第09講 板材軋制工藝過(guò)程的質(zhì)量控制A

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1、軋材質(zhì)量控制與深加工技術(shù)第九講 板材軋制工藝過(guò)程的質(zhì)量控制各種不同用途的鋼板有不同的質(zhì)量要求和問(wèn)題，但是它們又有許多與鋼板用途無(wú)關(guān)的共同的質(zhì)量要求，如對(duì)煉鋼、加熱、熱處理等的一般質(zhì)量要求，以及對(duì)鋼板的外形、表面、尺寸精度的要求等。因此，在分別敘述各種用途的鋼板的質(zhì)量問(wèn)題之前，有必要先敘述它們的共同質(zhì)量控制問(wèn)題。5.1 坯料的質(zhì)量控制l 內(nèi)部質(zhì)量要求：板坯的內(nèi)部質(zhì)量需滿(mǎn)足各類(lèi)最終產(chǎn)品的質(zhì)量要求，因?yàn)樵诩庸み^(guò)程中無(wú)法將這些內(nèi)部缺陷去除掉。l 表面質(zhì)量要求：而板坯的表面缺陷雖有可能在加工之后去除，但從加工成本、操作方便講，希望能在軋制之前提供符合質(zhì)量要求的板坯。l 連鑄連軋技術(shù)要求：此外，高質(zhì)量的板

2、坯也為以后的熱送或直接軋制創(chuàng)造了條件。1 凈化鋼質(zhì)l 市場(chǎng)需求：70年代以來(lái)，由于受到石油危機(jī)的沖擊，需要在高寒地帶、深海區(qū)域等條件惡劣的地區(qū)尋找石油。為了節(jié)能，對(duì)各種構(gòu)件、裝備都希望輕量化。因此對(duì)鋼板提出了更高的要求，即不僅要有高強(qiáng)度，還要有良好的可焊接性能、耐低溫沖擊性能和抗腐蝕性能等。l 產(chǎn)品要求：為此在高強(qiáng)度鋼板生產(chǎn)中，一般要盡量降低硫、磷及氧、氫、氮等雜質(zhì)元素的含量。有時(shí)還要求控制嚴(yán)重影響鋼的韌性和焊接熱影響區(qū)性能的痕量元素銻、錫、鉛、鉍、砷等，而且對(duì)碳、硅、錳的極限范圍和碳當(dāng)量也大為縮小，甚至把碳也視為有害元素之一。l 鋼水凈化技術(shù)：鋼水凈化技術(shù)在德、日、意等國(guó)已普遍應(yīng)用。它的主要

3、內(nèi)容包括鐵水預(yù)處理、轉(zhuǎn)爐復(fù)合吹煉技術(shù)以及二次冶金技術(shù)等。 鐵水預(yù)處理：通過(guò)在魚(yú)雷罐或鐵水罐中噴入碳化鈣或加鎂的碳化鈣混合物，可以可靠地將硫降至0.002； 二次冶金技術(shù)：通過(guò)二次冶金技術(shù)(真空處理、惰性氣體攪拌、加入固體物質(zhì)以及在鋼包爐內(nèi)進(jìn)行升溫等)可以使鋼水溫度、成分進(jìn)一步均勻化，降低不需要的雜質(zhì)元素含量，提高鋼的純潔度，改善非金屬夾雜物形態(tài)，使碳含量降低。厚板原料經(jīng)精煉后磷和硫含量可小于30ppm，氫可小于1ppm，氧可小于20ppm，砷、錫可小于40ppm，銻可小于6ppm。2 連鑄板坯l 厚板軋機(jī)坯料：厚板軋機(jī)采用鋼錠和鍛坯為原料已是落后工藝，除少量特殊產(chǎn)品外，已很少采用，初軋坯使用量

4、也逐年減少，采用連鑄板坯是主要趨勢(shì)。實(shí)例：日本厚板連鑄比已達(dá)92以上，其中400MPa以下級(jí)普通鋼達(dá)100，400MPa級(jí)普通鋼達(dá)90，500MPa級(jí)普通鋼達(dá)75，管線(xiàn)用鋼達(dá)45，非調(diào)質(zhì)鋼達(dá)25。l 連鑄板坯的質(zhì)量特點(diǎn)： 尺寸精度：連鑄板坯的尺寸精度比初軋坯好。連鑄板坯每塊都從恒定尺寸的結(jié)晶器中出來(lái)，其厚度、寬度基本上是一致的。剪切采用自動(dòng)控制，長(zhǎng)度公差范圍小，每批鋼坯的重量基本上是一致的； 內(nèi)部質(zhì)量：連鑄板坯由于采用中間罐和保護(hù)澆注，凈化了鋼質(zhì)。鋼液在結(jié)晶器中結(jié)晶比模鑄的成分偏析小，組織致密，性能穩(wěn)定。因此對(duì)連鑄板坯所要求的壓縮比可比對(duì)模鑄的小。模鑄的鋼錠壓縮比一般為68左右，而連鑄板坯的一

5、般為35左右； 技術(shù)發(fā)展：連鑄板坯尺寸的增大也為厚板生產(chǎn)采用連鑄板坯創(chuàng)造了條件。例如，德國(guó)布魯克豪森廠連鑄坯斷面為250X2600mm，日本大分廠的連鑄坯斷面達(dá)280X1900mm。l 發(fā)展趨勢(shì)： 軋制普通鋼板的鋼坯主要采用連鑄板坯，只有在連鑄法澆注有困難時(shí)才采用其他坯料。例如生產(chǎn)小批量的鋼板，超出壓縮比的極厚鋼板，超出連鑄結(jié)晶器尺寸的大的單位重坯，用連鑄法不能鑄出所要求質(zhì)量的鋼坯等。按目前的連鑄水平，用厚400mm連鑄板坯可生產(chǎn)120mm以下鋼板。厚度大于120mm的特厚鋼板應(yīng)采用大鋼錠或鍛坯生產(chǎn)。 目前，國(guó)外正在研究采用單向凝固鑄造鋼錠的方法生產(chǎn)大型扁平鋼錠。該法是將以往的二維凝固變?yōu)橐痪S

6、凝固，通過(guò)使鋼錠的凝固界面由底部向上方生成，使凝固界面的進(jìn)行方向與溶質(zhì)富集的鋼液的上浮方向保持一致，防止溶質(zhì)富集的鋼液凝固出現(xiàn)條紋，減少倒V型偏析、顯微偏析及疏松，得到優(yōu)質(zhì)鋼錠。3 原料表面清理l 當(dāng)原料表面存在各種缺陷(結(jié)疤、裂紋、夾渣等)時(shí)，就必須在軋制加熱前清理干凈。清理方法分熱狀態(tài)下清理和冷狀態(tài)下清理兩種。 熱狀態(tài)清理一般為火焰清理?；鹧媲謇頇C(jī)安裝在連鑄機(jī)(或開(kāi)坯機(jī))和切割機(jī)(或大型剪斷機(jī))之間，對(duì)板坯進(jìn)行全面的剝皮處理，清理深度一般為0.55mm。全面剝皮清理可以保證板坯的表面質(zhì)量和實(shí)現(xiàn)高溫?zé)崴蜔嵫b技術(shù)，但金屬消耗較大； 冷態(tài)清理方法有局部火焰清理、風(fēng)鏟鏟削、砂輪研磨等，對(duì)缺陷嚴(yán)重部

7、分也可用切割方法去除。由于板坯表面缺陷被隱藏在氧化鐵皮之下或位于皮下區(qū)域，因此是比較難于發(fā)現(xiàn)的，為此，要開(kāi)發(fā)各種用于熱狀態(tài)下表面缺陷檢查技術(shù)系統(tǒng)。如在電視機(jī)監(jiān)視器上以放大的靜止圖像顯示板坯表面，用紅外線(xiàn)或激光對(duì)板坯表面掃描，收集反射光系統(tǒng)以及測(cè)定電磁感應(yīng)渦流變化系統(tǒng)等。4 連鑄板坯高溫?zé)崴?、熱裝和直接軋制技術(shù)l 由于這些技術(shù)具有明顯的節(jié)能效益，能顯著提高成材率和簡(jiǎn)化工藝流程，節(jié)約基建投資和生產(chǎn)費(fèi)用等，正被廣泛地研究和在生產(chǎn)中推廣。l 連鑄連軋技術(shù)的分類(lèi)：連鑄坯與軋機(jī)之間的銜接按其水平不同可分為三類(lèi)： 連鑄熱送軋制(CCHCR)，即是將溫?zé)岬臒o(wú)缺陷鑄坯裝入保溫坑內(nèi)，此坑還可起到連鑄與軋制之間的緩

8、沖作用，然后再按照軋鋼的作業(yè)計(jì)劃從中調(diào)坯裝入加熱爐內(nèi)加熱(裝入溫度400700)，再進(jìn)行熱軋； 連鑄熱裝軋制(CC-DHCR)，即是按鑄坯順序?qū)責(zé)岬蔫T坯直接或在溫?zé)釥顟B(tài)下進(jìn)行處理后，裝入加熱爐加熱(裝入溫度7001000)，再進(jìn)行熱軋； 連鑄直接軋制(CCDR)，即是按鑄坯順序不經(jīng)加熱爐加熱，只經(jīng)鑄坯邊角部溫度補(bǔ)償就直接軋制(鑄坯溫度約1000)； 薄板坯連鑄連軋技術(shù)l 無(wú)缺陷坯：無(wú)論采用哪種銜接技術(shù)，首先都必須解決無(wú)缺陷連鑄坯的生產(chǎn)問(wèn)題，即生產(chǎn)既無(wú)表面缺陷，又無(wú)內(nèi)部缺陷的高溫連鑄坯。 金屬清理量及連鑄坯表面缺陷深度圖：由于CC-DR、CC-DHCR、CC-HCR工藝在軋制前加熱時(shí)間短，鑄坯

9、表面氧化鐵皮去除量極少，因此對(duì)連鑄坯表面就有更高的要求。然而就現(xiàn)在的水平來(lái)說(shuō)，連鑄坯完全不產(chǎn)生縱向裂紋是十分困難的。此外連鑄機(jī)與軋機(jī)之間銜接水平越高，對(duì)連鑄坯內(nèi)部質(zhì)量的要求也越高，因?yàn)閮?nèi)部缺陷會(huì)使鑄坯在軋制過(guò)程中造成分層、劈頭或拉斷等而影響連續(xù)作業(yè)，同時(shí)為保證連鑄坯表面質(zhì)量及高溫而采用的弱冷、高拉速、高溫出坯等工藝技術(shù)也容易使內(nèi)部缺陷得到發(fā)展。 生產(chǎn)無(wú)缺陷連鑄坯的技術(shù)措施：a) 采用爐外精煉、真空脫氣等技術(shù)，提高鋼的純潔度； b) 增大中間罐容量和鋼液深度，設(shè)擋渣墻等，促使夾雜物上浮排除；c) 采用全程保護(hù)澆注；d) 采用電磁攪拌，最大限度地減輕偏析、內(nèi)裂和中心疏松；e) 連鑄二次冷卻采用氣水

10、霧化冷卻，有利于防止產(chǎn)生表面裂紋；f) 采用倒錐度結(jié)晶器及伸入式水口保護(hù)渣澆注和結(jié)晶器電磁攪拌等都有利于增加出結(jié)晶器時(shí)的坯殼厚度和均勻性，減少表面裂紋的出現(xiàn)率。由于目前尚無(wú)對(duì)熱狀態(tài)下連鑄坯缺陷的完善、可靠的質(zhì)量檢查儀器，因此無(wú)缺陷連鑄坯生產(chǎn)的質(zhì)量保證就只能靠對(duì)煉鋼和連鑄工藝過(guò)程中各環(huán)節(jié)工藝參數(shù)的嚴(yán)格控制把關(guān)。5.2 加熱爐對(duì)中厚板質(zhì)量的影響l 加熱是中厚板軋制中的一個(gè)重要工序，它對(duì)產(chǎn)品最終的質(zhì)量有直接影響，各種不同的鋼種對(duì)于加熱工藝都有具體要求，它是直接影響產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量的一個(gè)重要因素。l 與鋼種關(guān)系不大、屬于加熱對(duì)中厚板質(zhì)量影響的共性問(wèn)題，主要是： 加熱鋼坯溫度的均勻性(包括長(zhǎng)度方向上的均勻和

11、表面、中心溫度的均勻)； 加熱生成的氧化鐵皮量(或鋼坯表面脫碳程度)。 1 加熱爐爐型選擇l 加熱爐爐型的發(fā)展：用于板坯加熱的加熱爐主要是推鋼式連續(xù)加熱爐和步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。60年代以前主要采用上部、下部加熱段，上部均熱段的三段推鋼式連續(xù)加熱爐。70年代已采用預(yù)熱、加熱、均熱各段上下都加熱的六段推鋼式或步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐，使?fàn)t子全部都成為燃燒區(qū)，加熱能力從三段式的80100t(h座)，大幅度提高到150300t(h座)。l 推鋼式加熱爐：在加熱爐的質(zhì)量控制上為了減少鋼坯黑印，在推鋼式加熱爐中都采用了熱滑軌，消除了冷卻管導(dǎo)軌與板坯的直接接觸，大大減輕了水冷黑印，提高了加熱均勻性，但它仍然屬于推

12、鋼式加熱爐，因此像板坯下表面容易在推鋼前進(jìn)時(shí)被擦傷和易于翻爐，板坯尺寸和爐子長(zhǎng)度受到限制，空爐困難、勞動(dòng)條件差等缺點(diǎn)依然存在。l 步進(jìn)梁式加熱爐：采用步進(jìn)梁式加熱爐可以避免以上缺點(diǎn)，特別是板坯受到四面加熱，加熱均勻，有利于消除下表面的劃傷和適應(yīng)板坯厚度尺寸的變化，即使加熱薄板坯，爐子長(zhǎng)度仍然可以很長(zhǎng)，但其投資較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，維修較難，熱量單耗大，并且由于支持梁妨礙輻射，使板坯上下表面往往仍有一些溫度差。l 加熱爐技術(shù)： 為了使坯料在爐內(nèi)加熱均勻，現(xiàn)代加熱爐采用側(cè)部與頂部多燒嘴方式，并已出現(xiàn)了全部側(cè)燒嘴步進(jìn)梁連續(xù)式加熱爐； 為了減少在出爐時(shí)板坯表面的損傷，現(xiàn)代厚板軋機(jī)加熱爐的出料都采用抽出機(jī)以代

13、替過(guò)去利用斜坡滑架和緩沖器進(jìn)行出料的方式；2 加熱爐的熱工控制l 熱工制度的目的：爐型的合理選擇為獲得優(yōu)質(zhì)加熱板坯提供了物質(zhì)基礎(chǔ)，而最終優(yōu)質(zhì)加熱板坯的獲得還要靠合理的熱工制度來(lái)保證，合理的熱工制度控制應(yīng)該能達(dá)到兩個(gè)明確的目的： 提供加熱好的板坯以滿(mǎn)足軋機(jī)的需要，即應(yīng)考慮到平均出爐溫度，板坯橫斷面上的最大溫差，板坯兩端的溫度差，表面氧化量和脫碳量； 使燃料比耗減至最低。在現(xiàn)代的加熱爐中普遍采用了計(jì)算機(jī)控制，但不能在加熱爐內(nèi)直接測(cè)量加熱工藝過(guò)程的關(guān)鍵變量-板坯溫度，是加熱爐控制中的主要困難，即使最近研究成功的爐內(nèi)高溫計(jì)的使用，也由于受到鋼坯表面狀態(tài)、爐內(nèi)氣氛條件、測(cè)量部位等的影響而影響了讀數(shù)的準(zhǔn)確

14、性。而且任何高溫計(jì)也只能測(cè)到板坯的表面溫度，而不能對(duì)板坯橫斷面上的溫度分布提供任何數(shù)據(jù)。經(jīng)驗(yàn)表明，當(dāng)板坯表面溫度很少或無(wú)改變時(shí)，加熱爐生產(chǎn)率的變化也可能造成平均溫度較大波動(dòng)和使板坯溫度不均勻。l 加熱爐控制系統(tǒng)的主要類(lèi)別： 第一類(lèi) 爐區(qū)溫度設(shè)定值查表自動(dòng)控制系統(tǒng)：即是根據(jù)操作者的經(jīng)驗(yàn)選擇爐區(qū)溫度設(shè)定值以盡量使鋼坯獲得所需要的軋制溫度。這類(lèi)系統(tǒng)初始投資低，除能節(jié)約燃料外，在軋制條件比較穩(wěn)定、坯料尺寸變化小的條件下能有較好的質(zhì)量控制。但主要缺點(diǎn)是它屬于盲系統(tǒng)，即所采取的控制方法是通過(guò)一定的區(qū)溫使板坯達(dá)到所需溫度而無(wú)鋼坯實(shí)際溫度的任何反饋。而且它是基于現(xiàn)有的實(shí)際生產(chǎn)率來(lái)確定穩(wěn)定態(tài)設(shè)定值，而不考慮爐子

15、中板坯的加熱歷程。由于這些缺點(diǎn)，這類(lèi)系統(tǒng)就不能?chē)?yán)格控制鋼坯的最終加熱質(zhì)量。 第二類(lèi) 直接控制爐區(qū)內(nèi)鋼坯溫度的監(jiān)控系統(tǒng)：這類(lèi)系統(tǒng)采用光學(xué)高溫計(jì)測(cè)得各區(qū)鋼坯表面溫度或根據(jù)各區(qū)爐溫，按爐內(nèi)熱交換過(guò)程制中厚板的基本質(zhì)量控制作出數(shù)學(xué)模型，并計(jì)算出鋼坯橫斷面上溫度分布，求出平均溫度。該溫度是隨產(chǎn)品規(guī)格、品種、裝爐溫度、生產(chǎn)率和混合裝爐情況而變?？删_計(jì)算出鋼坯斷面上的溫度分布，且能動(dòng)態(tài)確定鋼坯平均溫度和溫度分布。因此，能對(duì)產(chǎn)品的加熱質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制?？刂葡到y(tǒng)具有相當(dāng)于查表系統(tǒng)23倍的初始投資，但是較高的投資可在以后的燃料效率提高、氧化減少、軋制廢品減少等方面的得益得到補(bǔ)償。5.3 氧化鐵皮的去除l 氧化鐵

16、皮及其影響：由于鋼板的形狀特點(diǎn)(B/H大)和使用上的特點(diǎn)，用戶(hù)對(duì)鋼板表面要求很高，對(duì)產(chǎn)品厚度偏差要求又很?chē)?yán)，因此中厚板軋制前和軋制過(guò)程中的氧化鐵皮清除具有特別重要的意義，尤其是初生氧化鐵皮的清除，氧化鐵皮去不凈會(huì)在成品鋼板上留下“麻點(diǎn)”，嚴(yán)重的氧化鐵皮還會(huì)影響到產(chǎn)品的尺寸。l 去除氧化鐵皮的技術(shù)：在舊的中厚板軋機(jī)上曾經(jīng)采用投入竹枝、荊條、食鹽等方法去除初生氧化鐵皮，以后也曾經(jīng)采用專(zhuān)門(mén)的二輥軋機(jī)、立輥軋機(jī)給鋼坯或鋼錠以小的變形量使氧化鐵皮與金屬分離，然后用高壓空氣將氧化鐵皮沖去。這種方法雖然可以獲得較好的清除氧化鐵皮的效果，但是投資較大。現(xiàn)代化的中厚板軋機(jī)上已經(jīng)普遍采用造價(jià)低廉的高壓水除鱗箱，它

17、能滿(mǎn)足清除初生氧化鐵皮的需要，這已成定局。用高壓水泵將高壓水供給除鱗箱，水壓過(guò)去一般在1012MPa左右，這一壓力偏低?，F(xiàn)在希望要保證噴口壓力在1520MPa以上。對(duì)合金鋼板因氧化鐵皮與鋼板間結(jié)合較牢，要求高壓水壓力取高值。噴水除鱗是在箱體內(nèi)完成的，起到安全和防水濺的作用。除鱗裝置的上噴嘴可以根據(jù)板坯的厚度來(lái)調(diào)整噴水的距離，以獲得更好的效果。l 鋼錠表面氧化鐵皮的去除：在以鋼錠為原料的中厚板廠中采用立輥軋機(jī)還是有必要的。一是立輥可以擠破鋼錠外表面厚的初生氧化鐵皮，然后再用高壓水沖去，而單用高壓水去除氧化鐵皮效果不夠滿(mǎn)意，二是立輥還起到消除鋼錠錐度的作用。l 次生氧化鐵皮的去除：為了去除軋制過(guò)程

18、中生成的次生氧化鐵皮，在軋機(jī)前后都需要安裝高壓水噴頭。在粗軋、精軋過(guò)程中都要對(duì)軋件噴幾次高壓水。5.4 軋機(jī)對(duì)中厚板質(zhì)量的影響1 軋機(jī)型式及軋機(jī)參數(shù)l 軋機(jī)配置：為了提高鋼板質(zhì)量，現(xiàn)代厚板軋機(jī)必須具有完善的控制軋制、自動(dòng)厚度控制和板形控制的能力。l 軋機(jī)彈跳：為了能有效地對(duì)板厚偏差和板形進(jìn)行控制并實(shí)現(xiàn)完善的控制軋制工藝，希望軋機(jī)的彈跳盡可能小，而軋機(jī)的彈跳值中牌坊的拉伸彈性變形、軋輥輥頸撓度和軋輥彈性壓扁三項(xiàng)占了70。為了減少軋機(jī)牌坊的拉伸彈性變形，現(xiàn)代厚板軋機(jī)牌坊立柱的斷面面積和單片牌坊重量都在加大，目前厚板軋機(jī)的軋機(jī)剛度模數(shù)可達(dá)到10000kNmm。l 軋輥撓度：為了盡可能減少軋輥撓度，從

19、軋機(jī)結(jié)構(gòu)看，中厚板軋機(jī)的發(fā)展趨勢(shì)是四輥可逆軋機(jī)占主導(dǎo)地位。現(xiàn)代厚板軋機(jī)都采用加大支持輥直徑的方法，D支/D工從1.71.8增加到2.0，而且支持輥普遍采用油膜軸承，以增大支持輥的輥頸直徑，從而也增大了軋機(jī)的剛度。l 軋機(jī)能力：完善的控制軋制工藝往往要求在900以下，甚至在800以下對(duì)軋件給以大的壓下量，因此使軋制力大大增大。目前國(guó)內(nèi)許多中厚板軋機(jī)不能實(shí)現(xiàn)充分的控制軋制工藝，軋機(jī)能力不足是其主要原因之一。國(guó)外1970年代以來(lái)所建的厚板軋機(jī)，輥身單位長(zhǎng)度上的軋制力巳由過(guò)去的10-15kN/mm提高到1525kN/mm，進(jìn)一步提高軋制力將受到工作輥負(fù)荷能力的限制(球墨鑄鐵復(fù)合軋輥允許負(fù)荷能力為20k

20、N/mm，高鉻鑄鋼復(fù)合軋輥為25kN/mm)?，F(xiàn)代厚板軋機(jī)向著軋機(jī)加強(qiáng)和大型化、主電機(jī)大型化和高速度方向發(fā)展。2 軋機(jī)布置厚板軋機(jī)的布置型式分為單機(jī)布置及雙機(jī)布置兩類(lèi)。單機(jī)布置目前仍占一定的比重，尤其是輥身長(zhǎng)度大于3m的寬厚板軋機(jī)。l 雙機(jī)布置：把粗軋和精軋分到兩個(gè)機(jī)架上去完成。它不僅產(chǎn)量高(一臺(tái)4300mm以上四輥軋機(jī)達(dá)100萬(wàn)t/a，一臺(tái)二輥、一臺(tái)四輥軋機(jī)可達(dá)150t/a，兩臺(tái)四輥軋機(jī)約為200萬(wàn)t/a)，而且產(chǎn)品表質(zhì)量、尺寸精度和板形都比較好，還延長(zhǎng)了軋輥使壽命。雙機(jī)布置中精軋機(jī)一律采用四輥軋機(jī)以保證質(zhì)量，而粗軋機(jī)可分別采用二輥可逆軋機(jī)或四輥可逆軋機(jī)。二輥軋機(jī)具有投資少，輥徑大，有利于咬

21、入的特點(diǎn)，雖然它剛性差，但作為粗軋機(jī)影響還不大，尤其在用鋼錠直接軋制時(shí)，因?yàn)殇撳V厚度大，壓下往往受咬入角限制，而軋制力又不高，適合用二輥可逆軋機(jī)。采用四輥可逆軋機(jī)作粗軋機(jī)不僅產(chǎn)量更高，而且粗、精軋道次分配合理，送入精軋機(jī)的來(lái)料斷面比較均勻，質(zhì)量好，為在精軋機(jī)上生產(chǎn)高精度鋼板提供了好條件。在需要時(shí)，粗軋機(jī)還可以獨(dú)立生產(chǎn)，較靈活，但采用四輥?zhàn)鞔周垯C(jī)為保證咬入和傳遞力矩，需加大工作輥直徑，因而軋機(jī)比較笨重，廠房相應(yīng)要高，投資增大。美國(guó)、加拿大多采用二輥加四輥型式，歐洲和日本多采用四輥加四輥型式。目前，由于對(duì)厚板尺寸精度和質(zhì)量要求越來(lái)越高，因而兩架四輥軋機(jī)的型式日益受到重視。5. 5 中厚板尺寸精度與

22、板形控制厚板軋之中尺寸、形狀控制技術(shù)的進(jìn)步近年來(lái)有了驚人的發(fā)展。日本某廠由于采用液壓壓下和測(cè)厚儀靠近軋機(jī)，板厚控制精度有了很大提高。中厚板厚度控制的目標(biāo)是要熱軋所達(dá)到的水平(c=1020 m)。當(dāng)前的達(dá)到a2時(shí)最好用支持輥彎曲，而當(dāng)LD2時(shí)，一般使用工作輥彎曲。但支持輥增大后，采用支持輥彎曲技術(shù)已有困難。在厚板軋機(jī)上采用彎輥技術(shù)的必要性是很明顯的，但也有人認(rèn)為在厚板軋機(jī)上只需加大支持輥直徑可取消彎輥裝置。2) 軋輥成對(duì)交叉式軋機(jī)(PC軋機(jī))l 型式：這種軋機(jī)的上工作輥與上支持輥的軸線(xiàn)互相平行，下工作輥與下支持輥的軸線(xiàn)也互相平行，但上下軋輥的軸線(xiàn)交叉布置成一個(gè)角度。l 原理：隨著軋輥交叉角度的變

23、化，改變了上下工作輥形成的輥縫截面。所以交叉軋輥的效果等效于帶凸度軋輥的凸度效果，用調(diào)整軋輥軸心方向的輥縫來(lái)控制凸度。PC軋機(jī)實(shí)際使用的最大交叉角為1.5，當(dāng)交叉角為1.0時(shí)，軋輥凸度可達(dá)1mm。PC軋機(jī)具有軋輥凸度與軋輥管理簡(jiǎn)單，軋輥壽命延長(zhǎng)，軋輥消耗低，軸承間隙可調(diào)等優(yōu)點(diǎn)。但軋輥因軸線(xiàn)交叉而產(chǎn)生側(cè)推力，一般為軋制力的510。與一般四輥軋機(jī)相比，PC軋機(jī)增加了軋輥角度調(diào)整和側(cè)推力支撐兩套機(jī)構(gòu)，在每個(gè)軸承兩側(cè)均有電動(dòng)調(diào)整裝置要穿過(guò)牌坊，因此設(shè)備重量加大，牌坊增重40，調(diào)整機(jī)構(gòu)復(fù)雜，所以一次性投資較大。3) 工作輥可軸向移動(dòng)的軋機(jī)(HC軋機(jī))工作輥的橫向移動(dòng)改變了工作輥和支持輥的接觸應(yīng)力狀態(tài)，消

24、除了有害的接觸應(yīng)力，使工作輥的彎曲減小，板材的邊部減薄量減少，達(dá)到了控制板形的效果。但是在實(shí)際生產(chǎn)中輥面壓力提高1.2倍,控制中軋輥的橫移相應(yīng)使軋輥輥身長(zhǎng)度減小，彎輥力加大，工作輥軸承壽命短。此外，隨著工作輥移動(dòng)，連接軸、彎輥機(jī)構(gòu)隨上輥移動(dòng)，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但較PC軋機(jī)的一次性投資少。4) 可變凸度軋輥VC VC軋輥是由輥芯與輥套裝配而成。輥套的兩端牢固地?zé)嵫b在輥芯上，在軋制扭矩作用下不滑動(dòng)。輥芯與輥套之間有液壓腔，高壓油經(jīng)過(guò)高速旋轉(zhuǎn)接手由軸芯進(jìn)油到液壓腔中，通過(guò)油壓改變可使輥套中厚板的基本質(zhì)量控制擴(kuò)脹量變化，而使軋輥凸度改變，用以補(bǔ)償軋輥在軋制過(guò)程中產(chǎn)生的撓度，達(dá)到控制板形的目的。5) 道次間自

25、動(dòng)調(diào)整法(ATLAS法)它是由日本福山廠開(kāi)發(fā)的。因軋機(jī)剛性左右偏差和正反轉(zhuǎn)之差，以及板坯厚度左右偏差，軋制后會(huì)產(chǎn)生鐮刀彎。采用道次間自動(dòng)調(diào)整法是以液壓壓下將預(yù)測(cè)到的軋機(jī)左右兩側(cè)軋制力在道次間進(jìn)行調(diào)整，可達(dá)到減少鐮刀彎的作用。3 中厚板平面形狀控制1970年代后，世界上中厚板生產(chǎn)已從單純追求產(chǎn)量到更重視產(chǎn)品質(zhì)量，降低成本、能耗和原材料上來(lái)。提高收得率就是達(dá)到這一目的的有效手段。對(duì)于中厚鋼板生產(chǎn)影響收得率的因素中平面形狀不良造成的收得率損失約占總收得率損失的49，它造成的收得率損失在56左右。因此使平面形狀矩形化以減少切損，在提高中厚板收得率中起重要作用。為使軋制后鋼板平面形狀接近矩形，1970年

26、代以后，由于高精度、快速響應(yīng)性的液壓AGC裝置及高精度光學(xué)儀器的應(yīng)用，因此多種平面形狀控制辦法得以使用。1) MAS軋制法(水島平面控制系統(tǒng)) 它是由平面形狀預(yù)測(cè)模型求出側(cè)邊、端部切頭形狀變化量，并把這個(gè)變化量換算成成形軋制最后一道次或橫軋最后一道次時(shí)的軋制方向上的厚度變化量，按設(shè)定的厚度變化量在軋制方向上相應(yīng)位置進(jìn)行軋制。 此法應(yīng)用于有計(jì)算機(jī)控制的四輥厚板軋機(jī)上(有液壓AGC裝置)，可使中厚板的收得率提高4.4。2) 狗骨軋制法(DBR法) 它與MAS軋制法基本原理相同。所不同的是在考慮DB量(即軋件前后端加厚部分的長(zhǎng)度和少壓下的量)時(shí)，考慮了DB部分在壓下時(shí)的寬展。日本鋼管福山廠已把在該廠

27、4725mm厚板軋機(jī)上軋制各種規(guī)格成品時(shí)必要的DB量制成了表格?，F(xiàn)廠實(shí)驗(yàn)表明采用DBR法可以使切頭損失減少65，收得率提高2左右，為了能正確地將軋件軋成狗骨狀，軋機(jī)要有高速、大行程的液壓壓下裝置，能在軋制過(guò)程中調(diào)整壓下量。3) 差厚寬展軋制法它是將軋輥傾斜一個(gè)角度，在端部多壓下h的量，軋件旋轉(zhuǎn)90度軋制以后成矩形。這個(gè)方法可使收得率提高11.5左右。此法已用到日本千葉廠3400mm的厚板軋機(jī)上，在寬展的最后兩道使上輥傾斜，傾斜度為0.22，左側(cè)與右側(cè)壓下螺絲分開(kāi)控制。4) 立輥軋邊法 使用安裝在厚板軋機(jī)旁的立輥軋機(jī)軋制板坯的端部可以改善鋼板的平面形狀。此法除了平面形狀控制以外，還能對(duì)鋼板寬度進(jìn)

28、行絕對(duì)控制，生產(chǎn)齊邊鋼板。日本新日鐵公司名古屋廠的4700mm軋機(jī)采用此法，使用立輥軋制板坯的端部，端部切頭長(zhǎng)度由300mm減到200mm，寬度差由80mm減到15mm。由于成品軋件形狀的改善，成材率提高了3，達(dá)到96.8。5) 留尾軋制法和咬人返回軋制法 在以鋼錠為原料的厚板軋制過(guò)程中，采用在展寬軋制前對(duì)鋼錠尾部留下大的壓下量，或在展寬軋制時(shí)對(duì)鋼板兩側(cè)造成凹邊，當(dāng)軋件旋轉(zhuǎn)90度后，由于變形不均勻抵消了鋼錠尾部變窄和龜尾，使切頭切尾大為減小。 我國(guó)舞陽(yáng)鋼鐵公司4200mm厚板軋機(jī)采用咬入返回法和留尾軋制法，雖然使鋼錠軋制時(shí)間要延長(zhǎng)30s，但使成材率提高4，仍具有明顯的經(jīng)濟(jì)效益。 除了上述各種以

29、軋出矩形平面的平面形狀控制法外，在工藝上還研究了許多新的軋制方法，生產(chǎn)其他形狀鋼板。如用展寬法可在同塊鋼板上軋出幾種不同寬度的鋼板，成材率可提高0.4。用MAS法等也可以軋出圓形鋼板或?qū)挾瘸慑F形的鋼板。5.5 中厚板長(zhǎng)寬尺寸控制 中厚板長(zhǎng)寬尺寸控制是指寬度尺寸在軋制過(guò)程中的控制以及長(zhǎng)寬尺寸經(jīng)剪切后的偏差大小，它直接影響到成材率。此外剪切斷口的質(zhì)量也嚴(yán)重影響鋼板的外觀質(zhì)量，目前國(guó)外先進(jìn)水平寬度偏差為810mm，長(zhǎng)度偏差為10mm，而我國(guó)實(shí)際水平寬度偏差為4050mm，長(zhǎng)度偏差為50mm，都有比較大的差距。 帶有立輥的厚板軋機(jī)(萬(wàn)能式軋機(jī))是用于生產(chǎn)齊邊鋼板的，但在過(guò)去的實(shí)踐表明，立輥軋邊只在軋件

30、寬厚比(B/H)值小于6070時(shí)才起作用，而對(duì)于可逆式中厚板軋機(jī)，尤其是寬厚板軋機(jī)，由于B/H值太大，用立輥軋邊時(shí)鋼板容易產(chǎn)生橫向彎曲，起不到軋邊作用。加上要求水平輥與立輥要同步運(yùn)行，也增加了電氣設(shè)備和操作的復(fù)雜性。因此在70年代以后新建的中厚板軋機(jī)上已很少有立輥軋機(jī)。但最近以來(lái)，由于對(duì)成材率的要求提高，在厚板軋機(jī)上用立輥加水平輥軋制(VH軋制)又被提出并進(jìn)行了積極研究。日本川崎公司用無(wú)切邊厚板的立輥軋制法，可以控制板寬的絕對(duì)精度，使精度控制在10mm以?xún)?nèi)，消除側(cè)邊重疊量，切邊量只有過(guò)去的16，并可生產(chǎn)出不切邊的齊邊鋼板。其精軋機(jī)上附加軋邊機(jī)。 此外在上述厚板平面形狀控制中所述的各種方法也都是

31、控制板寬的方法。但到目前為止，幾乎所有的中厚鋼板在軋制之后都需要經(jīng)過(guò)剪切才能達(dá)到對(duì)產(chǎn)品所要求的長(zhǎng)寬尺寸要求。5.6 表面質(zhì)量控制與精整l 鋼板表面質(zhì)量缺陷分類(lèi)：一類(lèi)是由鋼錠或鋼坯(連鑄坯)本身帶來(lái)的，稱(chēng)為鋼質(zhì)缺陷，如結(jié)疤、夾渣等，一類(lèi)是由鋼錠或鋼坯到成品鋼板各工序操作不當(dāng)或其他原因造成的，稱(chēng)為操作缺陷，如刮傷、壓入缺陷、氧化鐵皮疤等。l 為防止鋼板表面缺陷的產(chǎn)生，除了提高鋼錠或鋼坯的表面質(zhì)量，嚴(yán)格各工序的操作制度外，軋制各工序的設(shè)備選型對(duì)鋼板表面質(zhì)量都有影響。而鋼板表面經(jīng)常產(chǎn)生的劃傷缺陷，在冷床運(yùn)送過(guò)程中很容易產(chǎn)生。冷床類(lèi)型的選擇對(duì)它有直接的影響。冷床過(guò)去一直沿用帶有拉鋼鏈和可傾倒拔爪的滑軌式

32、冷床。這種冷床的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備簡(jiǎn)單，造價(jià)低，缺點(diǎn)是鋼板和滑軌之間的摩擦很容易造成鋼板下表面的劃傷，鋼板和滑軌之間的接觸造成鋼板冷卻不均勻，冷床面積的利用率較低。為了克服上述缺點(diǎn)，新型厚板軋機(jī)都配有新型冷床，即圓盤(pán)輥式冷床或步進(jìn)式冷床。 圓盤(pán)輥式冷床：是用若干根由電動(dòng)機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)的軸組成，每根軸上又固定有一定數(shù)量的直徑700mm左右的大輪盤(pán)，相臨軸上的輪盤(pán)是交錯(cuò)布置的。大輪盤(pán)下面有支持托輪以保證冷床的平面性。鋼板靠大輪盤(pán)的主動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)前進(jìn)。 步進(jìn)式冷床：由具有良好平面性的多組固定托架和多組活動(dòng)托架組成?；顒?dòng)托架可由機(jī)械或液壓傳動(dòng)使其上下和前后運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到輸送鋼板的目的。固定托架和活動(dòng)托架上都有大量均勻密布

33、的孔眼，以保證空氣對(duì)鋼板下表面的均勻冷卻。步進(jìn)式冷床和滑軌式冷床相比，投資增加80。但由于它冷卻質(zhì)量好，冷床面積利用率高，仍然為許多工廠所采用。5.7 熱處理對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量的影響中厚板軋機(jī)用控制軋制和控制冷卻工藝已被廣泛用，以提高鋼的強(qiáng)度與韌性，取代了部分產(chǎn)品的?；に嚒５强刂栖堉?、控制冷卻工藝并不能全部取代熱處理。熱處理仍然用于一些產(chǎn)品的?；幚砗偷秃辖鸶邚?qiáng)度鋼的調(diào)質(zhì)處理等方面，并且熱處理產(chǎn)品仍然具有整批產(chǎn)品性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)。因此現(xiàn)代化的厚板軋機(jī)般都帶有熱處理設(shè)備。l 熱處理工藝：?；⒋慊?、回火、退火四種。前兩種可以用一種熱處理爐，回火溫度低些，可以分開(kāi)也可以與前兩種共用一爐，退火爐一般是另外

34、設(shè)立的。l 熱處理爐：連續(xù)式爐和室式爐。厚度在100mm以下的鋼板，在?；驼{(diào)質(zhì)處理時(shí)多半用連續(xù)式熱處理爐。常規(guī)的鋼板熱處理爐是明火直通輥底式加熱爐。這種加熱爐由于存在加熱不均勻，加熱鋼板表面產(chǎn)生氧化鐵皮，尤其是爐底輥因燃?xì)庵械牧蚣把趸F皮等原因形成結(jié)瘤，造成鋼板F表面的劃傷等原因，影響了產(chǎn)品的內(nèi)在質(zhì)量和外觀質(zhì)量。因此已逐漸被無(wú)氧化輻射式連續(xù)加熱爐和步進(jìn)梁式加熱爐所取代。 無(wú)氧化輻射式連續(xù)加熱爐采用輻射管進(jìn)行間接加熱，并采用氮?dú)獗Ｗo(hù)，從而解決了加熱均勻和鋼板表面質(zhì)量問(wèn)題。 為徹底解決輥底式爐存在的下表面劃傷問(wèn)題，逐漸發(fā)展了步進(jìn)梁式爐(和雙步進(jìn)梁式爐)。步進(jìn)梁式爐采用一組固定梁，一組活動(dòng)梁，用步

35、進(jìn)方式使鋼板在爐內(nèi)運(yùn)動(dòng)。雙步進(jìn)梁式?jīng)]有固定梁，而是采用兩組活動(dòng)梁。第一組可動(dòng)梁將鋼板抬起來(lái)前進(jìn)，第二組可動(dòng)梁升起從第一組可動(dòng)梁上接過(guò)鋼板并送進(jìn)，如此循環(huán)工作，鋼板以一定速度平滑地運(yùn)送。步進(jìn)梁式爐不僅解決了鋼板下表面劃傷問(wèn)題，而且鋼板速度可自由調(diào)整，在爐內(nèi)可以前進(jìn)、后退、停止，大大增加了熱處理生產(chǎn)的靈活性。步進(jìn)式爐同樣可采取輻射式加熱和氣體保護(hù)無(wú)氧化加熱。 對(duì)于特殊鋼板的處理常采用車(chē)底式爐和罩式爐等爐子。這些爐雖然生產(chǎn)能力低，但適用于多鋼種、小批量、各種熱處理方式的生產(chǎn)。和熱處理爐配套的設(shè)置還有淬火機(jī)，矯直機(jī)，壓力機(jī)，噴丸機(jī)等，構(gòu)成熱處理作業(yè)線(xiàn)。l 厚板淬火： 過(guò)去一直采用壓力淬火機(jī)，它是通過(guò)上

36、下移動(dòng)爪子與鋼板點(diǎn)接觸壓緊鋼板防止變形，鋼板在冷卻過(guò)程中靜止不動(dòng)。這種冷卻方式冷卻不均勻，尤其在爪子的位置成為“軟點(diǎn)”，容易產(chǎn)生翹曲和鋼板的材質(zhì)不均。 因此目前廣泛采用輥式淬火機(jī)，這種淬火機(jī)有更大的冷卻速度，冷卻均勻，產(chǎn)量高，鋼板平直度好，并減少了氧化鐵皮的生成，改善了鋼板的表面質(zhì)量。輥式淬火機(jī)有兩對(duì)拉矯輥和兩個(gè)淬火段。鋼板在淬火機(jī)內(nèi)由多對(duì)傳送輥傳送。在第一淬火段內(nèi)水量較小(6080m3min)，壓力較大(1MPa)，鋼板連續(xù)通過(guò)，稱(chēng)壓力淬火段。在第二個(gè)淬火段內(nèi)，水量較大(150300m3min)，而壓力較低(0.6MPa)，鋼板呈擺動(dòng)式運(yùn)動(dòng)，稱(chēng)低壓段。通過(guò)調(diào)整各段的水壓、流量和時(shí)間采實(shí)現(xiàn)不同的熱處理工藝制度。輥式壓力淬火機(jī)的下排輥?zhàn)硬荒苷{(diào)整，上排輥?zhàn)涌筛鶕?jù)鋼板厚度進(jìn)行調(diào)整。目前有的鋼廠已將輥式壓力淬火機(jī)直接安裝在軋機(jī)作業(yè)線(xiàn)上，采用形變淬火工藝，既節(jié)省了淬火爐設(shè)備和能源消耗，又提高了產(chǎn)品性能。