无头-半无头轧制技术-康永林-2010[1].11.23

的尺寸和板形不良或非稳定轧制引起的质量不良.
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提高生产率
各板坯连接处的穿带速度可达1000m/min以上,另外，单块坯 轧制中的间歇时间在无头轧制中减为零，由此可显著提高薄 规格轧制效率。
可生产薄
而宽的钢 板和超薄 规格板
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通过润滑轧制和强制冷却轧制生产新品种
当第一块板坯的头部通过精轧机组后，直到最 后部分板带通过机组的较长时间内都可实现 稳定润滑，因此，在能进行稳定润滑的同时 又可减少材料损耗1/6～1/10 。 在无头轧制时，由于可以对精轧出口处的板带 施加张力，即使采用快速冷却，不存在穿带 和冷却不均问题，由此可得到全长均匀的材 质。
定位
感应加热
对接
连接完成
去毛刺
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感 应加热连接设备
加热装置
线圈 磁芯
夹持·压接 运行方向
感应电流
压接
升降装置
压接
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控制磁通
升温速度比率
无控制
连接区边界
材质：SUS 304 尺寸：30t×800w mm
（中心） 宽向距离 （mm）
感应加热铸坯连接的温度分布比率
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感应加热连接区表面状态及断面组织
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生 产 率 问 题：
♦精轧生产率最低的是薄规格轧制 ♦单位宽度的轧制量即质量流量不大，所以产量不高 ♦为了提高产量，使稳定轧制速度基本达到其上限约
1500m/min的饱和状态
♦穿带速度提高后，由于穿带问题和头部折迭等引起
的故障率增多，穿带速度的上限约在800m/min左 右，薄规格轧制的生产率基本达到极限状态
无头轧制的中间坯连接技术
叠轧 咬合轧制 铝热焊 锯齿形 机械连接 还原性 火焰处理 直接通电连 接 感应加热 连接 激光连接
连 接 方 法 特 点
轧制连接 轧制连接
熔融连接， 加热时间 短
机械连接
除磷后连接
界面加热连 接 电源功率极 大， 电极辊产 生电火花， 要 求结合面精 确
界面加热 连接，加热 时间短
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具有优异深冲成形性能的超高r值冷轧钢板
千叶厂采用无头热轧技术在铁素体区轧制，并且沿
带钢全长实施稳定、充分的润滑，此热轧板经冷 轧、回火后，呈现极高的r值，平均达3.0。
表 1 新开发薄带钢典型的机械性质（t =1.2 mm） σb（MPa） δ（%） r σs（MPa） 140 280 55 3．0
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Ｅ Ｓ Ｐ 线的布局
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ISP线和ESP线的对比
典型的低碳钢全线温度分布
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ESP线生产的热轧卷产量
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ISP线工艺布置和主要参数
连铸坯宽度/mm 结晶器厚度/mm 连铸坯厚度/mm 最大拉速/m/min 流速/T/min 1250 75
75mm : 7.0m/min max. 连铸平台 薄板坯连铸机 120T电炉 12-19mm : ～1.0m/min 精轧机 1.0-12mm : 12.5m/min max 层流冷却 地下卷取机
界面 加热 连接
课 题
连接 界面 除磷 ，连 接可 靠性 低， 板厚 变化大
连接界面除 磷， 连接强度 低， 需采取部 分其它连接
发热控制 困难，熔渣 处理
锯齿形切 断及组合 困难，连接 强度低
缩短还原反 应时间， 熔渣 处理
需处理毛 刺
需 大 功 率， 要求 结合 面高 精度
图 6 无头轧制各种中间坯连接技术简图
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日本热轧厂1985～96年间异常辊更换率的变化 异 常 换 辊 率
（%）
年
年
6
产品质量问题：
在每块坯轧制时都进行载荷预测和辊缝值设
定。若轧制力预测不准，辊缝值设定偏差 大，则板厚与目标值偏差也增大，从而产生 因轧制力预测误差引起的板凸度变化和机架 间板形波动。 近年已采取了一些提高板厚和板形精度的措 施，使板厚精度标准差在20～50μm以内。 但由于板厚、板宽以及温度等的变化，要再 进一步提高精度很难。
ISP生产指标
2003年生产业绩 项目 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 表面质量 金属收得率 作业率 低碳钢连浇炉数 每天浇注炉数（最大/平均） 无漏钢浇注炉数 断流率 粗轧轧制力 精轧轧制能力 水口堵塞 精轧机修补率 低碳钢拉速 中碳钢拉速 包晶钢 生产计划 粗糙度 15 粗糙度（精整后） 冷轧后 业绩（平均值） 89.20% 96.60% 16 28/25 2139 0.27% 4,000t 150km（F5） 0.02% 0.32% 4.8～5.5 m/min 4.0～4.2 m/min 无缺陷 100多种不同钢种 EN 10051标准的1/3 Ra<0.6um 05 适用汽车外板 转换成本 应用领域 汽车工业 汽车制管 精密焊管 其他焊管 机加工和工业配件 城建和工业结构 家具等 40 - 50% 比例% 17.0 8.0 8.0 6.0 8.0 14.5 5.0 51 产量 能源消耗 (连铸+轧钢) 钢水到钢卷的 金属收得率 无附加成本的 薄带范围 投资强度 ISP线关键参数对比 ISP无头热轧 0.8 – 2.0 万吨/年 50% 97.08% - 97.56% 1.2 mm 可生产0.7 - 0.8 mm 40 - 60% 常规热连轧 3.5 – 4.0 万吨/年 100% 冷轧 80% 热轧 94.34% - 96.15% 1.7 – 3.0 mm 100% 100% 冷轧 75% 热轧 应用领域 压缩机 零售 比例% 21.0 13.0
♦空载时间最短也要10秒，与生产率下降直接相关。
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无头轧制的目的
提高穿带效率
采用由最多15块中间坯组成的无头轧制，几乎不 发生蛇行现象并可实现稳定轧制;
提高质量稳定性和成材率
整个带卷保持恒定张力实现稳定轧制可显著提高 板厚精度。超薄热带的厚度精度可达±30μm， 合格率超过99%;
几乎不发生板带头部到达卷取机前这段约150m长
（a） 带坯连接区纵断面照片
பைடு நூலகம்
（b） 断面组织照片
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无头轧制技术的应用
极薄热轧带钢 采用无头轧制技术，将常规的最小板厚 1.2 mm 扩 大 至 0.8 mm ， 可 轧 制 如 1.2 mm×1500 mm的宽幅薄材 极薄热轧带钢尺寸精度优于传统热轧带 钢，材料特性与传统产品相当 采用分散控制的高响应张力控制技术可 在0.5秒左右的短时间内稳定地进行轧制 中变更板厚
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剪切－压合设备
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剪切－压合设备
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剪切－压合生产现场
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剪切压合生产现场
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4.一种新的中间坯连接方法－压齿-压合 连接法（－康永林）
粗轧机 热卷箱 剪切机 压力机 F1轧机
后 一 块坯 头 部
前 一 块坯 尾 部
连接位置
中间坯连接区域主要设备构成和布置示意图
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压力机齿形模具的安装
压力机 上模具 后一块坯头部 前一块坯尾部
下模具
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中间坯压合连接过程示意图
后一块坯头部
压力机
前一块坯尾部
1）头尾对接
2）压齿
3）搭接＋压接
4）压接完成
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压齿－压合法的新意和优势：
１）设备、工艺简单。只需在常规热连轧生产
线粗轧机后的热卷箱和精轧机Ｆ１之间，设置一 台切头剪和一台压力机以及中间坯头尾对正辅 助机构即可，两块连接坯头尾的表面不需除鳞
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中间坯连接环节的要求
连接时间尽可能短 连接区强度尽可能高且均匀，无或少非
连接面
应尽可能适应多钢种、异钢种坯之间的
连接
连接设备尽可能简单且投资少。
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0．5 mm
温度：1000℃ 压下率：r1=37%，r2=23%，r3=28%
轧制连接法连接中间坯
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中间坯感应加热连接工艺简图（川崎制铁）
规格 mm 1.00 - 1.25 1.25 - 1.60 1.60 – 2.05 2.05 以上
2005 14% 25% 15% 46%
2006 12% 24% 19% 45%
55
7.0
3.7
电感应加热器 大压下轧 机 克罗蒙那加 摆动式飞 热炉 飞剪 剪
55mm : 7.0m/min max.
12-19mm : 0.2-0.5m/min 175m
钢种夹在易轧制钢中间坯之间的快速连接。因该 方法是机械连接，并在１０ ０ ０ ℃左右的高温下连 接，对前后中间坯的冶金成分、力学性能以及表 面状态均没有特别要求，所以可进行不同钢种热 连轧中间坯之间的快速连接。即使是焊接性能不 好的钢种，采用本方法也可实现连接，由此可大 大扩展热带无头轧制的产品范围。
穿带问题 板厚精度偏差范围大 生产效率低
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穿 带 问 题：
主要是在精轧机架间板带头部咬入受阻
形成堆钢、打滑和尾部甩尾折迭，以及 在卷取时因板带前端蛇行、折弯等造成 卷取困难形成堆钢等。
由单块坯轧制时因尾部无张力，在精轧
机架间常发生甩尾，形成2～3层折迭咬 入，从而产生轧辊表面裂纹和压痕伤。
（1.2→0.9→1.2×1025 mm，四块一组无头轧制）
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极薄热轧带钢的机械性能
1.0 mm极薄热轧带钢的σb和σs大体相同。 1.0 mm RTCH的伸长率平均为36.5%，与JIS 标准相比有较大幅度提高。可用于深冲成 形，纵断面全部为微细的热轧组织，无异常 晶粒。 极薄热轧带钢的涂装性 1.0mm极薄热轧带钢具有与热轧厚板和热轧 酸洗板相同的剥离性能，可作涂装用。目前 主要用于圆管或方管、各种形状的槽形材、 一般轻加工用切板等，最终用途为房顶支 柱，以及水管、家具管等管类。目前仍在开 发其用途。
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压 齿 成 形 连 接 法的初步试验
后块带坯
连接区
前块带坯 （a）加工连接用齿
连接区
（b）压合连接
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5. ESP无头轧制技术
Danieli－Arvedi创新技术的特点：
大压下轧机（HRM)－高秒流量连铸机串联形
成连续铸轧 改善材料结构（整个厚度方向的性能） 优良的材料各向同性性能 根据成品厚度规格调整中间坯厚度和几何形状 使用无头轧制能延长工作辊寿命（大于8000t) 高温轧制和小直径工作辊能减小轧制力和扭矩 减少能源消耗 能够生产超薄规格钢板
板带热轧无头轧制、 半无头轧制技术
康永林 北京科技大学 2010.11.23
1
主 要 内 容
无头轧制在高精度薄规格板带轧制中的作用 川崎（JFE)热带无头轧制技术 浦项无头轧制中间坯剪切－压合技术 一种新的中间坯连接方法－压齿－压合连接法 ESP无头轧制技术 CSP 生产超薄规格半无头轧制技术
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无头轧制技术的发展
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2. 川崎（JFE)热带无头轧制技术
无头轧制工艺
成品剪 连接 定位 卷取 水冷 加热 带坯卷取及连接 粗轧 高精度精轧 去毛刺
侧压
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无头轧制的效果
无头轧制和常规轧制厚度、精轧出口温度、卷取温度命中率及成材率的比较
13 a.±30μm 之厚度命中率; b.成材率; c.精轧出口温±20℃命中率; d.卷取温度±20℃命中率
20世纪70年代初在冷轧带钢上实现，之后
逐步实现了酸洗与冷轧、冷轧与连续退火 及平整的全连续生产
90年代中期，热轧带钢、特别是薄板坯连
续连轧生产线也实现了无头和半无头轧制
90年代中后期在棒线材生产线上采用无头
轧制
3
1.无头轧制在高精度薄规格板带 轧制中的作用
传统单块坯精轧中的问题
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极薄热轧带钢的中间厚度
除首块钢头部外，全长板厚精度 在±30 µm以内。
精轧出口极薄热轧带钢的平坦度
首块钢头部为1%，之后，通过板形反馈 控制变为0.3%，此后由于实现稳定轧制， 可保证全长的平坦度。
平 坦 度 / %
板 带 厚 度 /
mm
快速板厚变换
带钢长度（m）
带钢长度/m
FGC：快速板厚变 换
⊿r 0．4
热带无头轧制技术还可用于各种表面处理钢板和高强度钢板的生产。
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3.浦项无头轧制中间坯剪切压合技术
连接工艺
焊接连接（川崎） 连接方法 剪切连接（浦项）
连接温度 连接时间
固相分数70％ 约10秒
约1000℃ 1秒钟以内
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剪切－压合工艺过程
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剪切－压合生产线布置
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剪切－压合设备
２）连接强度高。在高温下，通过压力机将两
块中间坯头尾实施压齿机械连接，使连接区域 内的齿槽间产生大的塑性变形、形成大面积的 机械咬合、焊合区，因而连接强度高，从而保 证在精轧过程中不发生断带
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３）连接速度快。经压力机压齿、搭接后，压力
机在极短的时间内（不超过１秒钟）完成压接
４）可进行不同钢种热连轧中间坯之间及难轧制
1.0-12mm
开始生产时间： 1992 2009年产量： 100万吨 2010年产量：预计100万吨 产品厚度： min.1.0mm 产品宽度： max. 1250mm
ISP工艺布置 1 2 3 4 5 6 7 低碳钢 建筑用钢 碳素钢 高强度钢 含硼热处理用钢 耐腐蚀钢 多相钢 防护栏杆、容器、焊接桥梁 车轮、弹簧、底盘、建筑用钢、汽车部件、座位 50 油桶、容器板、货柜、锅炉板、扩展容器板、隔板材料、钢家具、热镀锌板、电镀锌板 再轧板、空寂压缩机容器、气体容器管、锅炉板、建筑表面板 刹车片、洗衣机板、刀片、链条 汽车喇叭弹簧、座位、滑动板、车轮盘、门铰链、引导轮、安全带、抗冲击板、连杆、大梁