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热连轧的技术发展

最近10年,在全世界的范围内钢材年增长率约为5%,2004年达到10亿t以上,其中增长最快的是中国和印度。2004年和1990年相比,钢材的轧制量和装备的增加量都是40%左右,目前在世界范围内的长材和扁平材的比例大约是4:6,对不同的轧机,轧机的作业率为75%～90%。
1.带钢生产技术的进步:
最近15年,热连轧技术有了很大的进步,在热轧带钢轧机布置形式的发展方面,总结起来,主要有6种形式。
(1)典型的传统热带钢连轧机组,这种机组通常是2架粗轧机,7架精轧机,2台地下卷取机,年总产量350～550万t,生产线的总长度400～500m,有一些新建的机组装备了定宽压力机(SP)。这类轧机采用的铸坯厚度通常为200～250mm,特点是产量高,自动化程度高,轧制速度高(20m/s以上),产品性能好。
(2)紧凑型的热连轧机,通常机组的组成为1架粗轧机,1台中间热卷箱,5～6架精轧机,1～2台地下卷取机,生产线长度约300m,年产量200～300万t。采用的铸坯厚度200mm左右,投资比较少,生产比较灵活,由于使用热卷箱温度条件较好,可以不用升速轧制(轧制速度14m/s左右)。
(3)新型的炉卷轧机机组,通常采用1台粗轧机,1台炉卷轧机,1～2台地下卷取机,产量约100万t,其中有的生产线可以生产中板也可以生产热轧板卷,主要用于不锈钢生产,投资较小,生产灵活,适合多品种。
(4)热轧带钢的另一生产形式是薄板坯连铸连轧,按结晶器的形式不同,分别有多种形式,如SMS开发的CSP、DANIELY开发的H2FRL等,由薄板坯铸机、加热炉和轧机组成,刚性连接,铸坯厚50～90mm,产量120～200万t,轧机的布置形式有粗轧加精轧为2+5布置,1+6布置,也有7架精轧机组成的生产线。薄板坯连铸连轧的特点是生产周期短、产品强度高、温度与性能均匀性好,但是表面质量、洁净度控制方面比传统厚板坯的难度大。
(5)国外发展的无头(半无头)轧制技术,日本是在传统的粗轧机后设立热卷箱,飞焊机,把中间坯前一坯的尾部和下一坯的头部焊接在一起,进入精轧机组时形成无头的带钢进行轧制,在卷取机前再由飞剪剪断,该生产线可以20m/s的速度轧制生产0.8～1.3mm厚的带钢。德国发展的是半无头轧制技术,他们利用薄板坯连铸连轧的生产线,铸造较长的铸坯,如200m,进人精轧,并且轧后进行剪切,在精轧机组中形成有限的无头连轧。这种生产线的特点是适合于稳定生产薄规格的带钢,减少了薄规格带钢生产中的轧废和工具损失。欧洲还在开发基于薄板坯连铸连轧技术的无头轧制技术,通过进一步提高铸坯的拉速,使连轧机和连铸机的速度得到匹配,实现真正的连铸连轧。
(6)正在开发的生产热带钢的技术是薄带直接连铸并轧制的技术,钢水在2个辊中铸成5～6mm的带钢,经过1架或2架轧机进行小变形的轧制和平整,生产出热带钢卷。欧洲、日本和澳大利亚都进行过类似的试验,2004年美国NUCOR建立了工业试验厂,德国的THYSSEN2KRUPP也建立了相同的试验工厂,据介绍年产50万t的带钢厂已经试验成功,但是关于生产的稳定性、成本、产品质量、产品范围和应用领域的进一步报道尚未见到。
2.热带钢装备技术进步
现在热连轧机很多的技术发展依然集中在板形、厚度精度、温度与性能的精准控制、表面的质量控制等方面,比如广泛使用的强力弯辊(WRB)系统、工作辊窜辊(HCW、CVC)和对辊交叉(PC)技术,工作辊的精细冷却、高精度的数学模型的不断改进等,都使热轧产品的质量不断提高。值得提出的新型轧机技术是日本2000年发明的在热连轧机组的最后3个机架上采用单辊驱动和不同辊径工作辊轧制技术(SRDD),该技术是轧制中驱动大直径的下工作辊(直径620mm),而较小直径的上工作辊从动,其优点是轧制中有剪应力产生,降低轧制力、减少边降和增大压下量。在国内称为异步轧制技术,国内的实验室实验也表明,该生产方法对降低轧制力有明显的效果。在目前的情况下用低温大变形生产超细晶粒钢和超高强度钢,这种设备是很有效的,但是关于质量、稳定性等方面尚无进一步的报道。所有新建的轧机都有完善的检测技术和手段,如厚度、宽度、速度、凸度、平直度、表面等,使带钢的精度更高,质量更好。
3.温度控制技术进步
加热炉更多的是采用蓄热式加热炉,燃烧器交替进行蓄热和燃烧,这种炉子在日本使用非常普遍,采用该炉子可以有效地减少燃气的消耗量和废气的排放量。热连轧的冷却控制开始采用超快速冷却(UFC),这种冷却技术比传统的层流冷却的冷速快5～10倍,UFC可以放在精轧末架出口,也可以放在地下卷取机前,采用UFC可以极大的改善带钢的性能,扩大钢材性能的可控范围,并且节约宝贵的合金元素用量。国外通过已有的UFC对低合金钢进行了很多有益的实验,并且获得了成功,如细化了晶粒、