸的表面，在輥?zhàn)訅毫ο萝埑蓭?，離開鑄輥時的溫度大約1200℃，然后被繼續(xù)冷卻到600℃后，切去毛邊卷取成成品鋼卷6162鑄軋速度已達(dá)20-130m/min，卷重10t。對于高合金鋼、電工鋼等難軋鋼種，該工藝有推廣價值優(yōu)勢：生產(chǎn)線長度短，成品性能好，但由于受鑄速限制，其生產(chǎn)規(guī)模目前還不大，約1萬t/月，其鑄軋出的成品帶毛邊，還需切邊，對收得率有一定影響634、采用常規(guī)連鑄坯的緊湊式熱軋帶鋼工藝(SCHSM)采用200mm厚連鑄坯為原料，生產(chǎn)1mm以上厚度、卷重30t鋼帶，它可以生產(chǎn)全部鋼種其主要設(shè)備是一座步進(jìn)式加熱爐，一套五機(jī)架四輥式連軋機(jī)組，一個帶卷熱卷箱64工藝流程連鑄坯經(jīng)表面檢查和處理后熱(冷)態(tài)裝入步進(jìn)式加熱爐，在爐內(nèi)加熱到1150℃后出爐，經(jīng)軋邊機(jī)除鱗和高壓水除鱗，送到五機(jī)架連軋機(jī)軋制，在連軋機(jī)組經(jīng)2個軋程軋制后，200mm板坯先被軋成12～55mm厚半成品后，在機(jī)前被卷成鋼卷，送到熱卷箱中保溫或均熱，然后再送到連軋機(jī)組上接常規(guī)熱連軋工藝軋成1mm以上帶鋼，經(jīng)水冷、卷取成成品鋼卷。65工藝特點(diǎn)僅用一個五機(jī)架連軋機(jī)