初轧车间设计(design of blooming and slabbing mill)

以钢锭(或大断面连铸坯)为原料生产各种方坯、板坯、圆坯、扁坯，异型坯等半成品的轧钢车间设计。在大中型钢铁厂中一般设置辊径750mm以上的二辊可逆式初轧机。初轧车间处于炼钢与成品轧钢车间之间，担负着由钢锭到钢坯的开坯任务。初轧车间设计原则、方法见轧钢厂设计。随着连铸技术的发展，初轧机将被连铸所代替。有时为满足某钢材品种的需要，初轧机将与连铸共存一段时间。

简史 1866年首先在英国出现初轧机，1867年坎姆布利阿炼铁公司(Cambria IronCo．)建成辊径530mm的初轧机，将215×215mm的钢锭轧成165×165mm的钢坯，最早的初轧机是用蒸汽机驱动的。1907年美国建成了用直流电动机驱动的大型初轧机。此后又陆续出现了带立辊的万能式板坯初轧机和专用的大型H型钢异型坯初轧机以及钢坯连轧机。

20世纪50～60年代是初轧机发展的鼎盛时期，相继建成了年产量高达600万t、最大辊径达1500mm，最大钢锭重量达70t、用计算机控制的现代化初轧车间。

中国第一台初轧机于1935年建于鞍山，辊径1000mm。1956年鞍山钢铁公司1150mm方一板坯初轧机建成投产。随后齐齐哈尔钢厂的825mm、太原钢铁公司的1000mm、大冶钢厂的850mm，武汉钢铁公司的1150mm等初轧机相继建成投产。1972年于攀枝花钢铁公司设计建成中国第一台1150mm大型方一板坯初轧机。1975年于本溪钢铁公司设计建成中国第一台万能初轧机。1985年在上海宝山钢铁总厂建成大型双机架1300mm方一板坯初轧机。

由炼钢厂提供的钢锭，温度一般为500～900℃，直接装入均热炉。80年代初期国内外出现了“液芯加热”和“液芯轧制”新技术，已在大型初轧车间采用，节能效果显著。

设计规模和产品方案 初轧车间的设计规模根据各成品轧钢车间的钢坯需要量和外供坯数量的总和确定。初轧机的类型及其组成根据钢坯的品种和规格选定。各类初轧机的主要参数见表。

工艺流程简介 图1为初轧车间工艺流程示意图。

在二辊初轧机上轧制方坯或板坯时，轧辊均带有孔型。在万能初轧机上轧制板坯时，水平辊和立辊均无孔型。轧制板坯时，第1～2道次要立轧，以清除钢锭表面的氧化铁皮。

轧制后的钢坯是否经在线火焰清理，根据钢种、钢坯规格和钢锭表面质量等条件决定。清理时四个面同时清理，清理深度一般为1～3mm。

设有钢坯连轧机时，初轧坯经剪断机切头、切尾后直接进入连轧机。轧出的连轧坯其断面小于140mm×140mm时，可用飞剪切头、切尾和切成定尺，当其断面大于140mm×140mm时，则用剪断机剪切。连轧坯为圆断面时，可用热锯锯切。

对于冷却过程中易产生裂纹、白点和某些需经软化处理后方能清理的钢坯，轧制后要进行缓冷或退火。

为了检查表面缺陷，合金和部分优质碳钢等要进行酸洗，以清除钢坯表面的氧化铁皮。特殊条件下也可用抛丸法代替酸洗。对于表面及内部质量要求严格的钢坯，要采用磁粉、涡流、超声波、红外线等探伤装置进行检查。缺陷清理有火焰、风铲、砂轮、电弧切削等方法，一般多采用火焰法或砂轮法。采用火焰法清理高碳、重轨、高合金钢等钢坯时，需在150～300℃条件下进行，以防产生二次缺陷。

自连铸机大量投产以来，有些钢铁企业使用大断面连铸方坯或板坯，在现有的初轧机上轧成小规格的方坯、板坯或异型坯。连铸坯的加热，有的利用现有的均热炉，有的则是在新建的连续式加热炉中进行。

工艺设备选型 初轧车间主要设备包括均热炉、轧线机械设备及精整设备等。

均热炉 有蓄热式、中心换热式、上部单侧烧嘴式等。上部单侧烧嘴式具有布置紧凑、装入量大、热效率高、占地面积小、可以缩短均热炉跨间的长度等优点，故优先选用。均热炉炉坑容量与炼钢每炉出钢量相匹配，每炉所铸钢锭以装满一个或两个炉坑为宜，防止不同炉号的钢锭装入同一坑内。

运锭车 根据结构可以分为钢绳拖动式和电机直接传动式，多数初轧车间选用后者，前者适用于长运距、大钢锭的情况。运载能力要满足双锭轧制时装载两个钢锭的要求。运送速度，一般为4～6m／s。

初轧机 一般有四种类型：

(1)方坯初轧机。用于轧制各种型钢、无缝钢管和窄带钢等轧机使用的坯料。其组成是单机架或双机架的二辊可逆式初轧机；或初轧机后配横列布置的2～3架三辊式钢坯轧机；或后配1～2组二辊连续式钢坯轧机。

(2)板坯初轧机。用于轧制热轧宽带钢和中厚板轧机使用的板坯。初轧机是带立辊万能可逆式的。

(3)方一板坯初轧机。用于轧制方坯和板坯。其组成是单机架或双机架二辊可逆式初轧机，其后可配钢坯连轧机。

(4)专用初轧机。用于轧制大型H型钢的异型坯，或兼轧板坯、方坯，为二辊可逆式。

当轧制钢坯规格范围宽、数量多，而初轧机又难以完成时，初轧机后应增设一组或两组钢坯连轧机、横列式三辊轧机，或采用双机架初轧机，前二者适用于高产量的或普碳钢；后者适用于产量较低的普碳钢或合金钢。一般连轧机由4～6架为一组，可由立一平辊轧机组成，老机组也有由水平辊轧机组成的。连轧机的速度一般为2～4m／s。

剪断机 选用具有多种剪切制的浮动式剪断机，并带有快速更换剪刃、压紧板和液压平衡装置，以满足作业率高、剪切质量好、维护方便的要求。剪切力应能满足剪切最大断面(双锭轧制时应满足双根同时剪切)、最高强度钢坯的需要。剪切次数应满足最短轧制周期、最短定尺长度的要求。大型剪断机为4～10次／min，中型剪断机为12～20次／min。

飞剪选用要满足剪切质量(长度偏差、剪口形状)、切头、切尾和最短定尺长度的要求。

冷却装置 在不能实现热送的条件下，方坯和板坯宜选用带水冷或强制风冷的冷床。连轧坯宜选用双齿条回转式冷床，以保证钢坯的平直度。

车间组成及平面布置 车间由均热炉跨间、轧钢跨间和钢坯跨间等组成(见图2)。

(1)均热炉跨间的布置一般分为T字形和直线型。T字形布置可缩短钢锭车运送距离和时间，满足初轧机最短轧制周期的要求，充分发挥初轧机的轧制能力，但占地面积大、外部运输条件复杂。直线型布置占地面积小、流程顺畅、合理，但钢锭车运送距离长，初轧机的能力受到限制。为缩短钢锭车运送距离和时间，有的采用双均热炉跨间直线型布置，即两个均热炉跨间平行布置，并与轧钢跨间呈直线型。也有的在直线型布置的基础上采用4～5台钢锭车循环运送。

(2)轧钢跨间、主电室和废钢跨间一般均为平行并列布置，主电室和废钢跨间分别在轧钢跨间的两侧。

(3)钢坯跨间的布置分T字形和并列平行两种形式。T字形布置一般适用于方坯初轧机，钢坯集中在垂直于轧钢跨间的钢坯跨间内收集，再分散到后面的各成品轧机，流程顺畅。并列平行布置一般适用于方一板坯初轧机，方坯和板坯分别向初轧机的两侧分流，互不干扰，流程合理。

消耗指标 每吨钢坯主要原材料、动力消耗为：镇静钢钢锭1．15～1．2t，沸腾钢钢锭1．05～1．07t，燃料0．88～1．03GJ，电力20～40kw•h。