热轧工艺 现代钢铁制造的核心技术
热轧是在再结晶温度以上进行的轧制工艺，是钢材生产的第一道变形工序，为后续加工提供原料。
工艺特点
- 金属塑性好，变形抗力小，能耗低
- 可生产大尺寸、大断面产品
- 消除铸态组织缺陷，细化晶粒
- 表面形成氧化铁皮，需要后续处理
热轧是钢铁生产中最重要的变形工艺，占钢材总产量的90%以上
热轧工艺概述
热轧是将钢坯加热到奥氏体区（1100-1250°C）后，通过轧机进行塑性变形，获得所需形状和尺寸的钢材加工方法。
热轧在钢铁生产中的地位
热轧是连接炼钢和后续深加工的关键工序。它将连续铸造的钢坯转化为各种规格的钢材，为建筑、机械、汽车、造船等行业提供基础原材料。
现代热轧生产线高度自动化、连续化，生产节奏快、效率高，一条先进的热轧线年产能可达400-600万吨，是钢铁企业生产的核心环节。
热轧 vs 冷轧
热轧
- 高温轧制
- 表面有氧化皮
- 尺寸精度较低
- 生产效率高
冷轧
- 室温轧制
- 表面光亮
- 尺寸精度高
- 加工硬化
热轧工艺原理
基于金属在高温下塑性变形和再结晶的原理，通过轧制力使金属产生塑性流动，获得所需形状和性能。
高温塑性变形
在1100-1250°C高温下，钢的屈服强度大幅降低（约为室温的1/10），塑性显著提高，可在较小的轧制力下实现大变形。
动态再结晶
轧制过程中，变形与再结晶同时发生，破碎的晶粒在变形热作用下重新形核长大，细化晶粒，改善材料性能。
氧化与除磷
高温下钢表面与氧气反应生成氧化铁皮（FeO, Fe₂O₃, Fe₃O₄），通过高压水除磷去除，避免轧入钢板影响表面质量。
热轧温度控制曲线
热轧工艺流程
现代热连轧生产线主要包括加热、粗轧、精轧、冷却、卷取五个主要工序段
加热炉
将板坯加热到1250°C
除磷
高压水去除氧化铁皮
粗轧
板坯厚度减至30-50mm
精轧
精确控制成品尺寸
层流冷却
控制相变和性能
卷取
卷成钢卷
加热炉
将板坯加热到1250°C
步进式或推钢式加热炉，加热时间2-4小时
除磷
高压水去除氧化铁皮
压力15-20MPa，水温80°C以上
粗轧
板坯厚度减至30-50mm
1-4架可逆轧机，总压下率80-90%
精轧
精确控制成品尺寸
5-7架连轧机，终轧温度控制
层流冷却
控制相变和性能
上、下喷水冷却，控制冷却速度
卷取
卷成钢卷
卷取温度550-750°C，卷重15-45吨
典型热轧工艺参数
| 工艺参数 | 薄板 | 中板 | 厚板 | 说明 |
|---|---|---|---|---|
| 开轧温度(°C) | 1150-1180 | 1120-1150 | 1100-1130 | 根据钢种和厚度确定 |
| 终轧温度(°C) | 880-920 | 850-880 | 800-850 | 控制相变组织 |
| 卷取温度(°C) | 580-650 | 550-620 | 500-580 | 影响力学性能 |
| 轧制力(MN) | 25-40 | 40-60 | 60-100 | 最大轧制力 |
| 轧制速度(m/s) | 15-25 | 8-15 | 4-8 | 精轧出口速度 |
关键设备详解
现代化热轧生产线装备了先进的控制系统和机械设备，确保高效率、高质量生产
加热炉系统
加热炉是将连铸板坯加热到轧制温度的关键设备。现代热轧厂主要采用步进式加热炉，具有加热均匀、氧化烧损少、自动化程度高等优点。
加热能力
单座加热炉能力300-400t/h，加热温度1250±20°C
燃料系统
采用混合煤气、天然气或重油，配备蓄热式燃烧技术节能30%以上
温度控制
多段温度控制，预热带、加热带、均热带分区精确控制
步进式加热炉结构
现代加热炉采用计算机自动控制，根据钢种、规格自动设定加热曲线，实现智能化加热。
热轧产品分类与应用
热轧产品规格多样，广泛应用于国民经济各领域
热轧板卷
热轧中厚板
热轧型钢
热轧棒材
热轧无缝管
热轧带钢
热轧方坯
热轧线材
热轧产品应用领域分布
热轧技术创新与发展
数字化、智能化、绿色化是热轧技术发展的主要方向
智能化技术
- 数字孪生技术实现虚拟调试和优化
- 大数据分析优化工艺参数
- 机器视觉表面质量检测
- 自适应控制减少厚度波动
绿色制造技术
- 低温轧制节能技术
- 循环水利用率达98%以上
- 加热炉烟气余热回收
- 高效电机节电技术
工艺创新技术
- 超快速冷却技术（UFC）
- 无头轧制技术
- 高强钢控轧控冷技术
- 板形与平直度控制技术
热轧技术发展趋势
提高轧制速度，减少间隙时间，提升产能
提高尺寸精度，改善表面质量
适应多品种、小批量生产需求
实现全过程自动化、智能化控制