新建年产330万吨热轧板带钢车间工艺设计1.docx

新建年产330万吨热轧板带钢车间工艺设计
摘　要
我国现处于工业化时期，国民经济保持较快的发展速度，这为我国钢铁发展提供了广阔的市场空间。板带钢是钢铁产品的主要品种之一，被广泛应用于工业、农业、交通运输和建筑业。我国热连轧带钢生产技术在建国以后得到了较快发展，但一些高要求、高性能的板材仍需进口。因此，新建一个现代化热轧板带车间是很有必要的。
　本设计是年产330万吨的热轧板带钢车间工艺设计，产品规格为1.0~15.0 mm×750~1600 mm，所用钢种为普碳钢、优质钢和低合金钢。
论文主要包括的内容有：产品大纲及金属平衡表、坯料的选择、轧机的选择及辅助设备的选择、生产工艺的制定、车间工作制度、典型产品工艺计算、并且对主要设备 (轧辊和电机) 的能力进行了校核，对车间主要经济指标、生产车间布置和环境保护进行了设计和规划。本设计采用半连续轧制，粗轧机是一架二辊可逆轧机和一架四辊可逆轧机，精轧机组由七机架PC轧机组成，还采用液压AGC厚度控制系统，以及边部加热器、在线磨辊 (ORG) 装置、张力活套控制，并采用层流冷却系统等。全厂采用四级计算机控制系统。

关键词: 热轧带钢；车间设计；PC轧机；半连续轧制
Design of Hot Rolled Strip Plant with Annual Output of 3.3 Million Tons
Abstract
China is in the period of industrialization, and the national economy keeps a rapid pace of development, which provides a broad market space for the development of the steel industry. As a main steel product, plate strip is widely used in industry, agriculture, transportation and construction. Hot strip production technology has been in rapid development after the foundation of our country. However,some plates with high performance still need to be imported. Based on the above analysis, it is necessary to design a hot rolled strip plant.
The plant to be designed is a hot rolled strip one with annual output of 3.3 million tons. Product specification is 1.0-15.0 mm in thickness and 750-1600 mm in width. The steel of the products includes the plain carbon steel, high quality steel and low alloy steel.
The main contents include product outline and metal balance, raw material selection, equipment selection, the development of production technology, technology calculation of typical products, equipment selection and capability check of main equipments (roll and motor). At the same time, major economic indicators, plant layout and environment protection are considered. A semi-continuous rolling, a two high reversing mill and a four-high reversing mill are chosen in rough rolling and seven groups of PC roll in finishing rolling. In this paper, hydraulic AGC thickness controlling system, the edge heater, on-line roll grinding (ORG) device, tension controlling loop and coil-box are also adopted to improve the product quality in this workshop. Further more, a four-level computer control system is applied.

Key Words: hot rolled strip; design of plant; PC mill; semi-continuous rolling

目 录
1 概 述 1
1.1我国钢铁工业的发展 1
1.2我国热轧带钢发展、新技术和存在的问题 2
1.2.1近二十年的技术 2
1.2.2 5我国热轧带钢生产中存在的问题 3
1.4设计要求及技术水平 4
2产品大纲及金属平衡 5
2.1产品大纲 5
2.2 产品特点 5
2.2.1 产品品种及规格 5
2.2.2 产品质量标准 6
2.3板坯 6
2.3.1板坯的选择 6
2.3.2板坯的规格 6
2.3.3 板坯技术要求 7
2.4 金属平衡表 7
3设计方案 8
3.1 工艺方案的选择 8
3.2 主机型式的选择 8
3.3 轧机数量和轧制道次 9
3.3.1 粗轧机组设备选择 9
3.3.2 精轧机组设备选择 12
3.4加热炉的选择 17
3.5计算机控制系统 17
4生产工艺流程 19
4.1 生产工艺流程图 19
4.2 生产工艺流程 19
4.2.1常见的连铸与轧制衔接五种类型模式及适用范围 19
4.2.2 本车间采用的模式 20
4.2 工艺制度 21
4.2.1坯料管理制度 21
4.2.2 加热制度 22
4.2.3轧制制度 23
4.2.4 张力制度 23
4.2.5 换辊制度 23
4.2.6 冷却制度 24
4.2.7卷取制度 24
5车间工作制度和年工作小时 26
5.1车间工作制度 26
5.2年工作小时 26
6轧机组成和型式及其生产能力 27
6.1粗轧机组 27
6.1.1设备组成 27
6.1.2粗轧机R1 27
6.1.3 粗轧机R2 29
6.2精轧机组 30
6.2.1设备组成 30
6.2.2精轧机参数 31
6.3轧制工艺规程设计 33
6.3.1轧制制度确定原则 33
6.3.2粗轧机组压下规程设计 35
6.3.3精轧机的压下规程设计 37
6.4轧制程序表 39
6.5轧机生产能力 39
6.5.1轧机小时产量 39
6.5.2轧机平均小时产量 39
7轧制工艺参数设计 40
7.1轧制压力计算 40
7.2轧制力矩计算 41
7.3电机及轧辊强度校核 41
7.3.1电机能力校核 41
7.3.2轧辊强度校核 43
8主要辅助设备及其生产能力计算 48
8.1辅助设备选择的一般原则 48
8.2主要辅助设备的选择 48
8.2.1加热炉的选择 48
8.2.2定宽压力机 51
8.2.3切头飞剪 51
8.2.4卷取机 53
8.3其他辅助设备 53
8.3.1除鳞箱 53
8.3.2废钢推出机 54
8.3.3边部加热器 54
8.3.5层流冷却系统 54
9车间的平面布置和起重运输 55
9.1车间平面布置原则 55
9.2金属流线型式 55
9.3仓库面积的确定 55
9.3.1确定仓库面积的原则 55
9.3.2原料仓库面积 55
9.3.3成品仓库面积 56
9.3.4车间平面设计 56
10车间主要技术经济指标 57
11环境保护 58
11.1环境保护对车间设计的要求 58
11.2环保的内容 58
11.2.1绿化 59
11.2.2 各类有害物质的控制与防治 59
11.2.3噪音的防治 60
11.2.4大气污染的防治 60
12 典型产品计算 62
12.1轧件各道次尺寸确定 62
12.2轧件各道次时间确定 62
12.2.1粗轧机纯轧时间 62
12.2.2精轧纯轧时间 63
12.3轧件各道次温度确定 63
12.4轧制力及轧制力矩 64
12.5等效力矩 65
致　　谢 67
参 考 文 献 68
附录A 压下规程程序 69
附录B 计算程序 (C++) 70
附表 93

1 概 述
1.1我国钢铁工业的发展
经过六十年的发展中国钢铁工业取得了举世瞩目的成就，逐步步入了成熟的发展阶段。1949年，中国的钢铁产量只有15.8万吨，居世界第26位，不到世界钢铁总产量的0.1%。2007年，中国钢铁产量为4892.08万吨，产量居世界第一，超过第三到第八的总和，占全球总量的36.4%[1]。钢铁产品基本满足国内需要，部分关键品种达到国际先进水平。钢铁产业有力支撑和带动了相关产业的发展，促进了社会就业，对保障国民经济又好又快发展做出了重要贡献。
目前，我国仍处在工业化的时期，国民经济仍将保持较快的发展速度，为我国钢铁发展提供了广阔的市场空间。一方面，钢铁工业的快速发展，有力地支撑了我国工业化进程和城市化进程，为国民经济创造的附加值和纳税额大幅增长，为GDP连续高速增长提供了动力。另一方面，工业化和城市化进程的加快，加大了钢材的消费需求。进入城镇的新居民住房、公用设施等方面都需要消耗大量钢材，人均粗钢消费量增加。在三峡工程、奥运场馆、青藏铁路等诸多重大基础设施建设中，国产钢材也发挥了极为重要的作用。由于我国国民经济的快速增长主要依靠固定资产投资和进出口的快速增长，我国钢铁工业的快速发展满足了国民经济各行业用钢基本需要，同时也为下游行业提供优质价廉的钢材，大大降低了相关行业的制造成本，为我国机械、运输、家电产品大量出口创造了良好条件。
但是钢铁产业综合竞争力与世界钢铁工业发达国家相比还有较大差距，发展过程中仍存在产能扩张过快，高附加值产品供给不足，中低档钢材品种生产过剩，资源消耗高等问题。在我国钢铁工业发展及产量上升的大背景下，出口的钢铁量也在升高，钢铁的出口主要是初级产品，一些技术含量高、加工程度深的产品如不锈钢、电工钢、涂层或镀层板材，缺乏出口竞争能力，在相当程度上还需要依赖进口满足国内市场需求。前几年，我国钢铁产品出口时间和国别较为集中，增速过快，对部分出口国市场形成了一定冲击，由此导致了贸易摩擦问题。与此同时，近年以来，国际资本进入中国产业的速度不断加快，钢铁业为首选目标。跨国公司并购的步伐加快，对我国钢铁产业安全造成威胁。2008年，随着由美国次贷危机引发的金融危机蔓延，我国实体受到了较大的冲击，钢铁产业也受到了较大影响，需求量下降，出口量下降。国家随之出台了十大产业振兴规划，其中《钢铁产业调整和振兴规划》对钢铁产业的发展起到了一定的促进作用。
随着我国粗钢产量的迅猛提高，产能过剩现象将越来越明显，钢铁企业要在日趋激烈的竞争中，占领市场，获得利润，必须要淘汰落后的生产技术，发展先进的生产技术，生产出低成本、高质量的钢材。
当今世界，板材比已成为钢铁工业发展的重要标志之一，一些工业发达国家如美国、德国的板材比已经达到了65%~72%。随着汽车工业的迅猛发展，板带比还将迅速增长。
近年来，我国板带材的生产技术取得了很大进步，板带比已达到42%。为满足市场需要，现已建设了许多热轧带钢厂，其装机水平和生产能力可以说整体达到了国际平均水平，有的则代表着当代国际最高水平。但这只限于宝钢等大型国有企业的宽带钢生产，大量中小型企业、民营企业的技术水平却远远落后。
1.2我国热轧带钢发展、新技术和存在的问题
1978年武钢1700 mm热连轧机组建成投产，使我国热连轧宽带钢轧机的生产工艺技术、装备技术很快提高到国际水平，向前迈进了一大步，是我国热连轧带钢生产的主要工艺技术指标超过了第二代热带轧机。我国钢铁工业开始拥有由计算机控制的完全自动化操作的现代热轧带钢轧机，热轧带钢的产品质量、产品品种，包括取向和无取向硅钢的轧制，也跨进国际先进行列。
1.2.1近二十年的技术
热轧板带钢生产一直是轧制行业中高新技术应用最为集中、人们最为关注的领域。新世纪到来之际，回顾过去，展望未来，将有利于我们把握方向，追踪国际上的进展， 不断提高我国热轧板带钢生产的技术水平，努力促使热轧板带生产成为我国从钢铁产量大国向钢铁技术强国迈进的排头兵。
伴随着近 20 年来相关技术领域的技术进步，热轧带钢生产和研究领域新技术层出不穷， 推进了工艺、 设备、 技术飞跃式的发展。表1-1列出了轧制过程中主要参数控制的技术进步情况[2]。
(1) 高精度轧制技术
提高热轧带钢产品的精度， 一直是轧钢技术人员不懈追求的目标， 也是推动轧制技术进步的动力。提高热轧带钢尺寸精度主要可从以下两方面入手：
① 提高轧制参数的预设定精度；
② 开发高性能的在线自动控制系统， 如 AGC、AFC等。
提高轧制参数的预设定精度是一项根本性的措施， 这里包括轧制力的设定、 轧件温度的设定、 辊缝的设定、 弯辊力的设定等等。数学模型是预设定计算的核心，模型
表 1-1 近 20年热轧带钢生产技术的进步
时间
厚度控制
宽度控制
板形控制
其它
20世纪
80年代前
测厚仪AGC；
监控AGC
立辊宽度控制
基于负荷分配的板形控制。
热装轧制计算机设定参数检测。
20世纪
80年代
液压压下绝对值AGC
AWC (R机组) 立辊短行程控制
各种板形控制轧机 (CVC、PC、HCW)。
自由程序轧制、直接轧制、冷却控制。
20世纪
90年代
前馈AGC；流量AGC；机架间测厚、测速
AWC (F机组) 高精度张力控制
板形板厚解耦控制。
薄板坯连铸连轧、热轧无头轧制、热轧超薄规格在线磨辊、 高速钢轧辊。
2000年后
智能厚控系统
轧件头尾曲线优化控制
板形、 板 凸度、 断面轮廓综合控制。
智能轧制技术；信息处理技术；薄带钢铸轧。

结构和系数对设定计算都有重要的影响。
(2) 热带无头轧制及薄规格轧制技术
年日本川崎制铁公司千叶厂 号机组在世界上首次实现热带钢无头轧制， 在国际上引起轰动， 被认为是近年来热带生产中最为引人注目的技术进步。无头轧制的通常做法是在精轧机之前把前后两块中间坯头尾焊接在一起， 使精轧过程能够无头尾地连续进行。热带钢无头轧制的关键技术有： 轧件运行中的焊接技术、 焊缝周围去毛刺术、确保各环节最小等待时间的高精度轧制节奏控制技术、 动态变规格轧制技术、 高速剪切、 高速卷取技术等。
1.2.2 5我国热轧带钢生产中存在的问题
我国热轧宽带钢生产存在着已有产能生产结构需要调整的问题。2007年热轧宽带钢产量中52.2%是中厚板卷，只有15.1%是小于3 mm热轧薄板卷。当然，热连轧机组实际生产中，抓住市场有利可图时机，降低固定成本超设计能力发挥，是必需的。而在危机发生后，如继续牺牲原设计理念，存在着缩小了市场容量，挤压了先进产能的发挥，打破了市场稳定等问题，结果是先进产能反而难以发挥，低水平产能难以淘汰，实际谁的效益都不好。企业应生产质量更优、技术含量更高、竞争力水平更强的满足下游用户产业升级和产品升级换代所需的更高的热轧宽带钢产品。
目前，我国有低水平或落后的窄带钢、中宽带、热轧硅钢、叠轧薄板等产能估计约7000万吨，其中部分低水平产能经过改进，可以在专业化、特色化、精品差异化等方面做出特色，还能继续在市场竞争中生存下去，而大部分产能是满足市场数量需求快速增长而建立起来，并不符合科学发展的总体要求。若能在较短时间内淘汰或用先进产能替代，既实现科学发展，又保证了先进产能的市场和能力发挥。
危机中蕴含着机遇，钢铁企业要抓住危机的有利时机，加快调整结构，提高热轧宽带钢产品质量，丰富品种规格，满足下游行业产业升级和产品升级换代提出的新要求，加强与下游用户的战略合作，在支持下游产业调整和振兴规划目标实现的同时，通过与下游用户的合作来促进钢铁产业结构升级，开拓热轧宽带钢市场[3]。
1.4设计要求及技术水平
设计要求是设计一年产330万t的热轧板车间，钢种为普碳钢、优质钢、低合金钢、产品规格为1.0~15.0 mm×750~1600 mm。根据设计的要求，参考国内现有的先进热轧带钢的生产线如马钢2250，宝钢2050，宝钢1580等的技术，本设计主要采用连铸坯热装 (HCR) 和直接热装 (DHCR)、板坯定宽压力机、保温罩、边部加热器、精轧机PC技术、层流冷却技术以及四级计算机自动控制系统等。

2产品大纲及金属平衡
2.1产品大纲
本设计车间年产热轧钢卷330万t，产品规格为1.0~15.0 mm×750~1600 mm，钢种包括普碳钢、优质钢和低合金钢。根据类似车间及相关标准其产品大纲见表2-1、2-2。
表2-1 按钢种分配方案
序号
钢种
代表钢号
产品标准
产量/万t·a-1
比例/%
1
普碳钢
Q235
GB/T912
JISG3101
165
50
GB/T3174
2
优质钢
08Al
GB/T710
JISG3131
99
30
GB/T711
3
低合金钢
Q345
GB/T1591
JISG3135
66
20
GB/T3274
合 计
330
100

表 2-2 产 品 大 纲
宽
度
厚
度
/mm
宽度/mm

厚度/mm
750~
850
(800)
850~
950
(900 )
950~
1100
(1000)
1100~
1250
(1200)
1250~
1400
(1300)
1400~
1600
(1500)

合计
产量/104t
比例
/%
>1.0~
1.8(1.4)
18.00
35.00
36.25
7.00
7.00
5.65

108.90
33.00
>1.8~
3.5(2.5)
14.00
35.00
28.25
7.00
7.00
7.75

99.00
30.00
>3.5~
6.0(5)
7.45
14.00
12.56
5.85
5.85
4.45

50.16
15.20
>6.0~
10.0(8.0)
10.65
10.65
14.00
5.85
5.85
5.80

52.80
16.00
>10.0~
15.0(12.5)
0.70
14.00
0.70
3.49
5.85
7.00

19.14
5.80
合计
产量/104t
50.80
96.05
91.76
29.19
31.55
30.65

330.00
--
占比例/%
15.39
29.11
27.81
8.84
9.56
9.29

--
100

2.2 产品特点
2.2.1 产品品种及规格
表2-3板坯产品品种及规格
项 目
参 数

项 目
参 数
产品品种
普碳钢、优质钢、低合金钢

钢卷外径/ mm
1000~2150
带钢厚度/ mm
1.0~15.0

最大钢卷重量/ t
30.8
带钢宽度/ mm
750~1600

单位宽度最大卷重/ kg·mm-1
19.3
钢卷内径/ mm
762

--
--
2.2.2 产品质量标准
本设计产品生产执行GB-709-88标准，尺寸偏差见表2-4及表2-5，通常产品按产品标准供货，也可根据用户要求供货。
表2-4 钢板长度允许偏差
公差厚度/mm
钢板长度/mm
长度允许偏差/mm

≤4
≤1500
+10
>1500
+15
≤2000
+10

>4~16
>2000~6000
+25
>6000
+30
≤2000
±15
>16~60
>2000~6000
+30
>6000
+40
称

表2-5钢板厚度允许偏差
公称宽度/mm
厚 度/mm
≤4.0
>4.0~6.0
>6.0~8.0
>8.0
≤160
±0.5
±0.8
±1.0
±1.2
>160~250
±0.5
±1.0
±1.2
±1.4
>250~600
±1.0
±1.0
±1.2
±1.4

2.3板坯
2.3.1板坯的选择
热轧板坯分为初轧板坯和连铸板坯，连铸板坯相对于初轧板坯有如下优点[2][5]：
(1) 总的金属消耗少，成材率可提高6~12%；
(2) 不用铸锭，不用初轧，不仅简化了生产工序，节约投资，劳动力，并改善了劳动条件；
(3) 可节约能耗，吨钢大致可节约热能14万kcal，降低成本可达10%；
因此，本车间设计使用连铸板坯。
2.3.2板坯的规格
板坯规格见表2-5。
表2-5 板坯规格
项 目
参 数

项 目
参 数
板坯
连铸坯

最大重量/t
31.57
厚度/mm
230

长度/mm
4500~5300 (短坯)、9000 ~ 1100 (长坯)
宽度/mm
750~1600

2.3.3 板坯技术要求
连铸坯表面质量应全为无缺陷的合格板坯，外形和尺寸公差必须符合表2-6。
表2-6 外形和尺寸公差
项 目
公差/mm
项 目
公差/mm
厚 度
± 5
镰刀弯
长坯≤40
宽 度
±15
短坯≤20
长 度
±30
上下弯
(平面弯)
长坯≤40
--
--
短坯≤20

其中碳素结构钢、优质碳素结构钢和低合金结构钢的连铸坯化学成分应符GB/T700-2006《碳素结构钢》、GB/T699-1999《优质碳素结构钢技术要求》和GB/T1591-2008《低合金结构钢》的规定。
2.4 金属平衡表
根据产品大纲并查阅相关资料确定出损耗率，从而编制出金属平衡表如表2-7：
表2-7 金属平衡表
序
号
产品规格
/mm
连铸坯

成品

烧损

切损及废品
成材率/%
量/
万t
率/%

量/
万t
率/%

量/
万t
率/%

量/
万t
率/%
1
(1.0~1.8)
×(750~1600)
111.69
33.12

108.90
33.0

1.1169
1.0

1.6754
1.50
97.50
2
(1.8~3.5)
×(750~1600)
101.33
30.05

99.00
30.0

1.0133
1.0

1.3173
1.30
97.70
3
(3.5~6.0)
×(750~1600)
51.18
15.18

50.16
15.2

0.5118
1.0

0.5118
1.00
98.00
4
(6.0~10.0)
×(750~1600)
53.60
15.90

52.80
16.0

0.5360
1.0

0.2680
0.50
98.50
5
(10.0~15.0)
×(750~1600)
19.39
5.75

19.40
5.8

0.1939
1.0

0.0383
0.20
98.70
合 计
337.19
100.00

330.00
100.0

3.3719
1.0

3.8108
1.13
97.87

3设计方案
3.1 工艺方案的选择
本设计是设计一年产量为330万吨的热轧带钢车间，品规格1.0~15.0mm ×750~1600mm。结合目前国际国内热轧宽带钢生产线 (如韩国浦项光祖3号2130、中国宝钢2050、宝钢1580、武钢2250等) 的情况，选择常规热连轧工艺。
薄板坯连铸连轧工艺取消了加热炉区和粗轧区，由薄板坯连铸机直接浇铸板坯，通过隧道炉进入精轧机，精轧机的后续布置类似于传统的热连轧。
CSP技术使带钢热连轧的初始投资及生产成本大大降低，与常规热连轧工艺相比具有工艺流程短、设备简化、单位产品建设投资低等优点，但该设计没有采用薄板坯连铸连轧工艺的原因主要有[3]：
(1) 生产安全性：① 薄板坯连铸拉漏率高于常规连铸。② 连铸连轧工艺将所有设备和工序布置在一条线上，连铸及连轧任一方的故障将造成全线停产，因而对管理要求高、对设备的可靠性要求高、对维修水平及人员素质要求高。而常规热连轧的炼钢、连铸和轧钢可以相互独立，生产灵活性高。
(2) 产品的品种：热轧带钢产品涵盖了建材、汽车、家电和管道输送等用途，低合金、高强度、薄规格、深冲板等高端产品，产品品种多，像伸出深冲板等表面质量要求较高。但目前的薄板坯连铸连轧工艺在产品表面质量和品种上很难满足。
(3) 生产规模：所设计的热轧带钢生产线年产量达330万吨，而现有的薄板坯连铸连轧生产线合理的生产规模为200~250万吨。因此，年产量在300万吨以上及带钢宽度超过1600 mm的项目需选用常规热连轧工艺。
(4) 产品定位：主流产品是轿车用板 (如超深冲用钢板08Al、IF钢板等) ，高韧性管线钢 (如APIX60，APIX70)，造船和桥梁用钢，目前薄板坯连铸连轧工艺生产的品种只能覆盖板带产品的75%左右，还有相当一部分产品，特别是高质量的产品尚处于开发阶段。并且目前薄板坯连铸连轧生产线尚没有宽度在1800 mm以上的产品[4]。
因此，鉴于以上原因并结合目前国际国内带钢生产线的情况，本设计采用常规热连轧工艺。
3.2 主机型式的选择
热带钢连轧机的类型是以轧机结构、布置来区分的。粗轧机常规热连轧工艺根据粗轧机的布置形式可分为全连续式、半连续式和四分之三连续式三种形式。本设计采用半连续式双机架粗轧机布置方案，主要原因如下[5]：
(1) 全连续式。所谓全连续式就是指轧件在粗轧阶段自始至终无逆向轧制的道次。全连轧工艺的粗轧机组由5~6个机架组成，轧件沿一个方向连续轧制，每架只轧一道。这种轧机产量可高达300~600万吨/年，适合大批量少品种的生产，但是粗轧机架数多，各机架间需要的距离约等于坯料长度的空间。因而，轧制线很长，厂房长度增加，同时，轧制时间往往要比精轧机组的轧制时间少得多，亦即粗轧机的利用率不高。从目前国内仅有的一条全连续布置的热轧带钢生产线—梅山1422 mm的实际生产情况看，国内技术尚不成熟。
(2) 四分之三连续式。在粗轧机组内设置1~2架可逆式轧机，把粗轧机有6架缩减到4架，并且为缩短机架间的距离，把最后两架粗轧机采用近距离布置，构成连轧关系的不可逆轧机，其中一架用交流电动机传动，另一架用直流电动机传动，以调解轧制速度，满足连轧要求，两架间的中心距离为10米。这种热带钢连轧机比全连续式热带连轧机的机架数少，厂房短，投资少，而且两者产量相近，可达450万吨/年。
(3) 半连续式与四分之三连续式一样，不仅可以充分利用粗轧机，减少设备和厂房面积，降低投资，而且也可以满足年产量330万吨的生产要求。半连续轧机有两种形式：① 粗轧机组由两一架不可逆式二辊破磷机和一架可逆式四辊轧机组成，主要用于生产成成卷带钢；② 粗轧机组有两架可逆式轧机组成，即可生产板卷，又可生产中厚板。这种半连续布置使粗轧阶段道次可灵活调整，设备投资少，故适用于产量要求不高，品种范围广的生产情况。由于粗轧机控制水平的提高和轧机结构的改进，轧机牌坊强度增大，轧制速度也相应提高，粗轧机单机架生产能力增大，在这样的前提下，采用半连续式双机架粗轧机布置形式比四分之三连续式布置更经济节能，更有利于降低设备投资和产品成本，减少设备的维护量，并且，德国蒂森韩国浦项等国外类似热轧厂以及国内宝钢1580、武钢 2250 等有成功范例。
因此，本设计采用半连续式双机架粗轧机布置方案。
3.3 轧机数量和轧制道次
3.3.1 粗轧机组设备选择
本设计采用半连续式工艺，粗轧机组的水平轧机为双机架布置，由一架二辊可逆粗轧机和一架四辊可逆式粗轧机组成，如图3-1所示。
粗轧机组的水平轧机是用来把热板坯轧至适合精轧机轧制的中间带坯。板坯在粗轧机的前几道次的轧制，由于带坯温度高，有利于实现大压下量。这就需要轧辊具有较大的咬入角，后几道次的轧制需要为精轧机输送厚薄均匀的中间带坯。二辊式粗轧机与四辊式粗轧机相比，二辊式粗轧机的工作辊直径较大，因此具有较大的咬入角，可以实现

图3-1 半连续式粗轧机布置图
大压下量的要求。四辊式粗轧机工作辊径较小，所以，粗轧机布置中，二辊式粗轧机布置在机组的前面部分，四辊式粗轧机布置在机组的后面部分。
(1) 侧压压力机及除鳞设备的选择
为了便于除鳞，亦为了用同一坯料尺寸生产出不同宽度的产品，一般在粗轧机前设有大立辊 (VSB) 装置。但由于立辊轧机具有板厚比 (D/H) 和板宽比 (B/H) 极小的特征，因此易产生“狗骨”、“鱼尾”等形状，使成材率降低；并且由于本设计热轧线坯料全部选用连铸坯，而要求的产品宽度规格较多，因此，本设计采用双曲柄连续定宽压力机。
除鳞采用小水量高压旋转式除鳞装置，即提高了除鳞效果，又减少了水量从而减少了带钢温降。
定宽压力机用于热带轧机的优点如下[6][7]：
① 提高板坯调宽能力，有效减少了连铸板坯的宽度规格。设置定宽压力机可使连铸板坯规格减少到6种，提高了连铸机产量。并使连铸坯质量的稳定，有利于有效地提
高热装轧制比率和实现自由轧制，节省能源。
② 改善了带坯的头尾形状。同传统大侧压轧机相比，减宽过程中，狗骨头形状小，改善了带坯的头尾形状，减少切头切尾的长度，提高了金属成品率。
③ 有利于提高金属组织性能。板坯在侧压机上的变形性能大大优于传统立辊轧机，即板坯经过大侧压后，金属较好地流向板坯中部，板坯边部的球状加厚不严重，材料变形相对均匀，可提高材料的屈服强度。
因此，本设计在粗轧机组中配置一架定宽压力机。
(2) 立辊数量的选择
立辊轧机作用：1) 大立辊能起疏松板坯表面炉生氧化铁皮的作用，实验表明：当大立辊的侧压下量在50 mm左右时，可使距板坯边缘300 mm处的氧化铁皮疏松，接着用高压水冲去，可得到较好的除鳞效果；2) 轧制板坯侧边，可以防止轧件边部产生鼓形或裂边等缺陷；3) 能调节钢板或带钢的宽度规格；4) 万能轧机的立辊还起到对准轧制线的作用。
因此，对于立辊轧机的设计，需要考虑以下问题：
1) 立辊轧机的最大轧制速度不小于水平辊轧机最大轧制速度的90%
2) 当板坯厚度为230 mm时，立辊轧机的减宽量要达到100 mm。
根据上述分析，考虑了三种粗轧机结构方案 (见图3-2)。在这三种方案中，相同的主要轧线设备如下：(1) SP定宽压力机一台；(2) R1二辊可逆粗轧机一架；(3) R2四辊可逆粗轧机一架。可以仅在R1和R2之间配置重型立辊轧机，也可以在R1前配有中型立辊轧机并在R2前重型立辊轧机或者在R1和R2前分别配有一个中型立辊。
根据有关研究表明，一台重型立辊轧机能够完成100 mm的减宽量，不仅中间坯头尾温差小 (8 ℃)，能耗低，产量高，而且机械设备投资和电气设备投资都是最小的。因此，选择仅在R1和R2之间配置重型立辊轧机。
方案1
方案2
方案3
重型E2
重型E2
中型E2
中型E1

中型E1

图3-2 供选择的三种粗轧机组结构
(3) 保温装置的选择
常用的保温装置有保温罩和热卷箱，保温装置位于粗、精轧之间，用于改善中间带坯温度均匀性和减小带坯头尾温差。
保温罩是安装在中间辊道上的一种防止辐射散热的保温装置。热轧带钢具有表面积与体积比值大的特点，其散热方式主要是辐射，中间坯在辊道上输送过程中，辐射热损失达90%，对流损失达9%，与辊道接触的传导损失不到1%。保温罩主要作用是以中间坯的辐射热作为热源，采用反射率大于吸收率的材料做反射板，将热量反射给中间坯，减少中间坯的热损失和头尾温差。
保温罩布置在粗轧与精轧之间的辊道上，一般长度有50~60 mm，由多个罩子成，每个罩子均有升降盖板，可根据生产需求进行关闭，罩子上装有隔热材料，罩子所在辊道 是封闭的，采用绝热、保温罩后可降低加热炉出坯温度75 ℃，从而提高成材率0.15%，节约燃耗14%，还可以提高板坯末端温度约100 ℃。
热卷箱布置在粗轧机之后，飞剪机之前。
本设计采用保温罩作为中间带坯保温装置。
3.3.2 精轧机组设备选择
由粗轧机组轧出的带坯，经百米多长的中间辊道输送到精轧机组进行精轧。精轧机组的设备组成包括切头飞剪辊道、切头飞剪侧导板、切头飞剪测速装置、边部加热器、切头飞剪及切头收集装置、精轧除磷箱、精轧机前立辊轧机 (F1E)、活套装置、精轧机进出口导板、精轧机除尘装置、精轧机换辊装置等。精轧机为四辊或六辊轧机。对于四辊轧机，工作辊直径一般为650~800 mm，也有生产厂家在前几座采用850mm的工作辊直径；支撑辊直径按工作辊选取，两直径之比为0.45~0.5，一般选支撑辊直径为1250~1570 mm，最大可达1700 mm。随着轧机能力的加大和轧件厚度公差的缩小，轧机牌坊尺寸也相应增大，立柱截面为6500~7000 cm2,最大可达8000 cm2。另外，为了保护设备和操作环境不受污染，在精轧机组中设置了除尘装置。
(1) 精轧机选型
对于热连轧机，目前世界上高精度轧机—PC轧机和CVC轧机应用最多。
1) CVC轧机
CVC轧机是一种轧辊凸度连续可变轧机，它的基本特征如下[7]：
① 轧辊 (工作辊) 的原始辊型为S形曲线，呈瓶状，上下轧辊互相错位180°布置。
② 带S形曲线的轧辊具有轧辊轴向抽动装置。
CVC轧机的主要类型：
CVC轧机分为CVC二辊轧机，CVC四辊轧机和CVC六辊轧机三种。CVC四辊轧机的工作辊为S形曲线辊，而CVC六辊轧机的S形曲线辊可以是工作辊，也可以是中间辊。CVC四辊轧机可以是工作辊驱动，也可以是支撑辊驱动。CVC六辊轧机则可分为中间辊传动和支撑辊传动两种。
CVC轧机的基本原理：
CVC轧机是在HC轧机的基础上发展起来的一种轧机，它虽然与HC轧机一样有轧辊轴向抽动装置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。HC轧机是为了消除辊间的有害接触部分来提高轧缝刚度，以实现板形调整的，是刚性辊缝型。CVC轧机则是通过轧辊轴向抽动装置来改变S形曲线形成的原始辊缝形状来实