1-板带轧制技术的发展

板带轧制技术的发展东北大学轧制技术及连轧自动化国家重点实验室邱春林2008/06一.热轧板带1.前言我国现在是世界上的钢铁大国,连续几年钢产量居世界第一位。近几年来板带轧制发展最快.到目前为止，正式投产的宽带轧机20套。正在建设中的还有近20套，投产后宽带产量将近一亿吨。产品结构比例已进入世界先进行列装备水平也是世界一流的，如宽度控制：大立辊﹑定宽机厚度控制全液压AGC﹑板形控制的各种机型.例如:CVC、HC、PC、等，温度控制，热卷箱：保温罩、边部加热等等。控制系统：交交变频控制、PLC数值可控硅，等……。机组的布置形式：传统的：3/4连轧、半连轧、全连轧新型的：CSP机组、ASP机组因此就生产的装备水平和工艺水平均达到了世界先进行列。但我国产品质量还有待提高。例如：汽车板、电工钢等还与世界先进国家有一定的差距。原因是多方面，有冶炼的、轧制工艺的，总之，质量控制：包括厚度、板形、表面及内部质量还有待于进一步努力，赶超世界先进水平。2.热轧过程中有关技术的简介：2.1热装、直接轧制工艺：坯料→加热→轧制→层流→卷取连铸坯与连轧的衔接关系：图1连铸与连轧的衔接模式特点：节能，提高产品质量2.2质量控制：控制轧制控制冷却的要点，微合金成分、控制变形温度、变形程度、变形速度、冷却速度。原理：钢热变形，有四种变形机制。动态再结晶、部分再结晶、未再结晶区、两相区轧制。图2微合金钢的控制轧制示意图图3动态回复时的应力－应变曲线图4动态再结晶时的应力－应变曲线2.2.1加热温度在可能条件下要降低，以达到节能目的，热能/电能=10/1。2.2.2粗轧：动态再结晶区,大压下量V=C时,增大。形核率高，可以细化。hHRhvdtd22.2.3精轧区：轧件温度控制部分再结晶区和未再结晶区，也有足够的压下，保证终轧温度控制在Ar3线上30℃左右，这样可以为进一步细化晶粒打基础。2.2.4冷却和卷取温度控制：卷取温度的高低对产品质量也是很大的，终轧温度通常900—870℃左右，到723℃还有一定温度发生相变。同时，研究表明，钢中的停止相变，C、N化物析出的停止温度为500—550℃。高温卷取后整卷带钢冷到此温度需要很长时间。所以控制卷取温度对提高质量是很重要的。2.3调宽轧制（AWC）和自由程轧制（SFR）板带产品规格需满足用户要求，连铸坯的宽度不能任意随机调整，机组调宽轧制能力很重要。同时，轧制单元间轧制宽度是按合同组织，，为了减少换辊次数，要求自由轧制。2.3.1调宽轧制（两种形式）1）.大立辊，侧压下150mm。立辊直径小，侧压受限，过去一般为50mm，采用大立辊，能力可以增强（,）2）.定宽压力机侧压下最大可达350mm。宝钢1580、鞍钢1780mm机组均采用定宽压力机。cos1DhRh2.3.2.自由程序轧制按时要求随机轧制不同宽度的板带，过去是先宽后窄（一套辊子）保证条件：1）.改进轧辊材质，减少轧辊磨损。办法：改进轧辊材质（高速钢）；热轧润滑。2）.在线磨辊。3）.均化磨损、横移辊。4）.快速换辊等。二.冷轧板带轧制1.特点:1）加工硬化。2）张力轧制（改善板形，轧薄，防跑偏，调节电机负荷）3）工艺冷却润滑（表面）板带轧制的重要参数，D/h值，B/h值D/H≤1000~1500；B/h＞500~1000以上，板形控制难度大。2．机组形式及特点单机，多机连轧，全连续式轧机辊系：二辊、四辊、六辊、HC、CVC、十二辊、二十辊。选择原则：硬的，薄的选择多辊（十二辊，二十辊）一般情况为四辊、六辊。图5各种轧机结构的发展机组选择：品种单一，产量大的连轧机组（100万吨以上）品种多，产量小的选单机可逆式（50万吨）图6酸洗—冷轧—连续退火全过程连续生产线3.工艺特点酸洗→轧制→热处理→平整→涂镀层酸洗：表面光亮，HCl70~85℃，浓度7%~9%，小型：推拉式酸洗（50万吨以下）大型：连续、浅槽，紊流式酸洗热处理：罩式退火炉，退火周期长，冷轧时间占比例最大。连续式退火炉，分为卧式与塔式两种。平整：实质上是一种小压下率（1%~5%）的二次冷轧。作用主要有：1）供冲压用的板带钢事先经过小压下率的平整，防止吕德斯线。2）使板材的平直度（板形）与板面的光洁度有所改善。3）可以根据需要在一定范围内改变钢板的机械性能。4）调整带钢表面的粗糙度。三．尺寸与板形控制（一）厚度控制板带材的厚度控制在上个世纪70年代计算机液压等相关技术在轧制领域应用。AGC系统已成熟。简单介绍的基本原理及相关技术由可知影响轧件厚度的因素有三：1）：（原始辊缝，空载辊缝，辊子偏心，不均磨损，热膨胀）2）P：σs波动（化学成分，组织状态，轧件温度）Δh波动f波动张力波动3）K，一般轧机结构形式一定，K一定，增大刚度，一般来说是有利的（当波动不占主要成分时）KPPSh000S0S图7各种因素对板厚的影响控厚方法，有三种:1）.调压下控制厚度:前馈式AGC：（消除来料厚差）反馈式AGC：（消除抗力变化厚差）压力计式AGC：（消除P变化厚差）2）.调张力AGC（冷轧）3）.调速度AGC（热轧加速轧制）KMS/h△00△)1(1△P0KMKS△)(h△00KKMS△（二）.板形控制板形控制是板带非常重要的技术，当B/h＞500以上，板形的问题就很明显了。上世纪70年代后，世界各国都在致力于此方面的研究。出现了很多新技术，新机型。板带亦基本得到很好的控制。板形好坏标准是横向延伸的均匀。定义标准，国际上通常用的I单位：LLI510)(105LlI图8翘曲带钢及其分割目前，热轧可控制50I，冷轧可控制在20I，板形好坏关键取决于作状态下的辊缝的形状：图9轧制前后板带厚度变化辊缝形状取决于轧制力引起的挠度差、不均匀的热胀、不均匀磨损和原始辊型。在后三个因素一定的条件下，辊缝形状取决于轧制压力。图10板形与压力及板厚的关系如此得出压下规程设计与板形紧密相关。板形控制思路：1.板形检测，板形辊系2.计算与目标偏差，确定调节方式与调节量。3.调节执行机构。1）.一次偏差量，调轧辊倾斜。2）.二次、四次偏差量调辊型手段有：a.弯辊b.HCc.CVCd.Nipcoe.PCf.自动补偿（SC）辊图12弯辊图13HC轧机图14CVC（a）与UPC（b）轧辊辊缝形状变化示意图图15Nipco轧机和PC轧机图16自动补偿支撑辊图17剪切应力和在辊套冷缩配合区的分布4.高次量调分段冷却调张力