钢锭，尤其是大型钢锭通常不能直接轧成所需尺寸的钢材，而先轧成钢坯（开坯），用钢坯再去轧成成品。用来将钢锭加工成钢坯的重型轧机叫开坯机。

钢锭，尤其是大型钢锭通常不能直接轧成所需尺寸的钢材，而先轧成钢坯（开坯），用钢坯再去轧成成品。用来将钢锭加工成钢坯的重型轧机叫开坯机。开坯机通常指初轧机和板坯轧机。初轧机专门轧制方坯，型号用轧辊直径（毫米）大小表示，如1300、1150、1000、850、750等多种。钢锭重量为1～20吨，方坯尺寸为120 X 120～400×400毫米。初轧机也用来生产厚75～200毫米、宽400～1550毫米的板坯。专门将钢锭轧成板坯的开坯机叫板坯机，它带有轧边用的立辊。在钢坯初轧机上轧制板坯时，必须将板坯立起轧侧边，因此能轧的板坯的宽度受到限制；而在板坯轧机上轧制时，因有立辊，不必立轧，所以可轧出宽度较大的板坯。

开坯机的主要功能是对加热炉加热后的坯料进行往复轧制，轧制成一定尺寸的中间坯料供连轧机组使用。经加热炉加热后的热坯经辊道运输至开坯机前，控制系统根据HM1预先设定的工具参数和轧制程序，决定翻钢设备是否翻钢；压下设备自动到达设定辊缝；在推床将坯料对准轧制孔型之后，辊道和轧辊运转将坯料送进开坯机，开坯机咬钢轧制开始。当开坯机抛钢之后，这个道次轧制完成，进入下一个道次，如此往复，直至轧制完成所需道次。

工艺设备布置图

开坯机的工艺设备布置图如图1所示。

开坯机区域的主要设备：出炉辊道、高压水除鳞机组、机前延伸辊道、机前工作辊道、机前推床及翻钢设备、开坯机主传动、开坯机主压下装置、开坯机辅助压下装置、开坯机换辊设备、机后工作辊道、机后延伸辊道。

控制系统的主要功能

（1）工具数据库

为了方便操作人员在更换工具时对工具参数的调用，减小操作人员的数据输入操作，在开坯机HM1计算机上设计了工具数据库，用来存储轧辊工具的参数，如轧辊的辊径，孔型的宽度、深度，辊径修正系数等。操作人员可以通过HMI在数据库增加、修改、删除、下载工具记录参数。

（2）轧制程序数据库

在轧制不同规格的棒材时，需要不同的轧制程序。比如，在轧制大规格的产品时需要较少的轧制道次，轧制小规格的产品却需要较多的道次，而且每个道次使用的孔型、辊缝设定值等都不尽相同。这样，在每次换规格时操作人员都需要修改这些轧制参数。为了减少操作人员对轧制程序的频繁输入，在HMI计算机上设计了轧制程序数据库，可以对轧制程序进行保存、修改，以方便对轧制程序的调用。

（3）推床位置的标定

开坯机机前机后共有四个推床，为了保证各个推床的相对位置，首先必须进行标定，即四个推床有相同的基准位置。实践中，最初所有推床都以机前传动侧推床的后极限为基准，但是由于其他推床和这个基准点的位置不易精确测量，导致误差较大。最后采用以轧制中心线为基准，利用轧制中心线到各推床的距离进行位置标定的方法进行标定，标定后的位置比较精确，效果很好。

（4）推床的定位和同步

开坯机在轧制生产时，要求机前机后的推床一直保持同步。两者的同步是通过一个推床跟随另一个推床的实际位置而实现的。开坯机前后推床的同步及定位的方框图如图2所示。以机前推床为主机后推床跟随为例，在自动运行时，机前推床接受位置给定，波形发生器根据设定好的加速度和最大速度计算出位置P1ref和速度V1ref的波形，作为位置调节器的给定，位置调节器根据位置的实际值Plact和位置的给定值的偏差以及速度V1ref计算出给传动装置的速度给定来控制机械设备。这时机后推床完全跟随机前推床的位置，即机后推床的控制器中波形发生器的位置输人为机前推床的实际位置，其位置调节器的速度给定V2ref也来自于机前的V1ref。同理，机后推床为主的控制原理也是一样的。

（5）推床翻钢钩的类人操作

开坯机在轧制小规格的产品时，特别是在最后，个道次时，由于规格较小导致轧件很长，过长的轧件给翻钢带来了困难。为了能够可靠地翻钢，程序中设计了模拟人工操作的翻钢程序，具体表现为在翻钢时，带翻钢钩的推床向前运行，利用惯性实现翻钢；在翻钢之后推床对坯料进行扶持。

（6）推床的夹持

在实际生产中，由于坯料的温度不好或者坯料太长时，在开坯机的轧制中，坯料会发生扭转的情况。为了防止这种情况的发生，控制系统增加了推床夹持的功能。推床夹持就是在开坯机咬钢后，传动侧和操作侧的推床在轧制孔型的两边一直向轧制中心线方向推着坯料，实现对坯料的导向和矫直的功能。

（7）压下装置自动压靠

压下装置的位置标定一般由人工测量辊缝的高度然后进行标定，其缺点是误差较大。采用人工压靠，即上辊和下辊压紧靠在一起，容易导致轧辊压死。压死后压下装置不能抬起，而处理轧辊压死故障也是一个比较棘手耗时的事情。为了得到准确的零辊缝，控制系统在人工标定的基础上增加了压下装置自动压靠标定零位的功能。自动压靠的流程如图3所示。

（8）压下自动定位

同样，压下装置的自动定位也采用如前所述推床的波形发生器和位置调节器的结构，系统定位快速，定位精度高，误差在±0.5mm之内，完全满足±1mm的工艺要求。

（9）主传动速度控制

在自动轧制时，例如某一道次，压下达到轧制位置而且推床对准轧制孔型，这时开坯机主传动先以咬入速度运行，在咬钢之后，以轧制速度运行，在快抛钢时要以抛钢速度运行。在抛钢之后，由于轧辊冷却水一直对轧辊进行冷却，这时如果轧辊停止会导致冷却水对轧辊冷却不均，为了防止这种情况，当开坯机抛钢之后系统会自动转入爬行速度运行直至下一道次开始。

（10）机前机后辊道同步

机前机后辊道的速度控制可以选择与开坯机同步或者独立运行。在画面上可以设定辊道与主传动同步的系数。

现代化开坯机有三种型式：

方坯初轧机：它是可逆式二辊机座，上辊提升高度较小，主要生产方坯。

方坯-板坯初轧机：它也是可逆式二辊机座，但是它的上辊提升高度大，生产方坯和板坯。日本川崎钢铁公司水岛厂的1350毫米方坯—板坯初轧机，上辊提升量达2100毫米（最大达2500毫米）。

万能板坯轧机：它是二辊万能机座，具有两个水平辊和两个立辊。立辊可以布置在水平辊前后。日本石川岛播磨重工业公司为和歌山厂制造的1370毫米板坯轧机就属此类型。它主要生产板坯，有时亦可兼轧方坯。

除单机座布置外，还有采取双机架串列布置的（例如英国的1400/1200毫米方坯初轧机），但是数量极少。

世界上主要产钢国家苏联、美国、日本截止六十年代末，据不完全统计拥有开坯机203台，开坯能力约3亿吨。其中，苏联31台，能力约9000万吨，美国130台，能力约13500万吨；日本42台，能力约8000万吨。

国外六十年代共建造了约五十台开坯机。由于板材的比重不断提高，型材趋向饱和，因此在新建的开坯机中以万能板坯轧机为多，其次是方坯—板坯初轧机，方坯初轧机很少。

苏联：由战后到1960年除改建一些旧有的开坯机外，新建了七台初轧机和一台万能板坯轧机。这些初轧机绝大部分是800～1200毫米二辊可逆式的，其中二台为双机架串列式布置，一台为双机架横列式布置。截至1960年拥有24台开坯机，总能力5500万吨。1962～1969年期间新建了七台开坯机，其中包括2台1100～1120毫米方坯初轧机，3台1300毫米方坯—板坯初轧机和2台1150毫米万能板坯轧机。

美国：截止1960年，拥有125台开坯机。其中方坯初轧机有104台(1000毫米以上开坯机有66台)，方坯—板坯初轧机6台，万能板坯轧机15台。总开坯能力为12078万吨。

在六十年代，美国新建了5台万能板坯轧机(辊径1140—1270毫米)。1969年美国计划再建2台万能板坯轧机。

日本：钢铁工业在1953年就已恢复到战前最高水平，截止1960年末，日本拥有开坯机21台。 ’

六十年代，日本钢铁工业迅速膨胀。在此期间投产的开坯机共21台，其中：万能板坯轧机14台；方坯—板坯初轧机5台；双机架方坯—板坯初轧机一台，板坯—厚板联合轧机一台。在新建的开坯机中，有半数以上是由美国制造、以及美国或西德与日本联合制造的。

国外开坯机采用计算机控制，有一定的发展。1970年在15个国家83个钢铁公司的开坯机中，采用计算机控制的占21.8%。分别在1968年和1971年投产的新日本钢铁公司君津厂的1号、2号开坯机，以及罗马尼亚洪尼多阿拉钢厂初轧机等等，都采用计算机控制。

计算机控制一般包括下列内容：均热炉计划和加热情况予测控制，轧制线的自动运转控制，全线的信息处理。

对于开坯机是否采用计算控制，有两种不同的看法。主张采用计算机控制的人认为，采用计算机控制有下列主要优点：

（1）提高产量；

（2）减少操作人员。

另一种意见，如苏联的一些电气传动技术决策者，他们以苏联的1300毫米初轧机为例，认为提高开坯机的产量并不取决于采用计算机控制。美国通用电气公司认为，在开坯机中采用计算机控制不是发展方向，因此在这方面没有进行工作。

过去板坯是在空气中自然冷却。有的开坯机采用水冷的方法。

新日本钢铁公司报导了板坯冷却新方法。板坯在轧制后，上下两侧立即用喷水冷却。由于有足够的水量快速冷却，可以避免板材的翘曲。新日本钢铁公司有两套这样的装置，神户钢铁公司的加古川亦建造了这种冷却装置。

另外一种板坯快速冷却法就是采用轮式冷却装置。这种装置约有20套正在使用和安装中。该装置采用一个可容纳9块板坯（设有16个槽子，只使用9个）的大回转轮。其下部浸于水中，顺时针转动时将板坯浸入水中冷却，随后卸至板坯台架上。冷却每吨板坯、需水量105立方吹。

新的冷却工艺虽然增加一些设备，但是板坯表面氧化铁皮少，易于检查出表面缺陷，并可节约车间面积，降低车间后部温度。