国内外先进热轧技术综述b.docx

1、国内外先进热轧技术综述b国内外先进热轧技术综述一、热轧生产发展历史1国外热轧生产发展自从1926年第一套板带热轧机在美国诞生以来，热轧板带生产的发展已有70多年的历史，一般认为其间经历了三个发展时期。20世纪60年代以前，全世界大约建造了70套板带热轧机，其中50%集中在美国和加拿大。这一时期板带生产技术发展缓慢，轧线一般配置为100-150吨/小时的加热炉、全连续或半连续粗轧机、6机架精轧机、精轧出口速度10m/s左右、板卷单重4-11kg/mm、卷重5-10t，年产量150200万t。上世纪6070年代是热轧板带生产发展的重要时期，共建成了约48套热轧机。1960年，美国麦克劳斯公司最先在

2、热轧板带精轧机上采用了计算机控制技术，这是热轧板带生产适应自动化操作发展趋势的一个划时代进步。1961年，美国钢铁公司投产的2032 热轧板带轧机在精轧机上首次采用了升速轧制技术，从而突破了此前30多年没有改变的1011m/s的精轧速度。大型连铸板坯、步进式加热炉及高效冷却技术等也是在这一时期出现的。在这一阶段， 随着日本经济的高速增长，热轧生产发展的重心从欧美逐渐转移到了日本。在引进当时欧美先进技术的同时，通过迅速的改进和创新，日本开发出了众多先进技术，使产品质量和产量得到了大幅提升，热轧生产呈现出大型化、高速化的趋势。这一时期的主要特点是采用提高精轧速度、增大板卷单重、采用7架精轧机、加速

3、轧制、厚度AGC控制及计算机控制等技术。到上世纪70年代初，精轧速度达到26m/s以上，板卷单重可达35kg/mm、年产量达600万t。在1973年石油危机、原料、燃料涨价、钢材需求疲软、劳动环境变化等背景下，热轧板带生产从追求大型化、高速度、大卷重转到了节能、节省资源、提高产品质量和金属成材率的方向。在此后的10多年间，尤其是上世纪80年代，以日本为中心，热轧领域出现了众多节能与提高产品质量的技术，主要包括：1）为了节约燃料，开发了加热炉节能技术；2）为了有效利用高温板坯热量，开发了热装轧制（HCR）和直接轧制（HDR）技术；3）为了提高成材率，开发了氧化铁皮控制和切头控制技术；4）为了提高

4、产品质量，开发了板厚、板宽、板凸度高精度控制技术。5）为了提高产品性能，开发了以高强钢为中心的控制轧制、控制冷却等热处理技术（TMCP）。6）为了提高劳动生产率，生产自动化和无人化操作进一步得到发展。在此基础上，热轧板带生产又经过近30年的不断发展和完善，目前已经达到了很高的水平，具有大型化、高精度、全自动、高效率的显著特点，并出现了薄板坯连铸连轧、无头轧制等更为先进的生产技术。当代热轧板带生产和现代制造技术、计算机技术及信息技术有机结合，正向着系统连续化、自动化、柔性化、高速高精度的方向发展。2我国热轧生产发展我国热轧带钢生产技术在建国以后很长时期内相对落后。1958年鞍钢建成第一套1700

5、mm带钢半连轧机组。1978年武钢建成第二套1700mm带钢连轧机组。而随后1989年宝钢2050mm带钢热轧机的建立，标志着我国带钢热轧生产进入快速发展的时期。大致可分为以下三个阶段：（1）初期发展阶段这个时期热轧线建设基本靠国家投入。由于资金、技术等多方面限制，水平参差不齐。1989年投产的宝钢2050热轧采用了L1、L2级计算机控制，其自动宽度、自动厚度控制、CVC板形控制、强力弯辊、控制轧制和控制冷却等代表了当时最先进的热轧生产技术。1994年投产的太钢1549热轧和梅钢1422热轧是引进了日本的二手设备。虽然整体技术水平相对落后，但在安装过程中进行了设备和生产技术方面的改造，技术水平

6、有所提高。在同一时期，我国还有自行建设了两套国产热轧线，即1980年投产的本钢1700热轧和1992年投产的攀钢1450热轧。由于当时国内的设计和制造水平有限，这两套轧机的整体水平不高。（2）全面引进世界新技术，提高技术水平阶段20世纪90年代中期以后，各大企业均以引进国外最先进技术为主。如1996年投产的宝钢1580热轧和1999年投产的鞍钢1780热轧等，都是世界传统热轧线最先进水平的代表。以1580热轧为例，除现代化热轧线通常采用的一系列先进技术以外，还包括： 轧线与连铸机紧凑布置形式，从而可实现直接热装，并有实现直接轧制的可能； 板坯定宽压力机，大大减少了板坯宽度规格； 精轧机全液压压

7、下机AGC技术； PC板形控制系统，与强力弯辊系统一起使板形调控能力大大增加； 在线磨辊装置； 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；（3）以满足市场需要和提高竞争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，甚至民营企业都把热轧板带作为发展的重点，建设了大量先进热轧生产线（见附表1）。尤其是2000年后，热轧线建设数量之多，速度之快，不仅在我国，在全世界也是空前的。其中既有以武钢2250mm为代表的当代最先进的热轧线，也有以唐钢、马钢和涟钢为代表的薄板坯连铸连轧线，还有一些炉

8、卷轧机。与此同时，我国带钢热轧技术和装备能力水平也取得巨大发展，不仅引进了多套当代国际最先进的机组，而且建设了多条自主集成、自行设计和制造的热轧线。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。目前我国热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。我国热轧带钢生产所采用的一些先进技术包括： 铸坯的热装轧制（HCR）和直接轧制（HDR）技术； 步进式加热炉； 板坯定宽压力机； 宽度自动控制（AWC）； 精轧机全液压厚度自动控制系统（AGC）； 完善的板形控制技术； 热卷箱、保温罩和边部加热装置； 控制轧制和控制冷却； 全液压卷取机；

9、交流传动技术； 3级或4级计算机控制； 紧凑化布置，增大粗轧机组能力，减少粗轧机组机架数； 薄板坯连铸连轧技术；二、先进热轧技术1、热装轧制与直接轧制技术热装轧制（HCR）是将连铸板坯在高温下直接装入加热炉，有效利用板坯余热，可以大幅度节约能源。热装轧制技术1970年前后开始在日本应用，到上世纪80年代，日本的平均热装率已达到50%，最高达80%。装炉温度平均为500C，最高达800C左右。热装轧制节能效果明显，若热轧温度为400C-500C，可节约燃料4.187108J/t。热装轧制是将炼钢、连铸和热轧几个各自独立的工序连续化，集成了多项工序间的系统工程技术。因此，热装轧制需要解决工序间的温

10、度、产量、工艺参数匹配和质量控制等一系列技术问题，具体的支撑技术包括： 炼钢、连铸和热轧三者统一的生产计划管理，计算机实时控制； 生产线设备具有较高的作业率； 无缺陷高温连铸坯的生产； 连铸和热轧均具有在线调宽的手段； 连铸和热轧布置紧凑或采取保温快速运输； 加热炉采用多段快速步进梁，长行程装入机及热惰性小的陶瓷纤维耐火炉衬等，以适应热装的需要； 热轧在线补热和保温措施，如设置中间辊道保温罩和精轧机前设边部加热器等； 热轧能实现自由轧制。在热装轧制的基础上，进一步出现了连铸坯不经过加热炉的直接轧制（HDR）工艺，该项技术1981年开始应用。直接轧制是把1050以上的高温连铸坯，经边部加热后直接

11、送往轧机轧制。根据日本的生产经验，除取向硅钢、高牌号非取向硅钢、不锈钢以及高牌号镀锡板之外，其余钢种都能直接轧制。直接轧制工艺节能效果更为显著，可以节能50%左右。而且缩短了生产周期，使连铸机和热轧机更紧密地联系在一起，是热装轧制技术的高水平阶段。为实现直接轧制工艺，热装轧制所采用的技术措施同样对实现直接轧制是必需的，如无缺陷高温板坯、热送坯的保温设备、板坯边角加热炉、生产管理计算机以及区域管理计算机等硬件条件。此外，高水平的连铸和热轧操作、生产计划和各工序的协调是实现直接轧制的关键。由于直接轧制对软、硬件要求很高，投产后的一段时间难于实现直接轧制，国外新建热轧带钢轧机一般优先考虑热装炉工艺和

12、直接热装炉工艺的实现，预留采用直接轧制工艺余地。热装轧制和直接轧制技术是当代热轧带钢生产技术的发展方向，具有节能、缩短生产周期、减少板坯存放仓库面积等优点。热装轧制工艺已有多年的生产经验，目前，热装轧制技术在热轧带钢生产中已经普遍采用，而直接轧制技术则处于发展和完善中。在日本和韩国，连铸坯热装比例在60%以上，热装温度达600C以上。如日本JFE福山厂1780热轧热装率为65%，直接轧制率为30%，热装温度达1000C。我国目前平均热装率为40%，平均热装温度为500C-600C。2、自由轧制技术自从1973年石油危机以后，以热装轧制和直接轧制为代表的节能技术、市场需求的多样化和小批量化，促进

13、了自由轧制技术的发展。为满足热装轧制和直接轧制工艺要求，减少连铸板坯规格并提高连铸机产量，需要打破以往精轧机按轧制单元安排轧制计划的限制。这就要求精轧机可以由宽到窄，也可以由窄到宽逆转轧制，同时要求同一宽度轧制批量增大，轧制的厚度也可以一定程度上跳越。自由程度轧制是一个换辊单元内，钢质、厚度、宽度几乎可以不受限制地自由过渡的轧制技术，宽度可以逆转而不受宽度过渡的制约。实施自由轧制技术受到多个条件的限制，主要包括： 轧制里程（总轧里程、同宽轧制里程）； 为保证带钢板形所需的辊缝形状； 为保证表面质量的“棺”型轧制计划； 为保证板厚精度和穿带稳定，需避免大幅度厚度跳跃。为了克服传统轧制计划中的这些

14、限制条件，保证带钢的厚度精度、板形、凸度、边部减薄、表面质量，以及轧制稳定性，需要多项相关技术的支撑，如下表1所示。表1 自由轧制支撑技术序号限制全宽润滑边部润滑在线磨辊轧辊横移板形控制高精度精轧设定跑偏控制1轧制里程2同宽里程3由窄变宽4辊缝形状5厚度变换采用自由轧制技术可获较高的热装和直送轧制率，取得显著的实际节能效果；同时也可减少连铸坯的规格，提高连铸机产量，实现稳定操作。自由轧制是热轧中实现柔性生产组织、提高生产效率和了降低生产成本的一个重要算途径。随着工艺润滑技术、PC、CVC轧机和板形控制技术、工作辊横移技术、在线磨辊技术和高速钢轧辊的开发应用、液压AGC、高精度设定模型及AGC系

15、统的发展，热轧自由轧制的自由度也在不断扩大。3、无头轧制和半无头轧制技术（1）无头轧制无头轧制和半无头轧制技术是近年来发展的新技术。无头轧制主要应用在热轧带钢和棒线材生产中。采用传统分块轧制方式的轧机要频繁的咬钢、抛钢和变换轧制速度，造成钢材头、尾部的质量难以保证，轧机作业率较低，对产品尺寸精度的控制也较为困难。采用无头轧制后，成材率可提高0.5至1.0，生产率可提高10至15；产品质量、精度也有较大的提高，全长质量均匀稳定。此外，用传统的轧制方法轧薄板时容易出现跑偏、甩尾、浪形等问题，而无头轧制则无此现象，可提高带钢行走的稳定性，可以生产0.8毫米至1.0毫米带材。此技术由于避免了频繁的咬钢，设备的磨损和废品率也有所下降，可降低2.5至3的生产成本。世界上第一台全连续无头轧制热轧机是1996年在日本JFE公司千叶厂投用的（如图1）。它的轧机组成是：粗轧机架3台，精轧机架7台，设计最高轧速为25ms，年产量为540万t。连铸坯经加热在粗轧机架轧成最大厚度为50mm中间坯进人热卷箱