中小型連軋生產(chǎn)線的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討

1、中小型連軋生產(chǎn)線的技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展方向探討朱慶年1 張桂營2（1.中冶華天工程技術(shù)有限公司，安徽 馬鞍山243005，2.津西鋼鐵有限公司，河北 唐山 064300 ）摘 要：分析中小型連軋線的技術(shù)現(xiàn)狀，探討中小型連軋線的技術(shù)發(fā)展方向。關(guān)鍵詞：中小型連軋；裝備及工藝技術(shù)；多規(guī)格生產(chǎn)。1 前 言中小型鋼生產(chǎn)線的軋線布置方式主要有：（1）橫列式，以三輥軋機為主，成品機架一般為二輥軋機，具有產(chǎn)品規(guī)格多、生產(chǎn)組織靈活的特點，但產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，成材率低，自動化程度低。（2）半連續(xù)式，以一架二輥可逆軋機或三輥軋機為粗軋，配以7-11機架連軋，產(chǎn)品質(zhì)量、成材率及自動操作條件都較橫列式軋機有所改進。但受限于二

2、輥可逆軋機只能單根軋制，小規(guī)格產(chǎn)品產(chǎn)量偏低。另外，產(chǎn)品規(guī)格受到一定的限制。（3）全連續(xù)式：產(chǎn)量、成材率及自動化水平都較高，產(chǎn)品質(zhì)量好，但對產(chǎn)品規(guī)格的適應(yīng)性不理想。另有二輥可逆軋機配4-7架跟蹤布置二輥軋機，因為占地多、相較橫列式和（半）連續(xù)式布置都沒有特別的優(yōu)勢，因而較少采用。近年大部分的橫列式軋機受到淘汰，新上型鋼生產(chǎn)線以半連續(xù)式和全連續(xù)式為主，在設(shè)計及生產(chǎn)實踐中，對型鋼連軋生產(chǎn)線的優(yōu)勢、缺陷的認識逐漸深入，通過技術(shù)創(chuàng)新改造，進一步挖掘了連軋型鋼生產(chǎn)線的潛能。同時市場不斷變化的形勢，也對連軋型鋼線的技術(shù)發(fā)展寄予了更多的期望。2 中小型連軋線技術(shù)現(xiàn)狀2.1小型連軋生產(chǎn)線 型鋼產(chǎn)品以角鋼、槽鋼為

3、主。產(chǎn)品規(guī)格多為5#-10#角鋼，5#-10#槽鋼，年產(chǎn)量在40萬噸左右，采用150方坯。專業(yè)化生產(chǎn)角鋼、槽鋼的生產(chǎn)線軋機布置主要有兩種形式：（1）3輥可逆開坯軋機粗軋，后接連軋機組，共10架二輥短應(yīng)力線軋機，3架平+1架平/立+6架平，開坯軋機與精軋機組間輥道的中部位置設(shè)一臺固定剪切頭。（2） 粗軋機為6架平立交替布置二輥軋機，精軋共8架二輥短應(yīng)力線軋機，1架平+1架平/立+6架平，粗、精軋機間形成連軋，設(shè)一臺飛剪切頭尾及事故剪切。角鋼生產(chǎn)的開口孔型雖然共用性較好，但對尺寸的控制較困難，立軋孔起不到控制軋件寬度的作用，而只是將軋件壓彎。因此角鋼軋制采用全閉口的蝶式孔型，尺寸的控制調(diào)整方便。一

4、般對于大不于6.5#的角鋼，采用6道異形孔（含成品孔、切分孔及蝶式孔），大于6.5#的角鋼采用7道異形孔。槽鋼則基本采用8-9道次的異形孔。對于連軋孔型而言，切分孔的變形率不能過大，防止軋件翹頭，這種情況下的翹頭靠配輥壓力是難以消除的。全線的平均變形分配也應(yīng)較橫列式工藝平緩。后5架軋機間設(shè)置活套，不大于6.5#的角鋼和槽鋼可起套軋制，以更易實現(xiàn)對軋件尺寸的控制。更大的規(guī)格以微張軋制已可滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。成品軋機出口設(shè)倍尺飛剪，通過帶槽剪刃可實現(xiàn)對軋件的倍尺分段并得到良好的端部形狀，因此冷床可按照需要的長度、寬度進行設(shè)置而不必和坯料長度互相牽制。需要指出的是，倍尺飛剪的帶槽剪刃需要在曲柄模式下使

5、用，對于更小規(guī)格的角鋼，因為軋制速度更高需要回轉(zhuǎn)模式，則帶槽剪刃需要特殊設(shè)計。小型型鋼的冷床采用垂直升降式裙板上鋼的步進齒條式冷床，以實現(xiàn)連續(xù)分段的軋件的快速上鋼，裙板傾斜角度是一個關(guān)鍵參數(shù)，不能過大使軋件（主要是角鋼）下滑過程中傾翻，也不能過小而使軋件不能下滑。上鋼輥道、動裙板、靜裙板間的間隙需要以合適的曲線段相互配合，以防止小角鋼腿部插入。矯直板需要足夠的鏤空面積，以使高溫段軋件的冷卻不均勻能夠盡量減輕。在齒條末端需要設(shè)計特殊裝置，以防止槽鋼被動、靜齒條之間的相對動作推翻。對于小型角鋼，鋸切的作用力往往會使軋件頭部受壓變形，而帶孔型冷剪可得到非常理想的切頭形狀。對于槽鋼而言，即使上剪刃剪切

6、到底位都全封閉的剪刃孔型也不能防止軋件腿部產(chǎn)生向上的反彎，影響產(chǎn)品的使用性能，因此宜采用角鋼剪切、槽鋼鋸切的定尺方式，一般配置1臺冷剪，3臺冷鋸，可滿足對產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。對于軋件的矯直，現(xiàn)在短尺矯直和長尺矯直兩種工藝都在采用。長尺矯直可實現(xiàn)自動控制，矯直盲區(qū)更少，理論上是應(yīng)該推薦采用的工藝，但小規(guī)格軋件的單根矯直產(chǎn)量過低，成為全線的一個瓶頸。雖然短尺矯直需要人工喂鋼，但可用增加矯直機臺數(shù)的方式來實現(xiàn)矯直產(chǎn)能的提高，矯直盲區(qū)也符合標準，因此在一些新上小型線上反而更多地得到了采用。小型型鋼的碼垛目前國內(nèi)基本都采用手動，主要原因是國內(nèi)的主流碼垛機型都源于大中型型鋼碼垛機。大中型型鋼的成排分鋼及碼垛

7、產(chǎn)能都不存在困難，而小型鋼的分鋼需要更為精確、慢速和同步的動作，否則角鋼會相互爬騎。同時小型碼垛機的結(jié)構(gòu)需要更為精巧，運動件的重量有待減輕，以便在較高速運行下實現(xiàn)快速精確的停位控制，否則產(chǎn)能的提高只能依靠體力。2.2中型連軋生產(chǎn)線國內(nèi)的中型連軋線從通鋼中型生產(chǎn)線開始，采用5架+6架+2架+1架的布置形式，各組間脫頭，初步具備了連軋的本質(zhì)特點，不過遺憾的是仍未徹底“連”起來，因而在坯料長度上受到了限制。從柳鋼中型到之后的宣鋼中型，國內(nèi)（中冶華天工程技術(shù)有限公司）自主設(shè)計和設(shè)備全國產(chǎn)的以中型角鋼、槽鋼、圓鋼為主要產(chǎn)品的型鋼連軋生產(chǎn)工藝及裝備技術(shù)得到實踐驗證。典型生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要為8#-20#角鋼，

8、10#-28#槽鋼，45-130mm的圓鋼，采用165mm方坯和200x285mm矩形坯。生產(chǎn)工藝流程：坯料加熱爐出爐高壓水除鱗粗軋1#飛剪中、精軋2#飛剪裙板上鋼冷床（矯直）成排臺架冷鋸檢查臺架堆垛或收集打捆入庫軋機為短應(yīng)力線無牌坊軋機，粗軋5架，立-平-立-平-平/立布置，精軋8架，平-平/立-平-平/立-平-平/立-平-平/立布置。這樣的機架布置形式適應(yīng)同時采用矩形坯和方坯的需要，及既生產(chǎn)角、槽鋼又生產(chǎn)圓鋼的需要，在線換輥換槽時間大大縮短。 全線采用微張軋制。在粗軋與精軋間脫頭，以防止大規(guī)格坯料咬入速度過低而燙輥，精軋入口前設(shè)飛剪可切頭尾、分斷或碎斷，精軋出口設(shè)倍尺剪，通過帶槽剪刃可對軋

9、件進行倍尺剪切。冷床采用傾翻升降的裙板，輸入輥道水平傾斜布置，以帶動軋件前進過程中向矯直板方向運動。冷床為大齒距步進齒條式。單根下鋼后長尺矯直，經(jīng)成排臺架成排后由冷鋸鋸切成定尺，之后角槽鋼經(jīng)碼垛機后打捆，圓鋼經(jīng)收集槽收集后打捆。全線工藝、設(shè)備及控制國產(chǎn)。3、中小型連軋線技術(shù)發(fā)展方向小型連軋型鋼線在孔型、活套或微張控制、倍尺分斷、冷床冷卻、定尺剪切方面的工藝及裝備已可滿足實際要求，主要在在線控制冷卻、矯直和碼垛上還需有所突破，及如何在一條生產(chǎn)線上兼顧生產(chǎn)其它品種，如小規(guī)格的方鋼、圓鋼和扁鋼。多條長尺矯直在保證產(chǎn)能的同時可以較好地克服短尺矯直的缺陷，同時軋件被矯后平直的條形也有利于后部工序，自動碼

10、垛可以解決人工碼垛勞動強度過大的問題，這是小型型鋼線的發(fā)展提出的兩個必須實現(xiàn)的技術(shù)。但這兩方面都有賴于裝備的研發(fā)。如何保證多根軋件平穩(wěn)順利地喂入矯直輥的不同孔型是一個棘手的問題。優(yōu)化甚至采用全新的結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)動作既快速又準確，及如何做到對小規(guī)格角、槽鋼實現(xiàn)精確快速的分鋼，則是小型自動碼垛機研發(fā)所面臨的最大難題。相關(guān)設(shè)計單位及生產(chǎn)單位已做了一些有益的嘗試，取得了一定的成果，如一種可避免成排分鋼時小角鋼在快速運行時相互爬騎的裝置已投入應(yīng)用并取得較好的效果，一種單排磁盤快速翻轉(zhuǎn)并不作平移運動的全新概念的碼垛機型式已被提出，相信這兩個技術(shù)難題最終會被攻克。在一條生產(chǎn)線上兼顧生產(chǎn)方、圓鋼和扁鋼等，是隨著海

11、外項目的增多而被提出，因為國內(nèi)市場的特點，這方面的需求并不明顯。首次的嘗試取得了很好的效果。在軋機的配置上，要考慮方圓鋼和角、槽鋼不同的變形特點，至少需要4架平立轉(zhuǎn)換軋機，以實現(xiàn)方、圓、扁對平立布置軋機、角鋼和槽鋼對全平軋機的不同需要。角、槽鋼變形對異形孔及異型孔數(shù)量的要求決定了其孔型系統(tǒng)的共用性差、成簇性差，不能像圓鋼等可通過不同的道次軋出不同規(guī)格的成品，其成品孔集中在最后幾架軋機上，因而后幾架軋機在適宜出小規(guī)格方、圓鋼的情況下，也必須出大規(guī)格的角槽鋼，軋輥轉(zhuǎn)速范圍和軋制力矩范圍非常大，所以5-6架軋機的齒輪箱宜采用雙速比。對于精整系統(tǒng)，從冷床下鋼開始，就必須考慮各種產(chǎn)品的不同工序和特點，如

12、角、槽鋼需要矯直及碼垛，而扁鋼則兩端“搭頭”，因而角、槽鋼應(yīng)和其它品種分開走不同的工藝路徑，冷床下鋼鏈及下鋼小車需做特殊處理等。諸如此類，需要在實踐中進一步完善。柳鋼和宣鋼這兩條連軋中型線，雖然設(shè)計以角、槽和圓鋼為主要產(chǎn)品，但生產(chǎn)人員在實踐中大膽摸索，開發(fā)了礦U鋼（29#）及球扁鋼（15#-30#），從而挖掘了連軋中型的潛能。在開發(fā)球扁鋼時，最早是發(fā)現(xiàn)軋件因不對稱變形發(fā)生側(cè)彎，通過孔型最終解決了此問題。但軋件在冷床上的側(cè)彎始終無法解決，造成軋件無法喂入矯直機，因而最終停止了生產(chǎn)。此時冷床預(yù)彎裝置就成為必需。最新的市場要求是，在一條連軋中型線上，不僅要生產(chǎn)角鋼、槽鋼，還需生產(chǎn)工字鋼、礦工鋼、礦U鋼、球扁鋼及中等規(guī)格的方鋼、圓鋼、扁鋼。設(shè)置一定數(shù)量的萬能軋機、平立轉(zhuǎn)換軋機是一種可能的解決方案，而因為不對稱斷面的產(chǎn)品，需要設(shè)置冷床預(yù)彎裝置。在精整線上同樣需要不同品種走不同的工藝路徑。此時萬能軋機不再是H型鋼生產(chǎn)線上的專用設(shè)備，而是普通型鋼生產(chǎn)線所必備的機型，如何進一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，使之適應(yīng)型鋼對大輥徑的要求、又適應(yīng)方、圓鋼對小輥徑的要求，及較大規(guī)格軋機如何以最小的代價實現(xiàn)平立轉(zhuǎn)換，是今后中型型鋼裝備技術(shù)的重點發(fā)展方向。同時隨著對產(chǎn)品強韌性要求的進一步提高，如何在型鋼生產(chǎn)線上