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1、碳钢生产工艺概述宝钢股份不锈钢事业部冷轧厂,一、碳钢基础知识二、碳钢炼钢工艺及装备三、碳钢热轧工艺及装备四、碳钢冷轧工艺及装备,主要内容,1.碳钢定义碳钢也叫碳素钢，指含碳量w(C)小于2.11%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还有杂质元素Mn、Si（起固溶强化和脱氧的作用），S热脆，P冷脆，O、N、H塑性、韧性。碳钢的特点:冶炼加工容易成本低,应用广可热处理强化回火稳定性差淬透性差基本相强度低,韧性差不能满足特殊性能要求,一、碳钢基础知识,2.碳素钢的分类为了满足使用的需要，碳素钢有许多品种，为了生产、使用和管理必须对碳素钢进行分类并确定钢的牌号。碳素钢的分类：.按钢中碳含量的多少分，可分为：低
2、碳钢w(C)0.25中碳钢0.25w(C)0.6高碳钢w(C)0.6.按钢的质量分，可分为：普通钢w(S)0.055，w(P)0.045优质钢w(S)0.040，w(P)0.040高级优质钢w(S)0.030，w(P)0.035,.按钢的用途分，主要有：碳素结构钢优质碳素结构钢碳素工具钢一般工程用铸造碳素钢件碳素结构钢用来制造各种工程构件和机器零件，碳素工具钢用来制造各种刀具、量具、模具。.按炼钢时的脱氧程度分，可分为：沸腾钢是脱氧不彻底的钢，代号F。镇静钢是脱氧彻底的钢，代号Z。半镇静钢是脱氧程度介于沸腾钢和镇静钢之间，代号为b。特殊镇静钢进行脱氧的钢，代号为TZ。,3.碳素钢的钢号、命名方
3、法和主要用途.碳素结构钢这类钢主要用于各类工程，应用量很大。对这类钢通常是热轧后空冷供货。用户一般不需要再进行热处理而是直接使用。所以，这类钢的钢号主要是以其力学性能中的屈服点来命名。具体命名方法如下：标志符号Q+最小s值等级符号+脱氧程度符号。这类钢的标志符号Q来源于屈服点的汉语拼音字头Q。等级符号是指这类钢所独用的质量等级符号。也是按S、P杂质多少来分。以A、B、C、D四个符号代表四个等级。其中：A级w(S)0.05，w(P)0.045B级w(S)0.045，w(P)0.045C级w(S)0.04，w(P)0.04D级w(S)0.035，w(P)0.035,这类钢中质量等级最高级（D级），
4、达到了碳素结构钢的优质级。其余A、B、C三个等级均属于普通级范围。从这类钢的钢号中，人们可以直接知道钢的最低屈服点，质量等级和脱氧程度，用起来很方便。例如，Q235-AF，此钢s235Mpa，质量等级为A级（S、P杂质含量较多），脱氧不充分的沸腾钢。这类钢中共分五个强度等级，见表5-3。这类钢适用于一般工程结构所需的热轧钢板、钢带、钢管、盘条、型钢、棒钢等，可供焊接、铆接、栓接等构件使用。其中:Q195、Q215-A、Q215-B碳的含量较低、塑性好、强度低。一般用于螺钉、螺母、垫片、钢窗等强度要求不高的工件。Q235-A、Q255-A可用于农机具中不太重要的工件。如拉杆、小轴、链等。也可常用
5、建筑钢筋、钢板、型钢等。Q235-B、Q255-B可作为建筑工程中质量要求较高的焊接构件。在机械中可用作一般的转动轴、吊钩、自行车架等。Q235-C、Q235-D质量较好，可作一些较重要的焊接构件及机件。Q255、Q275强度较高，可作摩擦离合器、刹车钢带等。,牌号：Q195、Q215、Q235、Q255、Q275成分特点：低C，高S、P性能特点：冶炼容易工艺性好冶金质量差机械性能低使用状态：热轧空冷SF用途：工程结构件（钢板、钢筋、型钢等）普通机械零件（少）w(C)低时可用作焊接、铆接件等；重要零件用Q235C、Q235D,日本牌号（JISG）SPHC、SPHD、SPHESSteel PPl
6、ate HHeatC一般用热轧钢板及钢带D冲压用热轧钢板及钢带E深冲用热轧钢板及钢带SS400S表示钢，S结构用，数值抗拉强度SM490A、S15CM中碳，15平均碳含量，C优碳,.优质碳素结构钢这类钢中磷、硫等有害杂质含量较低，夹杂物也少，化学成分控制较严格，质量较好。常用于较为重要的机件。可以通过各种热处理调整零件的力学性能。出厂状态可以是热轧后空冷，也可以是退火、正火等状态。随用户需要而定。这类钢的钢号很简单，如，45表示该钢的wc=0.45，即碳的质量分数为万分之四十五。这类钢中有三个钢号是沸腾钢，其钢号尾部标有F。如08F。这类钢中有些是锰的质量分数超出一般规定的锰杂质含量。其钢号尾
7、部标有元素符号Mn。如65Mn。这类钢仍属于优质碳素结构钢，不要误认为是合金钢。优质碳素结构钢总共有31个钢号。含有低碳钢、中碳钢和高碳钢。随着钢中的碳的质量分数的不同，具有不同的力学性能，可作重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等。其中08F材料塑性好，常用来制作冷冲压零件。一般需要热处理。,例如：08F钢碳的质量分数低塑性好，强度低。可用于各种冷变形加工成型件。1025等低碳钢焊接性和冷冲压工艺性好，可用来制造各种标准件、轴套、容器等。也可通过适当热处理（渗碳、淬火、回火）制成表面高硬度、心部有较高韧度和强度的耐磨损耐冲击的零件。如齿轮、凸轮、销轴摩擦片、水泥钉等。45等中碳钢通过适当热处理
8、（调质、表面淬火等）可获得良好的综合力学性能的机件及表面耐磨、心部韧性好的零件。如传动轴、发动机连杆、机床齿轮等。高碳碳素结构钢经适当热处理后可获得高的e和屈强比，以及足够的韧性和耐磨性。可用于制造小线径的弹簧、重钢轨、轧辊、铁锹、钢丝绳等。,牌号：08、10、15、20、75、80、85成分特点：w(C)：0.08%0.85%C，S、P0.04%性能特点：冶金质量较好()、ak淬透性回火稳定性使用状态：使用前一般都要经过热处理（渗碳、淬火、回火等）用途：较重要的零件，如齿轮、轴、连杆、弹簧等,.碳素工具钢这类钢是碳的质量分数在0.651.35的碳素钢。主要用于制作各种小型工具。可进行淬火、低
9、温回火处理获得高硬度、高耐磨性。分为优质级(w(S)0.03，w(P)0.035)和高级优质级（w(S)0.02，w(P)0.03）两大类。这类钢号命名的方法是：标志符号T加上碳的质量分数的千分值。如T10。T是碳字的汉语拼音字头。10表示w(C)=1.0，即碳的质量分数千分之十。对于高级优质的碳素工具钢须在钢号尾部加“A”，如T10A。优质级的不加质量等级符号。这类钢锰的质量分数都严格控制在0.4以下。个别钢为了提高其淬透性，锰的质量分数的上限扩大到0.6，这时，该钢号尾部要表出元素符号Mn。如T8Mn以有别于T8。可用作制造各种刃具、量具、模具。,牌号：T7 T8T9T12 T13成分特点
10、：高C(0.65%1.35%)，低S、P性能特点：高H，工作温度低时有较好的耐磨性；工艺性好，淬透性低，热硬性差使用状态：锻造球化退火机加工淬火+低温回火用途：尺寸小、形状简单、低速、硬度高的工具T7、T8、T9、T10、T11、T12、T13韧性高 硬度高T7、T8：冲头、凿子、锤子T9、T10、T11：钻头、刨刀、丝锥、手锯条等刃具及冷作模具T12、T13：锉刀、刮刀等刃具及量规、样套等量具。,.一般工程用铸造碳素钢在工业生产中会遇到一些形状复杂的零件，不便锻压制成毛坯用锻压制成毛坯。而铸铁又保证了塑性的要求，这时可采用铸钢件。这类钢按GB11352-89规定了五个钢号，其命名方法是：标志
11、符ZG+最低s值-最低b值。例如：ZG340-640。其中ZG是铸钢这两个字的汉语拼音的字头。前面数字340是指该钢的屈服强度（0.2）不小于340Mpa。后面的数字640是指该钢的抗拉强度（b）不低于640Mpa。铸钢的铸造工艺差，易出现浇不到、缩孔严重、晶粒粗大等缺陷。为了提高钢液的流动性，浇注温度很高，但易使铸钢件中出现过热的魏氏组织。所谓魏氏组织是指在原来粗大的奥氏体晶粒内随温度下降而相变产生的粗大铁素体针。使钢的塑性、韧性变坏。魏氏组织可以通过完全退火得到消除。,4.低合金结构钢（普通低合金钢）成分特点：低C(w(C)0.2%)、低合金(Wme3%)me的作用:提高铁素体的强度细化晶
12、粒增加珠光体比例，并使之细化弥散强化提高耐蚀性脱硫、去气，使钢材净化，改善韧性和工艺性能性能特点：(s)高，s/b高，减重20%30%具有良好的塑性和韧性具有较高的冷加工成形性具有良好的可焊性、耐蚀性用途：强度较高的工程结构件,5.按制造加工形式分.铸钢铸钢是指采用铸造方法而生产出来的一种钢铸件。铸钢主要用于制造一些形状复杂、难于进行锻造或切削加工成形而又要求较高的强度和塑性的零件.锻钢锻钢是指采用锻造方法而生产出来的各种锻材和锻件。锻钢件的质量比铸钢件高，能承受大的冲击力作用，塑性、韧性和其他方面的力学性能也都比铸钢件高，所以凡是一些重要的机器零件都应当采用锻钢件.热轧钢热轧钢是指用热轧方法
13、而生产出来的各种热轧钢材。大部分钢材都是采用热轧轧成的，热轧常用来生产型钢、钢管、钢板等大型钢材，也用于轧制线材,.冷轧钢冷轧钢是指用冷轧方法而生产出来的各种冷轧钢材。与热轧钢相比，冷轧钢的特点是表面光洁、尺寸精确、力学性能好。冷轧常用来轧制薄板、钢带和钢管.冷拔钢冷拔钢是指用冷拔方法而生产出来的各种冷拔钢材。冷拔钢的特点是：精度高、表面质量好。冷拔主要用于生产钢丝，也用于生产直径在50mm以下的圆钢和六角钢，以及直径在76mm以下的钢管,铁矿石,石灰石,焦碳,高炉,转炉,真空脱气,精炼,喷粉,搅拌,电磁搅拌,连铸坯,表面清除,热轧酸洗涂油钢卷,冷轧钢卷,冷轧钢板,冷轧钢卷,彩涂钢卷,冷轧钢卷
14、,电镀锌钢卷,连退,热镀锌,罩式炉,精整,电解清洗,横切线,纵切线,重卷线,平整线,连续彩涂线,重卷线,电镀锌线,冷轧,酸洗,酸轧,热轧,炼钢的方法，一般可分为:转炉炼钢、平炉炼钢和电炉炼钢三种方法。炼钢目的：除去生铁中多余的碳和大量杂质元素，使其化学成分达到钢的要求。一般经过：脱碳、脱磷、脱硫、脱氧；去除有害气体和夹杂；调温处理；调整成分炼钢过程通过供氧、造渣、加合金、搅拌、升温等手段完成炼钢基本任务。氧气顶吹转炉炼钢过程，主要是降碳、升温、脱磷、脱硫以及脱氧和合金化等高温物理化学反应的过程，其工艺操作则是控制供氧、造渣、温度及加入合金材料等，以获得所要求的钢液，并浇成合格钢钢锭或铸坯。,二
15、、碳钢炼钢工艺及装备,1.转炉炼钢法这种炼钢法使用的氧化剂是氧气。把空气鼓入熔融的生铁里，使杂质硅、锰等氧化。在氧化的过程中放出大量的热量（含1%的硅可使生铁的温度升高200摄氏度），可使炉内达到足够高的温度。氧气顶吹转炉炼钢法反应速度快，生产率高，不需要燃料,热效率高，成为冶金史上发展最迅速的新技术，并逐渐取代平炉成为炼钢方法的主流。转炉主体设备是实现炼钢工艺的主要设备，它由炉体（炉口、炉身和炉底）、炉体支撑装置和炉体倾动机构等组成。,2.平炉炼钢平炉炼钢使用的氧化剂通入的空气和炉料里的氧化物，（废铁，废钢，铁矿石）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所
16、提供。平炉炉体由上、下两部分组成。上部包括熔炼室、炉头，下部结构包括沉渣室、蓄热室、换向阀及排烟系统等。3.电炉炼钢利用石墨电极和金属炉料之间形成的电弧高温(通常50006000)加热和熔化金属，金属熔化后加入铁矿石、熔剂等，并吹氧，以加速钢中的碳、硅、锰、磷等元素的氧化。当碳、磷含量合格时，扒去氧化性炉渣再加入石灰、萤石、电石、硅铁等造渣剂和还原剂，形成高碱度还原渣，脱去钢中的氧和硫。电弧炉的炉体由金属构件和耐火材料砌成的炉衬两部分组成，分为炉壳、炉盖、倾动机构、电极装置、炉顶装料系统、电炉电气设备等。,连续铸钢钢水直接铸成接近最终产品尺寸的钢坯。这一想法经过一百多年的努力探索，终于使该技术
17、在本世纪70年代开始大规模用于实际，并逐步形成了今天的连铸技术。主要设备由钢包、中间包、结晶器、结晶器振动装置、二次冷却和铸坯导向装置、拉坯矫直装置、切割装置、出坯装置等部分组成。,连铸机的机型及其特点按结晶器是否移动可以分为两类：一类是固定式结晶器（包括固定振动结晶器）的各种连铸机，如立式连铸机、立弯式连铸机、弧形连铸机、椭圆形连铸机、水平式连铸机等；另一类是同步运动式结晶器的各种连铸机。这种机型的结晶器与铸坯同步移动，铸坯与结晶器壁间无相对运动，适合于生产接近成品钢材尺寸的小断面或薄断面的铸坯,如双辊式连铸机、双带式连铸机、单辊式连铸机、单带式连铸机，轮带式连铸机等。按铸坯断面形状分为:方
18、坯连铸机、圆坯连铸机、板坯连铸机、异型连铸机、方/板坯兼用型连铸机等.按钢水的静压头可分为:高头型、低头型和超低头型连铸机等。,连续铸钢的优越性简化了工序，缩短了流程省去了脱模、整模、钢锭均热、初轧开坯等工序。由此可节省基建投资费用约40%，减少占地面积约30%，劳动力节省约70%。提高了金属收得率采用模铸工艺，从钢水到钢坯，金属收得率为84%88%，而连铸工艺则为95%96%，金属收得率提高10%14%。降低了能源消耗采用连铸工艺比传统工艺可节能1/41/2。生产过程机械化、自动化程度高设备和操作水平的提高，采用全过程的计算机管理，不仅从根本上改善了劳动环境，还大大提高了劳动生产率。提高质量
19、，扩大品种几乎所有的钢种均可以采用连铸工艺生产，如超纯净度钢、硅钢、合金钢、工具钢等约500多个钢种都可以用连铸工艺生产，而且质量很好。,三、碳钢热轧工艺及装备,精轧机组,层流冷却,卷取机,板坯加热炉,粗轧,飞剪,热轧是将材料加热到再结晶温度以上进行轧制，热轧变形抗力小，塑性较差或变形量大，生产效率高，适合轧制较大断面尺寸，塑性较差或变形量较大的材料。当前热轧板带主要有两种生产方式，即传统热连轧和薄板坯连铸连轧。传统热连轧工艺过程主要包括原料选择及加热、轧制、冷却及卷取、精整。工艺流程：原料准备加热除鳞定宽粗轧（调头尾）保温（补热）剪头尾除鳞精轧层流冷却卷取热轧卷（检查、打捆、喷印、包装）平整
20、热轧卷热轧产品具有强度高，韧性好，易于加工成型及良好的可焊接性等优良性能，被广泛应用于船舶、汽车、桥梁、建筑、机械、压力容器等制造行业。,1）原料及加热原料：连铸坯。卷重大，提高轧机的产量和收得率。加热炉：由于板坯长，炉子宽度较长。2）粗轧任务：大幅度减小轧件的厚度，调整和控制宽度，清除一次氧化铁皮（中间带坯）设备组成：除鳞设备、定宽压力机、立辊轧机、粗轧水平轧机，辅助设备有工作辊道、侧导板、测温仪、测宽仪等。布置形式：半连续式：粗轧机组由2架可逆式轧机组成全连续式：粗轧机组由6架轧机组成，每架轧制一道，全部为不可逆式，后两架可（也可不）实现连轧3/4连续式：粗轧机组由一架可逆式轧机和三架不可
21、逆式轧机所组成,最后两个机架用近距离布置使轧件形成连轧,3）中间保温设备作用：减少轧件在输送辊道上的温降以节约能源。保温设备种类：绝热保温罩：安装在辊道的上方，利用逆辐射原理保温原理：以耐火材料做成绝热毡，受热的一面覆以金属屏膜，受热时金属膜迅速升至高温，然后做为发热体将热量逆辐射返回给钢坯。特点：结构简单、成本低，可停留8min待轧补偿加热炉（器）：主要进行边角补热热卷箱：热卷箱安装在粗轧机与精轧机之间，具有减少带坯首尾温差、降低生产投资、提高产品机械性能等优点。,4）精轧任务：精轧机是热带钢连轧线上的核心设备，控制成品的厚度精度、板形、表面质量和性能，是决定产品质虽的主要工序。主要设备组成
22、：包括切头飞剪前辊道、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、精轧除鳞箱、精轧机前立辊轧机、精轧机、活套装置等精轧机进出口导板、精轧机除尘装置、精轧机换辊装置、测温仪（入出口）、测宽仪、测厚仪、厚度自动控制系统、板形控制系统等。轧机的各种先进技术几乎都集中在精轧机组上，如精轧除鳞箱、边部加热器、AGC系统、弯辊系统、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装置、在线磨辊装置(ORG)、工作辊轴移(WRS)技术等。,PC轧机定义：上下辊交叉一定角度来改变辊缝形状的轧机。交叉方式：对辊交叉、工作辊交叉、支承辊交叉如图所示的上下工作辊与
23、支承辊成对交叉。成对辊交叉：将上工作辊和上支撑辊为一对，将下工作辊和下支撑辊为一对，两对辊之间进行很小角度的交叉。它最适用于轧制宽带钢。交叉角度越大，工作辊缝凸度越小。交叉角一般为01.20。,PC轧机的特点：凸度控制能力很大。（凸度控制范围为01.4mm）凸度控制的核心部分模型简单，最适合在线动态控制，反映快速；精轧机轧辊原始辊型具有一种曲线即可，不必研制多种辊型的轧辊，备辊量少。,5）轧后的冷却及卷取层流冷却：为了获得良好机械性能的热轧带钢，终轧后要进行水冷，使带钢迅速冷却到所要求的卷取温度。冷却方式：层流冷却、水幕冷却、高压喷水冷却。层流冷却系统依据带钢钢种、规格、温度、速度等工艺参数的
24、变化，对冷却的物理模型进行预设定，并对适应模型更新，从而控制冷却集管的开闭，调节冷却水量，实现带钢冷却温度的精确控制。典型的层流冷却冷却方式有：前段冷却、后段冷却、均匀冷却和两段冷却。主要设备组成：层流冷却装置分为主冷却段和精调段。卷取机功能：将精轧机组轧制的带钢以良好的卷形，紧紧地无擦伤地卷成钢卷。设备组成：入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。数量：一般23台就能满足生产要求。,6）精整热带钢生产精整作业线内容：平整、横切、纵切、分卷等平整目的：改善钢板的板形和消除局部的厚度差。,平整机组1-开卷机；2-直头机；3-侧导辊；4-四辊式平整机；5-下切剪；6-侧导辊；7-导辊；8-张力
25、卷取机,热轧生产中的新技术(1)铁素体轧制技术。概念：粗轧在全奥氏体状态下完成，然后通过精轧机和粗轧机之间的超快速冷却系统使带钢的温度在进入第一架精轧机前降低到Ar3以下，完成相变，形成铁素体进行精轧。优点：采用低的加热温度，节约能源，提高加热炉生产率；进入精轧机组的轧件温度低，氧化铁皮量少，降低了工作辊的磨损；克服在两相区轧制的危害；（因奥氏体轧制时温降大，有时进入两相区）提高轧机的生产效率；（增大压下，减小道次）生产更薄规格的热轧带钢；（铁素体较软）为冷轧提供冲压性能更高的带钢。,(2)半无头轧制技术。概念：连铸坯加热后焊接在一起，进入轧机，轧后的带钢由高速飞剪分切成所要求重量的钢卷。优点
26、：保持高速轧制，轧机生产率大大提高；机架间带钢张力保持稳定，使带钢厚度及平直度偏差减小减少了穿带和甩尾次数，减少了对轧辊的冲击和损害；减少了单块轧制时因带钢头尾形状不良所带来的废品量，成材率高；(3)在线磨辊技术（ORG）轧辊在线磨削装置(ORG)的主要功能是消除轧辊表面在服役期中的不均匀磨损，以利于自由程序轧制的实现。ORG由多对砂轮组成的轧辊研磨机，设置于精轧机各机架上、下轧辊轧件人口处或出口处，在轧制间隙或轧制过程中用来在线修磨轧辊辊型，以便其保持较高的辊型精度和表面粗糙度。(4)润滑轧制技术概念：在轧制过程中，向轧辊辊面喷涂一种特殊轧制油，通过辊子的旋转，将润滑剂带入变形区，使轧辊及轧
27、材表面形成一层极薄的油膜。优点：油膜改变了变形区的变形条件，降低了轧制力，减少了轧辊的磨损，提高了产品的表面质量。,薄板坯连铸连轧工艺技术薄板坯连铸连轧是将传统的炼钢厂和热轧厂紧凑的压缩并流畅地结合在一起。采用近终形连铸技术，在保证成品钢材质量的前提下，尽量缩小铸坯的断面来取代压力加工。（1）薄板坯连铸连轧的优点：工艺简化，设备减少，生产线短。生产周期短。节约能源，提高成材率。更有利于生产薄带和超薄带钢（2）实现薄板坯连铸连轧的主要条件：具备高温无缺陷板坯的生产技术。连铸机具有板坯在线调宽技术。炼钢、连铸机、热连轧机操作高度稳定,薄板坯连铸连轧工艺,炼钢炉,炉外精炼装置,薄板坯连铸机,温度流量
28、衔接装置,热连轧机,柔性工艺装置,刚性工艺装置,.CSP工艺技术(Compact Strip Production)CSP工艺也称紧凑式热带生产工艺。CSP生产工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯连铸机剪切机辊底式隧道加热炉粗轧机(或没有)均热炉(或没有)事故剪高压水除鳞机小立辊轧机(或没有)精轧机输出辊道和层流冷却卷取机。,1回转台；2钢包；3中间罐；4连铸机；5剪切机；6加热炉；7除鳞机；8粗轧机；9加热炉；10事故剪；11除鳞机；12精轧机；13层流冷却；14卷取机；15预留卷取机主要设备组成：CSP连铸机、辊底式加热炉、精轧机、层流冷却及地下卷取机。生产钢种：超低碳、低碳钢、
29、中碳钢、低合金结构钢等。,.ISP工艺技术(Inline Strip Production)ISP工艺也称在线热带钢生产工艺。ISP生产线的工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢钢包精炼连铸机大压下量初轧机剪切机感应加热炉克日莫那炉热卷箱高压水除鳞机精轧机输出辊道和层流冷却卷取机。,1中间包；2结晶器；3液芯压下；4除鳞机；5预轧机；6剪切机；7感应加热炉；8热卷箱；9事故剪；10除鳞机；11精轧机；12层流冷却；13卷取机,ISP主要技术特点：采用了液芯压下和固相铸轧技术。铸机采用平行板式结晶器，并发展成带小鼓肚的橄榄球状。采用感应加热与热卷箱均热的衔接技术。ISP工艺的优点：生产线布置紧凑，总长度
30、仅为200米左右。采用了采用了液芯压下和固相铸轧技术，薄板坯厚度规格变化大，加大了生产的灵活性，并可生产中板。（不进入精轧机即可）热卷箱可提供9min的缓冲时间。并允许铸轧过程和精轧过程各以不同的速度同时进行，使精轧机以最佳的轧制速度和温度完成轧制过程。热卷箱开卷后首尾倒换，板卷温度均匀，精轧机不用升速轧制，操作简化，厚度均匀。,.FTSR工艺技术(Flexible Thin Slab Rolling)FTSR工艺(Flexible Thin Slab Rolling)被称之为生产高质量产品的灵活性薄板坯轧制工艺。FTSR工艺流程一般为：电炉或转炉炼钢钢包精炼薄板坯连铸机旋转式除鳞机剪切机辊底
31、式隧道式加热炉二次除鳞机立辊轧机粗轧机三次除鳞装置精轧机输出辊道和带钢冷却段卷取机。,.CONROLL工艺技术CONROLL工艺是奥钢联工程技术公司开发的用于生产不同钢种的连铸连轧生产工艺。CONROLL工艺流程为：常规连铸机板坯热装(或直接)进步进梁式加热炉带立辊可逆粗轧机精轧机架输出辊道和层流冷卷取机。,1钢包加热炉；2电炉；3AOD；4传送车；5连铸机；6加热炉；7立辊轧机；8粗轧机；9精轧机；10卷取机,.QSP工艺技术QSP技术是日本住友金属开发出的生产中厚板坯的技术，开发的目的在于提高铸机生产能力的同时生产高质量的冷轧薄板。QSP工艺生产流程一般为：电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯连
32、铸机剪切机辊底式隧道加热炉立辊轧边机粗轧机高压水除鳞机精轧机卷取机。,1单流连铸机；2软压下装置；3剪切机；4隧道式加热炉；5立辊轧边机；6初轧机、除鳞机；7除鳞机；8精轧机；9卷取机,.TSP工艺技术Tipping Somsung Process倾翻带钢技术，简称TSP。TSP工艺流程一般为：电弧炉(AC或DC）或转炉炼钢钢包精炼薄板坯连铸机步进式加热炉高压水除鳞机立辊轧边机单机架斯特克尔轧机层流冷却卷取机。特点：该工艺流程简化、紧凑，省掉了粗轧机，采用了传统的板坯连铸技术，用平行板型结晶器，生产100250mm厚、宽9002500mm的板坯，均热后进炉卷轧机，生产1.52.0mm的热轧带卷
33、。,1电弧炉；2钢包精炼炉；3连铸机；4均热炉；5卷取机；6立辊轧边机；7单机架斯特克尔轧机；8层流冷却；9成品带卷,.CPR工艺技术(Casting Pressing Rolling)CPR工艺即铸压轧工艺，用于生产厚度小于25mm的合金钢和普碳钢热轧带材。它利用浇铸后的大压下(60%的极限压下量)，仅使用一组轧机，最终可生产厚度为6.0mm的薄带卷，也可生产低碳钢、管线钢、铁素体和奥氏体不锈钢及高硅电工钢等。该生产线包括一台连铸机、一台感应炉、除鳞机、一台四辊轧机。工艺流程示意为：电炉或转炉炼钢钢包精炼炉薄板坯铸压轧感应加热炉旋转式高压水除鳞机精轧机层流冷却卷取机。,1结晶器；2挤压辊；3
34、轧制辊；4感应炉；5除鳞区；6轧机；7冷却区；8卷取机,薄板坯连铸连轧的关键技术1)结晶器：为提高薄板坯连铸单流产量及提高铸坯质量，结晶器已由传统的平行板型演化成现在的漏斗型乃至全鼓肚型，以利于浸入式水口的插入及保护渣的熔化。2)浸入式水口：浸入式水口的开发，其中包括形状、出口角度、材质等，在薄板坯连铸工艺中也别具特点。3)保护渣技术：保护渣技术要求熔点低、黏度低且流动性强的渣系才行，中空颗粒渣能保证结晶器内器壁与铸坯间很快地形成稳定、可控的保护渣膜，起到良好的润滑作用。4)铸轧技术。铸轧技术是薄板坯连铸连轧工艺的关键技术。铸轧技术的内涵包括液芯轻压下和液固相的轧制两方面。铸轧温度、轧制压力、
35、铸轧速度和冷却强度必须自动检测，由计算机通过数学模型进行自动控制。,5)动态软压下技术。动态软压下是指薄板坯连铸技术中每一个软压下扇形段由液压缸各自进行位置控制，根据拉坯速度、产品质量、拉坯力等动态调节。动态软压下可以在理想的时机进行压下，使铸坯受挤压而不破裂，改善铸坯组织，提高质量。6)高压水除鳞。薄板坯表面积大易出现二次氧化，生成氧化铁皮，如不及时清除，会与轧辊在高温下接触，不仅损坏轧辊，也常因轧制速度远高于浇铸速度而将氧化铁皮轧入。为此，各种薄板坯连铸机的设计方案都对除鳞给予了相当重视，都将除鳞机布置在粗轧机前进而在进入加热炉前、精轧前再次除鳞，除鳞装置有高压水、旋转高压水多种类型，其水
36、压从1020MPa提高至40MPa。7)加热方式。大多采用均热炉的加热方式，炉内布置内芯冷却的耐热辊道，保温效果好。均热炉又有辊底式、隧道式、丛进梁式几种。8)精轧机组。从投资额来分析，薄板坏连铸连轧生产线中连铸机部分占30，轧机部分则占70。现有的各种类型的精轧机组有4机架、5机架、6机架乃至7机架(美国阿克梅钢公司)，其生产能力均可达135万一200万吨/a，大大超过薄板坯连铸机单流生产能力。目前精轧机组均配有轧辊轴向移动、板形平整度、厚度在线调控、轧辊表面热凸度控制等装置，轧制1.00mm甚至更薄的热轧带眷已不成问题，关键的问题是如何发挥出投资比例如此大的轧机能力。就其经济效益来讲，薄板
37、坏这铸应配置两流才能与一套热连轧机组队匹配，同时薄板坯连铸机的值速也应最大限度地提高，薄板坯连铸连轧的高温、高速、连续生产的衔接技术仍有待继续开发。,冷轧薄钢板的技术要求1、尺寸精度高板带钢尺寸精度包括厚度、宽度、长度精度。尺寸精度主要是指厚度精度，因为它不仅影响到使用性能，而且在生产中难度最大。2、板形平坦，无浪形瓢曲由于板带钢既宽且薄，对不均匀变形的敏感性又特别大，所以要保持良好的板形就很不容易。板带愈薄，其不均匀变形的敏感性越大，保持良好板形的困难也就愈大。显然，板形的不良来源于变形的不均，而变形的不均又往往导致厚度的不均，因此板形的好坏往往与厚度精确度也有着直接的关系。3、表面质量好钢
38、板表面不得有气泡、结疤、拉裂、刮伤、折叠、裂缝、夹杂和压入氧化铁皮等缺陷，因为这些缺陷不仅影响轧件的外观形象，而且往往破坏钢板的物理性能或成为产生破裂和锈蚀的缺陷源，成为应力集中的薄弱环节。4、较好的综合性能除了有良好的工艺性能，甚至除了有一定的强度和塑性以外，还要求保证一定的化学成分，保证良好的焊接性能、常温或低温冲击韧性或一定的冲压性能，保证一定的金相组织及各向组织均匀性等。,四、碳钢冷轧工艺及装备,冷轧是在室温下对材料进行轧制。与热轧相比，冷轧产品尺寸精度高，表面光洁，机械强度高。冷轧变形抗力大，适于轧制塑性好，尺寸小的线材、薄板材等。优点：轧制速度高（可达40m/s以上），道次压下率大
39、，产品表面光洁、板形平直、尺寸精度高和机械性能好。工艺特点：（1）轧制温度低，在轧制过程中将产生不同程度的加工硬化，有时需要多个轧程。冷轧时，尤其是轧较硬较薄的带钢时，如何减小轧制力是一个需要解决的问题，办法一是采用多辊轧机，减小工作辊直径，并采用大张力轧制；二是在冷轧中途进行中间软化退火。在每两次软化退火之间完成的冷轧过程叫一个轧程。带钢钢质越硬，成品越薄，所需轧程越多。当然，我们希望在一个轧程完成整个冷轧过程，以免进行中间软化退火。（2）采用大张力轧制冷轧中张力的作用主要是：防止带钢在轧制过程中跑偏（即保证正确对中轧制）；使带钢保持平直，改善板形；减轻轧件三向受压的应力状态，降低变形抗力，
40、进而降低轧制力，减小轧辊弹性压扁，以利于轧制更薄的产品；适当调整各架主电机负荷。（3）工艺润滑为保证轧后带钢有高的表面质量和板形，除采用高质量轧辊外，还要采用工艺润滑和冷却。工艺润滑主要作用是减小金属的变形抗力，同时也有降低轧件的变形热、冷却轧辊及改善板形的作用。工艺润滑剂有轧制油和乳化液两大类。,冷轧生产线酸洗机组冷轧机组罩式炉连续退火机组热镀锌（锡、铝）机组电镀锌机组彩涂机组精整机组,现代冷轧薄板生产通常的生产工艺是：酸洗、冷轧、退火、涂镀、平整、精整(横切、纵剪、重卷)、成品(板、卷)、包装。一般有以下专业生产机组：,冷轧薄钢板生产工艺发展第一类是单一全连续轧机这类轧机就是在常规的冷连轧
41、机的前面设置焊接机、活套等机电设备使冷轧带钢不间断地轧制，这种单一轧制工序的连续化称为单一全连续轧制。第二类是联合式全连续轧机将单一全连轧机再与其他生产工序的机组联合，称为联合式全连轧机，若单一全连轧机与后面的连续退火机组联合即为退火联台式全连轧机；全连轧机与前面的酸洗机组联合、即为酸洗联合式全连轧机，目前世界上酸洗联合式全连轧机较多，发展较快，是全连轧的一个发展方向。第三类是全联合式全连续轧机这是最新的冷轧生产工艺流程。单一全连轧机与前面酸洗机组和后面的连续退火机组(包括清洗、退火、冷却、平整、检查工序)全部联合起来，即为令联合式今连轧机。,1.酸洗机组从热轧厂运送来的热轧带钢卷，是在高温下
42、进行轧制和卷取的，带钢表面由在该条件下生成的氧化铁皮，能够很牢固地覆盖在带钢的表面上，并掩盖着带钢表面的缺陷。若将这些带着氧化铁皮的带钢直接送到冷轧机去轧制，则其一，在大压下量的条件下进行轧制，会将氧化铁皮压入带钢的基体。影响冷轧板的表面质量及加工性能，甚至造成废品；其二，氧化铁皮破碎后进入冷却润滑轧辊的乳化液系统，会损坏循环设备，缩短乳化液的使用寿命：其三，会损坏表面粗糙度很低、价格昂贵的冷轧辊。因此，带钢在冷轧之前，一般用盐酸清除其表面氧化铁皮，并除掉有缺陷的带钢。清除带钢表面氧化铁皮及切掉有缺陷部分的带钢这一工序通常由酸洗机组来完成，带钢酸洗设备目前有3种形式，即半连续酸洗机组、连续卧式
43、酸洗机组和连续塔式酸洗机组。工艺流程：上料开卷矫直切头切尾焊接入口活套拉矫酸洗漂洗烘干平整出口活套剪边涂油卷取。1986午，德国波鸿钢铁公司首次采用紊流酸洗技术生产冷轧带钢，并取得成功。经生产实践证明，紊流酸洗技术与深槽、浅槽酸洗技术相比，具有酸洗时间短、酸洗产生的废酸量少、表面质量洁净，设备重量轻等优点。热轧酸洗板用作各类基板，广泛应用于汽车制造、冷压件、结构件等。,2.冷轧机组冷轧是冷轧带钢生产中一个最重要的工序。热轧带钢经过一定程度的冷轧变形获得了厚度很薄、尺寸精确、表面光洁和板形平直的冷硬状态带钢，再经过以后热处理和精整就能使带钢具有良好的力学性能和加工性能或优良的电磁性能。另外，镀徐
44、层处理还可使得带钢具有良好的抗腐蚀性能，从而使冷轧带钢在汽车、仪表、家用电器、食品罐头、轻工和建筑等行业中得到极为广泛的应用。因此，冷轧工序的工艺设备条件也就决定了该冷轧带钢厂的规模和技术质里水平。工艺流程：上料开卷矫直切头切尾焊接入口活套飞剪轧制飞剪卷取。,CVC轧机,CVC轧机是把一对轧辊（一般为工作辊）磨削成完全一样的花瓶状（S状），成对放置，凸度位置相差180，通过上下两个轧辊沿轴向反向移动，即可实现轧辊凸度的连续可变。移动方向不同，可得到凸形或凹形的辊缝。CVC-4轧机的结构特点：1液压压下、2工作辊横移、3工作辊弯辊、4HS、5精细冷却,CVC-6轧机的结构特点：工作辊弯辊HS中间
45、辊弯辊中间辊横移液压压下精细冷却CVC轧机控制特点：板凸度控制能力强；边浪、中浪控制能力强；边部减薄控制能力差；复合浪控制能力差；受热凸度和磨损影响大；受轧制力波动影响大；,HC轧机HC轧机是由日本日立公司开发的一种高性能的板形控制轧机，是在四辊式轧机的工作辊和支撑辊之间加一个辊端带锥度的中间辊并作横向移动的六辊轧机。（1）HC轧机形式：六辊HC轧机、四辊HC轧机（2）控制原理：消除四辊轧机轧制带钢时，在板宽以外工作辊与支撑辊接触的有害接触区。（3）优点：具有高的刚度稳定性板形控制能力高于普通四辊轧机。减小带钢边部减薄和边裂。板形控制能力强。大压下轧制。由于HC六辊轧机可以使用小辊径，有利于实
46、现大压下量轧制。通过轧辊的周期横移可以分散工作辊的磨损及热凸度（4辊HC轧机）。,UCM轧机,UCM轧机是由日本三菱-日立公司在其HCM轧机的基础上发展起来的一种6辊轧机(见图)，为新一代冷轧机之一，近年来在世界宽带钢冷轧机生产线上受到广泛青睐和应用。它相比于HCM轧机增加了中间辊弯辊系统，其中间辊不仅能轴向移动还设有正负弯辊，以进一步提高带钢凸度和带钢平直度的控制能力。,UCM轧机特点,(1)采用工作辊正负弯辊缸分开设置，响应快、过渡平滑。UCM轧机通过中间辊的轴向移动，提高工作辊的刚性，减少工作辊的挠度，使工作辊正负弯辊留有充分的裕量，进行即时调节。(2)辊形控制范围大，带钢板形稳定性好，
47、可以显著提高带钢平直度。通过中间辊的串动再配合工作辊和中间辊的弯辊，无论是单一浪形，还是复合浪形都可以得到高质量的板形控制。(3)可减少带钢边部减薄和减少边裂宽度，减少切边损失，提高成材率。(4)可采用小直径工作辊，大压下量，减少轧制道次和轧机数量，实践证明4机架UCM轧机比常规5机架4辊连轧机具备更强的轧制能力。(5)凸度控制能力强，仅一种初始工作辊凸度可以满足所有条件的轧制，如轧制负荷、带钢宽度和压下率。因此，轧辊备件数量能够减少，管理方便，无传统轧机多种初始凸度轧辊配辊的麻烦。,3.罩式炉冷轧是冷轧带钢生产中一个最重要的工序。热轧带钢经过一定程度的冷轧变形获得了厚度很薄、尺寸精确、表面光
48、洁和板形平直的冷硬状态带钢，再经过以后热处理和精整就能使带钢具有良好的力学性能和加工性能或优良的电磁性能。另外，镀徐层处理还可使得带钢具有良好的抗腐蚀性能，从而使冷轧带钢在汽车、仪表、家用电器、食品罐头、轻工和建筑等行业中得到极为广泛的应用。因此，冷轧工序的工艺设备条件也就决定了该冷轧带钢厂的规模和技术质里水平。工艺流程：上料开卷矫直切头切尾焊接入口活套飞剪轧制飞剪卷取。,4.连续退火机组20世纪70年代初出现了一种新的生产工艺，它把冷轧后的电解清洗、罩式退火、钢卷冷却、调质轧制(平整)和精整检查等5个单独工序联结成一条生产机组，用立式的连续炉代替间歇式的罩式炉，实现了连续化生产。这种连续生产
49、线称做连续退火机组，简称CAL。工艺流程：上料开卷矫直切头切尾焊接电解清洗入口活套连续退火炉出口活套平整圆盘剪涂油剪切卷取。优点：(1)以带钢状态进行连续热处理可得到性能均匀、表面光洁的产品。(2)控制炉内张力，可改善带钢板形，带钢平直度好。(3)没有粘结和砂粒压入缺陷钢材收得率高，且平整效率高、质量好；(4)作业线将清洗、退火、平整、表面检查、涂油、重卷或剪切一次完成，减少了多次钢卷处理，减少许多因此而产生的废品，提高了收得率。(5)生产过程简单合理、管理方便；生产出成品的时间由成批退火的10大缩短为10min。交货迅速，生产过程贮备料也可大大减少：(6)车间布量紧凑、占地面积小，省掉许多辅
50、助设备，建设费用降低，劳动定员大幅度减少，而且节省能源。产品具有宽度大、规格多、尺寸精度高、表面光洁、板型平直、钢质纯净、性能稳定等特点，主要用于家电、汽车行业。,连续退火线的关键设备有：连续退火包括电解清洗、连续退火、平整、检查及精整等各主要生产工序。电解消洗的作用是去除冷轧带钠表面残存的轧制油及其他表面污迹。连续退火的作用是将冷轧后而产生加工硬化的带钢进行再结晶退火处理，完善微观组，提高塑性和冲压成形性。平整(调质轧制)的主要作用有；(1)改善材料力学性能，扩大材料塑性变形范围。(2)消除材料屈服平台，防止在冲压加工时出现延展变形。(3)改善板形，获得良好的带钢平直度。(4)使带钢表面产生
