为缩短工艺流程、节约能源和降低生产所带来的成本，热轧生产逐渐向紧凑、连续、高效、节能、高技术集成
为缩短工艺流程、节约能源和降低生产所带来的成本，热轧生产逐渐向紧凑、连续、高效、节能、高技术集成的方向发展。而且，随着以高强钢为代表的硬质钢板的轧制量逐渐增加，对高级钢轧制设备的需求也在增加。为防止轧制过程中轧机振动和精轧末段甩尾现象，开发出轧机稳定装置MSD和在线转矩式板形仪。另外，为提高热轧产品质量，近年来对轧制控制技术如板形控制技术、带钢摆动和镰刀弯控制技术、带钢宽度控制技术和边降控制技术等进行了诸多改进。
热轧无头轧制技术目前有两种：第一种是在常规热连轧线上，在粗轧与精轧之间将粗轧后的中间板坯快速连接起来，在精轧过程中实现无头轧制；第二种是能实现连铸坯的直接轧制，即ESP无头连铸连轧工艺和薄带铸轧工艺。
第一种无头轧制的3个实例是1996年川崎制铁千叶厂采用感应加热+锻压的办法来进行坯料接合，在世界上率先实现了无头轧制；1998年新日铁大分厂采取了激光接合法进行无头轧制；2007年韩国浦项钢铁公司浦项钢铁厂2号热带钢生产线采用大剪切变形接合法进行无头轧制。韩国浦项钢铁公司采用的大剪切变形接合技术（SDJ）见图1。该接合技术是将两块坯料重叠起来，一面对接合位置做剪切，一面使上下刀具接近，在极短时间内完成坯料接合的固相接合方式。在大气环境下，在不到0.5s的极短时间内就可以获得接头强度，热轧生产不间断。由于接合时间极短，所以可制作成与摆锤剪动作相同的摆式接合机，并能制作成将接合机固定在基座上的固定装置。该公司经过几年实践证明：SDJ具有增加产量、扩大规格、提高质量的效果。
第二种无头轧制技术即ESP无头连铸连轧工艺于2009年6月在意大利阿尔维迪克莱蒙纳厂投入工业化运行；目前，在众多的薄带铸轧技术中最成熟并工业化运行的为Castrip薄带铸轧工艺。
薄板坯无头连铸连轧生产线（ESP）是历史上首次以连续不间断的生产的基本工艺通过薄板坯连铸连轧设备从钢水直接生产出热轧带卷。薄板坯连铸机将钢水浇铸成固态铸坯，然后直接送入后续的大压下粗轧机、感应加热炉和5机架精轧机以及冷却系统和卷取设备。
ESP无头轧制生产线配备液芯压下以及动态辊缝调宽和轻压下等工艺包，从而确保最佳内部铸流质量。铸机直接与配有AGC和辊形控制的3机架四辊大压下轧机相连；在单独控制设置点的基础上，感应加热炉可在1100℃到1200℃的温度范围内灵活地将传送钢带均匀加热。5机架精轧机配有SmartCrown辊以确保带钢有很好的平直度。该设备基于阿尔维迪ISP技术，可以在一定程度上完成钢水热能最大限度的开发利用。这套新的铸轧生产设备是世界上生产热轧带钢最紧凑的生产线m，连铸和轧制工艺直接串联，明显降低成本。而且，ESP生产线min内完成从钢水到地下卷取机上的全连续生产线万t/a，生产带卷最宽可达1600mm，最薄可达0.8mm。所生产的薄规格和超薄规格热轧带卷可以直接下游生产加工。ESP无头带钢生产线能够生产从低碳钢到高碳钢以及合金钢的完整产品系列，包括高等级优质钢种，比如高硅钢和用来制造汽车车身面板的IF钢。
与传统薄板坯连铸连轧工艺相比，ESP无头带钢生产线所需的能源和水消耗大幅度降低。根据最终产品的不同，能量消耗可降低50%-70%，水消耗可减少60%-80%。
薄带铸轧技术是21世纪冶金及材料研究领域的前沿技术，将连铸、轧制、甚至热处理等工艺整合为一体，省去了连铸和热轧之间的再加热工序。目前研究中的薄带铸轧技术方案众多，其中研究最多、发展最快的是双辊式薄带铸轧工艺。该技术已有多条试验线、接近工业化水平的半工业生产线以及实现工业化水平的生产线。有代表性的工艺有美国纽柯公司的Castrip、欧洲的Eurostrip、韩国浦项的Postrip、日本新日铁的Hikari、宝钢Baostrip以及东北大学RAL的硅钢薄带铸轧技术等，其中工业化水平最高的是Castrip生产线年代初，Castrip作为澳大利亚BHP和日本IHI间的一个合作项目被确立。2000年在美国纽柯钢公司建设该项目，并于2002年5月热试。Castrip工艺就是两个反向旋转的铸辊，浇铸的液态钢水在两个铸辊表面凝固，形成两个单独的坯壳，经铸辊压轧后粘结在一起形成连续凝固钢带，凝固的带钢从铸辊的出口处被一个移送台导入夹送辊。夹送住带钢后，移送台收缩回原位，悬挂的带钢形成一个活套。铸带被穿引向一台热轧机架，轧制后经水幕冷却，飞剪剪切，最后卷曲。此外，在浇铸和热轧之间外部不设加热装置。Castrip工艺的总凝固时间为100-200ms，铸速可达70-100m/min，铸造的带钢厚度在1.1-2.0mm之间。为了限制带钢表面生成鳞片，用“热箱”罩住带钢以减少空气量、直到带钢完全进入热轧机。串列式热轧机压下量可达50%，但典型压下量却小于30%。
与传统连轧技术比，Castrip工艺有许多优点，包括流程短、成本低、简单易操作灵活、对高残余废钢料的要求更宽泛、生产环境良好。Castrip工艺的总长即从大包回转台到地下卷取机仅为60m，而传统的连铸机加上加热炉和热轧机，生产线m，才能生产出同样的热轧产品。Castrip工艺铸辊的直径（500mm）比其他双辊薄带连铸设备的均小得多。这种小直径铸辊是Castrip工艺的主要优点之一，直径小的铸辊制造成本较低，以此来降低生产所带来的成本，并能生产出高质薄规格的铸带产品。Castrip工艺的另一个主要特征是它的能耗极低，其相应的温室气体排放量也大幅度减少。Castrip工艺与传统工艺相比节能80%到90%；同时减少了70%到80%的温室气体排放量。
美国纽柯钢公司是世界首家通过双辊铸轧工艺Castrip商业化生产超薄铸带（UCS）的厂家。目前已经生产了几种低碳结构钢，其屈服强度为275-380MPa，钢带的厚度为0.9-1.5mm。近期正在着力开发屈服强度为550MPa的较高强度结构钢，以扩大向市场投放的薄规格热轧产品的范围。通过少量冷轧结合回复退火，开发了用于冷成形的高强度、涂镀结构产品。此外，通过添加合金化元素来提高钢的强度，如加入铌、钒；提高锰含量（最高达1.30%）；提高钢中的碳含量（0.2%-0.5%）和铜含量（0.2%-0.4%）等。
近年来，随着构筑物大型化的发展，对构件轻量化的要求日益提高，相应地对高强度钢板的需求持续不断的增加。高强度厚钢板主要是采用在线控制轧制和加速冷却组合工艺生产的TMCP钢。原有的TMCP钢制造布局，轧机和冷却设备相分离，在对钢板进行冷却时，轧机待轧，造成生产效率损失。
针对这样的一个问题，JFE公司将轧机和冷却设备做一体化配置，并开发出冷却与轧制同步化技术，即新型超级控轧工艺（Super-CR），取代传统的喷淋冷却设备，实现了快速均匀冷却。这种设备布局和同步化技术能准确获取轧制钢板温度的实时变动情况，并对温度进行及时控制，同时将钢板温度信息用于对压下量的调整。该工艺于2009年在东日本制铁所正式投入生产，到目前为止厚钢板生产量突破80万t。
上述高技术工艺的应用，使得高强度钢板的生产效率比传统工艺提高了20%。由于轧制钢板温度对目标温度的控制精度的提高，减小了钢板强度的波动。“Super-CR”在产品质量、数量、交货期等方面都达到前所未有的高水平，是新一代的高级高强钢板的制造设备。
“Super-CR”与原有的“Super-ORAC”相结合，大幅度提升了在线冷却曲线的自由度，能够使用过去没有的冷却曲线生产高变形能建筑用TMCP钢板和控制氧化铁皮结构的钢板。
新型智能轧机是轧机本身可进行包括轧材头部在内的无时间滞后的板形检测和板形控制的新型轧机。轧制负荷在钢板宽度方向上的分布情况直接反映出钢板形状，智能轧机具有实时检测轧制负荷在钢板宽度方向上分布情况的功能。图2是智能轧机的基本结构。支撑辊（BUR）是很多短辊沿轴向排列的组合式支撑辊。为避免各支撑辊支撑部的相互干扰，在轧机的入口和出叉配置支撑辊，使支撑辊在工作辊全长度上将工作辊支撑起来。智能轧机的支撑辊在轧机入口有9个，出口有10个，组合角为41°。组合支撑辊中的每个支撑辊都有独立的负荷传感器和压下机构，根据各个支撑辊的负荷测定值即工作辊与支撑辊之间的负荷分布测定值，实时推算出作用于轧材和工作辊之间负荷的分布情况，然后控制各个支撑辊的压下机构，使作用于轧材和工作辊之间负荷的分布达到规定要求。
目前，该装置只作为厚板厂的在线矫直机使用，其设置在冷床的出口，不使用弯曲方法，而是对钢板施加约为0.2%的轻压下进行矫直。在轧制中，该装置依据自己的负荷分布情况，就可以感知轧辊咬入区内的钢板形状，并对板形来控制。新型智能轧机板形矫正方法的特点是矫正能耗小、矫正范围大（最大矫正厚度可达60mm）、无氧化铁皮剥离、表面上的质量好、可根据矫正材的温度偏差调整宽度方向的压下量、对长度方向上厚度变化大的LP钢板也可进行全长度板形矫正等等。
如果这种功能能够在热轧轧机上实现，钢板的板形控制将会有进一步的提高。如果今后在热精轧机组的恶劣环境下使用，设备的耐久性问题还要解决。这是今后板形控制技术的一项开发工作。
HC轧机和UC轧机是作为具有强力板形控制能力轧机开发出的轧机类型。普通4辊轧机的工作辊与支撑辊在板宽外侧接触使工作辊弯曲，因此降低了工作辊的有效弯曲性，造成轧材边浪。
为解决普通4辊轧机的问题，HC轧机中增加了中间辊，变成6辊轧机，可根据钢板的宽度将中间辊的辊肩向轧机中心移动，因此有害接触部分减少，减轻了轧辊在板宽以外接触引起的工作辊弯曲程度。UC轧机是在HC轧机上增加了中间辊弯辊功能的轧机。这种轧机具有横向刚性无限大的特点，在轧制过程中，轧制速度变化、轧材气温变化、轧制油气温变化、工作辊凸度变化等原因引发轧机负荷发生大变化时，钢板板形仍可保持平坦，是一种拥有非常良好板形控制功能的轧机。图3表示出HC轧机和UC轧机的功能。
过去在冷轧不锈钢、电工钢和硬质特殊钢时多使用多辊一体化机架的高刚性20辊森吉米尔轧机（20辊ZR-M）。但这种一体化机架结构限制了上下轧辊开口量不能很大，因此在通板和发生断带故障时，不得不牺牲作业能力。另一方面，分体式机架能增加上下轧辊开口量，但轧机的纵向刚性显著下降，难于保证钢板的厚度和板形。分体式内机架高刚性20辊森吉米尔轧机（HZ轧机）（见图4）解决了上述问题。
HZ轧机的结构是在外机架内装置分体式内机架，内机架分别与上下轧辊组成为一体。HZ轧机结构的优点是上内机架有两个轧制负荷支撑部，使上内机架形状最佳化，纵向刚性系数可达350t/mm，刚性系数降低程度控制在比20辊ZR-M低15%的范围内。
传统的20辊ZR-M公称直径轧辊的上下辊开口度只有8.5mm，HZ轧机上下辊开口度可达250mm。因此，HZ轧机在通板时能增加轧辊开口度，并扩大了换辊时可换轧辊的辊径。
HZ轧机在提高轧制钢板质量方面的效果是：①板厚精度：直接将高应答伺服阀装配在下内机架的上推压下系统，压下机构的应答性与轧辊垂直排列轧机相同（15-20Hz），提高了板厚精度。②板形控制：HZ轧机采用双AS-U，与传统的单AS-U相比提高了板形控制能力。HZ轧机对工作侧和驱动侧的主油缸位置调整应答速度，比传统的20辊ZR-M的AS-U辊调平应答速度有极大提高，很容易抑制单侧浪形。此外，第1中间辊移动能抑制钢板端部的浪形。
由于钢质和厚度的不同，硬质难轧材料的板厚精度会有一些差别，但厚度0.3mm以下薄板的速度稳定部的厚度波动小于±（3-4）μm，加减速部厚度波动小于±（6-8）μm。在对硬质难轧材料实施大压下（25%- 35%）轧制时，利用基于模糊神经网络模型的板形控制技术，速度稳定部的板形偏差平均为±（12-15）I-单位，加减速部板形偏差平均为±（24-30）I-单位。
目前，以高强度钢为代表的硬质薄钢板的轧制量逐渐增加，在这种情况下，要提高热轧轧机的生产效率需解决以下3个问题：①高轧速高轧制负荷下钢板咬入时产生的对轧机水平方向上的冲击；②高强度钢板轧制时产生的轧机振动；③影响轧机稳定轧制的通板性不良。这3个问题都起因于工作辊在水平方向上的运动。工作辊轴承座和轧机牌坊之间的间隙影响着工作辊在水平方向上的运动。为解决这一个问题，开发出轧机稳定装置（MSD）。该装置在工作辊轴承座和轧机牌坊之间配置液压油缸，既消除了工作辊轴承座和轧机牌坊之间的间隙，液压油缸又具有吸收冲击的功能和减振功能。
MSD具有吸收冲击的功能，同时利用液压油缸管路中的节流孔产生油压阻尼，具有制振作用。MSD装置使轧机轧辊组总是处于紧紧压在牌坊的轧机出口一侧的状态。MSD具有的3个功能是：①减小钢板咬入时产生的冲击力，从而减轻轧机各部件的损耗，降低维修费用。为确认MSD降低水平冲击力的效果，在实验轧机上配置MSD进行实验。实验根据结果得出，使用MSD时水平冲击力可降低一半；②减轻轧机在轧制中的振动，因此可增加压下率，轧制出更薄的钢板。实机尺寸模拟实验根据结果得出，采用MSD可使减振效果提高一倍。③由于轧辊组总是处于紧紧压在牌坊的轧机出口一侧的状态，提高了轧制薄钢板时的通板性。配置MSD的轧机轧辊的位置总处于稳定状态，所以工作侧和驱动侧的负荷差很小，能够直接进行正确调平，使轧制稳定。
2010年住友金属工业公司在鹿岛制铁所建成了新型冷却设备（ＤＡＣ-n）。冷却设备是在自主研发的基础上，由欧洲设备制造厂制造，并用自主开发的冷却控制模型取代原有模型，使冷却控制精度有很大提高。ＤＡＣ-n采用的喷嘴可消除钢板中央因水量集中产生的过冷却，在弱冷却到强冷却的很大冷却范围内均可使钢板冷却温度均匀化。
为实现钢板冷却温度控制的高精度化，住友金属进行了多孔喷流解析计算和冷却实验室实验，开发出包括沸腾冷却在内的热传导率模型，使钢板的冷却行为公式化。在该模型的基础上开发出根据冷却前钢板的温度波动情况，动态设置冷却水量的冷却控制技术，使钢板冷却终止温度波动值比传统方法减低50%。
目前，该冷却设备在稳定运行，取得了质量稳定、合金成分减少、生产效率提高等多方面的效果，对X100以上超高强度管线钢板、抗硫腐蚀厚壁管线钢板、海洋工程用钢、电站高压输水管、LNG储罐用高Ni钢板等高端产品的稳定批量生产起了很大作用。
虽然目前已经实现了计算机带钢凸度控制设定功能，但有时对带钢平直度控制要求的严格程度要比带钢厚度精度高出一个数量级。在这种情况下，仅靠计算机的设定功能达不到控制精度的要求，必须利用轧机后面的板形检测装置对板形的真实的情况进行测定，然后反馈给轧机的形状控制装置。
目前，光学板形检测装置早已在实际生产中使用，但由于钢板在轧制过程中受到张力的作用，所以轧制钢板的板形是隐型化的，光学仪器不能做测量。为此开发转矩式板形仪，利用扭矩计测定与板形相对应的张力在宽度方向上的分布情况，对板形进行高精度测量。这种板形仪的测量方法是，轧机间的活套辊是沿钢板宽度方向的分段辊，测量作用在各个辊片上的应力，得到钢板宽度方向上的应力分布情况，从而得到钢板板形形貌。
图6是在精轧机架之间设置的转矩式板形仪。转矩式板形仪由沿钢板宽度方向的7个辊片组成，利用扭矩计对钢板轧制方向上的张力在宽度方向上的分布情况做测量，因此具有在轧制过程中测量板厚的功能。在分段辊辊片的两侧装有扭矩计，来自分段辊辊片的力通过轴臂直接作用在两个扭矩计上，各个辊片两侧的扭矩计测定出与分段辊上张力分布相对应的扭转力矩分布。
扭矩计上有盖板覆盖，为防止水和粉尘进入，对扭矩计进行气洗。为防止热轧钢板热量对扭矩计的损坏，对扭矩计设置了内部水冷装置。
转矩式板形仪的特点是测量滞后性很小。采用该技术的板形检测装置适合使用的范围广、检测精度高，但不能对带钢前端的板形进行仔细的检测。带钢前端板形的控制对于精轧大压下的稳定性十分重要，所以有必要进一步提升板形检测装置的板形预测模型的水平，提高模型的自学习功能是唯一的途径。
钢板厚度控制是精轧阶段的最重要的控制。厚度自动控制技术（AGC）可大幅度的降低板宽中心位置厚度在钢板长度方向上的波动，在某些特定的程度上使钢板厚度接近目标厚度。常规厚度计AGC（BISRA-AGC）的基本动作是，轧机的负荷传感器测定出轧制负荷，根据轧制负荷与锁定负荷的差并根据轧机刚性系数推算出板厚的波动，控制压下位置对板厚波动进行补偿。这种厚度控制模式只保证了钢板头部锁定负荷下的板厚，并不具有对锁定厚度和目标厚度差异的补偿功能。所以通常在轧机出口设置厚度计对出口钢板厚度进行实测，并利用监控AGC控制轧辊压下位置，使实测厚度接近目标厚度。监控AGC是基于厚度实测值的反馈式控制方式，所以能对钢板厚度进行相对有效的控制。这种控制模式的问题是被轧制的钢板从轧机输送到厚度计的最近一段时间成为了控制上的间歇时间，因此不能对外界的高频干扰进行修正，没办法保证钢板头部厚度精度的提高。
根据轧制负荷的测定值，利用轧机变形计算模型计算出板厚的绝对值，控制轧辊压下位置，使板厚接近目标厚度。这种厚度操控方法不是将轧机出口厚度计测出的板厚值直接用于厚度控制，而是用来对厚度计算值进行修正，因此钢板从轧机输送到厚度计的最近一段时间就不会成为控制上的间歇时间。由于绝对值AGC的控制特点完全依赖于轧机变形计算模型的计算精度，所以高精度轧机变形计算模型的开发是必不可少的。
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