轧钢技术的发展主题论文

世界轧钢技术最新进展缩短生产工艺流程；实现各工序的连续化和紧凑化始终是钢铁工业中包括轧钢技术发展的方向和主流。主要目的是为了节约能源、提高金属收得率、缩短生产周期和降低生产成本，最终提高产品的市场竞争力。热轧带钢近年来，热轧带钢逐渐向薄规格(厚度小于2mm)和特薄规格(厚度为0.8-1．2mm，将来可发展至0．6～0．8mm)的方向发展。薄规格热轧带钢不仅在作为冷轧原料时可以减少冷轧轧制道次，降低生产成本，而且可以为热轧带钢开拓新的用途和新的市场，部分产品可取代冷轧带钢，给生产厂家和用户带来巨大的经济效益。但随着带钢厚度的减薄，生产中所遇到的主要问题是受到最大轧制速度以及精轧温度和卷取温度的限制。为确保带钢头部安全地穿过输出辊道并顺利喂入卷取机，带钢的速度就不能超过某个极限值。由于超薄带钢生产过程中温降极快，再加上上述最大轧制速度的限制，使得到达精轧机的带钢难于满足精轧温度要求。针对以上问题，近几年开发出如下几种超薄带钢生产用新工艺和新技术，以下详细介绍几种热轧带钢生产中的新工艺和新技术。薄板坯连铸连轧生产线薄板坯连铸连轧生产线生产薄规格和特薄规格热轧带钢较传统热带轧机有其特殊优势：主要是经过隧道炉均热和升温的薄板坯其温度可达1100～1150℃，高于传统热带轧机中间坯的温度，且薄板坯沿宽度方向和长度方向上的温度都很均匀，而这正是薄规格带钢生产的重要前提条件。德国蒂森•克虏伯钢公司在总结希尔萨公司和其它一些公司生产线的经验基础上，在杜伊斯堡厂建成新一代薄板坯连铸连轧生产线。该生产线于1999年4月投产运行，生产线年产能力为200万t，产品规格为宽900-1600mm、厚1．0-6．35mm(日后还可生产更薄规格产品)，钢种为碳素钢，该厂除采用间断式生产工艺(即连铸机生产的薄板坯切成47m长，分块进入隧道式均热炉、均热后再分块进入轧机)外，还为采用半无头轧制和无头轧制工艺留有余地，并积极创造条件以新工艺进行生产。所谓半无头轧制即用长的薄板坯例如200m长，经隧道炉均热后送轧机轧制，在卷取机前设置一台飞剪将其按需要卷重进行剪切。所谓无头轧制将是连铸拉速和轧制速度完全配合，从浇铸到轧成所需规格带钢全部连续进行，该生产线中所采用的连铸机为立弯式板坯连铸机、结晶器为漏斗型，设有液面自动控制设施和液芯压下装置，铸坯厚度为48-63mm，最大拉速为6m／min；为适应半无头轧制需要，隧道炉炉长设计为240m；轧机采用7机架精轧机，最大轧制速度可达20m／s。各机架工作辊直径不一样，F1和F2为950／820mm，以便咬入较厚板坯，加大压下量，F1和F4为750／660mm，F5、F6、F7"为620／540mm。轧机板型控制手段除液压弯辊外，还在F2-F5机架采用了CVC，在F6-F7机架采川轴向中动工作辊装置。以下介绍另一种薄板坏连铸连轧生产线，尽管其与上述生产线有许多相似之处，但其也采用了热轧工艺中许多新技术，现概括介绍如下：该生产线以生产最小板厚1．Omm、年产量130万t为目标。其主要设备包括薄板坯连铸机、隧道炉、2机架粗轧机、中间冷却装置、5机架精轧机、急速冷却装置、高速带钢剪切机及高速卷取机。每种设备具有如下关键技术：一薄板坯连铸机所浇铸的铸坯厚度70m、铸速达6m／min，铸坏最长可达300m，这相当于粗轧坏焊接方式下精轧前的长尺坯；如果采用间歇式轧制，用隧道炉前的摆式剪，将铸坯切成合适的长度；一隧道炉全长310m，能均匀加热、保温最长300m的板坯；一粗轧机和精轧机都是4辊轧机，特别是R2、F1-F5均采用了具有高凸度控制能力的动态PC(成对交叉辊)轧机，这是为适应长尺板坯轧制时热凸度控制以及极薄材轧制时的行走板厚度变更。这是本工艺实现的关键；一中间冷却装置：为使精轧机入口侧的钢板温度达到规定温度，在必要的场合下其用于冷却精轧后的坯。另外，急速冷却装置设置在输出辊道上，将钢板冷却到所需要的卷取温度，但该设备与传统设备比距离缩短；一高速Carrousel卷取机用于连续卷取由高速带钢剪切机剪断的带卷。如用地下卷取机卷取时需2台，本工艺用Carrousel卷取机只需1台，从而使成本降低。另外，该卷取机设备紧凑，卷取温度不变，可生产均匀的带卷。对于传统热带轧机，通过焊接精轧前的粗轧坯，实现稳定轧制超薄热带钢的无头轧制技术传统热带轧机所能生产的产品最小厚度为1.2mm，其中原因是多方面的，包括超薄规格中间坯传输过程中温降过大，带钢头尾通过精轧机时的穿料问题等。为从根本上解决端头、端尾的喂入问题，川崎钢铁公司首次开发出无头轧制技术即薄板坯在精轧机入口端进行焊接，然后连续送入精轧机轧制。这种无头轧制技术已在其千叶厂3号热带轧机上实现，带钢最小厚度从1．2mm扩展到0．8mm，超薄热带的厚度精度可达±30цm。力学性能与传统热轧带钢相当，该厂主要采用以下先进技术：厚度控制技术：千叶厂3号热带轧机后几个机架上都安装了测厚仪表，在没有安装测厚仪表的前几个机架上配备了厚度自动控制系统，该系统可实现厚度的精确控制，而且使厚度公差控制不再集中于特定机架上。无头轧制使整个带卷保持恒定张力，实现稳定轧制。但恒定张力并不适用于第一条带的头部和最后一条带的尾部，因此其仍有与传统轧制一样的穿料问题。正由于此，钢带的头尾部分仅轧制到传统热带轧机的最小厚度1．2mm。轧制时带钢厚度由1．2mm降至0．9mm，厚度变化为25％。在超薄热带生产过程中快速改变厚度时，必须对轧制表做大的改动，且轧制表的改动不集中在某个机架上，但快速厚度调节系统的问世以及在所有机架上安装快速响应液压下装置和交流电机，实现了轧制表的恰当设定以及辊缝的快速调整和轧辊速度的控制。板形控制技术：超薄热带生产中很容易使带钢平直度下降，而且无头轧制时，数个带卷连续通过轧机，轧辊过度热膨胀也导致带钢平直度下降。为防止带钢平直下降，工作辊和支撑辊的交叉角和弯辊力的设置依据辊形而定，而且其利用形状返馈技术或获得良好的平直度。高速穿带技术：超薄带钢生产过程中温度下降很快，因此进行高速穿料。无头轧制解决了精轧机和热轧输出辊道上的高速穿料问题。高速穿料设备安装在输出辊道上方，装配有气室。利用来自空气室的空气射流减少喷嘴与钢带间的压力将钢带向上拉，使其悬福这种牵拉与悬浮作用降低了穿料阻力，带钢中心线向上拱起，提高了钢带的刚性，从而实现稳定穿料。Pony Mill轧机实现传统热带的铁素体轧制，从而使传统热带轧机生产超薄带钢成为可能在铁素体相轧制生产热轧超薄带钢的技术在最近几年得到深入研究。目前由奥地利奥钢联工程技术公司开发的Pony MillTM技术可在不降低生产率和产能的条件下实现热带的铁素体轧制。Pony Mill轧机配置于传统热带轧制生产线外且距轧机很近。其所用原料为连铸坯经7架机热带轧机轧制而成的1.5mm厚热轧带卷，经其一道次铁素体轧制将其厚度降至成品带钢厚度0.8mm。Pony Mill轧机为单机架4辊轧机，并在入口区配备开卷机和夹送辊以及在出口区配有卷取机。该设备所需要的投资费用为3500万美元，投资回报期预计少于2.5年。目前该技术正处于试验阶段。意大利达涅利设备公司开发出超薄热轧带钢生产新设备f2CR以无头或半无头形式生产超薄热轧带钢时由于轧制时间长，加到工作辊上的热应力和机械应力大，所以对带钢凸度和平直度控制标准提出了更严格的要求。为此，意大利达涅利设备公司经过多年研究，成功开发出一种轧机机架的新概念，即灵活凸度和自由轧制机架（f2CR）。这种机架使轧辊在轧制操作过程中能够交叉移动，以便在极宽的范围内连续调整带钢凸度和独立控制工作辊的磨损。该生产线由电炉、薄板坯连铸机、单机架粗思机、带有f2CRTM辊的6辊单机架精轧机、输出辊道上的强制冷却系统以及带有卷取机的高速剪切机组成。f2CR精轧机配有如下先进技术对板型和平直度进行控制：①工作辊和支撑辊成一定角度交叉，并能动态控制交叉角；②工作辊正、负弯曲和工作辊移动系统；③交叉和移动是独立进行的，即轧辊交叉用于带钢凸度控制，工作辊移动用于工作辊磨损控制。EUROSTRIPR带钢连铸直轧生产线自80年代后期以来，欧洲有多家公司产项对带钢连铸技术进行开发研究。其中包括于齐诺尔和蒂森领导下的MYOSOTIS工程项目以及特尔尼特殊钢公司（AST）和意大利钢铁研究院（CSM）领导下的Terni工程项目。1995年，奥地利设备制造商奥钢联工程技术公司加入Terni工程项目。为了推动带钢连铸技术加速走向市场，1999年9月上述5家公司决定将各自的技术、财力和人力资源集中在一起，于是合并成立了名为EUROSRIP的合资企业，共同地带钢连铸技术进行开发。该合资企业的带钢连铸设备分别位于德国克虏伯•蒂森尼洛斯塔不锈钢公司（KTN）克虏雷菲尔德厂和意大利特尼尔特殊钢公司特尼尔尼厂。克雷菲尔德厂：1999年底，该厂新型带钢连铸机顺利对AISI304不锈带钢（1130mm宽）进行试生产。之后90t钢包实现连续浇铸并在后序加工厂中获得满意结果，特别是带钢几何尺寸公差、边缘外观、清洁度、各向同性以及耐磨蚀性能等同于或更优于传统工艺生产的带钢。为进一步改善带钢质量，2001年5月，该厂在带钢连铸机后安装了在线轧制机架。从2001年初，该厂所能生产的不锈钢带钢宽度已增至1430mm宽，这是目前世界上采用该技术所能生产的最宽带钢特尔尼厂：特尔尼实验厂由于其灵活性一直被作为研究与开发工作的先行者。自1999年以来，该厂的研发已转向生产不同种类的炭钢和电工钢，而且在其带钢连铸设备后也安装了在线轧制机架，该机架允许对EUROSTIP技术的各种工艺参数和潜力进行调查研究。在线轧制机架的压下量可高达46%，从而证明EUROSTRIP技术有能力生产小于1mm厚的超薄热带钢，以替代冷轧产品。今后，该厂带钢连铸将对不同合金含量的碳钢进行开发。EUROSTRIP设备同其它热带生产线相比，具有如下优势：单位投资成本可降低50%，这就意味着40-50万t/a的生产规模就可能赢利；设备的场地要求也减少了一半；从钢水到热轧卷的时间可缩短到15min以内，这就是说可实现即时交货，从而可对短期订单迅速作出反应。简而言之，该生产线大大提高了生产灵活性以应对地方市场的需求。