熱軋帶鋼綜述1前言熱軋板帶鋼生產(chǎn)一直是軋制行業(yè)中高新技術應用最為集中、人們最為關注的領域。新世紀到來之際,回顧過去,展望未來,將有利于我們把握方向,追蹤國際上的進展,不斷提高我國熱軋板帶鋼生產(chǎn)的技術水平,努力促使熱軋板帶生產(chǎn)成為我國從鋼鐵產(chǎn)量大國向鋼鐵技術強國邁進的排頭兵。2總體工藝布局的優(yōu)化隨著我國的鋼鐵工業(yè)快步邁向大型化、集約化,熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線總體工藝布局的成功與否,既決定著該生產(chǎn)線成品規(guī)格組距范圍大小和市場適應能力,又決定著該生產(chǎn)線產(chǎn)量水平、質(zhì)量水平、消耗水平、環(huán)保水平的高低,更是當代技術裝備發(fā)展狀況的一種體現(xiàn)。加熱爐區(qū)的工藝布置與原料供給鋼鐵生產(chǎn)是能源消耗大,易造成周圍環(huán)境污染的行業(yè),特別是在我國能源極度緊張、環(huán)境保護意識不斷得到加強的情況下,將熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線布置于緊接煉鐵和煉鋼區(qū)域是必然的趨勢和優(yōu)先選擇。步進式加熱爐由于爐用機械設備和其保護設施龐大復雜,使得基建投資成本巨大、運行費用高、維護難度加大?？紤]到熱軋窄帶鋼所使用的原料鋼坯寬度比較窄（通常最大500mm寬）,原料鋼坯的出鋼托出機構設施也難于控制。而推鋼式加熱爐基建投資相對較小、運行費用也較低、維護容易,還可利用小滑坡端部出鋼方式取消出鋼托出機構設施。因此,綜合對比,熱軋窄帶鋼宜選用小滑坡端部出鋼的推鋼式加熱爐,其性價比高。熱軋窄帶鋼是一種斷面高寬比很小的初始鋼鐵加工產(chǎn)品,依據(jù)其特點,應優(yōu)選斷面為矩形的原料鋼坯（斷面為正方形的原料鋼坯只作為熱軋窄帶鋼生產(chǎn)的一種補充）,這樣就容易讓原料鋼坯的加熱陰陽面始終保持在熱軋窄帶鋼上下表面,有利于生產(chǎn)過程和產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。原料鋼坯的厚度通常選擇在150mm?180mm范圍內(nèi)，這樣既能穩(wěn)定推鋼機推力（不受原料鋼坯寬度限制）,又可以減小由于熱軋窄帶鋼產(chǎn)品寬度對軋線各工藝道次壓下量的影響。原料鋼坯寬度的選擇主要依據(jù)熱軋窄帶鋼產(chǎn)品寬度和軋機布置方式來進行。熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線上料輸送輥道布置在與煉鋼廠連鑄出坯口緊密相連的位置,使煉鋼廠連鑄出坯口未碼放的連鑄鋼坯可直接調(diào)入上料輸送輥道（在線秤重）,隨即熱送至軋鋼加熱爐爐后并推入加熱爐加熱。充分利用剛剛生產(chǎn)出的連鑄鋼坯余熱（芯部溫度500°C?850°C,表面溫度400°C?750°C）快速加熱,不僅可以提高熱軋窄帶鋼產(chǎn)能,還可以使加熱后的連鑄鋼坯整體溫度更加均勻,為穩(wěn)定軋制奠定了基礎,避免了連鑄鋼坯的二次倒運和由常溫至出鋼溫度的部分重復加熱,大幅度節(jié)約熱軋窄帶鋼生產(chǎn)的原料運輸成本和加熱成本。采用距熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線較近的煉鐵廠高爐煤氣作為熱軋窄帶鋼加熱爐能源供給,是有效提高能源利用率、減少廢氣排放、降低大氣環(huán)境污染、降低熱軋窄帶鋼原料加熱成本的重要舉措之一。雖然高爐煤氣的發(fā)熱值[（750~850）X4.18kJ/Nm3]較低,并且著火溫度較高,但是隨著新型蓄熱式高溫空氣燃燒技術在軋鋼加熱爐運用的日臻完善,使得作為能源再利用的低發(fā)熱值高爐煤氣完全能夠滿足和適應目前熱軋窄帶鋼生產(chǎn)需要。3馬鋼2250工藝布置及工藝特點馬鋼2250熱軋帶鋼生產(chǎn)線工藝布置為3座步進梁式加熱爐、2臺除鱗機、大壓下側壓機、2臺粗軋機和立輥軋機、保溫罩、切頭剪、7機架精軋機、層流冷卻和3臺地下卷取機。其工藝布置如圖1。圉I馬鋼2250^51帶刑生產(chǎn)錢工藝務賈圖跟其它傳統(tǒng)熱軋生產(chǎn)線相比，馬鋼2250熱連軋生產(chǎn)具有如下特點：⑴連鑄坯熱送熱裝工藝，加熱爐用步進梁分段驅(qū)動，采用大調(diào)節(jié)比的燒嘴控制系統(tǒng)[3],保證連鑄坯溫度控制能力。⑵寬度自動控制能力更強，不受坯料寬度尺寸限制；大壓下側壓機和2臺大立輥結合工藝使該生產(chǎn)線具有很強的寬度控制能力和精度，板坯的寬度控制可以實現(xiàn)達350mm的減寬量。⑶中間輥道上的保溫罩有效地降低了中間軋件的溫降，并減少軋件頭尾溫差可達30°C以上。⑷先進的軋制模型和板型控制模型，保證了帶鋼尺寸精度和板型精度。⑸軋制節(jié)奏更快；該生產(chǎn)線軋制節(jié)奏最高可達29卷鋼/h。⑹軋制計劃自由度更大；該生產(chǎn)線合理的工藝布置和先進的自動化控制系統(tǒng)很好地實現(xiàn)了熱軋自由軋制⑷，具有強大的生產(chǎn)控制能力。4馬鋼2250熱連軋生產(chǎn)線自動化控制系統(tǒng)4.1電氣傳動系統(tǒng)馬鋼2250熱軋帶鋼生產(chǎn)線的主傳動變頻器選用TMEIC公司生產(chǎn)的大功率IEGT(lnjectionEnhancedGateTransistor)三電平交一直一交變頻器。其使用特點：⑴系統(tǒng)高效穩(wěn)定，速度調(diào)節(jié)器擬合了反超調(diào)控制技術，系統(tǒng)輸出沒有超調(diào)。⑵模擬跟隨控制技術(SFC控制)減小了板坯沖擊速降以及機電扭振與共振。⑶功率因數(shù)控制技術使系統(tǒng)電網(wǎng)不需要安裝高次諧波濾波器和靜態(tài)無功補償置。⑷高性能測速元件確保系統(tǒng)靜態(tài)精度達0.01%，能抵抗很高的di/dt與dv/dt。4.2基礎自動化系統(tǒng)馬鋼2250熱軋帶鋼生產(chǎn)線的基礎自動化系統(tǒng)采用TMEIC生產(chǎn)的V系列PLC控制器，在線數(shù)據(jù)采集ODG以速率5ms/次提供高速的數(shù)據(jù)采集。V系列控制器具有微型化、網(wǎng)絡化、PC化、高速化、分布式特點，實現(xiàn)的應用功能為：精確的物料跟蹤，確保物料的實時位置及數(shù)據(jù)跟蹤。全生產(chǎn)線設備邏輯、順序控制以及自動位置控制(APC)。⑶粗軋、精軋、卷取的主令控制及其速度控制。⑷粗軋機負荷平衡控制。⑸飛剪自動剪切控制。⑹精軋機活套張力控制。板坯及帶鋼寬度自動控制。⑻精軋機自動輥縫控制(AGC)。4.3過程控制系統(tǒng)馬鋼2250熱軋帶鋼生產(chǎn)線的過程控制系統(tǒng)的硬件系統(tǒng)全部選用標準化商業(yè)計算機產(chǎn)品，軟件系統(tǒng)選用TMEIC的PASolution系統(tǒng)平臺。過程控制系統(tǒng)中具有許多在線控制功能，實現(xiàn)了傳統(tǒng)基礎自動化功能移植到過程控制系統(tǒng)技術。如帶鋼終軋溫度控制(FTC)和卷取溫度控制(CTC)，全生產(chǎn)線物料的實時位置跟蹤及數(shù)據(jù)跟蹤(宏跟蹤)。這樣過程控制系統(tǒng)可直接采集工藝和控制參數(shù)，使模型預計算和在線控制集于一體，在線模型計算和自學習有機地結合起來，有效地提高了模型計算預設定精度和控制能力。熱軋板帶鋼新一代TMCP裝備及工藝技術開發(fā)熱軋帶鋼超快速冷卻系統(tǒng)，涉及關鍵噴嘴結構開發(fā)設計、裝備開發(fā)與集成、過程控制技術開發(fā)，以及配套水系統(tǒng)的技術開發(fā)與設備集成等。在設備結構上與傳統(tǒng)層流冷卻技術存在根本性區(qū)別。相對于中厚板軋制生產(chǎn)線，熱軋帶鋼生產(chǎn)線具有軋制速度快、自動化程度高、產(chǎn)品工藝上要求實現(xiàn)靈活的冷卻路徑控制等特點，加之熱軋帶鋼生產(chǎn)線軋制節(jié)奏高、設備布置緊湊，因此，對超快速冷卻裝備開發(fā)及工藝過程控制提出了新的要求。熱軋帶鋼超快速冷卻技術裝備的開發(fā)需求高的冷卻速率良好的冷卻均勻性滿足實現(xiàn)良好的工藝過程控制所需的設備條件和功能實現(xiàn)超快速冷卻與層流冷卻模型控制系統(tǒng)的有機結合裝備技術開發(fā)難點及關鍵技術高性能噴嘴的開發(fā)與研制結構合理的超快速冷卻設備開發(fā)過程控制技術難點及關鍵技術超快冷控制系統(tǒng)與軋線原有控制系統(tǒng)的無縫銜接軋后冷卻多目標高精度控制帶鋼升速軋制過程中的溫度高精度控制滿足多種產(chǎn)品需要的冷卻策略工藝技術難點與原有常規(guī)生產(chǎn)方式相比，新一代TMCP技術更強調(diào)通過促進微合金元素的鐵素體相間析出和控制碳元素的相間再分配(re-partition)來實現(xiàn)鋼材的強韌化。因此，在新一代熱軋工藝中，鋼材的相變過程、微合金元素的沉淀析出行為、碳化物尺寸與分布、M/A等第二相結構甚至鋼板表面氧化膜的結構與性質(zhì)均發(fā)生較大的改變。隨著當前資源和環(huán)境壓力日趨增加、生產(chǎn)成本大幅度提高，在滿足鋼鐵塑韌性和使用性能的前提下，降低合金含量使用成為系列板帶鋼產(chǎn)品品種開發(fā)生產(chǎn)的必然。與以往鋼鐵產(chǎn)品生產(chǎn)工藝相比，新一代TMCP工藝不再以添加合金元素為調(diào)控其力學性能的主要手段，而是更加注重通過生產(chǎn)工藝手段來調(diào)整和控制產(chǎn)品最終顯微組織結構，從而使其性能達到甚至超過以往同類產(chǎn)品的標準。由于降低了鋼中合金元素添加量，在減少資源、能源消耗的同時，也使得鋼鐵產(chǎn)品的可回收和再利用性能顯著增強，從而實現(xiàn)鋼鐵材料的綠色制造。結束語經(jīng)過兩種新型熱軋帶鋼的設計建設實踐，列舉出在設備選型、新技術應用、工藝布局方面的經(jīng)驗以及一些具體實用措施。熱軋帶鋼生產(chǎn)線的設計和建設必須根據(jù)其自身特點,對所選用的技術裝備和工藝布局進行整體策劃,并充分考慮到其生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量水準、品種規(guī)格、工藝特色、節(jié)能減排等因素,讓所采用的先進技術和實用措施在熱軋帶鋼生產(chǎn)中得到成功應用,這對提高熱軋帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量、滿足用戶需求、科學合理使用能源、保護自然生態(tài)環(huán)境,皆可以起到積極地推動作用。參考文獻[1]謝政峰，張悟非.產(chǎn)品造型屬性特征對使用者心智意象的影響—以行動電話為例[J].工業(yè)設計，2002,30(2):216-221.[2]黃琦，孫守遷.產(chǎn)品風格計算研究進展[J].計算機輔助設計與圖形學學報，2006，18(11):1629-1636.⑶汪海波.淺析計算機輔助工業(yè)設計J].安徽工業(yè)大學學報:自然科學版，2005,22(2):204-206.⑷孫守遷，張克俊.基于組件約束的風格概念方案生成技術[J].中國科技論文在線，2009，4(2):141-145.CHENKuohsiang，OWENCharlesL.Astudyofcomputer-supportedformaldesign[J].Designstudies,1998,19(3):331-359.CHENKuohsiang,OWENCharlesL.Formlanguageandstyledescription[J].DesignStudies,1997,18(3):249-274.趙丹華，趙江洪.汽車造型特征與特征線J].包裝工程，2007,28(3)：115-117.HsiaoSW,ChangMS.Asemanticrecognitionbasedapproachforcar'sconceptdesign[J].Internation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