1、 第 1 页 综 述 摘要： 热轧板带钢是钢铁产品的主要品种之一，广泛应用于工业，农业，交通运输和建筑业，同时作为冷轧、焊管、冷弯型钢等生产原料，其产量在钢材总量所占的比重最大，在轧钢生产中占统治地位。在工业发达国家，热连轧板带钢占板带钢总产量的 80%左右，占钢材总产量的 50%以上。宽带钢在我国国民经济中的发展中需求量很大。世界各国近年来都在注重研制和使用连铸连轧等新技术和新设备来生产板带钢。 本设计所用钢种为：普碳钢、合金结构钢、不锈钢。 论文主要内容包括：原料的选择、生产工艺的制定、典型产品工艺计算、主要设备和辅助 设备的选择，并且对主要设备（轧辊和电机）的能力进行了校核，对车间主要经
2、济指标、生产车间布置和环境保护，进行了设计和规划。以及进行相应的绘图和外文文献的翻译。 第一章 热轧板带钢生产方式 1.1传统热连轧方式 一般将 20世纪 80年代以前的热轧带钢连轧成为传统带钢热连轧，年产量可达 300万吨以上。目前我国有半数左右的带钢是通过这种方式生产的。传统热连轧方式自 1924年第一套带钢热连轧机（ 14700问世以来 ,其发展已经经历了三代。 20世纪 50年代以前是热连轧带钢生产初级阶段，称为第一代轧机，其主要特征是轧制速度低、产量 低、坯重轻、自动化程度低； 20世纪 60年代，美国首第 2 页 创快速轧制技术，使带钢热连轧进入第二代，其轧速达 15-20m/s,
3、计算机、测压仪、 X射线测厚仪等应用于轧制过程，同时开始使用弯棍等板型控制手段，使轧机产量、产品质量及自动化程度得到进一步提高； 20世纪 70年代热连轧板带发展进入第三阶段，特点是计算机全程控制轧制过程，轧速可达 30m/s，使轧机的产量和产品质量的发展达到一个新的水平。特别是近十年来，随着连铸连轧紧凑型、短流程成产线的发展，以及正在测验中的无头轧制，极大的改进了热轧生产工艺。同时，还出现了很多新技 术，从节省能源、提高产量、提高质量和成材率四个方面综合了热连轧板带生产中出现的心技术。 1.2 热轧带钢的生产工艺过程 传统的热连轧机生产过程包括坯料选择和轧前准备、加热、粗轧、精轧和冷却及飞剪
4、、卷取等工序。 1. 板坯的选择和轧前准备 热轧带钢生产所用的板坯主要是连铸板坯，只有少量尚存初轧机冶金工厂采用初轧坯。 板坯的选择主要是板坯的几何尺寸和重量的确定。板坯的厚度选择要根据产品厚度，考虑板坯连铸机和热轧带钢轧机的生产能力。一般板坯的厚度为 150-250mm，最厚为 300-350mm。板坯的宽度选择决定于成品宽 度，一般板坯宽度比成品宽度大 50mm左右。目前板坯宽度可达到 2300mm。 板坯的轧前准备包括板坯的清理和板坯加热工序。板坯加热的送坯方式有板坯冷装炉、板坯热装炉、直接热装炉、和直接轧制四种。板坯入炉前要进行检查，一般可达到 15-25kg/mm,最终可达 36kg
5、/mm。 第 3 页 2. 粗轧 粗轧机组的作用是将加热好的板坯经过除磷、定宽、水平辊和立棍轧制，将不同规格的板坯轧成厚度为 30-60mm，宽度不同的精轧坯，并保证精轧坯要求的温度。 （ 1） 除磷 。板坯在加热过程中，表面上会形成 2-5mm厚的氧化铁皮，这些氧化铁皮必须在 轧制前清除干净。现代热轧带钢都设有高压水除鳞箱，除鳞箱是一个基本封闭的箱体，箱体的前后装有链条，箱内上下各装有两排集水管，其上下高压水喷嘴同时喷射高压水除磷。 （ 2） 定宽 。热轧带钢由于采用连铸坯，而坯连铸机改变板坯的宽度较复杂，因此，为了满足轧机带钢品种规格的不同需要，在粗轧阶段必须设有定宽工序。 （ 3） 粗轧
6、机 。粗轧设备主要由粗轧除磷设备、定宽压力机、立棍轧机、水平轧机、保温罩、热卷取箱等组成。 粗轧机的布置形式主要有全连续式， 3/4连续式，半连续式和其他形式。 我国热轧带钢粗轧机采用 3/4连续式布置的又宝 钢 2050mm，武钢 1700mm。 3. 精轧 由粗轧机组轧出的带钢坯，经百多米长的中间辊道输送或热卷取箱到精轧机组进行轧制，精轧机组布置较为简单，如图为宝钢 1580mm的精轧机组设备图。 第 4 页 宝钢 1580mm精轧机组 精轧机是热轧带钢连轧线上的核心设备，主要进行对带钢的厚度减薄和板形控制，精轧是决定产品质量的主要工序。轧机的各种先进技术几乎都集中在精轧机组上，如 AGC
7、系统，弯棍系统，新型板形控制手段（ pc轧机、 cvc轧机、wrb轧机等）精轧机间低惯量活套设备、在线磨棍装置（ ORC）等。 4. 轧后冷却及卷曲 （ 1） 轧后冷却。 热轧带钢的终轧温度一般为 800-900摄氏度，卷取温度通常为 550-650摄氏度从精轧机末架到卷取机之间必须对带钢进行冷却，以便缩短这一段生产线。常用的带钢冷却装置有层流冷却、水幕冷却、高压喷水冷却装置结构简单、但冷却不均匀、水易飞溅，新建的厂子已经很少应用。 （ 2） 卷取。 卷取机位于精轧机输出辊道末端，由卷取机入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备。它的功能是将精轧机组轧制的带钢以良好的卷形，紧紧地无摩擦等卷成带钢
8、。卷取机的数量一般2-3台就能满足生产要求。 5. 精整工序 热轧带钢精整设备主要有平整、分卷、横剪和纵剪 等机组，也有设置常化、退火等热处理设施及翻板检查等装置的。 由于热带钢连轧机产量的日益增加和品种规格的不断增多，对所用卷取机第 5 页 提出一下要求：卷取紧密而整齐的钢卷；提高咬入和卷曲速度；扩大卷取带钢宽度和厚度范围；能卷取高强度合金带钢；能在较低温度下卷取；能卷取单重大的钢卷。 地下卷取机的结构及控制特点： （ 1）每台卷取机前配置有一套反应速度极快的液压侧导板，用以将要卷取的带材严格的控制在轧制中心线上，以防止卷取过程中出现“塔形”卷。 （ 2）采用了电液饲服阀控制的，具有框架式结
9、构的液压压下夹送辊，能在其上下辊之间 实现辊缝和恒压紧力的控制，从而确保在卷取过程中具有一个恒定的卷取张力。 （ 3）在夹送辊的 上下辊面上安装了在线抛光装置，确保辊面具有高的光洁度。 卷取过程如下： 由伺服液压系统控制的卷取机前侧导板进行对中，当带钢头部进入夹送辊时进行头部定位， 3 个助卷辊处于设定位置，卷筒直径为待卷直径。当带钢在卷筒上卷取头 3 5 圈时，助卷辊在卷取过程中根据带钢厚度进行踏步控制，以保证钢卷内圈不产生压痕；卷 3 5 圈后，卷筒涨到卷取直径，同时助卷辊打开，卷取机在恒张力状态下卷取；当带钢卷到最后 2 3 圈时， 1、 3 号助卷辊压下，带钢尾部 通过夹送辊时进行尾部
10、定位，使带钢尾部在钢卷下部位置。卷取后的钢卷经卸卷小车从卷取机卸 卷并运至固定台架，由运卷小车将钢卷运至钢卷运输线 ， 最后由钢卷运输线运往钢卷库或冷轧车间，在此过程中进行检查、称重、打捆、喷印。 卷取最大速度 ： MAX21m/s ， 咬钢速度 ： MAX11m/s 1.3热轧带钢的生产状况 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 1.2mm，但实际上只生产很少厚度小于 2.0mm的
11、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 成第 6 页 本大为降低。 1.4国外热轧带钢的发展 960 年以前建设的热带钢轧机称第一代热带钢轧机。这一时期热带钢轧机技术发展比较缓慢 ,其中最重要的技术进步是将厚度自动控制 （ AGC） 技术应用于精轧机，从根本上改善了供给冷轧机的原料板带钢的厚度差 。 20 世纪六、七十年代是热轧板带钢轧机发展的重要时期。同时连铸技术发展成熟，促使热连轧机从最初使用钢锭到使用连铸坯，从而大幅度提高产量并能
12、够为冷轧机提供更大的钢卷。热轧板带钢轧机的生产工艺过程是钢铁工业生产中自动化控制技术最发达的工序。 60 年代后新建的热带钢轧机很快采用了轧制过程计算机控制，将热轧板带钢轧机的发展推向一个新的发展阶段，这一时期新建的轧机称为第二代热带钢轧机。 1969 年至 1974 年在日本和欧洲新建的轧机称为第三代热带钢轧机。 20 世纪 80 年代，板带钢生产更加注重产品质量，同时对于低凸度带材需 求量不断增长，这使板带钢板形控制技术成为热轧板带钢轧制技术重要课题之一。90 年代，热轧板带钢在工艺方面有重大突破， 1996 年日本川崎钢铁公司成功开发无头连续轧制板带钢技术，解决了在常规热连轧机上生产厚度
13、 0.8 1.2 mm超薄带钢一系列技术难题。热连轧生产线的产品规格最薄达 0.8mm,但实际生产中并不追求轧制最薄规格，因为薄规格生产的故障率高 ,辊耗大 ,吨钢酸洗成本高等。待技术发展到故障率等降低后 ,才能经济地批量生产。 1.5 国内热轧带钢的生产状况 我国是钢铁生产和消费大国，粗钢产量连续 13 年居世界第一。中国 钢铁工业不仅在数量上快速增长，而且在品种质量、装备水平、技术经济、节能环保等诸多方面都取得了很大的进步，形成了一大批具有较强竞争力的钢铁企业。 钢铁工业是国民经济的重要基础产业，钢铁发展直接影响着与其相关的第 7 页 国防工业及建筑、机械、造船、汽车、家电等行业。 从 1
14、996 年钢产量首次突破 1 亿吨开始，一直稳居世界钢产量排名第一的位置。2008 年中国粗钢产量达到了 5 亿吨，超过位居第二位到第八位的国家的粗钢产量的总和。 中国钢铁工业不仅为中国国民经济的快速发展做出了重大贡献，也为世 界经济的繁荣和世界钢铁工业的发展起到积极的促进作用。 近几年，中国钢铁工业取得了多项世界第一：产量第一、出口量第一、消费量第一，并一跃成为全球钢铁生产大国。 中国钢铁产量占全球总产量 30%以上，在推动世界钢铁工业发展中所起的作用越来越突出，为我国经济的持续快速发展也作出了重大贡献。多年来，正是得益于钢铁工业提供的各类钢铁产品，才确保了国内机械、交通运输、建筑、国防等基
15、础行业的大发展。 我国目前宽带钢热连轧机的装机水平和生产能力可以说整体达到了国际平均水平 ,有的则代表着当代国际最新水平。国外轧钢界专业人士说 世界上最先进的热连轧机在中国。尤其是宽带钢热连轧技术和生产线的蓬勃发展是明显受到国民经济建设和相关行业发展的拉动 ,发展的速度和规模从数量上适应了需求。未来发展重点 ,或者说热连轧企业间的竞争的焦点 ,将集中在提高产品质量和档次 ,扩大品种规格 ,降低成本和消耗 ,提升产品的附加值和生产线的综合竞争能力。在提高钢铁冶金、工程设计、工艺和装备、信息化和计算机应用 ,管理水平方面不间断地开展切实的技术进步 ,跟上经济全球化的步伐 ,我国在热轧宽带钢领域能够
16、达到和保持国际先进水平。 1.6 热轧宽带钢的生产状况 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。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 800 1 提高到 1 000 1，并能应用润滑轧制及强制冷却技术生产具有新第 8 页 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
17、 工艺 CONROLL 等 10 余种类型。德国 SMS 公司开发的 CSP 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 5 107t/年。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
18、生产薄 (超薄 )规格优质深冲板。LTV公司的印地安那哈伯厂 40%的超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。 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，
19、铸轧机双辊直径为 500mm，最高连铸速度为 150m/min，常用连铸速度为 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
20、。 2050mm第 9 页 热轧机组为 3/4 连续式轧机。全厂的主要设备有 : 4 架粗轧机、 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
21、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 1.0mm 1.2mm 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
22、 450mm)，之后相继建成投产邯钢 1450mm、包钢 1700mm、攀钢、唐钢 1800mmFTSR 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
23、钢 1780 机组 380 万吨，马钢 2250 机组 500 万吨，宝钢 1880 机组 370 万吨，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 年底我国热轧第 10 页 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
24、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力。 第二章宝钢 1580热轧带钢生产线 宝钢 1580mm热轧是具有当代世界先进水平的热轧带钢生产线，是宝钢三期工程中的关键工程之一，它上承三期炼钢 1450连铸、下接 1420冷轧、 1550冷轧， 是宝钢三期工程中最早建成的成材厂。轧机的成套设备从日本引进，国内合作制造机电设备，工程于 1993年 12月 23日开工建设， 1996年 12月 23日一次热试轧成功， 1999年达产，设计生产能力 280万吨。 2.1产品规格 带钢厚度： 1.2 12.7mm 带钢宽度： 700 1430mm 钢卷内径： 762mm 钢卷外径： 1000 2150mm 钢卷重量： Max26500Kg 单位宽度卷重 ： Max23Kg/mm 2.2产品的种类和用途 （ 1） 1580热轧产品主要以钢卷状态供冷轧作原料； （ 2）主要用途：冷轧用热轧钢卷； 镀锡板用热轧带钢；热轧钢卷：热轧软钢、一般结构用带钢、焊接用钢；钢管用热轧带钢；机械结构用带钢；
