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带钢热轧

[拼音]:daigang rezha

[外文]:hot rolling of strip

在带钢热轧机上生产厚度为1.2~8mm成卷热轧带钢的工艺。带钢宽度600mm以下称为窄带钢;超过600mm的称为宽带钢。第一台带钢热连轧机于1905年在美国投产,生产宽 200mm的带钢。带钢热轧机的技术经济指标优越,发展很快。在工业发达国家,1950年以前热轧宽带钢的产量约占钢材总产量的25%,70年代已达50%左右。热轧带钢的原料是连铸板坯或初轧板坯,厚度为130~300mm。板坯在加热炉中加热后,送到轧机上轧成厚1.00~25.4mm的带钢,并卷成钢卷。轧制的钢种有普通碳钢、低合金钢、不锈钢和硅钢等。其主要用途是作冷轧带钢、焊管、冷弯和焊接型钢的原料;或用于制作各种结构件、容器等。

带钢热轧机由粗轧机和精轧机组成。粗轧机组分半连续式、3/4连续式和全连续式三种:

(1)半连续式有一台破鳞(去掉氧化铁皮)机架和 1台带有立辊的可逆式机架;

(2)3/4连续式则除上述机架外,还有2台串列连续布置机架;

(3)全连续式由6~7台机架组成。精轧机组均由5~7台连续布置的机架和卷取机组成。带钢热轧机按轧辊辊身长度命名,辊身长度在914mm以上的称为宽带钢轧机。精轧机工作辊辊身长度为1700mm的,称为1700mm带钢热轧机,这种轧机能生产1550mm宽的带钢卷。

带钢热轧按产品宽度和生产工艺有四种方式:宽带钢热连轧、宽带钢可逆式热轧、窄带钢热连轧以及用行星轧机热轧带钢。

宽带钢热连轧

采用的热连轧机的发展经历了三代:

第一代宽带钢热连轧机

最早的宽带钢热连轧机是1926年在美国投产的。采用四辊式轧机以提高刚性,生产宽而薄的产品。精轧机组的主电机为直流电机,用电动机-发电机组供电。这代轧机所用板坯厚150~200mm,宽1200~1550mm,长2.5~5m。从粗轧机出来的轧件厚度一般为20~30mm,精轧机最高速度为每秒钟8~10米。最大卷重小于10吨,单位宽度卷重约8kg/mm。年生产能力约60~200万吨。1959年中国鞍山钢铁公司投产的1700mm半连续式轧机就属于这一类型。

第二代宽带钢热连轧机

1961年在美国投产,其特点是在轧机上采用增速轧制工艺。当带钢从精轧机出来,前端喂入卷取机后,精轧机、辊道和卷取机同时加速,使精轧机速度提高到每秒钟15~20m,单位宽度卷重达18~20kg/mm,卷重达30吨,年生产能力达400万吨。在这类轧机上采用了自动厚度控制,测厚和测宽仪表,完善的除铁鳞和带钢冷却控制系统,良好的速度控制系统和微张力活套装置。同时加大了轧机刚性和主电机功率,增设了快速换辊装置,并开始采用计算机控制系统,提高了表面质量和厚度的精度。

第三代宽带钢热连轧机

随着第二代轧机技术的成熟和应用,结合连铸机和步进式加热炉的发展,1970~1978年发展出第三代轧机。配合这类轧机的加热炉能加热重达45吨,长达15m的板坯。并可减少加热时产生的黑印,减少板坯表面划伤,每座炉子的加热能力达 300吨。单位宽度卷重达36kg/mm,最高轧制速度达每秒钟28.5m。年生产能力达600万吨。第三代轧机有下列特点:

(1)减少粗轧机组的长度,节省设备和厂房投资,多数采用3/4连续式轧机。精轧机列由7个机架组成,进入精轧机列的轧件厚度为30~50mm。

(2)轧制成品尺寸范围为 0.8~25mm,但其经济合理性尚需从全局考虑。

(3)用液压弯辊装置控制板形并用带钢层流冷却以提高钢板质量。并试安装板形检测仪闭环控制板形。

(4)采用计算机管理和控制全车间(从板坯库到成品库)的生产过程。

(5)在降低能耗、提高作业率、改进产品质量、提高成材率等方面取得成就,如带钢的宽度公差达到±1mm,厚度公差达到0.05mm,废品率降到0.02%,氧化铁鳞损失降为 0.7%,切头量为0.05~0.1%,成材率达到99%。改进轧辊材质,采用轧制润滑油,延长了轧辊寿命;并装设快速换辊装置,使总换辊时间由总操作时间的10~15%减少到4%,有些车间的轧机作业率提高到90%。

三代轧机的比较

主要性能见表1。

宽带钢热连轧机的发展

到1978年,全世界共建设宽带钢热连轧机148台,中国有3台,见表2。

宽带钢热连轧机在机列布置上的发展情况见图1。单位宽度卷重和最大卷重的增长情况见图2。中国于1978年在武汉钢铁公司,1979年在本溪钢铁公司各建造一台1700mm的3/4连续式宽带钢热轧机。武钢轧机的单位宽度卷重为19.6kg/mm,最大卷重为30吨。精轧最高轧制速度为每秒钟23.26m,年生产能力为300万吨。成品厚度为 1.2~12.7mm,装备接近于第三代水平。(见彩图)

第三代宽带钢热连轧机生产能力很大,但设备复杂,需装电机的容量大,投资庞大,开工后只能在满负荷稳定生产的条件下才能逐步收回投资。关于单位宽度卷重与增加轧机产量的关系,一般认为不一定追求36kg/mm;因为在达到28kg/mm时,增加单位宽度卷重,对提高轧机小时产量的效果就不显著了;提高轧机速度对提高产量的效果也不明显。因此,80年代的趋向可能不是建设新的第三代轧机,而可能是加强现有设备的管理和进行技术改造,提高产量、质量、成材率、产品尺寸精度和表面质量,以及降低成本。为防止轧件尾端温降,在一些轧机上采用中间辊道上加保温罩或在精轧机前安装热卷取箱。即使新建轧机,也可不追求过高的指标,而是根据具体情况来选择适当的机型。日本1979年投产的2400mm宽带钢热连轧机是3/4连续式轧机,它的单位宽度卷重为20kg/mm,最大卷重为36吨,最高轧制速度为每秒钟19.15m,就代表了这种新的动向。80年代初,日本新建的宽带钢热连轧机,已在精轧机组中采用有利改善板形的六辊轧机,并局部采用无活套方式;此外由于大量使用连铸板坯,发展了连铸机与带钢轧机相邻的布局,实现相当比例的板坯热装炉和直接轧制等。

宽带钢可逆式热轧

通常使用炉卷轧机。这种轧机在某些国家按它的发明者施特克尔 (A.P.Steckel)命名,称为施特克尔轧机。机组由一台或两台粗轧机和一台可逆式精轧机组成。精轧机是前后设有炉内卷取机的四辊可逆式轧机。从粗轧机出来的轧件切除头尾后,送入精轧机架轧制,然后进入轧机后的保温炉内成卷,以减少轧件降温。进行第二道精轧时,将精轧机逆转,轧件通过轧机后进入轧机前的保温炉内卷取机。这样反复经过3~5道工序,轧成成品。炉卷轧机的年生产能力为40~50万吨,适于轧制批量不高而品种多的不锈钢、硅钢和其他各种合金钢带。1979年全世界共有这种轧机23台,中国在台湾省高雄和山西省太原各有一台。太原钢铁公司1700mm炉卷轧机见图3。

窄带钢热连轧

轧制宽度小于 600mm的带钢卷(以前主要用作焊管坯料),通常宽度为170~500mm,厚度为1~8mm,长度约500m,单位宽度卷重为6kg/mm。轧机的组成与热轧宽带钢轧机相似。有的在精轧机组中设置2~3对立辊轧边。窄带钢的用途在逐渐扩大,有些特殊钢品种如高碳钢、合金钢、高强度钢、不锈钢和工具钢的带钢先热轧出窄带,再冷轧成成品。对热轧窄带钢的表面质量和尺寸精度的要求日益提高,轧制过程中要注意清除氧化铁皮,控制宽度和厚度公差。有些窄带钢是用热轧宽带经纵剪机组剪裁而成的。一台窄带钢轧机的年生产能力为10~80万吨。中国上海第十钢铁厂连轧机生产的产品为2.5~5.0×100~250(mm),年产量达23万吨。

行星式轧机热轧带钢

1948年由森吉米尔(T.Send-zimir)设计成的,实际上只有少量用于生产热轧窄带钢,由于维修工作繁重,产品质量差,未能推广(见行星轧机)。

参考书目
  1. The Metals Society,Flat Rolling,London,1979.

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