无头轧制技术

无头轧制

无头轧制技术是指将粗轧后的带坯在中间辊道上焊合起来，并连续不断地通过精轧机的一种技术。

传统的板带热连轧精轧机组生产均以单块中间坯进行轧制，因此，不可避免地要经过进精轧机组时的穿带、加速轧制、减速轧制、抛钢、甩尾等一系列过程。由此发生的尺寸公差和力学性能的不均匀性很难在原有工艺框架内得到解决。热轧带无头轧制新技术正是解决这些问题的一项重要的技术突破。在传统热连轧中，板坯是在精轧机中一块一块地轧制的，带钢的头部在出了精轧机到卷取机之前的这段长度上以及尾部出精轧机后的这段长度上处于无张力的状态，造成每一卷带钢的头尾部分尺寸公差和板形难以保证。同时，单块坯轧制时因尾部无张力，故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。而无头轧制是将大约10块带坯在出粗轧机后的中间辊道上头尾焊合在一起，接着进入精轧机中连续轧制，带坯在恒张力下轧制，因此几何精度和板形不良的比例大幅度下降。无头轧制因穿带和抛尾的减少，可以做到稳定的润滑轧制。与此同时，稳定的润滑轧制可使轧制力降低，因而可在较低温度下进行轧制，生产出具有良好深冲性能的带钢，并可降低能源消耗。

应用

无头轧制法主要应用在型材、盘条和带材的连续轧制生产上。

优点是：(1)可大幅度提高盘条的盘重和轧机产量。由于消除了每根轧件在各机架咬入瞬间引起的动态降速，连轧过程稳定，张力波动减小，从而为进一步提高轧制速度创造了条件；由于消除了两根相邻轧件之间的间隙时间，轧机利用率显著提高，除换辊和检修外，连续轧制时间可达几个昼夜，轧机作业率可达90%以上，生产能力提高10%～12%；盘条的盘重可根据要求用飞剪任意调节；(2)消除了咬入时因堆拉钢造成的断面尺寸超差和中间轧废，并大量减少切头、切尾的金属消耗，从而使金属收得率提高3%以上，产品质量也得以提高。当采用钢坯首尾对焊法连续供坯时，焊缝质量良好，各项性能指标与母材基本一致；(3)减少了温度较低的轧件头、尾部分对轧辊和导卫装置的频繁冲击，减少了轧辊磨损，有利于轧机及其传动装置的平稳运转；(4)在实现连续酸洗、动态变规格轧制、连续退火和精整的带钢全连续化冷轧生产线上，为生产高品质、低消耗、多规格的带钢创造了条件(见冷轧板带生产)；(5)连续稳定的轧制给整个生产过程的自动控制创造了有利条件。

无头轧制技术的发展及展望

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轧大体相同，但是技术上有较大变化，即钢水经连铸机浇铸成钢坯后，不需剪切分段直接送人辊底加热炉进行均热，热后即直送轧机轧制，如德国西马克·德马克公司设计的CSP连铸机薄板坯出结晶器时厚63mm，经过液芯压下离开连铸机时铸坯厚48mm，因铸坯不经剪切进入加热炉(传统CSP技术铸坯剪断为40余米)，加热炉长达300余米(传统CSP技术为200米左右)，铸坯经均热后进入7机架连轧机组轧制成材。输出冷却辊道分为两段，第一段较短，为30m左右，其中快速水冷却水集管段为10余米，冷却段后为超薄带卷取机(旋转卷取机)；第二段为传统的层流冷却和卷取机，主要生产一般规格的热带。这种类型的生产线以超薄规格薄带为主，其中0.8—3.0mm的带钢占60%以上，高强钢最小厚度为1.2mm，低碳钢可达0.8mm，由于采用该项技术，双流连铸机最大年产量可达240万t，半无头轧制技术利用了连铸坯长的特点，减少了穿带过程中产生的带钢温度降低、厚度不易控制和生产不稳定的问题，极有利于薄规格带钢轧制。

我国华菱集团涟源钢铁公司新建薄板坯连铸连轧生产线即是按上述半无头轧制工艺设计建设的。由德国西马克·德马克公司供货，投产8个月后即成功创造世界同类型生产线半无头轧制268m长坯的最长纪录以及生产出厚度为0.78mm特薄热轧带卷，涟钢均热炉长291.15m，是目前世界上最长的均热炉。

棒、线材无头轧制

棒线材无头轧制技术有三种类型：一是铸轧型无头轧制技术。将方坯连铸机和热连轧机结合在一条生产线上连铸连轧棒线材的新工艺称为Luna无头铸轧技术。二是连铸坯焊接型无头轧制技术。将在步进炉加热好的钢坯进行焊接，成为无头坯送往轧机进行轧制。三是中间坯焊接型无头轧制技术。将经粗轧机架轧制后的中间坯(由45mm左右)进行焊接，在中轧、精轧机中实现无头轧制。

1.铸轧型无头轧制技术。

意大利达涅利公司开发成功该项技术并用于意大利乌迪内ABS公司的年产50万t特殊钢棒线材工业性生产厂中，已于2000年8月正式投产。

连铸机和热连轧机配置在一条生产线上，铸机产品为160mm×200mm大方坯，共两流。连铸机后设有两个淬火箱，其后为125m长辊底式加热炉，加热炉前设有65m长双流隧道式炉以作为工序间缓冲，热缓冲能力约为45t。

生产线能以单流或双流生产，在单流生产时，连铸坯可以是14m以上的任意长度，在连铸和连轧两工序间不进行任何切割，实际上实现了半无头轧制。当双流生产时，连铸坯要切割成45m长交替送到隧道式炉中，然后送入辊底式加热炉加热和均热。

轧机由18架粗、中轧和预精轧机架及3架三辊RSB减定径机架组成，在精轧机前后装备有控温轧制所需的必要设施，包括在线热处理的淬火及回火(退火)设施。

从技术上来讲，Luna无头铸轧技术给长材轧制工艺带来了一场革命性变化，它实现了从连铸、连轧、在线热处理、表面精整到在线检查的全连续化；全部工序都实

现了计算机控制，从订单下达到成品入库全部生产过程不超过4小时。ABS公司吨钢材成本较常规技术减少约40美元。

工厂产品规格为圆钢Φ20-100mm，圆钢盘卷φ15-50mm和相应规格的方钢。钢种有碳素钢、表面硬化钢、低合金钢、调质钢、轴承钢、弹簧钢和不锈钢。

2003年1月，ABS公司对其Luna生产线上在线退火装置进行改造，将炉室长度增加一倍，可处理长50m轧材，原退火炉只能处理长24m轧材，严重制约整条生产线能力的发挥。

2.连铸坯焊接型无头轧制技术。

该技术是连铸方坯经步进式加热炉加热后将前一块钢坯尾部和后一块钢坯头部进行对焊(用闪光焊接)，形成无头坯送热连轧机进行轧制，名为EWR(Endlees Welding Rolling)。自从1998年3月在日本东京高松厂问世以来有了快速的发展，闪光焊机设在加热炉出料端后，焊接过程由计算机控制，并纳入轧钢自动化系统，因而有良好的焊接过程稳定性和可重复性，各种断面形状和钢种的钢坯均能对焊，最大规格可达200x200mm。我国唐山钢铁公司棒材厂建设的EWR装置对焊165mm方坯所需周期约37-40秒，其中焊接时间约10秒。由于焊接技术的提高，焊口位置不但不存在内部缺陷，强度指标也不亚于轧件母体。

无头轧制和常规轧制相比，生产效率可提高12%-16%，生产成本降低2.5%-3.0%，棒材定尺率接近100%，金属收得率提高约l%，从轧件品质分析，因为仅有一个头部，所以能明显减少轧制纵向尺寸和性能不均现象。

除新建轧机外，在现有现代化连续棒材轧机上可以新增无头轧制装置，如唐钢棒材厂即属于改造项目，总投资210万美元。

3.中间坯焊接型无头轧制技术。

该项技术系将经粗轧机架轧成的中间坯头尾焊接后送中轧、精轧机轧制，类似传统热轧带钢机装设的无头轧制装置。新工艺由日本大和钢公司在其所属东部事业所开发成功。作业时间共30-70秒，其中焊接时间5.5秒，中间坯断面φ45mm，长36m。

该技术开发成功，使东部事业所轧制能力提高约20%，冷坯发生率减少，热坯使用率由75%增到9l%，燃料消耗减少，成材率有较大提高。

展望

1.在扁平材无头轧制技术中，以薄板坯连铸连轧生产线中实施半无头轧制较简易可行，我国涟源钢铁公司CSP薄板坯连铸连轧生产线已有良好的开端，特别对生产薄规格带钢具有显著优越性。传统热连轧带钢机无头轧制技术也有广阔发展前景，但作为一项全新技术有一个继续开发、改进和掌握的过程，是完全可以理解的。

2.在棒线材无头轧制技术中，以连铸坯焊接型无头轧制应用最多，在泰国、马来西亚、墨西哥、西班牙等国若干长材生产厂都得到采用，我国第一家采用该

技术的是唐山钢铁公司棒材厂，新疆八一钢铁公司和湖南涟源钢铁公司也采用了该项技术，但在实际生产中出现一些问题和要求，一是提供无缺陷连铸坯是应用此项技术的前提条件；二是钢坯对焊成功率主要取决于对接钢坯端面几何形状的一致性。目前一些钢厂对焊率不高主要是由于火焰切割的坯料端面不整齐和铸坯断面脱矩造成的，因此该项技术使用率不高，绝大部分仍采用常规轧制。但无头轧制优越性十分明显，连铸坯焊接型无头轧制新增设备不多，投资额不大，结构和操作不很复杂，具有进一步推广使用的前景。

3.中间坯焊接型棒材无头轧制技术的优点和问题与前述铸坯焊接型大体相同，它的长处还存在于：①中间坯断面小，设备费用少，消耗材料少；②中间坯焊接时产生毛刺少，易于去除。但其所需设备较多，操作较复杂，目前除日本大和钢铁公司东部事务所外，其他企业应用较少，尚需进一步实践。

4.铸轧型棒线材无头轧制技术实质上是类薄板坯连铸连轧的方坯连铸连轧，在技术上比较成熟，如用于生产普通碳素钢棒材、钢筋和线材，没有特殊钢生产的在线热处理作业，生产将更易掌握。

5.无头轧制和半无头轧制技术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。

无头轧制技术的发展及展望

文章来源：密封技术网 /

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。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.钢材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；