常规热轧带钢轧机粗轧工序轧制工艺研究.doc

2011年3月1日—5日 2011年全国轧钢技术及生产年会
常规热轧带钢轧机粗轧工序轧制工艺研究
【摘 要】本文提出了一种常规热轧带钢轧机粗轧工序新的轧制工艺，并与现有的几种半连续式轧制工艺在生产能力、带坯温度、轧线长度等方面进行了计算、分析比较。
【关键词】常规热轧带钢轧机 粗轧机组 半连续式 串列式
1.现有粗轧机组的轧制工艺
常规热轧带钢生产工艺是指厚度为135~250mm板坯以冷装或热装方式装入板坯加热炉进行加热，而后由粗轧机组和精轧机组进行轧制成带材产品的传统生产工艺。
常规热轧带钢生产工艺从粗轧机组的轧制工艺来划分，有半连续式轧制工艺、全连续轧制工艺和3/4连续轧制工艺这3种型式，这3种轧制工艺的精轧机组均为不可逆连续轧制。[1]
半连续式轧制工艺是指粗轧机组为可逆或不可逆非连续轧制；全连续轧制工艺是指粗轧机为不可逆连续轧制；3/4连续轧制工艺是指粗轧机组为可逆或不可逆轧制并且至少有一半的工序为不可逆连续轧制。
上述3种粗轧机组轧制工艺的典型轧线设备组成示意图如图1、2、3所示：
加热炉
粗轧机
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
可逆式
精轧机组

图1 典型的半连续式轧制工艺轧线设备组成示意图
加热炉
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
No.1 粗轧机
No.2
粗轧机
No.3、4
粗轧机
精轧机组
不可逆式
可逆式
不可逆式

图2 典型的3/4连续式轧制工艺轧线设备组成示意图
加热炉
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
No.1 粗轧机
精轧机组
不可逆式
No.2 粗轧机
No.3 粗轧机
No.4 粗轧机
No.5 粗轧机

图3 典型的全连续式轧制工艺轧线设备组成示意图
近二十多年来，随着冶金设备制造水平和自动化控制水平的进步，新建和改造的常规热轧带钢生产线均采用半连续式轧制工艺，该工艺与全连续轧制工艺和3/4连续轧制工艺相比较，具有粗轧区轧线长度更短、中间带坯温度更均匀、粗轧机机架数量更少、投资省等优点。
目前已有的半连续式轧制工艺有以下三种组成方式，从理论计算和实际运行情况来看，在轧制工艺条件相同的情况下，粗轧区轧线长度、粗轧机组小时生产能力、板坯在粗轧区的温降在下述3种组成方式下呈逐步减少的趋势。
(1) 粗轧机组采用双机架可逆式，由2架分开布置的可逆式粗轧机组成，板坯分别经过2架粗轧机可逆轧制4～8道次（可采用1+3、3+3、1+5、3+5、1+7的道次分配制度），轧制成一定厚度的中间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图4所示。
加热炉
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
No.1 粗轧机
No.2
粗轧机
精轧机组
可逆式
可逆式

图4 双机架可逆式粗轧机组轧线设备组成示意图
(2) 粗轧机组由2架分开布置的粗轧机组成，其中1号粗轧机为不可逆式轧机，2号粗轧机为可逆式轧机，板坯分别经过2架粗轧机共轧制4～8道次（可采用1+3、1+5、1+7的道次分配制度），轧制成一定厚度的中间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图5所示：
加热炉
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
No.1 粗轧机
No.2
粗轧机
精轧机组
不可逆式
可逆式

图5 不可逆式粗轧机＋可逆式粗轧机轧线设备组成示意图
(3) 粗轧机组采用单机架可逆式，由1架可逆式粗轧机组成，板坯经过单机架粗轧机可逆轧制3～7道次，轧制成一定厚度的中间带坯，然后进入精轧机组轧制。采用该轧制工艺的轧线设备组成示意图如图6所示：
加热炉
粗轧机
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
可逆式
精轧机组

图6 单机架可逆式粗轧机轧线设备组成示意图
2.一种新型的粗轧工序轧制工艺技术
尽管常规热轧带钢生产工艺采用半连续式轧制工艺后，粗轧区的轧线长度大幅度缩短，中间带坯温度均匀性也得到了改善，但是仍然存在轧制道次多，带坯的粗轧区温降大的缺点。如何在维持粗轧机组一定生产能力的情况下，进一步缩短粗轧区的长度以减少设备和厂房投资、减少带坯的粗轧区温降，一直是迫切需要解决的问题。
基于上述问题，作者提出一种新型的常规热轧带钢生产工艺粗轧工序的轧制工艺技术。该轧制工艺技术采用135～250mm厚的连铸板坯，经加热炉加热到1100℃～1250℃后出炉，然后通过高压水除鳞后，进入由二架串列布置的可逆式粗轧机组成的粗轧机组进行可逆轧制3～5道次，轧制成一定厚度的中间坯，经过保温罩（或热卷箱）保温、飞剪切头尾、高压水除鳞后，经由5～7架轧机组成的精轧机组轧制成成品厚度的热轧带钢，热轧带钢经带钢冷却装置冷却后，进入卷取机卷取成卷。其轧线设备组成示意图如图7所示：
加热炉
不可逆式
层流冷却
飞剪
卷取机
粗 轧
除鳞箱
精 轧
除鳞箱
可逆式
精轧机组
串列式No.1、2粗轧机

图7 双机架串列式粗轧机轧线设备组成示意图
由于该粗轧工序轧制工艺技术的粗轧机组采用了由二架可逆式轧机串列布置的方式，所以即具有1架可逆式粗轧机轧线长度短、板坯在粗轧区温降少的特点，又具有2架分开布置的可逆式粗轧机的粗轧机组小时生产能力大、轧制道次分配灵活的特点。
这种新型的轧制工艺技术具有工艺流程紧凑、带坯的粗轧区温降小、粗轧区轧线长度短、粗轧机组生产能力大、投资省等诸多优点。
3.几种粗轧工序轧制工艺的对比
为了充分说明双机架串列式粗轧机轧制工艺的优点，现将已有的几种半连续式轧制工艺与新型的粗轧工序轧制工艺进行对比如表1所示。
表1 双机架串列式粗轧机轧制工艺与现有半连续式轧制工艺的对比表
序号
项目名称
双机架串列式粗轧机
双机架可逆式粗轧机
不可逆式粗轧机＋可逆式粗轧机
单机架可逆式粗轧机
1
加热炉到末架粗轧机之间的距离（m）*(1)
约³ 97
约³ 137
约³ 128
约³ 92
2
轧机生产能力（％）*(2)
100
101
81
76
3
带坯粗轧区温度损失
小
较大
较小
较小
4
操作维护性*(3)
较难
容易
容易
容易
5
投资
高
高
较高
低
6
运行成本*(4)
高
高
较高
低
7
操作灵活性*(5)
高
较高
低
低
8
实际投产业绩
无
多
较多
多
(1) 当带钢单位宽度卷重为24kg/mm时，设备间的最小间距。
(2) 在其它工艺条件均相同，且不考虑加热炉的产能限制时，轧线的综合生产能力。
(3) 对于紧凑布置的双机架串列式粗轧机，存在机架间轧废带坯处理时间较长，第一机架轧出的翘头严重带坯穿带困难的问题（可通过电气控制解决）
(4) 粗轧机机架数量多，相应运行成本较高，但各种配置间的差异较小。
(5) 粗轧机机架数量多，相应的操作灵活性更大，特别是对双机架串列式布置，一台轧机事故时，同样可以维持生产。
下面以轧机宽度为1780mm，钢种为Q195，板坯规格为230mm×1250mm×10000mm，中间坯规格为42mm×1250mm，板坯出炉温度1150℃为例，各种粗轧工序轧制工艺制度如表2、3、4、5所示：
表2 双机架串列式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表
道次号
轧机号
出口厚度(mm)
道次压下量(mm)
最大轧制速度(mm)
1
R1
185
45
1.39
2
R2
140
45
1.83
3
R2
110
30
2.8
4
R1
84
26
3.67
5
R1
59
25
3.2
6
R2
42
17
4.5
表3 双机架可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表
道次号
轧机号
出口厚度(mm)
道次压下量(mm)
最大轧制速度(mm)
1
R1
185
45
1.41
2
R1
140
45
1.83
3
R1
110
30
2.67
4
R2
83
27
3.67
5
R2
59
24
4
6
R2
42
17
4.5
表4 不可逆式粗轧机＋可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表
道次号
轧机号
出口厚度(mm)
道次压下量(mm)
最大轧制速度(mm)
1
R1
200
30
1.33
2
R2
160
40
1.42
3
R2
122
38
1.83
4
R2
88
34
2.67
5
R2
62
26
3.67
6
R2
42
20
4.5
表5 单机架可逆式粗轧机粗轧工序轧制工艺制度表
道次号
轧机号
出口厚度(mm)
道次压下量(mm)
最大轧制速度(mm)
1
R1
185
45
1.42
2
R1
140
45
1.83
3
R1
98
42
2.67
4
R1
64
34
3.67
5
R1
42
22
4.5
按照上述前提条件，通过热连轧离线仿真计算程序得出的计算结果如下，需要说明的是：不同的产品规格在不同的轧制工艺制度下略有差异，以下是以1780mm轧机产品中典型代表规格进行的计算，经过作者计算其它规格，证明该计算结果是具有趋势性的代表意义的。
3.1 粗轧机组生产能力比较

3.2 粗轧区带坯温降比较

4.结论
由上述可以看出，这种采用串列式布置的双机架可逆式粗轧机的轧制工艺技术，与现有的半连续式热连轧生产工艺相比较，不仅能够缩短粗轧区的轧线长度，节省占地和投资，而且在提高粗轧机组产能的情况下，能够提高中间坯的温度，是完全适用于新建轧机项目的，同时也特别适用于采用单机架可逆式粗轧机的旧厂扩产改造。随着自动化控制技术的不断完善和操作维护水平的提高，串列布置的双机架可逆式粗轧机存在的穿带、事故处理等问题必将解决。
参考文献

565