现代钢铁生产导论结课论文

无头轧制
---《现代钢铁导论》结课论文
在学校的大力支持下，学院为我们精心打造了《现代钢铁生产导论》这门课程。

虽然是在酷暑难耐，人燥心浮的小学期，但是学院领导大力监督，资深老师积极备课，使得我们个个都收获颇丰，感悟良多。

本着对现代钢铁生产极大的好奇和兴趣，24个课时下来，我一直专心听讲，认真思考，从而对钢铁生产全流程有了一个全面而简约概括的了解，并初步掌握了钢铁生产过程的基本知识，了解了钢铁工业在国民经济社会中的重要地位和作用。

通过学习这门课程，我知道了深井和露天采矿工程的基本概念及其经济价值，掌握了高炉炼铁、转炉炼钢和炉外精炼的基础知识，同时也认识到大型机械设备和全自动化控制理论的复杂性和重要性。

当然，作为一个材料成型与控制专业的学生，我更是对轧钢部分的基础知识有了较为深入的认识和感悟。

当然，我也不只是一味地让老师给我灌输知识，每次上课，我都会带着问题去听，经过听取老师讲解的一些基础知识，然后课下自己再查阅相关资料，从而解决一些疑惑。

比如我以前就很奇怪为什么轧钢的时候要一块钢坯一块钢坯的轧制，而不是连续不断地轧制呢？当然，刚开始想到这个问题，其实自己也觉得挺无知的，显然钢水是要经过冷凝结晶才能够去轧制的，不可能说一边在经过轧机轧制，一边在结晶器那边冷却结晶。

但是，有一次课下我在图书馆翻阅有关轧钢方面的资料的时候，看到了一篇《无头轧制的发展与展望》的论文。

从中我发现了实现连续不断地轧制的方法，那就是---无头轧制。

而后，我又通过查阅书籍文献和网络搜索，总算对无头轧制有了比较多的认识。

上世纪60年代以前，传统生产钢材方法是先将钢水模铸成大型钢锭，经加热、轧制成坯，钢坯经冷却、清整后再加热，轧成用户所需断面的成品钢材。

采用传统分块轧制方式的轧机要频繁的咬钢、抛钢和变换轧制速度，造成钢材头、尾部的质量难以保证，轧机作业率较低，对产品尺寸精度的控制也较为困难。

对此，有关科技工作者通过在传统的热轧生产线上设置采用钢坯对焊机及精轧后连续轧制。

该方法与传统轧制方法相比，成材率可提高0.5％至1.0％；生产率可提高10％至15％；产品质量、精度也有较大的提高。

此外，用传统的轧制方法轧薄板时容易出现跑偏、甩尾、浪形等问题；而无头轧制则无此现象，可提高钢带行走的稳定性，可以生产0.8毫米至1.0毫米带材。

最后，由于避免频繁的咬钢，设备的磨损和废品率也有所下降，可降低2.5％至3％的生产成本。

近40多年来经历了三次飞跃式发展：一是将模铸改为连铸，取消开坯机；二是由一般连铸改为近终形连铸，减少加热、轧制次数；无头轧制技术是钢铁加工流程的第三次飞跃，即钢材生产不再是单块的、间隙性的，而是连续进行轧制，然后根据用户需求剪切成所需长度或卷重。

无头轧制的好处是：1，钢全长以恒定速度进行轧制，生产率有较大提高；2，因对钢材全长施加恒定张力，使钢材断面形状波动减少，钢材质量改善，这点对热轧扁平材生产特别重要；3，由于成品长度不受限制，根据交货状态要求剪切，成品率显著提高；4，由于轧材运行稳定性提高，对热轧带钢来说，有利于生产薄规格带钢；5，和单块轧制不同，钢品啮入次数减少，减小对轧辊冲击，有利于提高轧辊寿命。

无头轧制工艺是在精轧机的人口侧，将中间坯连接在一起，然后进行连续轧制，一般来讲，其目的可分为下面4个方面：
(1)消除带钢轧制过程中的不稳定部分，使质量稳定，并提高收得率。

在轧制带钢的头尾两端时，由于张力没有作用，因此在这种不稳定状态下，就会造成产品缺陷，如带厚、凸起变形和带钢波纹，从而导致质量和收得率下降。

在无头轧制工艺中，将约10个中间坯连接在一起，并进行精轧，从而完成一个无头轧制过程。

这意味着，除第一个轧制的头部和最后一个轧件的尾部以外，由于带钢一直受到拉伸载荷的作用，因此从精轧机到带卷箱没有任何类型的变形缺陷。

(2)当轧制薄带材时，生产稳定，生产率提高。

轧制薄带材时，当带钢尾端经过精轧机时容易产生褶皱，而褶皱又会造成轧辊损坏，这样就需要更换轧辊，因此就会减少生产时间，并增加轧辊加工费用。

由于薄带钢在高速通过输出辊时极易产生剧烈跳动，很难保证适合的精轧机轧制速度，因此不能获得所期望的薄带材生产率。

相比之下，采用无头轧制时，由于张力作用在带钢的整个长度上，在无头轧制中，中间坯之间的轧制间距可定义为零。

（3）宽薄产品的生产，其尺寸适用范围超过了采用传统技术生产的薄产品。

在间歇式轧制工艺中，由于经常发生尾端褶皱，而难以进行正常轧制，因此还不能生产厚度在1.2mm以下、宽度为1250mm以上的产品。

相比之下，由于轧件从头至尾一直保持着张力作用，因此在这种稳定状态下，无头轧制能够轧制出间歇式轧制所难以生产的带钢尺寸，即在轧制厚度为1.2mm的带材时，宽度可超过1250mm，或轧制厚度为0.8～1.2mm带时，没有什么问题。

(4)采用润滑轧制和强冷轧制可获得更好的轧材性能。

在间歇轧制工艺中，当进行润滑轧制时，为了防止带钢咬人困难，一般不对带钢头部进行润滑，这样就降低了收得率，并妨碍标准化操作。

在无头轧制中，由于从无头轧制组中第一个带卷的头端到最后一个带卷的尾端经过精轧机时，能够对其全长提供润滑，因此可以进行稳定的润滑。

关于强冷轧机在精轧机出料侧的热输出辊道上的情况与润滑轧制相似。

无头轧制技术叶厂3号热带轧机首先实现，以后逐渐得到推广。

该生产线由以下几部分构成：
（1）加热炉：在无头轧制中，必须保证后续带坯与前一块带坯同时处于焊接装置处。

为此，千叶厂装备了高能力的步进梁式加热炉，快速输出速度达每分钟2米，专用于高温板坯直接热装，保证后续带坯及时供应。

（2）粗轧机：无头轧制要求粗轧和精轧轧制时间必须互相匹配，因此要求粗轧机的轧制速度很高。

千叶厂粗轧机的最大轧制速度可达每分钟340米。

（3）卷取箱：为了避免焊接时后续带坯的到达出现误差，设置了将中间坯卷成卷状的卷取箱，作为焊接前的缓冲设备。

卷取箱具有卷取、缓冲、开卷三个卷位，并带有两套开卷器，可弥补粗、精轧的轧制时间差。

（4）带坯焊接机：中间坯的头尾对焊是保证无头轧制成功的关键环节，要求对焊时间短，焊缝与母材的冶金组织和性能接近。

千叶厂用电磁感应对接焊合法连接带坯。

焊机在一个20米长的辊道上运动。

当切好头尾的带坯进入焊机后，焊机首先在两块带坯的接合处上方定好位，并以与带坯相同的速度运行，然后夹具夹住带坯的头尾，并使带坯的头尾之间仅有几个毫米的间隙。

此时2500kW的电感应加热器启动，加热两个带坯的端部，在3~5秒内使带坯端部温度急升到约1600℃，然后对压装置对接两端。

在端部完全焊合后，夹具打开，带坯继续向前进入去毛刺机，同时焊合机返回到入口侧的起始位置以焊接下一块带坯。

在焊接装置的后面布置有一台带有特殊刀头的旋转式去毛刺机，专门去除焊接处的隆起部位。

（5）精轧机：无头轧制工艺，要求精轧机不仅有足够的轧制力，而且必须有强有力的板凸度和板厚控制能力。

千叶厂的7架精轧机均为PC轧机，后4架精轧机还设置了轧制中可调整交叉角度的机构，以确保有灵活的控制能力。

另外，在精轧机出口侧配置了X射线测厚仪，以进行高精度的板厚控制。

（6）高速飞剪和卷取机：高速带钢飞剪位于卷取机前，可按照用户要求对带钢进行剪切分段。

高速飞剪采用偏心轴结构，与带钢速度同步剪切，既能迅速切断高速运行的带钢，又不影响后续带钢的前进。

生产线上布置有2台地下卷取机，采用液压夹送辊技术，可高速交替卷取带钢。

无头轧制具有显著优越性和巨大的经济效益，但总的说来，在生产实践中应用的时间还不长，采用的厂家还不多，属于一种正在发展中、有广阔发展前景的新工艺技术，值得关注、重视并以积极态度去开发和探索。

具体建议：一是在以后新建薄板坯连铸连轧生产线时应重视研究采用半无头制技术的可行性。

特别是当产品要求薄规格带钢品种较多时，应该采用这项技术。

二是在我国适当地点建设一些Luna无头铸轧生产线，这可能会象薄板坯连铸连轧一样，为我国在棒线材生产领域出现一场新的变革作出贡献，三是选择一家新建或现有的传统热连轧带钢机安设无头轧制焊接设施，摸索经验，解决存在的矛盾的问题。

四是认真总结交流已建成连铸坯焊接型棒线材无头轧制的经验教训，不断提高对焊成功率和无头轧制焊接装置的使用率。