板帶鋼軋機生產(chǎn)工藝流程及未來來發(fā)展趨勢(一).docx

板帶鋼軋機生產(chǎn)工藝流程及未來來發(fā)展趨勢（一）1、帶鋼軋機的發(fā)展變化1.1、熱帶鋼生產(chǎn)流程的發(fā)展變化熱軋帶鋼生產(chǎn)流程主要有3種,傳統(tǒng)的大型熱軋帶鋼生產(chǎn)流程，產(chǎn)能可達(dá)400萬t/a。（b）是無頭軋制生產(chǎn)流程。在傳統(tǒng)的大型熱軋帶鋼生產(chǎn)流程中，在精軋前將帶坯連接起來，進行不間斷的精軋。（c）是半無頭軋制生產(chǎn)流程。將相當(dāng)于許多鋼卷量的坯料連續(xù)軋制，精軋后將帶鋼切斷并進行卷取，產(chǎn)能約為130萬t/a。無頭軋制可防止間歇軋制存在的帶鋼頭部跑偏和尾部甩尾，可以獲得全長度均勻的質(zhì)量，由于設(shè)備沒有空轉(zhuǎn)時間，使生產(chǎn)效率大大提高。如結(jié)合在線厚度變更技術(shù)，可生產(chǎn)1.0mm的極薄帶鋼。無頭軋制的3個實施例是1996年川崎制鐵千葉廠采用感應(yīng)加熱+鍛壓的方法進行坯料接合，在世界上率先實現(xiàn)了無頭軋制，1998年新日鐵大分廠采用激光接合法進行無頭軋制，2007年韓國浦項鋼鐵公司浦項鋼鐵廠2號熱帶鋼生產(chǎn)線采用大剪切變形接合法進行無頭軋制。半無頭軋制是用很長的薄板坯連續(xù)生產(chǎn)帶鋼鋼卷的方法，這種方法不用對坯料進行接合就可以軋制極薄帶材。1.2、軋輥交叉配置軋機（PC軋機）PC軋機是具有大范圍鋼板凸度控制能力的熱精軋機常用的機型，PC軋機結(jié)構(gòu)發(fā)展變化大體上可分為3代。第2代PC軋機是上下各組軋輥交叉，并且是在一側(cè)驅(qū)動，因此減少了部件數(shù)量。第3代PC軋機是將一套蝸輪減速機和絲杠替換為液壓油缸，使軸承座和軋機牌坊一側(cè)的襯套之間沒有間隙，因此具有使軋機穩(wěn)定的功能。1.3、軋機穩(wěn)定裝置（MSD）目前，以高強度鋼為代表的硬質(zhì)薄鋼板的軋制量逐漸增加，在這種情況下，要提高熱軋軋機的生產(chǎn)效率需要解決以下三個問題：高軋制速度高軋制負(fù)荷下鋼板咬入時產(chǎn)生的對軋機水平方向上的沖擊；高強度鋼板軋制時產(chǎn)生的軋機振動；影響軋機穩(wěn)定軋制的通板性不良問題。這三個問題都起因于工作輥在水平方向上的運動。工作輥軸承座和軋機牌坊之間的間隙影響著工作輥在水平方向上的運動。為解決這個問題，開發(fā)出軋機穩(wěn)定裝置（MSD）。該裝置在工作輥軸承座和軋機牌坊之間配置液壓油缸，既消除了工作輥軸承座和軋機牌坊之間的間隙，液壓油缸又具有吸收沖擊的功能和減振功能。1）MSD的結(jié)構(gòu)和特點MSD具有吸收沖擊的功能，同時還利用液壓油缸管路中的節(jié)流孔產(chǎn)生油壓阻尼，產(chǎn)生減振作用。MSD裝置使軋機軋輥組總是處于緊緊壓在牌坊的軋機出口一側(cè)的狀態(tài)。MSD具有的三個功能：減小鋼板咬入時產(chǎn)生的沖擊力，從而減輕軋機各部件的損耗，降低維修費用；減輕軋機在軋制中的振動，因此可增加壓下率，軋制出更薄的鋼板；由于軋輥組總是處于緊緊壓在牌坊的軋機出口一側(cè)的狀態(tài)，提高了軋制薄鋼板時的通板性。2）MSD減小水平?jīng)_擊力功能鋼板被軋輥咬入時，瞬時軋制力矩作用在工作輥上，導(dǎo)致工作輥的圓周速度略有降低，使工作輥的上側(cè)受到來自大慣性支撐輥的水平力。工作輥和工作輥軸承座一起在牌坊和工作輥軸承座之間的很小的間隙內(nèi)向工作輥上側(cè)的方向移動，然后由于驅(qū)動軸的扭曲振動，工作輥下側(cè)受到水平力的作用，并且由于對工作輥上側(cè)牌坊沖擊時產(chǎn)生的回彈作用，使工作輥下側(cè)牌坊也受到?jīng)_擊，因此對牌坊產(chǎn)生了很大的水平?jīng)_擊力。為確認(rèn)MSD降低水平?jīng)_擊力的效果，在實驗軋機上配置MSD進行實驗。實驗結(jié)果表明，使用MSD時水平?jīng)_擊力可降低一半。3）MSD降低軋機振動功能過去曾認(rèn)為軋機振動是工作輥的上下（垂直）振動。但實際檢測的結(jié)果是上下工作輥在水平方向發(fā)生振動，并且上下工作輥在軋制方向上的相反位相，以60-90Hz的頻率進行振動。當(dāng)這種振動嚴(yán)重時會使軋機部件松弛，也會造成軋制鋼板的厚度波動。軋機振動的機制尚未完全明了，但已經(jīng)明確的是，軋機振動臨界值與鋼板單位寬度的軋制負(fù)荷、壓下率和軋制速度有關(guān)。MSD中配置了液壓油缸既消除了軸承座間隙，又利用液壓油的粘度系數(shù)附加了衰減率，從而提高了動態(tài)剛性。MSD的液壓油缸和油缸管路中的節(jié)流孔構(gòu)成了減振機構(gòu)，通過設(shè)計使工作輥軸承座在軋制方向上移動越大，節(jié)流孔的節(jié)流功能就越大，因此進一步提高了抑制軋機振動的效果。實機尺寸模擬實驗結(jié)果表明，采用MSD可使減振效果提高一倍。4）MSD提高軋機穩(wěn)定性功能普通軋機的工作輥中心和支撐輥中心在鋼板的前進方向上有一定的偏移量，這個偏移產(chǎn)生的水平分力使工作輥穩(wěn)定地壓緊在牌坊立柱上。但有時在軋輥剛剛更換后，這個水平分力不能充分發(fā)揮作用，在這種情況下，沒有配置MSD的普通軋機的各個軋輥的軸承座就在軸承座與牌坊的間隙中活動，軋輥之間會出現(xiàn)微小的交叉。如在這種狀態(tài)下對軋機進行水平調(diào)整，軋輥間的微小交叉產(chǎn)生的軸向力對軋輥起著逆轉(zhuǎn)力矩的作用，于是在軋機的工作側(cè)和驅(qū)動側(cè)出現(xiàn)了負(fù)荷差。這時即使表面上看軋機已經(jīng)正確調(diào)平，但實際上并沒有真正調(diào)平。這種調(diào)平不良會導(dǎo)致鋼板通板性變壞，使軋制不穩(wěn)定。配置MSD的軋機軋輥的位置總處于穩(wěn)定狀態(tài)，所以工作側(cè)和驅(qū)動側(cè)的負(fù)荷差很小，可以進行正確調(diào)平，使軋制穩(wěn)定。1.4、熱軋用在線板形儀（LSM）現(xiàn)在熱軋鋼板品種日趨向高強度薄規(guī)格方向發(fā)展，為了對板形進行高精度控制和穩(wěn)定通板性，要求使用在線板形儀對鋼板板形進行測量。目前，光學(xué)板形儀已經(jīng)在生產(chǎn)中應(yīng)用，但由于鋼板在軋制中受到張力的作用，所以軋制鋼板的板形是隱型化的，光學(xué)儀器不能進行測量。為此開發(fā)轉(zhuǎn)矩式板形儀，利用扭矩計測定與板形相對應(yīng)的張力在寬度方向上的分布情況，對板形進行高精度測量。這種板形儀的測量方法是，軋機間的活套輥是沿鋼板寬度方向的分段輥，測量作用在各個輥片上的應(yīng)力，得到鋼板寬度方向上的應(yīng)力分布情況，從而得到鋼板板形形貌。轉(zhuǎn)矩式板形儀的特點是測量滯后性很小。1）轉(zhuǎn)矩式板形儀結(jié)構(gòu)在精軋機的最后一架軋機，用板形儀代替原來的活套輥。轉(zhuǎn)矩式板形儀由沿鋼板寬度方向的7個輥片組成，利用扭矩計對鋼板軋制方向上的張力在寬度方向上的分布情況進行測量，因此具有在軋制過程中測量板厚的功能。在分段輥輥片的兩側(cè)裝有扭矩計，來自分段輥輥片的力通過軸臂直接作用在兩個扭矩計上，各個輥片兩側(cè)的扭矩計測定出與分段輥上張力分布相對應(yīng)的扭轉(zhuǎn)力矩分布。扭矩計上有蓋板覆蓋，為防止水和粉塵進入，對扭矩計進行氣洗。為防止熱軋鋼板熱量對扭矩計的損壞，對扭矩計設(shè)置了內(nèi)部水冷裝置。2）板形儀計算結(jié)果利用FEM模型對板形儀的板形測定精度進行了計算。計算條件見表1。各種板形條件下的FEM模型解析結(jié)果和板形儀的計算結(jié)果見表2。可以看出，板形儀的計算精度達(dá)到實用要求的水平。表1：FEM計算條件帶鋼寬度1554mm帶鋼厚度1.0mm彈性模量49000N/mm2泊松比0.3單位張力14.0N/mm2帶鋼抬起角2.0帶鋼溫度860熱膨脹系數(shù)1.63E-5/表2：FEM解析結(jié)果和板形儀計算結(jié)果（I-單位）板形FEM解析結(jié)果板形儀計算結(jié)果平板01.41邊浪24.723.9中間浪24.724.3側(cè)浪24.721.73）板形儀耐久性實驗因為熱軋鋼板產(chǎn)生大量的輻射熱，所以用內(nèi)部冷卻的方法對板形儀進行保護是很重要的。對冷卻系統(tǒng)的冷卻效果進行了測試。測試方法是，用加熱器對板形儀加熱，用熱電偶測定板形儀和擋板溫度。加熱溫度是900，加熱時間在1h以上，冷卻水量為55L/min。加熱60min左右，板形儀溫度達(dá)到穩(wěn)定，加熱180min后板形儀溫度約為29。板形儀的使用溫度上限為60，所以該冷卻系統(tǒng)可以保證板形儀正常工作。4）扭矩計的測量精度為實現(xiàn)在線高精度板形測定，將鋼板滑動產(chǎn)生的測量值損失量降低到最小程度是十分重要的。本板形儀的結(jié)構(gòu)是采用扭矩計直接測量鋼板張力分布，所以鋼板相對扭矩計幾乎沒有滑動，因此干擾測量效果的測量損失現(xiàn)象很小。對扭矩計測量值的損失量進行了檢測。結(jié)果表明，本板形儀扭矩計的測量損失量非常小，小于1Nm。5）板形儀在線實機使用的耐久性用板形儀取代在線精軋機組最后一架精軋機的原有的活套輥，對板形儀在線實機使用的耐久性進行檢驗。實機使用結(jié)果表明，板形儀作為活套輥的應(yīng)答速度與原有活套輥相同。在半無頭軋制生產(chǎn)線上對精軋板厚2.04mm、寬1287mm的普通帶鋼進行軋制，軋制時間10min，扭矩計溫度約為25。對氣洗的扭矩計拆卸后進行檢查，扭矩計內(nèi)部沒有水和粉塵進入的跡象。板形儀分段輥使用1年，其磨損量很小，不影響繼續(xù)使用。本板形儀到目前為止，實機使用時間約為4年，顯示了良好的耐用性，可以預(yù)期本板形儀將會在更多軋機上得到應(yīng)用。6）板形儀在線實機的板形測定結(jié)果針對厚度為2.44mm、寬度為1513mm精軋鋼板在線實機的板形測量結(jié)果可以看出，帶鋼兩邊和中心部位的扭矩大，局部區(qū)域扭矩小。根據(jù)該測量結(jié)果進行計算得到的板形是帶鋼在工作側(cè)一方的波浪小，并且是中心波浪和局部波浪。此外，帶鋼板形還可以分解為1次項、二次項和4次項組分。1.5、在線磨輥技術(shù)（ORP）保持良好的軋輥曲線和表面性狀對于提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量是至關(guān)重要的。在這方面開發(fā)出軋輥在線研磨裝置ORG和RSM，后來日本三菱日立制鐵機械公司將這兩個結(jié)構(gòu)進行整合，開發(fā)出新型軋輥在線研磨裝