國內(nèi)外高速線材軋制技術(shù)發(fā)展

1、國內(nèi)外高速線材軋制技術(shù)發(fā)展1 國內(nèi)外高速線材軋制技術(shù)發(fā)展及現(xiàn)狀1.1 70年代前后高速線材軋機(jī)簡況（簡單介紹）自1966年8月第一套高速無扭軋機(jī)在加拿大鋼鐵公司投產(chǎn)，直至70年代末，精軋機(jī)設(shè)計(jì)速度為5070m/s，鋼坯斷面為80130mm方，盤重8002000kg。1976年以后，出現(xiàn)了原西得得馬克型，意大利達(dá)涅利型，得英財(cái)團(tuán)的阿希洛型等高速軋機(jī)，單摩根側(cè)交45°軋機(jī)占有絕對優(yōu)勢，在19661979年世界各國已建成投產(chǎn)的137套機(jī)組中占80%。高速無扭精軋機(jī)組是高線生產(chǎn)的關(guān)鍵設(shè)備，它集中了當(dāng)代線材生產(chǎn)工藝和設(shè)備的新成就。該階段的高速無扭軋機(jī)實(shí)現(xiàn)了高速、單線、連續(xù)無扭和微張軋制，采用&

2、#198;150Æ210mm碳化鎢輥環(huán)，采用了快速換輥和換導(dǎo)衛(wèi)裝置。高速無扭軋機(jī)機(jī)架數(shù)量的選擇和工藝布置特點(diǎn)如下：(1) 本階段的軋制速度一般為60m/s，最大為75m/s。為提高生產(chǎn)能力，一般采用粗、中軋機(jī)組多線軋制，精軋機(jī)組分線布置的方式。在1978年前建成或改造的66家高線軋機(jī)中，24家為4線軋制，6家為3線軋制，二者約占總量的45%。(2) 機(jī)架數(shù)隨鋼坯斷面和成品尺寸不同而有所不同，但基本模式是粗軋7架、中軋8架、精軋10架布置方式，全線25架軋機(jī)，僅在精軋入口前有一活套，成品尺寸精度受連軋張力影響較大。1.2 80年代高速線材軋制技術(shù)的發(fā)展（重點(diǎn)講）80年代后，由于以連鑄坯

3、作為坯料的比例增加，連鑄坯的斷面尺寸趨于增大，及用戶對小規(guī)格、大盤重線材需求量的日益增加，因而線材尺寸范圍已擴(kuò)大到Æ5Æ25mm，精度要求也越來越高。為適應(yīng)這一發(fā)展，線材終軋速度已達(dá)到100m/s，設(shè)計(jì)速度達(dá)到120m/s，相應(yīng)的鋼坯斷面尺寸均在Æ130Æ160mm。其技術(shù)進(jìn)步表現(xiàn)在以下方面：(1)為實(shí)現(xiàn)無扭精軋機(jī)增速，原側(cè)交45°軋機(jī)改為頂交45°V型軋機(jī)，向下旋轉(zhuǎn)90°，設(shè)備重心下降，兩根傳動(dòng)軸接近底面基礎(chǔ)，機(jī)組重量較輕，傾動(dòng)力矩減小。同時(shí)軋線標(biāo)高下降450mm，使設(shè)備重心下降，因而具有剛性增大，振動(dòng)減小，運(yùn)行穩(wěn)定，噪音

4、低，視野開闊，換輥檢修方便等優(yōu)點(diǎn)1。19811990年摩根公司提供精軋速度超過100m/s(包括90m/s保證速度)的高速精軋機(jī)28套，其中1986年以后提供的100m/s 10套無扭精軋機(jī)均為V型結(jié)構(gòu)。其中較為典型的使1990年8月投產(chǎn)的巴西貝爾戈廠高速線材軋機(jī)，該套軋機(jī)共28道次，使用150mm×150mm×12800mm坯料、軋制Æ5.5mm線材時(shí)，終軋速度120m/s，單線年設(shè)計(jì)產(chǎn)量達(dá)60萬t2。與此同時(shí)，德馬克由原側(cè)交45°改為75°/15°，向下旋轉(zhuǎn)30°，如酒鋼、唐鋼高線軋機(jī)；克虜伯公司將原側(cè)交45°

5、改為平立交替，向下旋轉(zhuǎn)45°，均向原阿希洛、達(dá)涅利公司的低重心方向發(fā)展。(2) 為實(shí)現(xiàn)控溫軋制和生產(chǎn)高硬度合金鋼產(chǎn)品，軋機(jī)承載能力逐步提高，超重型軋機(jī)(VHD)被應(yīng)用。此時(shí)的摩根V型軋機(jī)除有重心降低的優(yōu)點(diǎn)外，還將同架次的軋輥中心距增加(Æ200mm機(jī)架增14mm，Æ150mm機(jī)架增6.4mm)，從而增加了軸頸尺寸，輥軸抗彎強(qiáng)度提高25%，減少了輥跳和斷軸次數(shù)，軋機(jī)向重型化發(fā)展，新型超重型軋機(jī)的承受能力時(shí)普通型的1.8倍。(3) 為提高線材的綜合力學(xué)性能，除日益完善軋后控冷外，開始采用控溫軋制技術(shù)，一是降低開軋溫度，二是精軋前強(qiáng)迫水冷，降低軋件進(jìn)入精軋機(jī)溫度。對于高

6、、低碳鋼，粗軋開軋溫度分別為900、850，精軋機(jī)入口溫度分別為925、870，出口軋件溫度分別為900、850。為降低精軋機(jī)開軋溫度，國外新建軋機(jī)分別在中軋機(jī)組前后增設(shè)水冷箱，以保證精軋溫度為900；在無扭精軋機(jī)架之間設(shè)水冷導(dǎo)管，以使線材終軋溫度為800，超重型軋機(jī)可以滿足700750的軋制要求。國外較為典型的控冷生產(chǎn)線為日本君津廠、巴西貝爾戈廠和韓國浦項(xiàng)線材廠。為實(shí)現(xiàn)無扭機(jī)架之間水冷，摩根軋機(jī)間距由710/630mm逐步改為800/750mM，V型軋機(jī)有的增至1200/820mm，摩根機(jī)組總長分別為5895、6850和10100mm，這與超重型精軋機(jī)結(jié)構(gòu)的改進(jìn)是一致的。(4) 隨著軋制速度

7、的提高和單線生產(chǎn)能力的增大，不僅新建長淘汰了多線軋制方案，而且一些多線生產(chǎn)廠家，也改為雙線或單線方式，以獲取更好的產(chǎn)品質(zhì)量和效益。例如，1991年烏克蘭Maeewka冶金公司建成了雙線、年產(chǎn)120萬t的高線廠；澳大利亞BHP公司，與1988年將1975年建成的4線50m/s軋機(jī)，改為雙線100m/s軋機(jī)，鋼坯斷面由90mm×90mm方增加到120mm×120mm方，最高機(jī)時(shí)產(chǎn)量達(dá)140t/h；“七五”期間，我國首鋼第二線材廠、鞍鋼股份有限公司引進(jìn)的4線軋機(jī)，也分別改成雙線和3線軋機(jī)。(5) 為減小連軋張力對成品尺寸精度的影響，減少精軋工藝故障，出現(xiàn)了單線懸臂式平立交替的4架

8、活套軋制的預(yù)精軋機(jī)組，使全線的活套數(shù)量由1個(gè)增至5個(gè)，實(shí)現(xiàn)了無扭無張軋制；為減少預(yù)精軋占地，90年代摩根公司又將精軋頂交無扭軋制技術(shù)用于預(yù)精軋機(jī)，以取代平立交替軋機(jī)。該技術(shù)特別適用于現(xiàn)有高線軋機(jī)改造(鞍鋼已應(yīng)用了該技術(shù))。(6) 為使雙線軋制的粗中軋機(jī)組生產(chǎn)高碳合金鋼產(chǎn)品時(shí)，也實(shí)現(xiàn)無扭軋制，摩根公司為浦項(xiàng)3#軋機(jī)設(shè)計(jì)了平立可轉(zhuǎn)換機(jī)架，即生產(chǎn)普通產(chǎn)品時(shí)，全部水平機(jī)架雙線軋制；生產(chǎn)合金鋼產(chǎn)品時(shí)，采用平立全無扭單線軋制，增加了生產(chǎn)的靈活性。此外，為提高成品精度，粗中軋機(jī)組張力的閉環(huán)調(diào)節(jié)、成品熱定徑機(jī)和測徑儀等技術(shù)也被應(yīng)用于線材生產(chǎn)線中。1.3 90年代高線軋制新技術(shù)（重點(diǎn)）1.3.1 雙機(jī)架臺(tái)克森高

9、精度軋機(jī)為滿足老式摩根軋機(jī)現(xiàn)代化改造的要求，近年摩根公司推出雙機(jī)架臺(tái)克森(Tekisun)高精度軋機(jī)，該軋機(jī)安裝在無扭精軋機(jī)和夾送輥之間，與現(xiàn)有無扭軋機(jī)配合使用。可將軋制速度有70m/s增加到100m/s，同時(shí)成品尺寸公差可達(dá)到±0.1mm。該技術(shù)已于1991年在西班牙和日本大同鋼廠應(yīng)用并獲成功。我國天津高線廠、首鋼三線材廠籌建，鞍鋼高線廠改造時(shí)，都曾考慮過采用該技術(shù)；張家港、湘潭高線廠預(yù)留了安裝此軋機(jī)的位置。1.3.2 雙模塊靠素精軋機(jī)組為進(jìn)一步提高軋機(jī)利用率，降低金屬消耗，簡化操作，實(shí)現(xiàn)以最低成本生產(chǎn)出高質(zhì)量的產(chǎn)品，達(dá)涅利公司最新推出了雙模塊高速精軋機(jī)組，將高速線材生產(chǎn)技術(shù)推向新

10、階段。七主要設(shè)計(jì)思想為：(1) 工藝布置：160mm×160mm方坯粗中軋機(jī)組12架預(yù)精軋機(jī)組5架，其中后3架為大壓下定徑軋機(jī)8+4雙模塊精軋機(jī)組(T.M.B)夾送輥吐絲機(jī)控冷線。(2) 3架大壓下定徑軋機(jī)的壓下量,變化范圍大，可以通過調(diào)整輥縫(±5mm)和快速換機(jī)架(約4min)來實(shí)現(xiàn),以滿足“T.M.B”機(jī)組前導(dǎo)孔型所需要的變形量，使1#14#軋機(jī)僅用1套孔型。(3)“T.M.B”機(jī)組由2個(gè)相續(xù)的模塊組成，第一模塊由8架組成，共有3個(gè)孔型系統(tǒng)；第二模塊由4架組成，共有5個(gè)套孔型，覆蓋了Æ5Æ20mm成品所有規(guī)格。(4) 可將雙模塊分開布置，如將第二模

11、塊設(shè)在水冷段后，可達(dá)到下列效果：第一模塊軋出的軋件均大于Æ8mm，可實(shí)現(xiàn)水冷箱常開操作，消除軋件頭部無水冷帶來的缺陷。在雙模塊機(jī)組之間配備高速切頭尾飛剪，可取消盤卷人工切頭切尾。(5) 借助大壓下定徑機(jī)組，“T.M.B”機(jī)組可采用小壓下量(約12%16%)，成品精度達(dá)到±(0.080.10)mm。雙模塊高速精軋機(jī)組的出現(xiàn)，給優(yōu)質(zhì)特殊剛線材生產(chǎn)帶來巨大效益，具體表現(xiàn)在：(1)產(chǎn)品規(guī)格大，尺寸精度高，產(chǎn)品通常范圍為Æ5.5Æ20mm，使Æ4.5Æ5.0mm和Æ24Æ25mm的成品生產(chǎn)成為可能。(2) 精軋速度高達(dá)120

12、m/s，可提高小規(guī)格機(jī)時(shí)產(chǎn)量，單線達(dá)規(guī)格機(jī)時(shí)產(chǎn)量可達(dá)120t。(3) 軋機(jī)利用系數(shù)90%，成材率97%，分別比傳統(tǒng)軋機(jī)提高5%和0.5%。(4) 全部產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)低溫軋制，產(chǎn)品性能好，并可節(jié)能降耗。2 國內(nèi)高速線材生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展及現(xiàn)狀（全面了解）2.1 國內(nèi)高速線材軋機(jī)的研制及使用情況自70年代開始，我國即開展了45°無扭精軋機(jī)組的研制工作。到目前，我國已有沈陽線材廠、齊齊哈爾特殊鋼廠、攀鋼、宜昌八一鋼廠、蘇州鋼廠、南寧鋼廠、通鋼公司、泰州軋鋼廠、三明鋼鐵廠、太原鋼鐵公司、無錫玉東鋼廠、新余鋼廠等12套國產(chǎn)高速線材軋機(jī)，除沈線、攀鋼為雙線外，其余均為單線，軋制速度為3665m/s，總設(shè)

13、計(jì)能力為170萬t。最近，北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院研制出頂交45°新型精軋機(jī)。其基本性能：軋速90m/s(設(shè)計(jì)為1085m/s)，產(chǎn)品規(guī)格Æ5.5Æ20mm，精軋機(jī)架規(guī)格Æ200×5+Æ165×5，機(jī)組總延伸系數(shù)9.5，年生產(chǎn)能力30萬t。2.2 引進(jìn)國外高線軋機(jī)概況(1)“七五”期間我國先后有11個(gè)廠家，從國外10家引進(jìn)16條高速線材生產(chǎn)線，年生產(chǎn)能力達(dá)340萬t。引進(jìn)的軋機(jī)種類繁多，性能各異，綜合評價(jià)具有下列特點(diǎn)：在裝備上，有馬鋼、酒鋼、唐鋼的新設(shè)備，也有以首鋼為代表的半新半舊設(shè)備和馬尾中鋼、青島鋼廠的舊設(shè)備。從制造廠家和軋

14、機(jī)類型上，有摩根公司的45°側(cè)交，德馬克公司的75°/15°側(cè)交，阿希洛公司45°頂交和達(dá)涅利公司的平立交替式，兼容了世界各主要廠商制造的典型設(shè)備。軋制線數(shù)以單線、雙線為主，也有3線、4線軋制，成品保證速度為5090m/s。在引進(jìn)設(shè)備中，綜合技術(shù)水平較高的有馬鋼、唐鋼、酒鋼，其后為首鋼。在達(dá)產(chǎn)速度上，首鋼居于榜首，1995年首鋼兩廠實(shí)際年產(chǎn)175萬t，是全國引進(jìn)高線軋機(jī)設(shè)計(jì)總量的27%。(2)為配合實(shí)施“八五”期間硬線達(dá)到120萬t的發(fā)展規(guī)劃，昆明、湘潭、天津高速線材廠又相繼建成投產(chǎn)。1996年又有張家港、包頭和武港高線廠投產(chǎn)。新投產(chǎn)的6家生產(chǎn)線(除武港

15、雙線外)均為單線。為滿足硬線生產(chǎn)要求，全線無扭軋制，精軋機(jī)選用先進(jìn)的超重型“V”型軋機(jī)，設(shè)計(jì)速度在120m/s以上，保證速度超過100m/s，具有國外90年代技術(shù)水平。見表1。表1. “八五”及1996年投產(chǎn)的高線廠序號廠名簡介線數(shù)保證速度/m·s設(shè)計(jì)能力/萬t坯料斷面mm´mm盤重/t粗中架機(jī)架數(shù)預(yù)精軋機(jī)架數(shù)投產(chǎn)日期年月1昆鋼110535150´1502.06+661995.12湘鋼110538150´1502.06+841995.123天鋼110535135´1352.06+641995.54包鋼110535150´1502.06

16、+1841995.125張鋼110563130´1302.06+6419966武鋼210570200´2001.86+1041996.10雙線平平到1996年末，全國引進(jìn)高線軋機(jī)的廠家約為18家，設(shè)計(jì)能力為720萬t。2.3引進(jìn)高線軋機(jī)的改造情況為適應(yīng)國內(nèi)外高線軋制技術(shù)的不斷發(fā)展，提高企業(yè)的時(shí)常競爭能力，引進(jìn)高線軋機(jī)的廠家，紛紛投資進(jìn)行二次改造。2.3.1 鞍鋼線材股份有限公司鞍鋼的高線軋機(jī)是1985年有美鋼聯(lián)菲爾利斯廠引進(jìn)的。1995年投資3.5億元進(jìn)行第二次改造。(1) 強(qiáng)化精軋機(jī)組，提高設(shè)備強(qiáng)度及軋制速度，Æ210mm軋機(jī)由2架改為3架，并相應(yīng)加大輥軸直徑，

17、軋機(jī)速度由60m/s提高到75m/s。(2) 減少多線軋制的中軋架次，由8架改為6架。增加預(yù)精軋機(jī)組，采用摩根90年代最新技術(shù)，每線增設(shè)2架“V”型預(yù)精軋機(jī)，提高了供精軋機(jī)組軋件的尺寸精度。(3) 將鏈?zhǔn)娇乩湓O(shè)備改為輥式，加大風(fēng)機(jī)供風(fēng)能力，同時(shí)預(yù)留了改造成延遲型冷卻的可能。(4) 在原有3臺(tái)鋼帶式包裝機(jī)基礎(chǔ)上，增加2臺(tái)瑞典SUND打捆機(jī)，實(shí)現(xiàn)了打捆包裝設(shè)備的更新?lián)Q代。2.3.2 南京高線廠該廠1992年11月投產(chǎn)，單線軋制。精軋機(jī)、控冷等主題設(shè)備引進(jìn)達(dá)涅利公司全新設(shè)備。精軋機(jī)保證速度75m/s，設(shè)計(jì)速度85m/s。1996年元月停產(chǎn)1個(gè)月，投資2700萬元，進(jìn)行強(qiáng)化改造。(1) 精軋機(jī)、夾送輥、吐絲機(jī)強(qiáng)化增速，精軋電機(jī)由2臺(tái)1800kW改為3臺(tái)，軋速由85m/s提高到100m/s。(2) 由西門子、達(dá)涅利公司共同完成對主軋線計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的改造，實(shí)現(xiàn)了速調(diào)與操作(含穿水冷卻)單獨(dú)控制，提高了自動(dòng)化水平。(3) 對斯太爾摩水冷線實(shí)現(xiàn)水量、水壓與軋件溫度的自動(dòng)閉環(huán)控制，風(fēng)冷輥道由7段傳動(dòng)改為13段，進(jìn)一步完善了控冷工藝，提高了產(chǎn)品性能。2.3.3 上海二鋼有限公司1998年6月投產(chǎn)，引進(jìn)美國