《热轧工艺基础》PPT课件

热 轧 工 艺 基 础 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 l 1. 按 品 质 分 类热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 2. 按 化 学 成 分 分 类热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 3. 按 成 型 方 法 分 类 ：l (1) 锻 钢l (2) 铸 钢l (3) 热 轧 钢l (4) 冷 轧 钢热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 4. 按 用 途 分 类热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 5. 按 金 相 组 织 分 类l (1)正 火 状 态l (2)退 火 状 态l (3)无 相 变 或 部 分 发 生 相 变 的 钢热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 6. 按 钢 材 外 形l 型 材l 板 材l 管 材l 金 属 制 品热轧工艺基础产品介绍产品分类 7. 综 合 分 类l (1)普 通 钢l a.碳 素 结 构 钢 ： Q195； Q215(A、 B)； Q235(A、 B、 C)； Q255(A、 B)；l b.低 合 金 结 构 钢l c.特 定 用 途 的 普 通 结 构 钢l (2)优 质 钢 （ 包 括 高 级 优 质 钢 ）l a.结 构 钢 ： (a)优 质 碳 素 结 构 钢 ； (b)合 金 结 构 钢 ； (c)弹 簧 钢 ； (d)易 切 钢 ； l (e)轴 承 钢 ； (f)特 殊 用 途 优 质 结 构 钢 。l b.工 具 钢 ： (a)碳 素 工 具 钢 ； (b)合 金 工 具 钢 ； (c)高 速 工 具 钢 。 l c.特 殊 性 能 钢 ： (a)不 锈 耐 酸 钢 ； (b)耐 热 钢 ； (c)电 热 合 金 钢 ； (d)电 工 用 l 钢 ； (e)高 锰 耐 磨 钢 。 热轧工艺基础产品介绍产品分类 l 碳 素 钢 ： 钢 中 只 含 有 铁 、 碳 、 硅 、 锰 、 硫 、 磷 ， 没 有 其它 合 金 元 素 ， 而 且 硅 含 量 不 超 过 0.4%， 锰 含 量 不 超 过0.8%的 钢 叫 碳 素 钢 。 碳 是 碳 素 钢 中 影 响 性 能 的 主 要 元素 。 热轧工艺基础产品介绍常见钢种介绍 l 合 金 钢 ： 在 钢 中 除 含 有 铁 、 碳 和 少 量 不 可 避 免 的 硅 、 锰 、 磷 、 硫 元素 以 外 ， 还 含 有 一 种 或 多 种 适 量 的 合 金 元 素 ， 因 而 具 有 较 好 或 特 殊性 能 的 钢 即 为 合 金 钢 。 根 据 含 合 金 总 量 的 多 少 ， 合 金 钢 又 分 低 合 金钢 (合 金 总 量 5%)； 中 合 金 钢 (合 金 总 量 5.010.0%)。 高 合 金 钢 (合金 总 量 10%)。 按 用 途 可 把 合 金 钢 分 为 八 大 类 ， 它 们 是 合 金 结 构 钢 、弹 簧 钢 、 轴 承 钢 、 合 金 工 具 钢 、 高 速 工 具 钢 、 不 锈 耐 酸 钢 、 耐 热 不起 皮 钢 、 电 工 用 硅 钢 。热轧工艺基础产品介绍常见钢种介绍 l 结 构 钢 ： 制 造 金 属 结 构 、 机 器 设 备 的 碳 钢 和 合 金 钢 ， 总 称 为 结 构 钢 。一 般 强 度 高 而 韧 性 好 ， 具 有 良 好 的 加 工 性 。 又 分 为 工 程 结 构 钢 (用于 建 筑 、 桥 梁 、 造 船 等 工 程 及 铁 路 、 车 辆 、 锅 炉 等 方 面 )和 机 器 用钢 。热轧工艺基础产品介绍常见钢种介绍 l 优 质 碳 素 结 构 钢 ： 是 含 碳 小 于 0.8%的 碳 素 钢 ， 这 种 钢 中 所 含 的 硫 、磷 及 非 金 属 夹 杂 物 比 碳 素 结 构 钢 少 ， 机 械 性 能 较 为 优 良 。 热轧工艺基础产品介绍常见钢种介绍 (一 )各 牌 号 碳 素 结 构 钢 的 主 要 用 途 :1.牌 号 Q195， 含 碳 量 低 ， 强 度 不 高 ， 塑 性 、 韧 性 、 加 工 性 能 和 焊 接 性 能 好 。 用 于 轧制 薄 板 和 盘 条 。 冷 、 热 轧 薄 钢 板 及 以 其 为 原 板 制 成 的 镀 锌 、 镀 锡 及 塑 料 复 合 薄 钢 板大 量 用 于 屋 面 板 、 装 饰 板 、 通 用 除 尘 管 道 、 包 装 容 器 、 铁 桶 、 仪 表 壳 、 开 关 箱 、 防护 罩 、 火 车 车 厢 等 。 盘 条 则 多 冷 拔 成 低 碳 钢 丝 或 经 镀 锌 制 成 镀 锌 低 碳 钢 丝 ， 用 于 捆绑 、 张 拉 固 定 或 用 作 钢 丝 网 、 铆 钉 等 。2.牌 号 Q215， 强 度 稍 高 于 Q195钢 ， 用 途 与 Q195大 体 相 同 。 此 外 ， 还 大 量 用 作 焊 接钢 管 、 镀 锌 焊 管 、 炉 撑 、 地 脚 螺 钉 、 螺 栓 、 圆 钉 、 木 螺 钉 、 冲 制 铁 铰 链 等 五 金 零 件 。3. 牌 号 Q235， 含 碳 适 中 ， 综 合 性 能 较 好 ， 强 度 、 塑 性 和 焊 接 等 性 能 得 到 较 好 配 合 ，用 途 最 广 泛 。 常 轧 制 成 盘 条 或 圆 钢 、 方 钢 、 扁 钢 、 角 钢 、 工 字 钢 、 槽 钢 、 窗 框 钢 等型 钢 ， 中 厚 钢 板 。 大 量 用 于 建 筑 及 工 程 结 构 。 用 以 制 作 钢 筋 或 建 造 厂 房 房 架 、 高 压输 电 铁 塔 、 桥 梁 、 车 辆 、 锅 炉 、 容 器 、 船 舶 等 ， 也 大 量 用 作 对 性 能 要 求 不 太 高 的 机械 零 件 。 C、 D级 钢 还 可 作 某 些 专 业 用 钢 使 用 。4.牌 号 Q255， 性 能 与 Q235差 不 多 ， 强 度 稍 有 提 高 ， 塑 性 有 所 降 低 。 应 用 不 如 Q235广 泛 ， 主 要 用 作 铆 接 与 检 接 结 构 。5.牌 号 Q275， 强 度 、 硬 度 较 高 ， 耐 磨 性 较 好 。 用 于 制 造 轴 类 、 农 业 机 具 、 耐 磨 零 件 、 钢 轨 接 头 夹 板 、 垫 板 、 车 轮 、 轧 辊 等 。 热轧工艺基础产品介绍常用钢的牌号、性能和用途 (二 )各 牌 号 低 合 金 高 强 度 结 构 钢 的 主 要 用 途 低 合 金 高 强 度 结 构 钢 旧 标 准 称 低 合 金 结 构 钢 ， 又 叫 普 通 低 合 金 结 构 钢 。1.牌 号 Q295钢 ， 钢 中 只 含 有 极 少 量 的 合 金 元 素 ， 强 度 不 高 ， 但 有 良 好 的 塑 性 、 冷 弯 、 焊接 及 耐 蚀 性 能 。 主 要 用 于 建 筑 结 构 ， 工 业 厂 房 ， 低 压 锅 炉 ， 低 、 中 压 化 工 容 器 ， 油 罐 ，管 道 ， 起 重 机 ， 拖 拉 机 ， 车 辆 及 对 强 度 要 求 不 高 的 一 般 工 程 结 构 。2.牌 号 Q345、 Q390钢 ， 综 合 力 学 性 能 好 ， 焊 接 性 能 、 冷 热 加 工 性 能 和 耐 蚀 性 能 均 好 ， C、 D、 E级 钢 具 有 良 好 的 低 温 韧 性 。 主 要 用 于 船 舶 ， 锅 炉 ， 压 力 容 器 ， 石 油 储 罐 ， 桥 梁 ， 电站 设 备 ， 起 重 运 输 机 械 及 其 他 较 高 载 荷 的 焊 接 结 构 件 。3.牌 号 Q420钢 ， 强 度 高 ， 特 别 是 在 正 火 或 正 火 加 回 火 状 态 有 较 高 的 综 合 力 学 性 能 。 主 要 用 于 大 型 船 舶 ， 桥 梁 ， 电 站 设 备 ， 中 、 高 压 锅 炉 ， 高 压 容 器 ， 机 车 车 辆 ， 起 重 机 械 ， 矿 山机 械 及 其 他 大 型 焊 接 结 构 件 。4.牌 号 Q460钢 ， 强 度 最 高 ， 在 正 火 ， 正 火 加 回 火 或 淬 火 加 回 火 状 态 有 很 高 的 综 合 力 学 性 能 ， 全 部 用 铝 补 充 脱 氧 ， 质 量 等 级 为 C、 D、 E级 ， 可 保 证 钢 的 良 好 韧 性 的 备 用 钢 种 。 用 于各 种 大 型 工 程 结 构 及 要 求 强 度 高 ， 载 荷 大 的 轻 型 结 构 。 热轧工艺基础产品介绍常用钢的牌号、性能和用途 l IF钢 ： IF(Interstitial Free)钢 ， 又 称 无 间 隙 原 子 钢 ， 是 在 超 低 碳 钢 中加 入 一 定 量 的 Ti、 Nb使 钢 中 的 C、 N原 子 完 全 被 固 定 成 碳 氮 化 合 物 ，而 钢 中 无 间 隙 原 子 存 在 。 IF钢 的 典 型 性 能 特 点 是 无 时 效 和 具 有 良 好的 深 冲 性 能 。 广 泛 应 用 于 汽 车 工 业 热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 l DP钢 ： 双 相 钢 （ Dual Phase钢 或 DP钢 ） ， 由 低 碳 钢 或 低 合 金 高 强度 钢 经 临 界 区 处 理 或 控 制 轧 制 而 得 到 的 ， 微 观 组 织 主 要 由 铁 素 体 和马 氏 体 两 相 所 构 成 ， DP钢 一 般 用 于 制 造 高 强 度 、 高 抗 碰 撞 吸 收 、易 成 型 、 要 求 严 格 的 零 件 ， 如 车 轮 轮 毂 、 保 险 杠 、 悬 挂 系 统 和 加 强件 ， 也 可 用 在 汽 车 的 内 外 板 等 零 件 上 。热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 l TRIP钢 ： TRIP（ Transformation Induced Plasticity） 钢 又 称 相 变诱 导 塑 性 钢 ， 近 年 来 得 到 钢 厂 和 汽 车 厂 的 广 泛 重 视 ， 主 要 是 由 于TRIP钢 本 身 所 具 有 的 优 点 决 定 的 ， 即 TRIP钢 在 成 形 过 程 中 残 余 的奥 氏 体 会 逐 渐 转 变 为 硬 的 马 氏 体 ， 由 于 这 种 硬 化 ， 使 得 变 形 很 难 集中 在 局 部 区 域 ， 因 此 可 以 得 到 分 散 而 均 匀 的 变 形 ， 实 现 了 强 度 和 塑性 较 好 的 统 一 ， 较 好 地 解 决 了 强 度 和 塑 性 矛 盾 ， 成 为 汽 车 用 板 “ 减重 节 能 ” 的 较 佳 的 材 料 。 而 一 般 的 钢 种 ， 当 强 度 提 高 后 伸 长 率 将 线性 下 降 ， 从 而 造 成 汽 车 厂 冲 压 开 裂 和 回 弹 较 大 等 问 题 。 此 外 ，TRIP钢 还 具 有 高 的 抗 冲 撞 吸 收 功 的 特 点 ， 在 国 外 新 的 车 型 中 多 被用 于 安 全 件 。热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 l 超 细 晶 粒 钢 ：l 晶 粒 细 化 是 提 高 钢 铁 材 料 强 度 和 韧 性 的 最 有 效 方 法 之 一 。 80年 代 后期 ， 发 现 通 过 应 变 诱 导 相 变 和 铁 素 体 动 态 再 结 晶 获 得 超 细 铁 素 体 组织 的 新 的 工 艺 方 法 ， 可 生 产 出 1m以 下 的 细 晶 粒 。l 超 细 晶 钢 优 点 ： 强 度 高 、 疲 劳 强 度 高 、 韧 性 好 、 韧 -脆 转 变 温 度 低 ，适 合 对 强 度 要 求 高 的 低 温 环 境 。 缺 点 ： 屈 强 比 太 高 、 深 冲 性 能 差 ，不 适 合 做 汽 车 覆 盖 件 等 零 件 。热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 l 烘 烤 硬 化 汽 车 板 BH（ bake-hardening sheet for automobiles） 是一 种 将 冲 压 用 钢 的 深 冲 性 能 与 合 金 元 素 P（ Mn） 的 固 溶 强 化 机 制 相结 合 ， 并 通 过 烘 烤 硬 化 的 应 变 硬 化 机 制 而 获 得 高 强 度 、 深 冲 性 与 良好 抗 凹 性 等 综 合 性 能 优 异 的 冷 轧 钢 板 。l 良 好 的 抗 凹 性 必 须 要 求 钢 板 具 有 较 高 的 屈 服 强 度 ， 但 汽 车 冲 压 时 除要 求 高 塑 性 应 变 比 （ r值 ） 、 高 延 伸 率 （ 值 ） 、 高 应 变 硬 化 指 数（ n值 ） 外 ， 还 要 求 板 料 较 软 以 提 高 成 型 裕 度 ， 以 致 回 弹 ， 因 而 提高 钢 板 成 型 性 与 抗 凹 性 构 成 了 一 对 矛 盾 。 BH较 好 的 解 决 了 这 一 问题 。热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 l 耐 候 钢 ：l 添 加 特 殊 元 素 (P、 Cu、 C 等 )， 具 有 良 好 的 耐 腐 蚀 性 和 耐 大 气 腐 蚀性 ， 用 于 集 装 箱 、 特 种 车 辆 的 生 产 ， 也 用 于 建 筑 结 构 物 。 热轧工艺基础产品介绍典型品种钢介绍 热轧工艺基础产品介绍 2250热轧产品目录 热轧工艺基础产品介绍 2250热轧产品目录 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 工艺流程为：检 验 合格 板 坯 称 重热 坯 存 放冷 坯 存 放 加 热 炉 高 压 水粗 除 鳞 板 坯 减 宽 粗 轧精 轧 飞 剪高 压 水精 除 鳞 层 流 冷 却 卷 取 打 捆 检 查 称 重 喷 印 商 品 卷平 整 和 分 卷供 冷 轧 卷 入 库直 接 热 装 热轧工艺基础工艺流程 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 板 坯 规 格 ：l 厚 度 230 mml 宽 度 900 2150 mml 长 坯 长 度 9000 11000 mml 短 坯 长 度 4500 5300 mml 最 大 重 量 40 t钢 卷 规 格 ：l 带 钢 厚 度 （ 碳 钢 ） 1.2 25.4mml 带 钢 宽 度 830 2130mml 钢 卷 外 径 2150mm(max)l 钢 卷 内 径 762mm l 钢 卷 重 量 最 大 40tl 单 位 卷 重 最 大 24.0kg/mm 热轧工艺基础板坯、钢卷规格 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 咬 入 角 、 接 触 弧 长 度 、 相 对 压 下 量 、 绝 对 压 下 量 热轧工艺基础轧制过程基本概念 l 宽 展 ： 在 轧 制 过 程 中 轧 件 的 高 度 方 向 承 受 轧 辊 压 缩 作 用 ， 压 缩 下 来的 体 积 ， 将 按 照 最 小 阻 力 法 则 沿 着 纵 向 及 横 向 移 动 。 沿 横 向 移 动 的体 积 所 引 起 的 轧 件 宽 度 的 变 化 称 为 宽 展 。l 在 习 惯 上 ， 通 常 将 轧 件 在 宽 度 方 向 线 尺 寸 的 变 化 ， 即 绝 对 宽 展 直 接称 为 宽 展 。热轧工艺基础轧制过程基本概念宽展 l 前 滑 和 后 滑 实 践 证 明 ， 在 轧 制 过 程 中 轧 件 在 高 度 方 向 受 到 压 缩 的 金 属 ， 一 部 分纵 向 流 动 ， 使 轧 件 形 成 延 伸 ， 而 另 一 部 分 金 属 横 向 流 动 ， 使 轧 件 形成 宽 展 。 轧 件 的 延 伸 是 由 于 被 压 下 金 属 向 轧 辊 入 口 和 出 口 两 个 方 向流 动 的 结 果 。 在 轧 制 过 程 中 ， 轧 件 出 口 速 度 大 于 轧 辊 在 该 处 的 线 速度 的 现 象 称 为 前 滑 现 象 。 而 轧 件 进 入 轧 辊 的 速 度 小 于 轧 辊 在 该 处 线速 度 的 水 平 分 量 的 现 象 称 为 后 滑 现 象热轧工艺基础轧制过程基本概念前滑和后滑 热轧工艺基础轧制过程基本概念钢的组织变化 热轧工艺基础轧制过程基本概念钢的组织变化 热轧工艺基础轧制过程基本概念钢的组织变化 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 热轧工艺基础加热工艺1 加热能力 加热炉是热连轧生产线非常关键的工艺设备，不仅要满足轧机的生产能力，还要保证板坯的温度均匀性。但是由于加热炉是承上启下的工序，因此需要系统考虑如何发挥出加热炉的能力。加热炉设计部门一般采用一定宽度的标准板坯来计算加热炉的加热能力，开展加热炉的设计工作。但实际生产中加热炉的加热能力受以下因素影响： 1）板坯上料和装钢 板坯是一块接一块连续装入加热炉加热的，也就是说板坯出一块后，步进梁将炉内的板坯向前移送空出适当的距离，然后再装入一块板坯. 当若干座加热炉同时生产时，板坯装钢时会相互干扰，增加板坯在炉后辊道上输送的时间，装钢相互干扰，必然出钢也会相互干扰。 目前一般将热轧厂房与炼钢厂房相接，从连铸机出来的板坯通过辊道方式直接输送到加热炉区，向加热炉供应板坯称之为上料。由于板坯的宽度规格在发生变化，具备装钢条件时，不同宽度规格板坯要求的间隔时间不同，这与装钢板坯宽度规格和出钢板坯宽度规格的衔接有关。例如加热炉出钢为2050mm宽度板坯，而装钢为1250mm宽度板坯时，由于出一块钢需要装两块钢，间隔时间要求60S左右；而若装钢和出钢板坯宽度规格相同或小于300mm时，装钢间隔时间要求120S左右。因此要求板坯的上料节奏必须跟得上装钢的节奏。 热轧工艺基础加热工艺2）轧线能力 热连轧机对于不同宽度规格的板带，轧制能力也有不同。薄窄规格时，由于精轧轧制时间长，板坯单重小，因此机时产量低，加热能力大于轧机能力。宽厚规格时，精轧轧制时间短，板坯单重大，因此机时产量高，加热能力小于轧机能力。因此对于加热炉不是瓶颈的规格，应尽可能提高轧制能力，从而就能发挥出加热能力。 3）在炉时间 在炉时间是板坯加热到要求的出炉温度，和要求的温度均匀性所用的时间。在炉时间的长短与传热方式及边界条件有关，也就是说与加热炉的炉内温度辐射、炉气流场、板坯自身有关。一般采用经验公式来计算在炉时间，但是在炉时间过长，不利于加热能力发挥，氧化烧损也大，在炉时间过短，又不利于板坯温度均匀性，因此在炉时间的长短不是绝对的，需要用埋偶实验的方式来验证。 板坯热送热装，提高了板坯装钢温度，从而可以明显减少在炉时间，但是如果上料工序、轧制工序不能同时匹配时，热送热装对于缩短在炉时间的成效就不明显，只对温度均匀性有用。 4）板坯长度 板坯长度变化也会影响加热炉的加热能力，炉底强度是体现加热能力的一个重要指标，为单位面积上的板坯重量。板坯长度缩短，加热能力会下降。 如果受板坯单重限制，宽板坯的板坯长度要缩短，则加热能力会下降。如果使用侧压机，由于侧压后板坯宽度变小，长度增加，当中间坯长度超过粗轧和精轧工艺布置距离时，也需要缩短板坯长度，则加热能力也会下降。 热轧工艺基础加热工艺 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 中间坯镰刀弯控制 原料板坯两侧厚度差 板坯两侧温度不均 粗轧区设备对中偏差 人为调整辊缝偏差 中间坯是指板坯经粗轧机组往复轧制后的产品，镰刀弯是由于板坯两侧金属延伸不均产生的现象，中间坯的镰刀弯缺陷会不利于精轧轧制稳定性， 600700800 90010001100 1200 Min: 482.2 Max: 1154.2温度OSDS 热轧工艺基础粗轧工艺中间坯镰刀弯控制 宽度控制负荷分配 我厂的宽度控制是靠定宽压力机（简称SSP）和立辊轧机（E1、E2）共同完成的。其中，SSP承受了主要的减宽任务，而E1、E2仅仅是进行消化板坯经过平辊轧制产生的宽展，即进行限宽作用，同时也是宽度精度控制的主要设备。当板坯到达SSP之前的时候，二级系统已经将此板坯在SSP处的减宽量初步计算出来了并下发到一级，从而驱动现场设备进行动作。然后经过E1和R1进行轧制，再经过E2和R2的联合轧制。 R1、R2每一个道次轧制后，其后面的宽度测量仪表将板坯的宽度数据测量并转发给二级，二级系统根据这个现场的实际数据进行宽度控制的修正，最终达到宽度精度控制的目的 。 宽 度 的 干 扰 因 素 宽 度 偏 差 包 括 板 坯 楔 形 温 度 偏 差 测 宽 立 辊 短 行 程 控 制 模 型 再 计 算 R2 入 口 R2 轧 制 R2 出 口 立 辊 和 R2 间的 速 度 偏 差 立 辊 开 口 度 立 辊 轧 制 力 压 力 AWC 热轧工艺基础粗轧工艺宽度控制 短行程控制 SSC控制称为短行程控制，用来进行板坯头尾宽度修正，以补偿头尾失宽现象。 立辊E1、 E2轧制道次的开始和结束将出现两个非稳定阶段。当板坯头部出辊缝时，板坯头部基本上处于无应力状态，没有力矩回牵轧件与轧辊接触，从而产生颈缩。板坯尾部通过辊缝时的非稳定轧制与此类似。同样，在SSP出口，板坯头部严重超窄，这就是所谓的SSP失宽现象。 头部失宽 立辊E1、E2的SSC控制就是在轧件头尾非稳定轧制阶段时沿直线或曲线轨迹增大/减小立辊开口度，轧 件头尾变宽，从而经水平辊轧制后头尾的狗骨头流动到边部，自然宽展形成矩形。 热轧工艺基础粗轧工艺宽度控制 中间坯温度控制 中间坯的温度控制包括两个方面，一是钢和钢之间平均RT2温度的控制，二是温度均匀性的控制。 R2出口高温计RT2实测温度板坯出炉温度 粗轧温降轧制节奏 轧制速度 道次除鳞 长度方向上的温度均匀性也很重要，一方面，精轧机组为保证终轧温度在全长度上的均匀性需要在板坯头、尾温度低的部分加大轧制速度，过大的温差会大大增加精轧机的负荷；另一方面，控制系统只采集中间坯头（或尾）部一小段长度的温度而不是全长的平均温度来参与精轧计算和设定，如果头、尾部温度过低就会使精轧的计算和设定偏差过大，严重影响产品尺寸精度和轧制的稳定性。 热轧工艺基础粗轧工艺中间坯温度控制 中间坯厚度 平衡粗、精轧之间的负荷 增大中间坯厚度会使粗轧负荷降低，精轧负荷增加；减小中间坯会使精轧负荷降低，粗轧负荷增加。强度较低的软钢，如果追求高的精轧温度，则可以增大中间坯厚度，减小中间坯传输过程中的温降。 热轧工艺基础粗轧工艺中间坯厚度 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 负荷分配 生产热连轧板带时，中间坯经过(67)个机架的连轧，轧制出符合质量标准的准成品带钢。这一系列的轧制过程，是按照所设定的轧制规程进行的。制定轧制规程的中心问题是合理分配各机架的压下量、确定各机架实际轧出厚度，即负荷分配。 经过实际轧制证明,精轧机组各机架负荷分配的合理与否，将直接影响成品质量、精轧穿带稳定性，特别是轧制一些宽薄的规格时,更体现出负荷分配的重要性。 读 取 PDI参 数 读 取 实 际 数 据 测 量 温 度 、 厚 度 等 确 定 负 荷 分 配 系 数 i 基 于 PDI、 目 标 厚 度 、 宽 度 及 板 凸 度 等 计 算 温 度 & 速 度 VN 计 算 kmi , Pi , i , Gi , Pwi , fi , Vi , 等 相 对 轧 制 力 方 式 分 配 计 算 (FRDM) FRDM 计 算 结 果 校 核 校 核 轧 制 力 、 压 下 率 、 压 下 量 、 轧 制 力 矩 校 核 功 率 、 FDT温 度 和 速 度 速 度 修 正 VN 系 数 修 正 i 校 核 通 过 计 算 各 机 架 辊 缝 、 速 度 设 定 等 发 送 所 有 设 定 数 据 给 一 级 热轧工艺基础精轧工艺负荷分配 主要有压下率和轧制力的相对化或绝对化四种负荷分配方式。各机架可以全是相对的, 相对和绝对混合用的,但不能全是绝对的。 现代先进的过程计算机控制系统，确定负荷分配系数后，系统自身根据钢种、规格、温度等条件自动计算设定精轧机各种工艺参数，因此外围条件对于精轧规程设定影响较大。不同轧机外围条件所产生的影响不同， MAXii PP 负荷分配的核心是使得精轧机组各机架相对压下率（压下量/入口厚度）逐渐减小，对不同钢种和不同规格应采用不同的负荷分配系数。以我厂7机架精轧为例，所遵循原则为，前三架主要为减厚作用，分配较大的压下率，F4，F5，F6为减厚和平整的过渡机架，F7主要为平整的作用，轧制力不易过大，F1到F7的压下率逐架递减。 0hh热轧工艺基础精轧工艺负荷分配 板型控制 板型控制系统由连续可变凸度工作辊CVC和工作辊弯辊系统共同组成。其辊身曲线呈S 型。两个外形相同的轧辊相互倒置180布置,通过两辊沿相反方向的对称移动,可获得从中凹到中凸连续变化的辊缝形状。 另一种板形控制系统为PC系统，就是工作辊的轴线相互交叉成很小的角度。通过角度变化，辊缝形状发生变化 。 PC轧机热轧工艺基础精轧工艺板形控制 比例凸度一定 平直的带钢Center Waves辊缝形状 入口带钢断面形状边 浪 板形控制的核心是比例凸度一定原则。前四架轧机带钢厚度厚，可以通过改变辊缝形状改变带钢比例凸度；后三架轧机带钢厚度薄，需保持各机架的比例凸度一定。热轧工艺基础精轧工艺板形控制 板型的控制最终是通过窜辊和弯辊来实现的，板型控制模型用成品目标凸度和来料凸度计算得到精轧各个机架需要达到的凸度，并由此计算每个机架的窜辊和弯辊值。在设定的过程中，模型同时考虑各个机架允许的凸度改变量，以避免出现板型问题。 板型控制模型可以利用凸度仪和平直度仪的实测值进行自学习，自学习的结果会用于下一块带钢的计算。在计算的过程中，板型控制模型还会考虑轧辊的热胀冷缩情况和轧辊的磨削情况，使得设定计算更加精确。影响因素有： 中间坯板凸度 目标凸度的选择 人工干预 热轧工艺基础精轧工艺板形控制 PDI 精 轧 设 定 SSUC 自 适 应 自 适 应 ASPC ASFC 轧 辊 热 膨 胀 和 磨 损 F1 F2 F3 F4 F5 F6 轧 辊 数 据 执 行 机 构 F7 终轧温度控制 温度模型分别计算带钢长度方向上各段的温度，根据R2出口的实测温度，计算精轧入口开轧温度。然后根据目标终轧温度和计算带钢在精轧机组中的温降，计算需要的带钢轧制速度。 轧制速度是控制终轧温度的主要手段。通过比较精轧出口实测温度和目标温度，模型会实时调整带钢在精轧的轧制速度，来达到目标终轧温度。温度模型还会根据中间坯温度的分布，预先给定一个精轧的加速度，从而提高带钢全长的终轧温度的命中率。 模 型 中 间 坯 温 降 模 型 精 轧 设 定 自 学 习 批 和 批 块 和 块 检 测 精 轧 入 口 温 度 检 测 粗 轧 出 口 温 度 跟 踪 分 段 采 样 模 型 温 度 前 馈 检 测 精 轧 终 轧 温 度 模 型 温 度 反 馈 速 度 制 度 & 机 架 间 水 热轧工艺基础精轧工艺终轧温度控制 轧制稳定性控制 精轧区域的工艺水有精除鳞水和精轧机架上的各种直接冷却水，主要是影响轧件的温度降低和轧件沿宽度方向上的温度均匀性，从而影响轧制的稳定性。轧件温度低，轧制速度高，这将不利于操作控制，不利于轧制稳定。沿宽度方向的温度均匀性将影响金属沿宽度方向的延伸率，延伸不均势必会造成轧制的不稳定。 精除鳞机位于精轧机组前，负责在板坯进入精轧机组轧制之前，用高压水除去中间坯表面的氧化铁皮，同时导致中间坯温度降低。在精除鳞区域，影响中间坯温降的因素有以下几点： 精轧机上直接冷却水包括工作辊冷却水、机架间冷却水、辊缝水、除尘水、逆喷水。 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 除鳞水量 ，除鳞集管的开启组数由二级系统设定，集管本身水量由喷嘴决定。 除鳞高度 ，除鳞高度越低，除鳞喷嘴的打击力越大，造成的温降就越大。 除鳞速度 ，除鳞运行速度越高，中间坯在除鳞箱中停留的时间越短，温降就越小。 I VpAP n 辊缝冷却 直接作用在轧件上的工艺水有F1-F4的辊缝水、F1-F6的机架间冷却水、F5-F7的除尘水以及F1-F7前的逆喷水，其中辊缝水和机架间冷却水冷却造成的温降较大。辊缝水虽然压力低，但是其选用的是大流量的喷嘴，再加之距离带钢表面较近，造成的温降较大，可以提高轧制速度。对于薄规格带钢来说，稳定性就会降低。由于辊缝水造成的温降较大，那么其均匀性比较重要。对于厚规格带钢来说，喷嘴丢失造成的沿宽度方向的温度不均较明显，再加之前部机架的大压下量，很容易造成金属沿宽度方向上的延伸不均，轧制的不稳定，甚至导致横裂纹缺陷的产生。 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 机架间水冷 机架间冷却水量较大，供水压力高，造成温降较大，可以通过调整机架间水量大小来控制轧制速度。对于薄规格带钢来说，降低机架间冷却水量，可以提高轧件温度、降低轧制速度，提高轧制的稳定性。机架间冷却水的均匀性同样重要，由于布置喷嘴较多，单个喷嘴的丢失、堵塞问题不大。但是面积较大时，就会影响轧制到轧制的稳定性。 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 轧辊冷却工作辊冷却水直接作用在轧辊上，间接影响轧件。工作辊冷却水直接影响到轧辊表面氧化膜的生成，水量影响氧化膜的生成速度及厚度，冷却喷嘴布置的均匀性影响辊身氧化膜的均匀性，这样将影响轧辊表面质量，影响轧辊同轧件接触时的摩擦系数。沿辊身摩擦系数的不均匀势必会影响轧制状态的稳定。 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 轧制油润滑热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制润滑油系统 供水油水混 合液润滑油油箱 流量计混 合器 降低轧制力和电机电流保护轧辊表面，延长换辊周期提高带钢表面质量辊缝润滑喷嘴，上部辊缝润滑喷嘴，下部 擦辊器： 在精轧机组，擦辊器主要用来清扫轧辊表面，消除轧辊粘钢等缺陷而造成的轧废出现，保证轧制的稳定性。 前部机架选用铸铁材质，后部机架选用树脂材质； 保证擦辊器的完整，及时更换磨损或烧损的擦辊器，防止局部漏水 。 擦辊器热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 活套和张力控制 恒定活套量和小张力轧制是现代热连轧精轧机组的一个基本特征。在带钢的实际轧制过程中，穿带时主传动速度总是不可避免的产生动态速降，在稳定轧制阶段又总是存在各种各样的速度扰动，因此不可能始终保持各机架间的速度比例关系，即所谓秒流量平衡关系。 活套机构设置的第一个目的就是作为套量检测装置对机架之间的活套量进行测量计算，并通过主传动速度系统的调节保持套量恒定，保证连轧过程稳定进行。活套的套量由过程计算机提供，实际套量的大小决定了活套的实际工作点，它仅由速度系统决定，它与张力的大小无关。活套机构设置的第二个目的就是作为执行机构进行带钢恒定小张力控制，以避免拉刚，堆钢现象，尽可能减小各机架之间和各功能之间通过带钢张力的变化而产生的耦合和干扰。它与活套的套量大小无关。 带钢温度偏差 AGC导致辊缝变化 金属流量发生变化张力波动带钢厚度偏差 控制活套和张力控制宽度偏差 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 张力的设定主要遵循两个主要原则： 张力应该足够大确保带钢在机架间穿带时保持稳定，不会跑偏。 张力又不能太大以防止产生拉钢现象。 带钢厚度越薄，强度越高，张力应适当增加。厚规格板带轧制时张力应较小，但是由于板带越厚，使板带弯曲的力就越大，如果活套液压缸的力不足以将板带撑起来建立张力，就会导致实际张力达不到设定张力，活套来回摆动，不能形成稳定的闭环控制。 ASR Fi+1 角 度 检 测 目 标 角 度 张 力 角 度 - + + + 张 力 Fi 角 度 控 制 速 度 参 考 值 REF 目 标 张 力 活 套 控 制 TC 转 换 为 力 矩 参 考 值 力 矩 控 制 力 矩 参 考 值 闭 环 开 环 执 行 机 构 M ASR M AC 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 所谓 纠偏控制，是指纠正带钢在精轧机组轧制时发生的跑偏现象。精轧机各机架都有调平功能，即调整两侧辊缝的差值。 根据延伸率与压下量成正比的原理，辊缝小的一侧金属的延伸要大于辊缝大的一侧。而当两侧金属延伸存在差异时，不同厚度的带钢会有不同的表现。 当带钢厚度较大时，主要表现为带钢的侧弯，在精轧机架间表现为跑偏。而带钢厚度薄时主要表现为边浪。所以在精轧的前面道次，板坯厚度较大，辊缝偏差造成的影响主要使带钢在出辊缝后发生侧弯，也就是所谓的精轧的跑偏。 如果在前三架出现了浪型，就只能说明跑偏已经到了非常严重的程度。而在后三架，带钢厚度已经很薄，两侧金属流动相差很大时相差的部分会促使形成浪型，而很难改变带钢的跑偏。所 以，带钢头部的跑偏应主要靠前三架机架的纠偏。而后三架的纠偏只能纠正浪型，而对跑偏无任何调整作用。 带钢出精轧机中心线偏移曲线单边浪 热轧工艺基础精轧工艺轧制稳定性控制 卷取温度控制 精轧轧制后的带钢，通过层流冷却的冷却，达到要求的卷取温度。层流冷却包括粗冷区和精冷区，应用于带钢上下表面。精冷区每根水管的水量是粗冷区的一半。每根水管均由独立水阀控制。 卷取温度控制策略为前馈控制反馈控制。 所谓的前馈控制就是二级控制系统根据带钢出精轧后的实际速度、实际厚度、实际终轧温度，在考虑水温及每组集管水量的前提下计算达到卷取温度所需要的水量。然后待卷取高温计测量得到实际温度时，再根据设定与实际的温度偏差相应的调节精冷段水量，也就是所说的反馈控制。 检 测 中 间 温 度 控 制 反 馈 来 自 CT 跟 踪 带 钢 分 段 模 型 卷 取 温 度 控 制 前 馈 来 自 MT 控 制 反 馈 来 自 MT 模 型 卷 取 温 度 检 测 终 轧 温 度 控 制 前 馈 检 测 轧 制 速 度 跟 踪 带 钢 分 段 检 测 卷 取 入 口 温 度 反 馈 温 度 模 型 热轧工艺基础精轧工艺卷取温度控制 通常层流冷却的开阀组数和冷却密度由计算机控制系统根据目标卷取温度和冷却策略设定。一般有以下四种冷却策略。 时间辐射 不同冷却速率的要求决定集管开启的组数 前段主冷带钢逐段的温度 辐射 带钢逐段的温度 辐射 辐射时间 后段主冷不同冷却速率的要求决定集管开启的组数 带钢长度 尾部头部 本体带钢逐段的温度 后段冷却前段冷却带钢逐段的温度 辐射 辐射辐射 时间 前段密集主冷 后段密集主冷头尾不冷却 两段式冷却热轧工艺基础精轧工艺 热 轧 工 艺 基 础l 1. 产 品 介 绍l 2. 工 艺 流 程l 3. 板 坯 、 钢 卷 规 格l 4. 轧 制 过 程 基 本 概 念l 5. 加 热 工 艺l 6. 粗 轧 工 艺 l 7. 精 轧 工 艺l 8. 卷 取 工 艺 钢卷塔形是带钢外观质量的主要缺陷。卷取区域控制塔形的主要手段和设备为：侧导板的控制和压下辊。 侧导板控制主要包括位置控制和压力控制，侧导板开口度和压力对塔形的校正有至关重要的作用，根据不同规格、不同钢种所采用的不同的数值。在板带进入侧导板之前，侧导板开口度板带宽度偏移量侧导板磨损值；当带钢头部进入侧导板时，侧导板开口度快速设定为板宽偏移量的1/2。当带钢头部咬入夹送辊的时候，侧导板操作侧或传动侧单侧的位置设定为板宽的1/2偏移量，此侧转为位置控制，另一侧导板为板宽的1/2偏移量 磨损值，此侧侧导板转为位置控制下的压力控制，以保证钢卷边部平直。带钢尾部离开精轧最后一个机架后，侧导板压力减小，转为位置控制，当尾部进入侧导板后，侧导板稍稍打开，避免尾部冲击；当带钢离开夹送辊后，侧导板打开到接受下一块带钢的开口度。位置压力位置位置 压下辊在卷取过程中，起到稳定带钢、防止甩尾的作用，在卷取中对防止带钢出现塔形有积极的作用，特别是对中厚规格、强度较高的钢种作用更为明显。 压下辊气缸销子 销子 热轧工艺基础卷取工艺塔形控制 张力及速度控制 卷取区域的张力速度控制主要包括：辊道的速度控制、夹送辊的速度及压力控制、助卷辊速度控制、卷筒速度控制等。它们之间相互关联、相互影响，组成了该区域的张力及速度控制系统，确保卷取过程的稳定，保证了卷取钢卷的外观质量。张力控制是通过对速度控制来完成的，速度的差异产生张力。张力的大小也是通过速度的超前滞后值决定的。 p 输出辊道的速度制度 （1）如果在输出辊道上没有带钢，所有辊道的速度都会设定为最后一架精轧机的速度加上一个超前值。每段辊道的超前值都不同。（2）当带钢在最后一架精轧机架还没进入卷取机时，所有的辊道将会以一个超前速度值运行，来调节精轧机和输出辊道之间带钢的张力保持带钢在输出辊道上张紧，以避免堆钢。（3）如果当张力已经通过卷筒建立起来，带钢仍然在最后一架活动精轧机架中时，速度参数值就会由超前速度值变为同步速度值。（4）当带钢离开最后一架精轧机架的前一架机架时，参数值就会由同步速度变为滞后速度来调节输出辊道和卷取机之间的张力保持带钢拉紧。 热轧工艺基础卷取工艺 p 夹送辊、助卷辊、卷筒的速度制度 当带钢进入夹送辊时，整个带钢的速度和张力控制如下。 （1）卷取开始时夹送辊以一个适当的超前速度运行。上夹送辊需要一个比下夹送辊稍微超前的速度运行帮助高速的带钢进入溜槽，此时由精轧末活动机架和夹送辊建立张力。助卷辊和卷筒各以一个超前速度运行。（2）当带钢进入卷取机后，夹送辊超前速度取消，速度降低，当开始卷取时，卷筒的参数值会加快超前速度来保证夹送辊和卷筒之间带钢的张力。助卷辊降低速度到一个正常运行速度值；（3）当带钢离开最后一架精轧机架时，夹送辊单元控制带钢的张力，卷筒开始以卷取机的速度参数运行（主速度），卷筒和夹送辊之间维持有一定的张力。（4）最后，当带钢尾部离开夹送辊时，卷取的张力由助卷辊和卷筒保持，此时助卷辊是以一个滞后速度来和卷筒维持张力的。 热轧工艺基础卷取工艺 卷取区域的踏步控制是指助卷辊对带钢带钢头部的一种控制方式。主要是针对超过一定厚度规格的带钢，防止在卷取时出现压痕。采用踏步控制对带钢的速度也有一定的要求，一般情况，当带钢速度大于7m/s，不宜采用踏步控制，以免在进行踏步控制时，因带钢速度快，系统计算角度出现误差，导致薄带钢头部在助卷辊卡钢。下面简单介绍头部控制的过程： 第1圈 第2圈助卷辊位置带钢表面 时间轴辊缝 第3圈 带钢头部进入夹送辊时，所有助卷辊摆到预设定位置以引导带钢缠绕卷筒，头部跟踪初始化，基于夹送辊带载重新计算头部位置。带钢头部进入第一个助卷辊，如果检测到压力冲击，控制闭环就会从位置环切到压力环，否则保持当前位置。带钢头部到达最后一个助卷辊时，2nd 和3rd 助卷辊的动作与1st 助卷辊相同。带钢头部再次接近1 st 助卷辊时，1st 助卷辊时切回位置控制，跳步到新的位置。带钢头部钢通过1st 助卷辊时，1st 助卷辊就切换到压力控制以保证第一圈卷紧。其余助卷辊依次动作直到卷筒带载张力成功建立，此后切换到位置控制助卷辊打开。 踏步控制 热轧工艺基础卷取工艺