轧钢主设备.docx
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轧钢主设备
2007级机自01班20072659唐正林
我国热连轧技术的发展
自1924年第一台带钢热连轧机在美国投产，1926年正式建成，连轧带钢生产技术得到很大发展。
我国第一套热轧宽带钢轧机始建于1957年，即鞍钢的半连续轧机。
我国现有辊身长度在1422mm以上的热轧宽带钢轧机30多套。
近十几年，热轧带钢工艺发生了一系列变化，连铸连轧、无头轧制及半无头轧制技术得到应用。
为了与新发展的热轧带钢生产工艺相区别，将过去长期以来所采用的带钢热连轧工艺称为传统带钢热连轧
一、带钢热连轧机自动化发展概况
1.发展简介（国际方面）
50年代以前，基本上没有自动控制，主要靠人工操作；
60年代美国在带钢热连轧机的精轧机组上，首先采用计算机设定精轧机组的辊缝和速度；60年代末，英国实现了计算机控制从加热炉到卷取机的整个带钢热连轧计算机控制系统；
70年代已达到全部计算机控制（对带钢的厚度和终轧温度、卷取温度进行控制，厚度自动控制采用电动压下（电动AGC），宽度只有预设定，没有板形控制）；
80年代，主要发展了板形控制和粗轧宽度自动控制，以及广泛采用液压厚度自动控制（液压AGC）；开发了直接热装和直接轧制技术。
90年代，对热轧产品质量和节能要求进一步提高，热轧控制技术又有新的进展，如交叉辊（PC）轧机、在线磨辊（ORG）、连续可变凸度（CVC）控制板形技术等。
无头连续轧制带钢技术，是在精轧机机组前将两卷中间带坯头尾端切齐并由电感应加热器将头尾接合起来，进行连续轧制的技术。
无头轧制采用动态变规格技术，一组带钢厚度是分步减薄的，穿带和最后一卷带钢为厚度稍厚的带钢，如厚度为1.26～1.66mm。
2国内的情况
1978年12月投产的武汉钢铁公司1700mm热连轧机计算机系统，是我国引进的第一套带钢热连轧计算机控制系统热带轧机。
1989年宝钢2050mm热连轧机的建成投产，使我国热轧宽带钢轧机的生产技术和技术装备又上了一个新的高度。
3带钢热连轧生产工艺流程
原料准备→称重→加热→除鳞→定宽→粗轧→（调头尾）→保温（补热）→剪头尾→除鳞→精轧→层流冷却→卷取→热轧卷（检查、打捆、喷印、包装）→平整→热轧卷→精整→纵切→窄带钢→横切→钢板→酸洗→酸洗卷
工艺过程主要包括原料选择及加热、轧制、冷却及卷取、精整。
二热连轧生产设备
1、加热炉
加热质量直接影响轧制带钢的质量。
加热炉出炉温度为1200~1280℃。
2、除鳞
粗轧除鳞设备用于清除板坯表面的一次氧化铁皮，其主要形式有辊式除鳞机和高压水除鳞装置。
3、粗轧机
粗轧机的水平轧机是把热板坯减薄成适合于精轧机轧制的中间带坯
4、调宽
由于连铸机改变连铸板坯宽度的能力较小，不能满足热轧带钢轧机的各种宽度规格，由粗轧机的立辊根据热轧带钢轧机需要的各种宽度规格的板坯宽度进行控制。
热轧带钢轧机发展了立辊轧机，定宽压力机等形式的板坯宽度侧压设备。
5、精轧机组
精轧机组是成品轧机，布置在粗轧机组中间辊道或热卷箱的后面，是带钢热连轧线的核心设备。
精轧是决定产品质量的主要工序，带钢的力学性能主要取决于精轧机终轧温度和卷取温度。
精轧机组主要设备：
切头飞剪
边部加热器
精轧除鳞箱
精轧机前立辊轧机
精轧机列设备（传动装置、压下装置）
活套装置
热轧工艺润滑装置
除尘装置
辊道及带钢冷却装置
精轧机换辊装置
三30年来我国热连轧带钢生产的发展
建国以后很长时期，我国热连轧带钢生产技术相对较落后，1978年鞍钢建成第1套1700mm带钢半连轧机组，1978年武钢建成第2套1700带钢热连轧机组。
而20世纪80年代后期，随着宝钢2500mm热连轧机投产，我国热连轧带钢生产进入快速发展轨道。
纵观近20年来我国热连轧带钢的发展，大体经历了3个阶段：
第1阶段，以大企业为主，以解决企业有无为主要目的的初期发展阶段。
以宝钢2050mm、攀钢1450mm、本钢1700mm、太钢1549mm、梅钢1422mm轧机为代表。
这个时期热连轧带钢轧机建设只能靠国家投入，由于资金、技术等多方面限制，轧机水平参差不齐。
1989投产的宝钢2050mm轧机代表了当时国际先进水平，采用了1、2级计算机控制、CVC板形控制、强力弯辊、控制轧制与控制冷却、自动宽度和自动厚度控制等一系列当时最先进的热连轧生产技术，这些技术装备即使在今天仍不落后。
但是，这个时期投产的二手设备则是国外50~60年代的装备（1994年投产的太钢1549mm轧机、梅钢1422mm轧机），整体技术水平相对落后，在安装过程中进行了局部改造，但因资金限制整体技术水平提高有限。
这个时期还有2套国产轧机投产：
1980年投产的本钢1700轧机和1992年投产的攀钢1450mm轧机。
由于当时国内对热连轧带钢轧机的设计、制造等技术未完全掌握，加上当时国内制造水平的限制，所以这两套轧机的整体水平不高。
产品与国际水平差距较大。
但在当时条件下，这几套轧机和宝钢、武钢的先进轧机一起满足了国民经济建设的需要；同时，培养了一大批技术人才，为我国全面掌握现代热连轧技术做出了贡献。
第2阶段，全面提高技术水平，瞄准世界最高、最新技术，全面引进阶段。
以宝钢1580mm、鞍钢1780mm、包钢1700mm薄板坯、邯钢1900mm薄板坯、珠钢1500mm薄板坯轧机为代表（20世纪90年代中期以后，由于经多年生产实践对国内技术装备设计与制造水平认同度不高，加上国外薄板坯连铸连轧技术的突破，所以各大企业均以引进国外最先进技术为主。
如1999年投产的鞍钢1780mm轧机、1996年投产的宝钢1580mm轧机，是世界传统热连轧带钢轧机最先进水平的代表，除通常现代化轧机采用的一系列先进技术以外，机组采用了轧线与连铸机直接连接的布置形式，从而可实现直接热装，并有实现直接轧制的可能；机组还采用了板坯定宽压力机，大大减少了板坯宽度规格；精轧机采用了全液压压下及AGC技术；采用了PC板形控制系统，该系统与强力弯辊系统一起工作使板形调控能力大大增加；另外，还采用了轧辊在线研磨，中间辊道保温技术和带坯边部感应加热技术；轧机全部采用交流同步电机和GTO电源变换器及4级计算机控制，并在国内首先采用了吊车跟踪系统。
在这个阶段国内还捆绑引进了3套薄板坯连铸连轧生产线，即1999年投产的珠钢1500mm薄板坯生产线、邯钢1900mm薄板坯生产线和2001年投产的包钢1750mm薄板坯生产线。
这些生产线采用第1代薄板坯连铸连轧技术，是当时世界最先进的薄板坯生产线。
其采用近终形连铸技术，使用漏斗形结晶器铸造50mm厚的薄板坯；并采用了铸坯软压下，结晶器液压振动，隧道式加热炉。
在轧机上采用高刚度轧机，新型板形控制技术、液压AGC技术和新型除鳞技术等，从而使能耗、投资和生产成本降低，生产流程大大缩短，产品质量提高。
这些生产线的引进使我国拥有了新一代热连轧带钢生产技术，也使我国目前成为世界上拥有薄板坯连铸连轧生产线最多的国家；我国更多的大型钢铁企业，开始从只能生产普通低技术产品而转为向生产高层次产品迈进，在技术上上了一个台阶。
第3阶段，这个阶段实际上是近1~2年开始的，是以提高效益、调整品种结构、满足市场需要和提高企业竞争能力为目的的发展阶段。
由于近年国家经济快速发展，对钢材需求不断增加，因此除国营大中型企业外，中小型企业，甚至民营企业都把生产宽带钢作为今后发展的重点，或引进或采用国产技术，或建设传统热连轧宽带钢轧机或建设薄板坯连铸连轧生产线。
这个阶段以鞍钢1700mm、2150mm（国产），唐钢1780mm薄板坯和1700mm（国产）、马钢1700mm薄板坯和2250mm、涟钢1700mm薄板坯、莱钢1500mm（国产）、本钢薄板坯、济钢1700mm（国产）、新丰1700mm（国产）、宝钢1800mm、首钢2250mm、武钢2250mm、太钢2250mm轧机为代表。
同时，这个阶段对引进的二手轧机和原技术较落后的国产轧机进行了全面技术改造，使其达到了现代化水平。
这个阶段新建的传统带钢轧机，有以武钢2250mm轧机为代表的当代最先进的宽带钢轧机，有以唐钢、马钢和涟钢为代表的新一代生产超薄带钢的薄板坯连铸连轧机，有采用国产技术生产中等厚度薄板坯的连铸连轧生产线，还有一些炉卷轧机投产和建设。
现在建设和投产的所有轧机都具有现代化水平，如计算机1、2级控制系统、液压AGC系统、板形控制系统、交流传动、控轧控冷技术、热送热装技术等等。
国外刚出现的半无头轧制技术、铁素体加工技术、高强度冷却技术、新型卷取机等，在一些轧机上也已应用。
目前我国热连轧技术装备已完全摆脱落后状态，并已处于世界先进水平之列。
四我国热连轧带钢生产采用的先进技术与特色技术
目前国内的热轧宽带钢轧机约有4类，其特色分别如下：
1传统热轧宽带钢轧机
（1）连铸坯热装和直接热装。
该技术要求炼钢和连铸机稳定生产无缺陷板坯；热轧车间最好和连铸机直接连接，以缩短传送时间；在输送辊道上加设保温罩及在板坯库中设保温坑；板坯库中要具有相应的热防护措施，以保证板坯温度。
应设有定宽压力机，减少板坯宽度种类。
加热炉采用长行程装料机，以便于冷坯与热坯交换时可将高温坯装入炉内深处，缩短加热时间。
精轧机后2机架采用轧辊轴向串动技术，以增加同宽度带钢轧制量。
采用连铸、炼钢、轧钢生产计划的计算机一体化管理系统，以保证物流匹配。
（2）板坯定宽压力机。
其一次最大压下量为350mm，可连续进行板坯侧压，运行时间短，效率高，板坯温降小，侧压后板坯头尾形状好，狗骨断面小，板坯减宽侧压有效率达90%以上。
（3）粗轧机短行程控制和宽度自动控制。
经立辊宽度压下及水平辊厚度压下后，板坯头尾部将发生失宽现象。
根据其失宽曲线采用与该曲线对称的反函数曲线，使立辊轧机的辊缝在轧制过程中不断变化。
这样轧出的板坯再经水平辊轧制后，头尾部失宽量减少。
短行程法可减少切头损失率20%~25%，还可显著提高头尾部的宽度精度。
（4）中间坯保温技术和边部感应加热技术。
粗轧机出口带坯长度可达80~90m，进精轧机轧制过程中为减少带坯头尾温差，设置保温罩是简单易行的有效技术。
宝钢2050mm、1580mm和鞍钢1780mm热轧机组采用了保温罩。
太钢1549mm、梅钢1422mm热轧机改造后增设了保温罩。
精轧机组前的带坯边部电感应加热器是针对轧制薄规格产品和硅钢、不锈钢、高碳钢特殊品种设置的。
1套2*2000KW.感应加热器，对于坯温为1000℃、厚度为40mm的带坯，距边部25mm处坯温可升高45℃。
（5）精轧机全液压压下和AGC系统。
ILAGC厚度控制效果显著，其响应频率达15~20Hz，压下速度达4~5m/s，加速度达500mm/
，因此ILAGC发展很快。
20世纪90年代投产的热轧机精轧机组取消了电动压下装置，而采用液压缸行程为110~120mm的全液压压下装置和AGC系统。
现代的ILAGC系统厚度控制数学模型不断完善，控制精度不断提高。
（6）精轧机板形控制技术。
我国现有及改造的热带轧机采用的板形控制方式有3种：
一是工作辊弯辊和轴向移动（串辊）装置；二是连续可变凸度控制（CVC）；三是成对交叉辊轧机（PC）。
CVC和PC轧机是20世纪80年代开发研制的板形控制轧机，轧机凸度控制能力均可达到1000
或稍大，是当代先进的板形控制技术，用于轧制薄规格、低凸度宽带钢产品。
（7）层流冷却技术。
目前国内所有现代化的热连轧机和经改造的老轧机，带钢层流冷却系统均已达到先进水平。
（8）全液压卷取机。
20世纪90年代新建热轧卷取机和经改造的原有卷取机，均采用全液压驱动和踏步控制。
（9）交流传动技术。
20世纪90年代以后，随着交流调速技术的发展及矢量控制技术的应用，由交交变频调速装置供电或由交直交电压型脉冲宽度调制型（PWM）电源变换器供电的交流主传动电机，和采用数字式的矢量控制，完全取代了以往的由晶闸管（可控硅）整流器供电和直流主传动电动机。
宝钢1580mm热轧机及鞍钢1780mm热轧机主传动全部采用GTO大功率元件组成的交直交电压型电源装置供电的交流同步电机。
本钢1700mm热轧机改造时，将
粗轧机及
~
精轧机主电机更新为交流同步电机，采用由IGCT功率元件组成的变频调速装置供电。
（10）3级或4级计算机控制。
热连轧带钢生产由基础自动化级、过程控制级、生产控制级、生产管理级构成多级控制系统。
我国新建和改造的热连轧机采用了前2级控制系统，部分热连轧机采用了前3级控制系统，少数热连轧机采用了4级控制和管理系统。
2薄板坯连铸连轧机
（1）近终型结晶器。
薄板坯连铸连轧通常采用异型结晶器，如SMS采用上宽下窄的漏斗型结晶器，以使保护渣均匀分布，钢液液面稳定，无湍流，钢液不会在水口与模壁之间搭桥。
DANIELI公司采用透镜型结晶器，上下口均中间宽、两端窄，比漏斗型结晶器内应力低，钢液流动性更好，可浇包晶钢。
（2）液芯压下。
在结晶器出口，利用铸坯液芯状态进行压下变形，可减少中心偏析，尤其是锰引起的偏析，减少中心疏松和细化晶粒。
液芯压下还可提高轧机生产效率，提高产量。
（3）液压振动。
结晶器的液压振动采用高频率、小振幅，并可根据铸坯拉速调节频率和振动波形，使铸坯表面质量达到最优。
（4）电磁制动。
在薄板坯连铸中由于结晶器容积相对较小，板坯拉速较高，通常结晶器内钢液流速较快，易对铸坯凝固外壳形成冲刷，造成卷渣和钢液液面波动。
电磁制动打碎了结晶器内的高速钢液流，大大提高了铸坯质量。
（5）辊底式隧道加热炉。
该加热炉集加热、铸坯输送、铸坯储存和生产缓冲于一体。
（6）高效除鳞装置。
由于清除薄板坯氧化铁皮有一定困难，所以设计了高压小流量高效除鳞机。
其水压可达30MPa以上，所引起的铸坯温降仅有几度，基本满足了带钢表面的质量要求。
（7）半无头轧制技术。
半无头轧制技术是将经过液芯压下后离开连铸机的铸坯不剪断进入隧道式加热炉（加热炉长可达300余米），经均热后进入7机架连轧机组轧制成材。
带钢由飞剪分卷，输出辊道后是超薄带卷取机。
其产品以超薄热带为主，其中0.8~3.0mm带钢占60%以上。
采用半无头轧制技术，双流连铸的最大年产量可达240万t，并且，利用连铸坯可以较长的特点，减少了穿带过程中带钢的温降、厚度不易控制和生产不稳定等问题，有利于薄规格带钢轧制。
（8）超薄带钢生产技术。
为生产超薄规格热轧带钢，新生产线采用了7架精轧机，最大轧制速度达20m/s；各机架工作辊直径不同，F1及F2增至
，以便于咬入较厚板坯，加大压下量，F3、F4轧辊为
，F5、F6、F7轧辊为
。
主电机功率增大至8500KW~12500KW。
并在F7后设置了风机，用风力将带钢压在辊道上，防止带钢运行中产生飞飘。
另外，对层流冷却辊道进行了优化设计。
（9）铁素体加工技术。
采用铁素体轧制技术的目的是避免在两相区轧制。
相变时会出现流变应力突变，尤其当带材薄而轧制速度较快时，末架精轧机产生的非均匀变形会导致带材跑偏和板形缺陷。
此外，在奥氏体和铁素体共存情况下轧制，会引起带钢力学性能不均和最终产品厚度波动。
采用该技术需在精轧机和粗轧机间设超快速冷却系统，使带钢温度在进入第1架精轧机前降至Ar3以下。
铁素体轧制可减少氧化铁皮量和工作辊磨损，提高带钢表面质量，降低输出辊道上冷却水消耗。
铁素体轧制技术还可作为新一代钢铁材料生产手段。
通过低温加工可使钢材性能提高，少加或不加合金元素也可得到高强钢。
3中等厚度薄板坯连铸连轧机
（1）中等厚度的板坯连铸机。
中等厚度的薄板坯指100~150厚板坯。
鞍钢1700、,2150mm轧机、济钢1700mm轧机（坯厚130mm）、莱钢1500mm轧机、唐钢1700mm轧机（坯厚150mm）等属于此类。
该厚度的板坯较接近传统厚度板坯，其生产技术相对较成熟，易掌握，生产较稳定，所以国产带钢轧机多予采用。
因铸坯厚，铸坯表面与内部质量较好，压缩比较大，故产品质量好，生产钢种范围广，产量比薄板坯高。
（2）步进式加热炉。
除具有加热功能外，还可完成生产中铸坯的储存和生产缓冲。
（3）中间坯热卷箱。
在粗轧、精轧机组之间对中间坯进行卷取，然后头尾互换开卷，不但可缩短生产线长度，还可极大地改善铸坯温度条件，使铸坯头尾温差从近100℃降至20~30℃。
4炉卷轧机
新型炉卷轧机采用现代带钢轧机已成熟使用的一些新技术，如液压AGC、板形控制、高速轧制、控制冷却技术等，产品质量有一定提高。
五我国热带轧机的发展趋势和存在问题
1热轧带钢轧机建设进一步发展。
近年我国热连轧带钢生产发展极其迅速，表1、表2示出我国已建、在建热轧带钢轧机情况。
另外，邯钢、南钢、安钢、武钢、宣钢、承钢等也正在规划建设热带轧机。
如果所有轧机全部建成，产能得到发挥，则带钢产量将很可观，我国钢材板带比低、薄板长期供不应求的状况将根本改变。
2轧机的国产化率逐步提高。
进入21世纪以后，除热连轧带钢产量大幅度提高、轧机建设快速发展以外，轧机国产化问题也有了长足进步。
目前由国外总承包的项目国产化率普遍达到70%以上，有的达到90%。
而且一些项目已做到全部国产化，如鞍钢1700、2150mm轧机、济钢1700mm轧机、莱钢1500mm轧机、新丰1700mm轧机、唐钢1700轧机等，由国内总承包，装备全部国内设计制造，少量关键件在国外自主采购。
从表1可看出，在已投产的20套轧机中，国产的仅有2套，占1/10；但正在建设的16套轧机中已有/套完全采用国内技术装备，占44%。
这是一个很大的进步。
国内装备虽然在整体技术水平上与外国先进水平有一定差距，但已达到较高水平，以鞍钢1700mm轧机为例，其质量水平与其1780mm轧机相差不大。
国产装备的另一优势是价格优势。
如引进国外的薄板坯连铸连轧生产线一般需投资20~30亿人民币，但采用国产中等厚度薄板坯仅需15~17亿人民币，其产量与国外生产线基本相同。
3世界最新技术不断被采用。
目前国内已建和在建热轧生产线中采用了许多最新技术，如半无头轧制技术，其在国外刚开发不久，国内已有多条生产线采用或预留（唐钢、马钢、涟钢、本钢、通钢等）；如高性能控制器，西门子刚推出新一代闭环工艺与传动控制器TDC,，国内已有太钢1549mm轧机、武钢2250mm轧机采用，北京科技大学国家轧制中心承担的莱钢1500mm轧机自动化控制系统也采用了该控制器，使我国紧跟国外最先进的技术发展。
事实表明，在采用最新技术方面热连轧领域已处于国际前沿水平。
4发展中孕育的问题。
虽然我国热连轧带钢生产的产量和技术已有极大发展，但在发展中也存在一定问题：
一是建设项目过多，分散了资金和技术力量，这是目前存在的最大问题。
一些企业距离很近，但同时建设技术水平类似、产量类似、产品类似的机组。
二是对市场和需求缺乏必要的调研，产品无特色，建设较盲目，在未来的竞争中很可能处于不利地位。
三是盲目追求高起点，对实际需求没有清醒认识，如很多企业都把汽车用宽板、O5表面板作为生产目标，而这类钢板的需求量很有限。
四是地方观念和本位主义限制了按经济规律办事的原则。
有的企业在选址、确定规模和选择产品种类方面，不科学、不合理，因此达不到最优化。
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