摘

要

本文以东北 大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室同宝钢 18 50热轧厂宽薄极限规格扩展的科研合作为背景，对热轧宽薄带钢轧制时的工艺特点进行了研究，包括实绩分析、实验验证和理论卜的优化计算本文介绍 了热轧带钢向着宽薄方向发展的趋势以及适于轧制薄规格带钢的生产工艺。闻述了采用常规工艺轧制时存在的工艺难点：轧制宽薄带钢时，温降决，带钢在全长上特别是头部和尾部的目标温度难以保证；如果采用高的穿带速度，又提高了对轧机调速能力的要求，且穿带的稳定性也是个难题；因为采用相同的连铸坯，所以带钢变薄增加了机组的负荷；带钢的宽厚比变大后，其板凸度和平直度也变得更加敏感。

石对述常工轧宽规带所临难，文生实 上在规艺制薄格钢面的题本与产针际紧密结合，通过理论分析计算和实验验证，提出了相应的解决办法如下：为了提高薄规格带钥轧制过程目标温度尤其是目标终轧温度的命中 率，可以采取适当降低目标终轧温度，并配合以速度制度的调整等措施。

采用经验公式对一些钢种的杯温度进行计算，并 SH钢做了对 PC低终轧温度的轧制试验及轧后的带钢组织性能测试。结果表明这一措施不仅提高了温度的控制精度，而且成品带钢的组织性能仍完全满足要求：为了对负荷制度进行优化，首先提出了中间坯减薄的措施，并对减薄 效果进行了计算：然后以板平直度良好为目标对精轧机组的负荷分配进行了优化计算，将优化计算的数据和现场的轧制实际数据作比较，二者符合

较好。优化的结果表明，为了在轧制宽薄规格带钢时，保证其平直度，精车机组的负荷应满足轧制力逐道次均匀减小： L而对于热连轧宽薄带钢的板形控制，本文指出，带钢的宽厚比很大程 度上增加了板形控制的难度。本文依照平直度死区方程，对薄规格带钢的目标凸度和凸度分配规程进行了计算。发现为了保证成品带钢的板形良好，宽薄带钢应有较小的目标凸度，且精轧后部机架应严格按照等比例凸度的原则轧制。作为薄规格 扩展研究的一部分，本文提出了热连轧最小适车厚度的概 L念，并从理论上对 18P轧机的轧薄能力进行了分析与计算，定程度 50C上验证了这套设备的薄规格扩展的能力。

将本文的部分研究结论运用到生产实际中后，受到了较好的效果。不 仅扩展规格数量拓宽，而且生产稳定性得到很

大提高，带}的质量也得到 N较大的提高，这说明本文的研究工作对于实际生产有定的指导意义。 -

关键词；宽薄带钢

热连轧

终轧温度

负荷优化

板凸度和平直度

最小适轧厚度

A BS TRACTB sd t rsa h pri o t l t pout ni epni ae o h e r coe tn h i e rdc d s n as n n e c o ao n mid e e i me o x o o 18 H t i Mi B o el d LN U te pr de t f 0 o Sr 5 tp l a S e a R l, t n A E, p e s i h h a t d e u ca c rts wd ad n i w e ht e wt gnr t ho g, hr tii o i n t s p n rld h e l nl y a esc f e h t i r h o o l i e a e c o w i ic ds a s o pata rl g t epr n ad t l hc nl e a l i f ccl l d a xei t o i h u n y s r i o i a, me n pma nc c ai alult on.

O v ul t ht e si ii le tbcme nr wdr a t bi s, o rld p n i d e o yh e o l t s n o o tne ad e s s r c h i n i o o sbt tclrld pT e fr s e l d o nw h t lf tn ust e d l si. ro, r k s e t sibe h i o oe t h e e e a i f e ua o i u r v n c r gue dc cme sc a C P d P B t r a m n pol ag pout u, h S a E . t e ay be r o p u s n R uh e r e r ms w e rl g h e l .oea l, n si bcm s nr hn l wtgnr t h r mp w e te p o e tnead oi i e a e F x e h h t e n c r h i n wdrt hals f t, te prue l a n t si cnt ie h et s e te h t e truiy g tp 'b, e oe a r hn e a s m tt l h r a e i o e w r n d epc l a te a ad e d te i. d e hr ar t, eil t h d t e o h s p人n t h e a e

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Fr ntypro te c s n t d s ao hs n d t pat o ua l a f cnl i i h ie tn be ue b h l, t e, t h o u o n s r i a e s y n e t e

ad psv ee w s e . olt r g o wd a tn n t ote c aein Nt h a e i n h se h i f t v t o n e f e i i e i f d y n d z p dchs e a e bt t p dc n h g g sp u. o t e p d, l h o i f a t a p r u abe x n d uao r ut otn e ws n s e o i u r iB t te d ad n ue lg bi ad qat o te dc o h w e t g g rl s it n t ul f pout h i n h a o i t ly h i n a e i y h r

bc e eTamaso e n t writ ds ao i ef e m btr ht n, m etth o n ie tn lu a e . e ts x, k e r i s l t o e e h st hptgi t patapout n ie tn g ht e si. o d h rccl dco owd ad gue rld p u e e i r i f n h a i o ol t r KeWod: adm

t lg d ad iSr y rs Tne H R l Wie T n i o oi n n h tp F i ig e te tp n Poi C w ad fe is n Tmpru Sr r nh e ar i o n r l La Dsi tn t i Mim m iG ue od tb i O i z ir uo p m e n u T n g i h a

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1综述 .

第1章综述I1热轧宽薄带钢的生产背景 .热轧宽薄带钢不仅可以直接使用，还可以作为下工序冷轧、焊管、冷 弯型钢的原料，生产冷轧带钢、涂镀层板、硅钢片等多种材料，用途十分广泛。进入 8年代以来，由于家电、汽车、电子行业的迅速发展，用户对 0热轧宽薄带钢产品的品种规格要求越来越高，热轧板带市场的竞争日趋激烈。因此热轧宽薄带钢的生产不断发展，并成为钢铁企业的重要组成部分。据统计，迄今为止世界上宽度 l m以上的热轧宽带钢轧机和炉卷轧机约 20 0

余套，生产的薄规格带钢(其中厚度小于或等于3 m量每年都创造新高[ m) z 1从国内外市场来看，用户普遍要求热轧带钢厂能提供厚度小于 2 m .m O的低碳及中等强度钢，以代替部分冷轧产品；另一方面，在某些情况下使用相等强度的薄规格热轧带钢可以降低成本，节约大量钢材，取得更好的经济效益。冷轧厂是热轧产品特别是薄规格带钢的极大用户，热轧的带钢有很大一部分要用作冷轧的原料，如果热轧能提供更薄规格的带钢产品，则能为冷轧生产更高质量和精度的带钢以及为冷轧机组减轻负担作出很大的贡献。因而，积极地开发热轧薄规格极限产品对满足用户需求具有极大的现实意义。就同样规格的成品带钢而言，与冷轧带相比，热轧带的成本优势是显 而易见的，拿 L m厚的带钢的市场价格来说，冷轧带为 40吨，而 Om 00元热轧带仅为 30 30元/ 5吨[ l。这样，成本和价格优势使得生产厂家和用户纷纷把目光投向热轧宽薄规格的带钢。另外，薄规格的热轧带钢经酸洗后直接热镀锌，从产品的表面质量上也可以与冷轧带媲美。这就是说，该工艺甚至可以省去冷轧工序，给降低成本和节约能源创造更大的空间。工业品的竞争力直接表现为一个国家工业品在市场上的占有率。产品 占有市场并藉此获得利益的因素都是竞争力的研究对象，可分为直接原因和间接原因，其中产品的结构就是直接因素之一[[ s l而热轧宽薄带钢作为具有高附加值的钢材

品种，如果能够在产品的系

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1综述 .

列上向着更宽更薄的方向发展，其利润必然可观，这也正是世界钢铁发展的趋势。

为了抢占市场，争取效益，国外许多大型联合企业纷纷从效益差的领 域撤出，突出发展薄板带钢的生产，向高附加值化进军。美国就从长材领域撤出，向钢板生产领域转移。从资金和技术市场的角度考虑，为了确保向汽车用板材的供应，各企业先后与日本、浦项等合资建设热镀锌、电镀锌线，向薄板中的高级品转移。欧共体也在不断进行结构的调整工作，蒂森钢铁公司把今后 1年的发展战略目 0标定为：生产集中于普通和优质的扁平材、生产表层镀层材，普及钢板激光裁剪和连接技术，消除长材的经营风险。主要的工作内容之一就是集中力量生产有前景的产品，他们认为扁平材是最有希望获得稳定效益的产品。据统计资料，在 1 5 9年，欧共体的 9扁平材的产量占钢材总产量的8%a 1 8 I, 4y . . 4 4 s由此可见，大力发展开拓扁平材，特别是热轧宽薄带钢已经是一个方 向，也是未来钢铁工业耐以求的生存与发展的一个主要支撑点。

12国内外的热轧薄带钢发展情况 .

1.外的况/1/ .1国简 21 2,, 84,8在钢铁工业的发展方面，在产品的结构定位上，国外一直以来注重板

管特别是薄板的生产，以美国为例，1 5 9年￣17年其薄板产量每年平均 0 90递增 5%. 1 . 18年，美国的薄板产量占其年度钢材总产量的 5. 3 9 4%,日 4本也己达到 4. 3%。在 19年日 3 95本的板管比例为 6,美国钢铁联盟的板管 6比例为 6,而欧共体的扁平材则达到了所有钢材产量的 8%之多1 0 5 7 1。从如下的表格 1所示的部分企业产品结构的比例就可以看出一般。 . 1

另 在阿尔戈马厂，据报道，其更是将薄板定为其核心产品，该厂 1 7 9 9年的 20万吨发货量中薄板的比例就达到了 6%。在 19 1 0 97年，整个西欧的薄板消费十分强劲，同比增长幅度为 1.,中的消费量达到 60万吨， 5% 2 1 0其中以涂层板和热轧薄板的消费增长幅度最大。在 19年的第一季度，薄 98板的消费比例又比上年同期增长了7% . .[l 5 a z .而在设备的建设方面，国外自 九十年代以来又拟建起多套宽带钢轧机，其中日本的川崎制铁的千叶厂的 3轧机年产量就达到 50万吨。新近的# 4

一 2一

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1综述

.

统计资料曰表明，自从美国钮柯的第一套 C P薄板坯连铸连轧生产线建成 S投产至今，已投产和拟建的薄板坯连铸连轧机有 2 6套，其中美国拥有 1 1套，预计其 20年的生产能力将达到 10 00 80万吨，约占美国薄板市场的2%. 2该项技术不断的改进和完善，其产品和品种的质量与传统连轧机的差距越来越小[0[1 2。更重要的是，这些设备的可轧产品都趋向于更宽更薄，有些的 . 1极限厚度已达到 1 m . m. O表 1部分企业扁平材分厂产品结构表( i . 1%) 5 1品种芬兰 罗特洛基 30 9 10 9们

日本川崎2 . 07

中国宝钢

热轧板带

49 398 73”

冷轧板带镀锌板 彩色涂层板镀锡板 镀铬板 不锈钢板0 1 29 2n

34石

1乃

王0

,6

或3

互4

冷弯型钢焊管 钢结构 合计

1 .国内的生产情况[, .2 2 1[, 4 5长期以来，我国的热轧宽薄带钢的生产不仅在产量上严重不足，而且 生产出的产品品种规格十分不全，难以满足国内用户的需求，很大一部分需求都依赖于进口。我们国内钢铁行业在薄板生产上就一直处于落后，所以长期以来，如汽车板和其它一些优质深冲薄板大都从国外进口，给我国的国民经济和钢铁工业都带来了极大的损害。所幸我们已经意识到这一问题。为了改变国内钢铁生产的品种、规格 不平衡的现状，我国自8年代中后期加大了热轧宽薄带钢厂的建设力度。 0 1我国主要轧机的技术装备水平 )一 3一

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1综述 .

宝钢 18 m.攀钢 15m m 50 40 m、太钢 14m及梅山 12m宽带钢 59 m 42 m

热连轧机的投产，以及武钢 1 0 m热连轧机的改造，不仅提高了热连轧 7m 0机的装备水平，也增加了我国热轧薄规格带钢的能力。现在，我国己有宽带钢热连轧机 8套，总生产能力为 14万吨，宽带钢冷轧机 6 60套，生产能力 58万吨，对宝钢 18 5 50热轧厂而言，则以薄规格产品为主，3 m厚及 m以下规格的产品占设计指标的 7.%. 79 3 2产量情况 )我国的热轧带钢生产在近些年也得到了很大的发展，从国外引进了先 进的技术与设备，建起了多套热连轧带钢生产线。从生产的能力而言，目前己经达到了每年 10万吨。另外预计建设中的宽带钢热轧厂，可望达到 80 10 20万吨的年产量，也就是说我国热轧宽带钢的产量将达到 30 00万吨，其中的薄规格

比例也是逐年增加。 3 )质量情况我国 热轧带钢的质量情况与国外的对比如下表 1所示。由 . 2于宝钢 1#热轧厂的投产和武钢、本钢等热轧带钢轧机的改造，我国的热轧带钢质量

水平有一定的提高。但是与国外的先进水平相比，仍有一定的差距。真正能够与国际水平接轨的厂家和产品，仍然是屈指可数，质量0待提高。 3表1 .我国目 2前热轧带翎厂的产品质量与国外的对比0对比指标我国较好水平

国外先进水平

纵向厚度精度 宽度精度， m m板凸度 板形

<5E i全长9.%土0m占 35 50 - . m占全长%.%^1 5 2m 4 8

<5N全氏9%士0m占 90 m占全长 9% -6 m 5

<2 L }全长9.士0m占 5% 7<0 单位占全长 9. 21 5% 4<3 ℃占全长 9.%士0 73 4

<2土 m 1 0

占全长9% 9

< 0单位占全长9% 21 9< 2℃占全长 10土0 0%< 2℃占全长10 10 0%1^ 3 MP 0 -0 a9 .% 88

终轧温度精度，℃卷取温度精度，℃同条性能差 成材率，%

<3 ℃占全长9.% 10 65 13 - 5 MP 0 0 a9 .2 73%

4品 )种规格情况我国热轧带钢的品种主要集中在几个主要的钢种，例如石油管线、耐 腐蚀用钢、气瓶用钢、汽车用钢等。石油管线用钢，宝钢、武钢、本钢、

一 4一

东北大学硕士论文

1绘述 .

攀钢等单位都进行了开发，其中宝钢在 19年开发了X 5 X 0 96 6 .级的热轧 7管线用钢。武钢也已形成了 X 2 6 4-X 5的系列产品。其次是耐大气腐蚀钢，主要用作铁路货车构件、集装箱等。宝钢在 19年大力开发集装箱用钢， 96形成了由薄到厚的产品系列，占全国产量的一半。汽车用热轧带钢也是重要的品种，但是目前还仅限于大梁板等几个有限的品种和强度级别，具有特殊使用性能的汽车用高强热轧钢板还有待于今后进一步开发。对于产品的规格，现在热轧薄规格带钢是一种极有广阔前景的产品。 一般，我国的热轧带钢的实际厚度下限是 1 m但是对于厚度小于2 m . m, 6 .m O的热轧带钢，整个的产量都比较少。即使窄带钢，一般也很少能生产薄于 2 m的产品。但是，相当一部分用户希望得到厚度小于 2 m的热轧带 .

m 5 .m O钢作为原料，由于没有这种厚度的热轧带，他们不得不使用冷轧带钢。很容易理解，使用冷轧带的成本相当高。所以，如果能够开发薄规格的热轧带，则可以代替相当一部分的冷轧带使用，这样一来，生产的成本可以大大降低。如前所述，正是在这种背景下，国内外都在大力进行薄规格热轧带钢产品的开发。表1 .我国的 3热轧宽带钢厂及其产品规格工厂轧机规格10 70

机组设备El RI R2. - F,, Fl 6

产品规格

产量 (万吨)

鞍钢 半连轧 本钢 热连轧 武钢 一热轧 宝钢

18 8 0 - 1 0 2 02 1 .- X7 0 5 0 5/6

10 70

Rl R2 Fl F,, - 5

2 7 0 - 1 0 1 92 0 - X9 0 0 0 5/0

10 VS R,/ 2 4R, -F 1 - 1 .X5 0 10 4 03 6 7 0 B, E R -E/ 4 F I 2 l 7 2 2 . 7 0^ 5 0 1/4

一热轧 攀钢 热轧板厂太钢 热轧厂 梅山 热轧厂宝钢 二热轧

25 00

ElRI E// - 4R4, 1 F F- 7

1^ 2 .X6 0 -9 0 0/5 . -54 0^ 1 0 4 04 5 2

15 40

ElRI E/ 2, l F/ - 2R F- 6

20 -2 0 - 1 0 .^ 1 X 0 3 0 1 08 7 0/7

14 59

ElRl E ., l F/ - 3 R3 F - 6

1 - 1 .X6 0 12 1 58 . 8 27 0 - 3 0 3/0

12 45

ElRl E6R6. - F/,/ Fl 6

1 - 1 .X7 0 10 1 52 . 5 27 0 - 3 0 1/0

18 50

ElRl E/ 2, - F/, 2 R Fl 7

15 1 . X 7 0 -4 0 8 .- 27 0^ 1 3 2 0

一 5一

东北大学项士论文

1综迷 .

5存在的主要问 )题高质量、高附加值的产品少，影响市场上的质量竞争力。目前，我国 仍有一批关键钢材品种质量不能满足用户的要求，产量不足，国内市场占有率低。例如一些工业发达国家利用最近的新工艺和技术开发的新的钢材品种，如薄规格热轧薄板、I F钢汽车板，我国几乎都依靠进口。据分析， 16 9年进口 9钢材 1 9万吨，除单纯因价格因素进口 5 9外，约有 80万吨钢 0材是国内不能生产或产量不足、质量达不到要求而不得不依赖于进口。宝钢 18 50热轧带钢厂的投产正是为了改善这种现状，其设计年

产量为 20 8万吨，其中3 m厚以下的带钢产品占总产量的 7%。但自 m 7从去年投产后，由于各方面的原因，生产并不能正常进行。特别是在生产薄规格产品时，浪形问题严重，生产极不稳定。另外，虽然薄规格产品占产品大纲的绝大部分，但现在生产的薄规格带钢占所有生产出的带钢比例与设计指标相去甚远，因为生产的不稳定使得在实际轧制时不能编排足够的薄规格产品，这显然不利于生产任务的完成。因此，迫切需要对现有的轧制工艺进行优化，以利于该厂能稳定生产薄规格产品，完成预期的目标。

6今后的 )需求与发展方向a t i预计我国在 00年，钢材的消费量在 1亿吨左右。其中的薄带钢的 20 . 1需求比例就达 1.%,为 14 32 8 69万吨，硅钢片和带钢需求为 41 .%,为 50 0万吨。这样下来宽薄带钢的需求将仅次于小型材。因此必须大力调整产品结构，提高产品的附加值，发展市场急需的产品。很重要的的一点就是增加板带钢特别是热轧宽薄带钢的生产。我国制定的目标是在“九五”期间板管的比例要提高到 4。新建改建的鞍钢、本钢、武钢、首钢等企业的 3大型热连轧机组。新建邯郸、珠江、包头等薄板坯连铸连轧工程，在下世纪初期，将有 1 3条现代化热连轧机组生产运行，生产能力将达到 30 30万吨左右，其中薄规格的比例必然得到加强。结合钢铁结构的调整和战略产品的开发，还必须注意工艺技术的发展。 其中首要强调的就是宽带钢热轧、冷轧的板形控制技术以及板坯连铸机与宽带钢热连轧机之间的热装热送。

13热轧宽薄带钢的生产工艺 .随着技术的发展，也因为市场对于热轧宽薄带钢需求的推动，各种轧一 6一

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1综迷 .

制宽薄带钢的工艺和先进的控制技术〔11,5 12,4 1 1.35],37-应运而生，这里当以铁素体轧制技术、无头轧制和薄板坯连铸连轧技术为先(, 61,0 91

1铁素体轧制技术 )铁素体轧制能获得全结晶、无时效、软特性的带钢。铁素体轧制生产

工艺与常规轧制方法不同，其轧制钢种一般为低碳钢(<.%或超低碳钢 C0 8 ) 0 (<.%,加热温度为 1 0 ( C 04 ) 0 1 '常规 150) 5C 20在粗轧区即完成了体、 C奥氏铁素体的转变，精轧则在铁素轧制(体区常规工艺在奥氏轧体区制或在最后机架转变成铁素体)带钢的温度为70 (,终轧 50常规为80 )卷取温度为 C 80, C 60 ( 50和常

规相同。 C )采用铁素体工艺的依据是低碳钢在铁素体区域温度范围的屈服强度与奥氏体区域相比要低得多，这种效应使得带钢在铁素体区域轧制时的轧制力和轧制力矩会降低许多。铁素体轧制的优点是显然的，其加热能耗低，铁皮损失少，轧辊磨耗小，能生产出高质量的热轧薄规格带钢。

表1铁素体轧制性能1 . 4 9 1项目

超低碳钢(L ) EC常规轧制

低碳钢(<.% C04 ) 0铁素体轧制

屈服强度/ a MP伸长率/a 0%

250 36

l70 4l

深冲性能( R值)晶粒度(SM AT )

08 .7

2无头轧制工艺11 ) 9 3 0无头轧制工艺包括常规无头轧制和薄板坯的无头轧制工艺。

0常规无头轧制工艺( P ( ) E R在传统的轧制工艺中，轧机可轧制的带钢的最薄规格不由轧制压力来 决定，而是由带钢经过精轧最后机架到达卷取机的稳定性来决定。一般说来，轧制厚度为 2 m的带钢的临界速度为 80/ i,更快的速度则会 . m O 0mmn

使带钢的头部在输出辊道上飘飞又称起套) (,可能导致带钢不能进入卷取机，这就限制了轧制的穿带速度，而且穿带速度由需要更高的精轧入口温度来确保带钢的出口温度仍在奥氏体区域。在轧制薄规格带钢时，由于穿带速度较慢，会引起轧辊的冷却，因此需要更高的入口温度，而这又会导

一 7一

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1综述 .

致大量氧化铁皮的生成，降低带钢的表面质量。所谓无头或连续轧制工艺是将经粗轧机轧完头部已进入精轧机组的前 一个带坯的尾部与后续的中间坯的头部通过焊接机焊合在一起，连续的供给精轧机。其优点是显然的：

.仅需一次的穿带，后续带坯可在稳定速度轧制，可以 提高终轧产品的质量控制精度；

.对后续的中间坯不再有穿带速度的限制， 有利于轧制更薄规格的带钢并可适当降低板坯的加热温度； .保持均匀的轧制速度，这有利于改进精轧过程终轧温度和卷取温度 的控制；

.减少带钢尾部在抛钢时的甩尾引起的尾部折叠现象。 当然，与常规轧制工艺相比，无头轧制必须装备较多的辅助设备。 无头轧制工艺、设备组成特点及关键技术以最近投产的日 本千叶的 3号热轧厂为例，见图 1。它由步进炉、压力定径机、三架可逆粗轧机、热 . 1卷箱、开卷机、焊接机、七机架精轧机、层流冷却、分卷飞剪及成品卷取机等组成，最大轧

制速度 2ns 8V,生产带钢的宽度为 60 10m 0^ 0 m,无头 6轧

图1无头轧制设备组成1 . 1 9 11一加热炉 2 -压力定宽机 3 -热卷箱 4一焊接机5一层流冷却 6一分卷机 7 -卷取机

制时带钢的最小厚度为。 6 m碳钢)不锈钢的 .m (, 7最小轧制厚度为1m a .m 5迄今，世界上已有约 3 ^4个工厂已经实现或计划实现无头轧制工艺，它是常规热轧带钢轧制工艺中的最新突破性技术。 0薄板坯无头轧制 U H工艺 TS

薄板坯无头轧制U H工艺超薄热轧带钢工艺由K p公司 1 8 TS ( ) rp u 9年 8开发，薄板坯和行星轧机组合，称为 E C C O工艺， r p同 M H合作并 Ku p D同 C aaa厂发展改称为 U H hpr l r T S工艺，据报道， a t l N te将成为第一个该 se一8一

东北大学硕士论文

1综迷 .

工艺的用户。今 UT H S工艺的组成

由 铸机、感应加热炉、高压水除 2一 0 p,鳞( a喂料辊、轧机、 5 4M )行星四架连轧机、飞剪、卷取机等组成，全线长度仅为 10 2m,结构非常紧凑。 9m厚度的铸坯经喂料辊成为 6m 0m 8 m,行星轧机轧制成 4=,连轧后的 m最小厚度为 0 m全线实现无头轧制，由卷取机前的飞剪切成要求的卷 . m, 7重。今 U H工艺的特点 TS

结晶器的狭边具有楔形断面，并经断面轧机的修正，以适合行星轧机 的轧制要求。10吨钢包， 0 3 4吨中间包，结晶器在线宽度调节，生产 9m 0m

厚度铸坯，= . 3 mmn v 2^/i 7 . 5;采用双行星(ae大压下量轧机，与其它行星轧机比其优点是两 P tr lz)较，个反方向固定支承梁呈平面状，使工作辊辊缝以线性移动，有利于生产厚度均匀的带钢，且固定支承结构，适合凸度的控制要求；

四机架热连轧机， 各机架间有感应加热5 4 W3H)升温能力70, (, z M k, 0 C防止薄规格带钢低速轧制时的温降过快；与常规无头轧制工艺不同的是其连续浇铸坯长度通常大于 70 0m,无需采用焊接机。此工艺的薄弱环节是铸机、轧机直接连接，几乎没有任何缓冲环节。 如果出现故障，唯有切断操作或者全线停车处理，并且喂料辊咬钢速度低

(05 0 6/要考虑 0 4- .ms . 0 )寿命问但它毕题，竟属于一个全新的工艺。 3薄板坯连铸连轧技术X, ) 94,9 1/ 0薄板坯连铸连轧技术

又叫紧凑式带钢生 (S 产( P或 I ) CP技术于 C S, P S 1。年在美国的纽科(u r 9 8 ( c) N o钢厂诞生，因其与常规工艺相比在轧制薄规格方面所体现出的优势，随即得到迅速的推广。据统计，到 1%年为止建成 9

投产和拟建的C P或 I S S P生产现己 3套(近 0见下页表 1 )其中美国就佣 ., 5有 1套，目前美国建成的 C P轧机年生产能力约 80 1 S 0万吨，到 20年预 00计生产能力将达 10万吨，约占美国薄板市场的 2%. 80 2典型的C P轧线设备布置如图 1所示。 S . 2从设计上考虑，当采用 5机架精轧机时，低碳钢产品的最小厚度为 1m . m,当适当提高开轧温度等措施后可以生产 1 m的产品。当采用 6 8 .m 5机架精轧机组时，相应为 1 m . m和 1 m 5 . m,对于超低碳钢，可轧制 I m 2 m

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东北大学硕士论文

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东北大学硕士论文

工综述

的产品，H L a厂己生产出 0 8 m的产品。为了适应轧制薄规格带钢的 YS .m 9要求，轧机的数量呈增加的趋势。

. C P工艺设备组成1 2 9 1图 1 S C薄板坯连铸机 CS飞剪 R F辊底式加热炉 HD除鳞机 S F精轧机 M

L层流冷却 C

D卷取机 C

虽然，C P技术在带钢的穿送方面与常规轧制没有区别，但是 C P中 S S薄板坯在辊底式加热炉内 1^2分钟的保温时间保证其在宽度、厚度和全 5 0长上的温度几乎绝对均匀，因此为轧制薄带钢提供了良好的前提。

14常规热轧工艺轧制宽薄带钢的难点 .热轧宽薄材在热连轧中往往被定位为一种极限规格产品，可见其生产

难度很大。要稳定地生产出高质量的宽薄规格热轧带钢.其技术关键在于解决宽薄带钢轧制时的温度和速度制度的矛盾问题及板形控制难的问题。首先，对于同样规格的坯料，在轧制薄带钢时，轧制时间延长及散热 面积的增大都使得温降加快，带钢尾部的待轧时间长，头尾温差增大，带钢尾部在后面机架的变形抗力变大，这样将会使带钢的头部和尾部难以保持近乎相同的终轧温度。而为了使带钢的厚度及力学性能均匀，必须使带

钢在全长范围内保持一定的终轧温度。如果采用高速轧制，薄带钢又极容易在辊道上飘浮起来，二者间的矛盾也增加了薄带钢轧制的难度.为补偿温度的降低，必需提高加热温度和轧制速度，所伴随的问题是机架间的氧化铁皮量的增加，因为铁皮的压入会影响带钢的表面质量。高的速度很难保证带钢通板的顺畅，即使可以采用低速穿带、升速轧制的方法，但由于一 I,一

东北大学硕士论文

1练迷 .

速度的波动范围大，易影响轧机的温度、张力等参数，出现不稳定状态而影响带钢的尺寸公差。因为带钢的温降快，带钢易在精轧区出现两相区轧制的情况，从而影 响到带钢的产品力学性能。采用常规热轧机生产薄规格带钢的最大困难是穿带的不稳定性和带钢

在输出辊道上的飘飞。常规轧制的穿带速度极限为 1./] 2 mS。另外，受电 5[ 6机调速能力的限制，机组存在一个速度锥。薄规格带钢穿带极容易发生跑偏、断带等事故，而高速轧制非稳态过程中，带钢的头部极容易飘飞，无法引进卷取机。所以，制定出

合理的速度制度特别是穿带速度是轧制薄材的一个技术要点。

为了生产出高质量的极限规格薄带钢，板形控制技术也是极为关键的。 越薄越宽规格的带钢也越容易发生跑偏，极容易出现浪形。板形控制技术是热轧精度控制领域中发展最快的一个方面，己经开发出若干种板形和板凸度控制的方法。在这些方法中，液压弯辊是最基本、最重要的控制方法。无论采用何种其它的控制方法，都要以液压弯辊作为轧制中动态调整的手段，而其它方法只是为了扩大板凸度和板形的调整范围。其它的板形控制技术有 C C轧辊横移技术、P V C轧辊对辊交叉技术等。此外，当生产薄规格带钢时，轧机的节奏增加，热轧的能力下降；带 钢的压下量增大，板形控制难度增加；对于相同的中间坯料而言，带钢的

压下量增加，且温降快，可能在个别机架上出现力能超限的情况[[ 6]

15选题的目的意义与主要研究内容 .随着用户对热轧宽薄带钢产品的品种规格要求越来越高，热轧板带市 场的竞争日趋激烈。从国内外市场来看，用户普遍要求热轧带钢厂能提供厚度小于2 m。 . n的低碳及中等强度钢，以代替传统的冷轧产品； O另一方面，在某些情况下使用相等强度的薄规格热轧带钢可以降低成本，节约大量钢材，取得更好的经济效益。因而，积极地开发热轧薄规格极限产品对满足用户需求具有极大的现实意义。而对于热轧宽薄带钢，特别是在常规轧机上进行宽薄规格的拓展以及 轧制极限规格产品时，又产生了新的问题，如带钢变宽变薄后，温降特性不同了。带钢的温降加快，原有的目标温度(出炉温度、精轧入口温度、终一 1 2一

东北大学硕士论文

1综述 .

轧目标温度等)不一定合适，这就需要理论分析与现场的调研对宽薄带钢的温度特性进行重新确认；如果原有的坯料规格不变，中间坯的规格也不变，在轧制更薄规格的带钢时，机组的负荷情况会发生变化，需要重新对负荷进行优化调整；在带钢变宽变薄的情况下，轧制过程的稳定性及带钢的板形控制难度增加，需要对轧机在规格扩展情况下的板形控制作调整。这样，本课题的选取对进一步认识热轧宽薄带钢的工艺过程，特别是 针对极限规格扩展过程中出现的问题作理论分析，找出原因和解决办法及规律性的因素是十分有意义的。另外，随着热轧带钢朝着宽薄方向发展，从理论上对常规轧制工艺的 轧薄能力作理论分析和计算也是本课题的目的之一，从而挖掘常规轧制条件下轧机的轧薄能力。因

为本课题是建立在与现场的科研合作基础上的，所以本文的大部分 实验和数据的收集统计工作是在生产现场进行的。通过在宝钢 18热轧厂 50的现场调研和规格扩展轧制试验，发现实际生产中表现出的问题主要是宽

薄规格带钢在轧制过程中于带钢全长上的的温度分布不均匀(主要是在精轧过程)头尾温度低，,温度精度控制情况较差：采用轧制常规带钢时的中间坯使得精轧机组的负荷大，精轧出口带钢的板形不良；宽薄规格带钢的穿带过程很不稳定等。结合实际的科研课题，本文的工作就是对热轧宽薄规格带钢的工艺进 行研究。主要要是对宽薄规格带钢扩展时的温度制度、速度制度、机组的负荷调整和优化，从而提高宽薄带钢轧制过程的稳定性和产品的质量。本文还对 18P 50C轧机的轧薄能力进行理论计算，这对于验证 18P 50C轧机的能力提供参考，对于 18热轧厂扩大产品品种极限规格也有现实意义。 50

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2 18P札线生产工艺与情况 . 0C 5

第 2 18 P章 50 C轧线生产工艺与情况2宝钢 18热轧厂概况 . 1 50宝钢 18 50热轧厂是其三期工程的重点项目，该工程 19年 1 2 93 2月 0

日本三菱集团联合体 M G包括三菱商事株式会社、与日 C(三菱重工 M I H.石川岛播磨重工 II三菱电 M L O H、机 E C、中外炉、宇部兴产 U E等公司 B )签订引进技术设备合同。1%年 1 1热轧一次试轧成功，轧出成品 9 2月 2日钢卷，于%年 1月2 2 3日正式建成投产。 18m热轧带钢厂设计年产量为 29 6万 t 50 m 7. 3成品钢卷。产品绝大部

分(产量 8%供给三期约占 4) T程 1 0 m冷轧、1 0 m冷轧、硅钢 4m 2 5m 5冷轧厂以及宝钢外冷轧薄板厂作为原料，其余部分( 1%为热轧商品约 6)钢卷。由于它主要是给冷轧供料，热轧卷主要为薄规格产品，厚度小于或等于3 m m的热轧薄规格带钢占总产量的 7.%,该厂的产品大纲详见表 2 . 79 3 . 2 18原料全部为连铸坯，年需要量为28 t三期工程的 15m 50 8万，由 40 m板坯连铸机供给，热送板坯占 8,冷板坯占 1%。板坯规格：厚度为 5 5

20 m也曾 20 m试轧， 3m (用 5m )长度为 80 1 m,也有少量 40^ 00 l 0 m 0 0 0050m短尺坯，宽度规格主要是 90 m, 5m 30 m 3m 1 0 m, 5m 0 1

0 m, 5m 2 1 0m 4四种，特殊情况根据需要增加宽度规格。 18m 50 m热轧带钢厂的主要技术经济指标见表 21 . .表2主要技术经济指标( . 1单位：万吨)产品去向指标

供二冷轧钢卷 供硅钢片厂钢卷 供宝钢外冷轧厂钢卷热轧商品钢卷

1 .1 915 1 96 3 .0 3 .3 43 4 .5 32 6 2 87 7.

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东北大学硕士论文

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东北大学硕士论文

2 18P扎线生产工艺与情况 . 0C 5

车线主要设备 L 18P L 线装配了 P 50C车 C轧机、S P板坯侧压机及 O G在线磨辊装置等 R先进设备，技术上堪称世界一流。限于本文的内容，仅介绍如下的部分主要设备。

1粗轧区设备 )粗轧区包括附带立辊轧机 E,的 R,粗轧机和中间辊道及保温 1E 2 1R 2罩，其中 R和 R 1 2的技术参数明细表如下表 2所示。 . 3表2 .粗轧机 R和 R技术参数 3 1 2项目车机型式 L车辊尺寸 L最大压下量

R粗轧机 I二辊可逆式小 3013 X 8m 15/2O 1 0 m 5 5m/ 5 m道次 (最小辊径 )

R粗轧机 2四辊可逆式

S作辊： 1 0 00 8m中1/ 6X 0 m 61 1 5

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6m辊： 1 0 3 X 0 m 4/3 1 54m道次 ( / 5m最小辊径)

最大轧制力主传动电机传动方式车制速度 LAC2 5 0 W,^ 4 r n X3 0 k 2 -0/ 8 miAC X 0 k, - 9 r n 2 6 0 W 4 0 5 0/ mi

上下辊单独传动 2/ 0/i最大辊径) 0 8mmn 1 (

上下辊单独传动

1/ 0/i最大辊径) 6 3 mmn 02 (

2精轧区设备 )精轧区主要包括带坯边部电磁感应加热器、切头飞剪、精轧高压水除 鳞装置、精轧前立辊、7架四辊式精轧机及机架间电动活套等设备。其中 7机架精轧机组的技术参数见表 2。精轧机组还在 F -F . 4 4-7机架上配有在线磨辊装置(R ) O G,还有先进的检测仪器等。另外在轧机的主传动系统方面，粗轧机、精轧机中的全部主传动，总 共 640W的装机容量全部采用交流同步电 70k动机，采用交流调速技术，在辅助传动系统方面也大量采用交流调速电动机〔。采用交流传动的主要优 i a l点如下：( )设备运行稳定，故障率降低，大大减少了设备维修工作量， 1其维护工作量仅为直流电机的 1^2%; )主传动惯量小，仅为直流电 0- 0 ( 2机的 2,交流调速的动态响应好，同时对电网的谐波量有所缓解；( ) 0 3交流调速效率高，与直流相比高 4%,而且损耗小，冷却风量也减少， -5生产运行费低、经济性好；( )电机体积明显减小。 4一l 6一

东北大学硕士论文表2 . 4轧辊尺寸，川 m工作辊F 1一

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精轧机组技术参数电机

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在控制系统方面，18热轧厂采用了三菱电机近年来开发的MEV C 50 LE -30, L E -20, L E -10带矢量控制的全数字控制系统。 00 M V C 00 M V C 20 E E主传动上全采用 N V C 00 E E -30,它主要用于速度控制、显示以及与上位 L

机通讯和矢量控制等。辅传动上采用 M L E -20数字控制系统，一般 E V C 00的传动则采用 M L E -10数字控制系统。采用全数字控制技术主要有 E V C 20以下优点：传动系统的精度大大提高，速度控制精度可达士0 1 .%,速度 0响应时间最大 8r/ 0 d,电流响应时间最大 10r/ as 00a s d,使传动可靠稳定。从如上所述的软件和硬件情况可以看出，宝钢三期工程 18热轧从日 50本引进现今世界上最为先进的技术设备。先进的技术和设备使得其具有生产薄规格极限产品的优越条件，可以 进行扩大极限规格产品的研究开发。另外，宝钢 18热轧带钢厂生产的产 50品主要供冷轧厂作为原料，占 8%,其余为热轧商品卷，约占 1%。带钢 4 6厚度范围为 1 -1. m,带钢宽度范围为 70 13m o设计年产量为 . 2m 5 7 0^ 0 m 4 20万吨。产品中带钢厚度小于或等于 3 m的带钢占总产量的 7.%. 8 m 77 3也就是说，开发和生产薄规格极限产品对于宝钢 18热轧厂达到最初的设 50计目标具有决定性的意义。所以宝钢 18热轧厂应该有效地利用先进的技 50术和设备，多生产出具有更高附加值的产品。从表 2 . 5可以看出，国外一些P C轧机辊身长比宝钢 18 50热轧厂的 P C轧机更宽，也能生产出 1 m . m 2左右的热轧带，而对于 18来说，其具有最为先进的技术和设备，应该能 50生产出更薄、更高质量的热轧带钢来。一1- 7