热轧带钢的生产方案和工艺流程

2.1 产品方案的编制

2.1.1 产品方案

产品方案是进行车间设计、制定产品生产工艺过程、确定轧机组成或选择各项设备的主要依据，包括车间拟生产的产品名称、品种、规格几年产量计划。本车间依据设计任务书要求，经过对同类厂的调查和统计分析，选取具有代表性的品种和规格作为典型产品。

实际生产中为了满足用户客观上的使用要求，每个品种都必须满足形状、尺寸规格和内部性能的要求。因而，各类产品的分类、编制、牌号、化学成分、品种规格和尺寸公差、生产技术条件、机械性能、验收规程、试验及包装方法、交货状态等，国家均有标准规定，如国标、冶标、企标等，如果国家没有标准规定，可由生产厂家和客户商定。

2.1.2 编制产品方案的原则及方法

（1） 国民经济发展对产品的要求，既考虑当前的急需又要考虑将来发展的需要。

（2） 产品的平衡，考虑全国各地的布局和配套加以平衡。 （3） 建厂地区的条件、生产资源、自然条件、投资等可能性。 （4） 考虑轧机生产能力的充分发挥，提高轧机的生产技术水平。 2.1.3 选择计算产品

车间拟生产的产品品种、规格及状态组合起来可能有几种、数百种以上。但是，在设计中对每一种合金的每一种品种、规格及状态进行详细的工艺计算。为了减少设计工作量，加快进度，同时，又不影响整个设计质量，从中选择典型产品作为计算产品。

选择计算产品应遵循以下原则： （1）有代表性

从拟生产的所有品种中选出几种合金、品种、规格、状态、产量和工艺特点等方面有代表性的产品作为计算产品。

（2）通过所有工序

所选的所有计算产品要通过各工序，但不是说第一种计算产品都通过各工序，而是所有计算产品综合起来看的。

（3）所选的计算产品要与接近。

（4）计算产品要留一定的调整余量，也就是说所选的计算产品要品种灵活，容易生产多种规格的产品。

本次设计选用的三个典型产品分别是：Q215(10.0mm×1600mm)、30Cr(4.0mm×1400mm)、1Cr18Ni9(2.0mm×1000mm)。

2.1.4 确定产品大纲

根据设计任务书要求和上述原则，确定车间产 品大纲，见表2.1。典型产品见表2.2。典型产品技术要求见表2.3到2.5。

2.2 生产方案

所谓生产方案量指为完成设计任务书中所规定的产品的生产任务而采取的生产方法。根据设计规模、产品的质量及经济技术指标的要求，考虑当地的具体条件，找出合理的生产方案。

2.2.1 选择生产方案的依据 确定生产方案时应考虑以下几点：

（1）金属与合金的品种、规格、状态及质量要求。

（2）年产量的大小。产量不仅决定工艺过程的特点，同时也对设备选择、铸锭尺寸、产品规格有着直接的影响。

（3）投资、建设速度、机械化和自动化程度、劳动条件、工人与管理售货员的数量以及将来的发展。

2.2.2 制定生产方案

根据上述依据，该车间为年产300万吨的板带车间，生产形式为热轧，主要钢种为普碳钢，合金结构钢和不锈钢，采用粗轧和精轧两个阶段来完成不同的任务和要求。

表2.1 车间产品方案

钢种 牌号 规格(mm) 状态 年产量(万吨) 比例（%） 普碳钢 Q195，Q215 (2.0～10.0)Q235，Q255 ×(1400～Q275 1600) 热轧 160 53 合金结构钢 12Mn2A，16Mn2A (2.5～5.0)×(1400～ 热轧 65 22 30Cr，40Cr 1600) 45Cr，45Mn 不锈钢 1Cr13，0Cr18Ni9 1Cr18Ni9 1Cr18Ni9Ti (2.0～6.0)×(850～1700) 热轧 75 25 表2.2 典型产品

牌号 规格 状态 年产量（万吨） 比例（%） 技术条件 Q215 30Cr 1Cr18Ni9

10×1600 4.0×1400 2.0×1000 热轧 热轧 热轧 160 65 75 53 22 25 见表2.3 见表2.4 见表2.5 表2.3 Q215技术条件

牌号 等级 Q215

A

化学成分％

C 0.09～0.15

Mn 0.25～0.55

Si ≤0.30

S ≤0.50

P ≤0.045

脱氧方 法 F、B、Z

牌号 等级 厚度偏差

在宽度>1000～1500，厚度>3.50～4.00时为±0.24

屈服点 σs(N/mm) ≥215

抗拉强度 伸长率δσb(N/mm) s(%) 335～450

≥31

Q215 A

注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。

钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存在。

钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。

钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8％。

表2.4 30Cr的技术条件

牌号

等级

化学成分％

C ≤

0.20

Mn 0.5～0.8

V 0.02～0.15

Nb 0.015 ～ 0.060 屈服点 σs (N/mm)

Si ≤

0.55

Ti 0.02～0.20

S

P

30Cr A

≤≤0.045 0.045

伸长率 δs(%)

牌号 等级 厚度偏差 在宽度>1000～1500，厚度>1.80～2.00时为±0.16

抗拉强度 σb (N/mm)

30Cr A ≥345 470～630 11

注：表面质量：钢板和钢带的表面不允许有裂纹、结疤、折叠、气泡和夹杂。钢板和钢带不得有分层。

钢板和钢带的表面允许有深度和高度不大于厚度公差之半的折印、麻点、划伤、小拉痕、压痕以及氧化铁皮脱落所造成的表面粗糙等局部缺陷。对表面的薄层氧化铁皮、轻微铁锈和残余涂料、活痕等不影响表面质量的局部缺陷亦允许存

在。

钢板和钢带表面的局部缺陷，允许用修磨方法清除，但清除深度不得大于钢板和钢带厚度公差之半。

钢带允许带缺陷交货，但缺陷部分不得超过每卷长度的8％。

表2.5 1Cr18Ni9的技术条件

牌号

C

Cr

Ni

Si

P

S

厚度偏差

（mm）

宽度偏差(mm)

1Cr18Ni9

牌号

1Cr18Ni9

厚度6.0～厚度≥6.0，

17.08.0≤≤≤≤8.0，宽度宽度630～

～～

0.15 1.0 0.035 0.03 <1000时为1000时为±

19.0 10.0

±0.60 10

拉力实验 硬度实验

固溶

屈服强抗拉强

类型 处理伸长率

度σ度σHRB HV

（℃） δs(%)

0.2(MPa) b(MPa)

1010

奥氏～

≥205 ≥570 ≥45 ≤90 ≤200

体型 1150

快冷

注：特性和用途：经冷加工有高的强度，但伸长率比1Cr17Ni7稍差。用于建筑装饰部件，不锈耐酸的外壳，浮筒以及船舶控制设备的低磁性设备。

3 生产工艺流程制定

3.1 制定生产工艺流程的主要依据

所谓生产工艺流程就是把产品的生产工序按次序排列起来。正确制定工艺过程是轧钢车间工艺设计的重要内容。制定轧钢生产工艺过程的首要目的是为了获得质量符合要求的产品，其次要在保证质量的基础上追求轧机的高产量，并能做到降低各种原料、材料消耗，降低产品成本。因此，正确制定产品工艺过程，对于工艺过程合理化，对于充分发挥轧机作用具有重要意义。

根据已制定的生产方案，在充分完成产品产量质量要求的前提条件下，用最大可能的低消耗、最少的设备、最小的车间面积、最低的劳动成本，并有利于产品的质量的提高和发展，有较好的劳动条件，最好的经济效益，具体的原则包括：产品的技术条件，生产规模大小，产品成本和工人的劳动条件。

热轧板带生产的一般工艺流程是：原料的清理准备，坯料的加热，轧制，轧

后冷却，精整和质量检查等工序，对于特殊要求的钢种，在加热后不需经过热处理等工序。本车间的生产工艺流程如图3.1所示。

图3.1 生产工艺流程图

板坯加热 板 钢卷取样 除磷 粗轧热卷箱 剪切机 热卷箱炉 精轧前除磷 （水、蒸汽） 钢卷运输 卷取 层流冷却 精轧机 入库 打包、验收 发货 平整分卷 打包、验收、发货 3.2 生产工艺过程简述

热轧车间和连铸车间毗邻布置，在连铸车间经冷却、火焰处理、标记后的合格连铸板坯以及表面质量和内部质量合格的热连铸板坯，由辊道送到本厂板坯库。

热连铸坯分别存放在四个板坯跨内，当连铸机和热轧机的生产计划相匹配时，热坯也可以从来料辊道经中间辊道直接磅到加热炉后的装料辊进行装炉。根据生产计划的要求计算机对选用的板坯进行最优化处理，使板坯库以最小的工作量进行装炉操作。板坯由吊车吊到上料辊道后进行称重，核对号码，确认无误后，按装料顺序由辊道将板坯送到的加热炉。

由于产品工艺流程的不同，加热炉的温度也不一样，直接从连铸机的辊道 送到加热炉的叫“直接热装（DHC）”，板坯温度t650850℃，从板坯库保温坑内送到加热炉的叫“缓冲热装（BHC）”， 板坯温度t650℃，当温度在650℃≥

t≥350℃时叫“缓冲温装（BWC）”，当板坯温度t≤350℃时叫“冷装”。

为使轧机充分发挥能力，上述不同温度的板坯可以进行组合装炉，如果冷热坯间温差太大，可由计算机进行计算，合使冷热坯间保持一个必要的间距。板坯在加热炉内一般加热到1200～1250℃出炉。

加热出炉后的板坯，首先经过高压水除鳞清除氧化铁皮，而后进入粗轧机组，R1粗轧机为四辊可逆式轧机，与可逆式立辊轧机E1靠近布置，板坯在E1R1上轧制3道后，经辊道送至E2R2四辊可逆式轧机轧制3道次，轧成20～40mm的中间带坯。带坯经中间辊道送至切头习剪剪去带坯头、尾，然后经精轧机前除鳞设备除去带坯表面的氧化铁皮，送入精轧机组轧制。

粗轧机组产生废带坯，由设在中间辊道传动侧的废品推出机推至废品台架上，切割后用载重小车运走。为了减少带坯在中间辊道上的温降和带坯头尾温差，在中间辊道上设有保温罩。为减少切损，切头飞剪设有最佳化剪切系统。带坯经七机架四辊式连轧机组轧制成厚度为2.0～10.0的成品带钢。为确保轧制精度和控制板型，在F1～F7精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC厚度自动控制系统。该控制系统代替过去常规采用的电动活陶器和微张力控制两套系统。

成品带钢经精轧机组后的输出辊道上的层流冷却系统后，使温度降到规定的卷曲温度，由液压助卷卷曲机卷成钢卷。卷曲完后，由卸卷小车将钢卷托出卷曲机，经卧式自动打捆机打捆后，再由卧式翻卷机将钢卷翻卷成立卷放在链式运输机中心位置上，由链式运输机和步进梁运送钢卷，必要时将钢卷送到检查机组打开钢卷头部进行检查。钢卷经称重打印后根据下一工序决定钢卷的流向。去精整线的钢卷先翻成卧卷再由运输机送到本车间热钢卷库分别进行加工；去冷轧厂的钢卷由运输机运到钢卷转运站，再由钢卷运输小车送至冷轧厂。

3.2.1板坯的选择和轧前准备

热轧带钢生产所用的板坯主要是连铸板坯，只有少量尚存初轧机冶金工厂采用初轧坯。

板坯的选择主要是板坯的几何尺寸和重量的确定。板坯的厚度选择要根据产品厚度，考虑板坯连铸机和热轧带钢轧机的生产能力。一般板坯的厚度为150-250mm，最厚为300-350mm。板坯的宽度选择决定于成品宽度，一般板坯宽度比成品宽度大50mm左右。目前板坯宽度可达到2300mm。通常热连轧带钢的板卷重量为20-30t，最重为45t。板卷的单位宽度的重量不断提高，一般可达到15-25kg/mm,最终可达36kg/mm。

板坯的轧前准备包括板坯的清理和板坯加热工序。板坯加热的送坯方式有板坯冷装炉、板坯热装炉、直接热装炉、和直接轧制四种。板坯入炉前要进行检查，对板坯有表面缺陷的要进行处理，采用冷装炉。对无缺陷的板坯用后三种方式。

图1 某钢厂的步进梁式加热炉

板坯一般加热到1200-1250℃出炉，部分碳素钢和某些低合金结构钢采用低温出炉工艺，其出炉温度约为1100℃。

3.3.2粗轧

粗轧机组的作用是将加热好的板坯经过除磷、定宽、水平辊和立棍轧制，将不同规格的板坯轧成厚度为30-60mm，宽度不同的精轧坯，并保证精轧坯要求的温度。

①除磷

板坯在加热过程中，表面上会形成2-5mm厚的氧化铁皮，这些氧化铁皮必须在轧制前清除干净。现代热轧带钢都设有高压水除鳞箱，除鳞箱是一个基本封闭的箱体，箱体的前后装有链条，箱内上下各装有两排集水管，其上下高压水喷嘴

同时喷射高压水除磷。 ②定宽

热轧带钢由于采用连铸坯，而坯连铸机改变板坯的宽度较复杂，因此，为了满足轧机带钢品种规格的不同需要，在粗轧阶段必须设有定宽工序。 ③粗轧机

粗轧设备主要由粗轧除磷设备、定宽压力机、立棍轧机、水平轧机、保温罩、热卷取箱等组成。

粗轧机的布置形式主要有全连续式，3/4连续式，半连续式和其他形式。 我国热轧带钢粗轧机采用3/4连续式布置的又宝钢2050mm，武钢1700mm。 3.3.3精轧

①由粗轧机组轧出的带钢坯，经百多米长的中间辊道输送或热卷取箱到精轧机组进行轧制，精轧机组布置较为简单，如图1为宝钢1580mm的精轧机组设备图。

②精轧机是热轧带钢连轧线上的核心设备，主要进行对带钢的厚度减薄和板形控制，精轧是决定产品质量的主要工序。轧机的各种先进技术几乎都集中在精轧机组上，如AGC系统，弯棍系统，新型板形控制手段（PC轧机、CVC轧机、WRB轧机等）精轧机间低惯量活套设备、在线磨棍装置（ORC）等。

F1 F2 F3 F4 F5 F6 F7 FX 图2为宝钢1580mm的精轧机组设备图

③板坯进入精轧机之前要进行测温、测厚并接着用飞剪切去头部和尾部；剪切后的带坯经过精轧除鳞箱，用15-17MPa高压水清除带坯表面的氧化铁皮然后进入精轧机组，轧成需要的带钢尺寸。

④精轧机前后设有入口侧导板、入口出口卫板、轧辊冷却水及机架间冷却水装置、除磷水装置、在线磨棍装置（ORC）、热轧工艺润滑等。

⑤活套装置设置在两架精轧机之间，它的作用是对带钢头部进入下机架是产生的活套量起支撑作用。活套装置有三种形式：气动型、电动型、液压型，目前使用最普遍的是电动型和液压型。

⑥精轧机间带钢冷却装置简称机架间冷却装置。该装置的主要功能是控制终轧温度，保证精轧机终轧温度控制在±20℃之内。机架间冷却装置是布置在机架出口侧的上下两排集管，集管上接有喷嘴，每根集管的流量为100-150立方米每小时，水压一般与工作辊冷却水相同。

3.3.4轧后冷却及卷曲 （1） 轧后冷却

热轧带钢的终轧温度一般为800-900摄氏度，卷取温度通常为550-650摄氏度从精轧机末架到卷取机之间必须对带钢进行冷却，以便缩短这一段生产线。常用的带钢冷却装置有层流冷却、水幕冷却、高压喷水冷却装置结构简单、但冷却不均匀、水易飞溅，新建的厂子已经很少应用。

图 3 莱钢1500mm层流冷却装置

（2） 卷取

卷取机位于精轧机输出辊道末端，由卷取机入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备。它的功能是将精轧机组轧制的带钢以良好的卷形，紧紧地无摩擦等卷成带钢。卷取机的数量一般2-3台就能满足生产要求。

地下卷取机的结构及控制特点：

（1）每台卷取机前配置有一套反应速度极快的液压侧导板，用以将要卷取

的带材严格的控制在轧制中心线上，以防止卷取过程中出现“塔形”卷。

（2）采用了电液饲服阀控制的，具有框架式结构的液压压下夹送辊，能在其上下辊之间实现辊缝和恒压紧力的控制，从而确保在卷取过程中具有一个恒定的卷取张力。

（3）在夹送辊的上下辊面上安装了在线抛光装置，确保辊面具有高的光洁度。

卷取过程如下：由伺服液压系统控制的卷取机前侧导板进行对中，当带钢头部进入夹送辊时进行头部定位，3个助卷辊处于设定位置，卷筒直径为待卷直径。当带钢在卷筒上卷取头3～5圈时，助卷辊在卷取过程中根据带钢厚度进行踏步控制，以保证钢卷内圈不产生压痕；卷3～5圈后，卷筒涨到卷取直径，同时助卷辊打开，卷取机在恒张力状态下卷取；当带钢卷到最后2～3圈时，1、3号助卷辊压下，带钢尾部通过夹送辊时进行尾部定位，使带钢尾部在钢卷下部位置。卷取后的钢卷经卸卷小车从卷取机卸卷并运至固定台架，由运卷小车将钢卷运至钢卷运输线，最后由钢卷运输线运往钢卷库或冷轧车间，在此过程中进行检查、称重、打捆、喷印。

卷取最大速度：MAX21m/s ，咬钢速度：MAX11m/s 3.3.5精整工序

热轧带钢精整设备主要有平整、分卷、横剪和纵剪等机组，也有设置常化、退火等热处理设施及翻板检查等装置的。

横剪切机的剪切厚度应与轧机产品规格适应，一般横剪切机组由于飞剪和矫直机等设备性能的限制，厚度范围限于2.5-4倍之间；纵剪切机组的速度较横剪切机组略高，除了穿带速度一般定为0.5m/S外，剪切时的正常速度为1-3m/s。

热轧带钢平整时的压缩量一般不大于3%-5%。平整的目的是改善钢板的板形和消除局部的厚度超差。因此，除单独设置平整机外，常有在横剪切机组上附设平整机的。