中厚板矯直機(jī)工藝布置的優(yōu)化

中厚板矯直機(jī)工藝布置的優(yōu)化

0中厚板的矯直機(jī)直處理是確保厚板直度的必要過程。鋼板在加熱、軋制、精整、運(yùn)輸及各種加工過程中,由于溫度、變形不均等因素的影響,往往產(chǎn)生不同程度的彎曲、飄曲、浪形、鐮刀彎或歪扭等塑性變形。由于生產(chǎn)過程中無法完全避免各種不良影響和消除這些板型缺陷,因此根據(jù)軋后和剪切后產(chǎn)品所通過的工序條件,采用不同類型的矯直設(shè)備對不同狀態(tài)的鋼板進(jìn)行矯平,以滿足不斷提高的板型質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。中厚板常用的矯直機(jī)為輥式矯直機(jī)和壓平機(jī)(即壓力矯直機(jī))。目前應(yīng)用較多的是輥式矯直機(jī),壓平機(jī)主要針對厚度較大的產(chǎn)品。根據(jù)矯直機(jī)的功能和在生產(chǎn)線上所處的位置不同,輥式矯直機(jī)又分為預(yù)矯直機(jī)、熱矯直機(jī)、熱處理矯直機(jī)和冷矯直機(jī)。近年來,隨著中厚板生產(chǎn)工藝技術(shù)的發(fā)展以及高強(qiáng)鋼產(chǎn)品的研發(fā),如控軋控冷工藝的廣泛應(yīng)用、調(diào)質(zhì)高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)等,對矯直機(jī)的能力提出了更高要求。輥式矯直機(jī)正朝著全液壓、高強(qiáng)度、高剛性和自動化的方向不斷發(fā)展成熟。世界上幾大主要的矯直機(jī)設(shè)備生產(chǎn)廠家如德國西馬克、日本三菱重工等相繼開發(fā)出各種新型強(qiáng)力矯直機(jī),可矯直的鋼板最大屈服強(qiáng)度不斷提高。與此同時(shí),矯直能力更強(qiáng)的矯直機(jī)的成功開發(fā)和應(yīng)用也一定會對中厚板的生產(chǎn)工藝產(chǎn)生影響,一方面,因?yàn)閺?qiáng)力矯直機(jī)使鋼板平直度有了保證,將會促進(jìn)超高強(qiáng)鋼的研發(fā)生產(chǎn);另一方面,功能更強(qiáng)大的矯直機(jī)也會促進(jìn)鋼板生產(chǎn)工序及工藝布置的優(yōu)化。在這一背景下,本文將結(jié)合國內(nèi)某廠具體實(shí)例針對冷矯直機(jī)和熱處理矯直機(jī)的功能及工藝布置進(jìn)行探討。1熱處理矯直機(jī)的應(yīng)用冷矯直機(jī)通常布置在剪切線后端或精整區(qū),用于矯直經(jīng)熱矯沒有達(dá)到要求或在后部工序產(chǎn)生板型缺陷的鋼板,是鋼板入成品庫前改善板型質(zhì)量的最后一道工序。一般來說,冷矯直機(jī)的矯直溫度為150℃以下,冷矯直機(jī)通常在常溫下工作,不需對矯直輥進(jìn)行冷卻?，F(xiàn)代化的冷矯直機(jī)多為四重式,采用9輥或11輥。為清除冷矯直過程中在鋼板表面剝落的氧化鐵皮,在冷矯直機(jī)的兩端裝有吸塵裝置,并在矯直機(jī)下方設(shè)有氧化鐵皮的收集和清除系統(tǒng)。熱處理矯直機(jī)主要布置在熱處理線區(qū)域,主要用于矯直熱處理后不平直的鋼板,矯直溫度一般為500℃以下,因此熱處理矯直機(jī)通常也稱“溫矯直機(jī)”。此外,熱處理矯直機(jī)也可用于對TMCP工藝生產(chǎn)的板型不好的產(chǎn)品進(jìn)行“保溫矯直”,另外某些通過冷矯雖然板型達(dá)到標(biāo)準(zhǔn),但因內(nèi)部應(yīng)力未達(dá)到平衡,當(dāng)放置一段時(shí)間或在加工過程中產(chǎn)生應(yīng)力時(shí)效,使用的鋼板板型難以保證,也可利用熱處理矯直機(jī)進(jìn)行“保溫矯直”處理。在不同的中厚板廠,熱處理矯直機(jī)的基本結(jié)構(gòu)不盡相同,有些采用與主軋線熱矯直機(jī)相同的形式,而有些則采用與冷矯直機(jī)相同的形式。由于矯直溫度較高,其矯直輥的材質(zhì)和硬度介于熱矯直機(jī)和冷矯直機(jī)之間。一般來說,熱處理矯直機(jī)可矯直的鋼板最大屈服強(qiáng)度比冷矯直機(jī)低。2矯直機(jī)的應(yīng)用由于熱處理矯直機(jī)矯直鋼板的溫度范圍廣,因此對于熱處理矯直機(jī)的選型就很難處理,選擇偏于熱矯直功能還是偏于冷矯直功能是在設(shè)備選型時(shí)需要認(rèn)真考慮的問題。目前在熱處理線設(shè)置矯直機(jī)的厚板廠大多選用的是偏于熱矯功能的矯直機(jī),但隨著低溫回火工藝的不斷發(fā)展,熱處理鋼板強(qiáng)度越來越高,熱處理溫度也越來越低,這時(shí)如果仍選用熱矯形式就不合適了,但如果選擇冷矯形式,因?yàn)檫€需要考慮500℃的高溫矯直,也不完全合適。而強(qiáng)力矯直機(jī)的出現(xiàn),為矯直熱處理超高強(qiáng)鋼板提供了新的工藝選擇,同時(shí)也帶來了矯直機(jī)工藝布置的新方案討論。下面以國內(nèi)某厚板廠的矯直機(jī)建設(shè)背景情況對冷矯直機(jī)與熱處理矯直機(jī)工藝布置的比較進(jìn)行分析。2.1爐出口輥道上預(yù)留1臺熱處理矯直機(jī)該厚板廠2005年投產(chǎn),年產(chǎn)鋼板約180萬t,配備有粗/精軋機(jī)、1條剪切線、3條熱處理線等主要設(shè)備,在主軋區(qū)快冷設(shè)備后設(shè)置有1臺熱矯直機(jī),精整區(qū)設(shè)置有1臺冷矯直機(jī)。該廠已投產(chǎn)的冷矯直機(jī)(No.1冷矯直機(jī)),用于對入成品庫前需矯直的鋼板進(jìn)行矯直處理,如圖1所示,該冷矯直機(jī)所處的輥道同時(shí)也是熱處理鋼板入成品庫的一條通道。該冷矯直機(jī)的主要技術(shù)參數(shù):9/5輥矯直機(jī)(上4、下5);矯直輥輥徑220mm;矯直力3500t;矯直鋼板的最大屈服強(qiáng)度1250MPa;矯直溫度為400℃以下。同時(shí)在精整區(qū)鄰近No.1冷矯直機(jī)位置預(yù)留有1臺冷矯直機(jī)(No.2冷矯直機(jī)),回火熱處理爐出口輥道上預(yù)留1臺熱處理矯直機(jī),見圖1。根據(jù)預(yù)留設(shè)計(jì),該熱處理矯直機(jī)是按照熱矯直機(jī)結(jié)構(gòu)進(jìn)行的配置,主要處理熱處理不良板型鋼板和需保溫矯直的TMCP鋼板。矯直機(jī)主要技術(shù)參數(shù):9輥矯直機(jī)(上4、下5);矯直輥輥徑260mm;矯直力3200t;彎輥力300t;矯直鋼板的最小屈服強(qiáng)度1000MPa;矯直溫度為200～700℃。該厚板廠投產(chǎn)后由于技術(shù)攻關(guān)和研發(fā),在TMCP產(chǎn)品、調(diào)質(zhì)超高強(qiáng)鋼、耐磨板系列等產(chǎn)品規(guī)格和品種方面不斷拓展,鋼板的矯直量也不斷加大,對矯直機(jī)的能力也提出了更高的要求。因冷矯能力的限制,該厚板廠于2009年提出增建熱處理矯直機(jī),以滿足高端產(chǎn)品矯直要求,同時(shí)緩解精整區(qū)的物流壓力。在技術(shù)交流中,德國西馬克公司向該廠推薦了針對高強(qiáng)鋼專門開發(fā)的新一代強(qiáng)力矯直機(jī),該矯直機(jī)矯直能力大,適用范圍廣,已經(jīng)在俄羅斯MMK的5.0m軋機(jī)和韓國浦項(xiàng)的5.5m軋機(jī)項(xiàng)目上得到應(yīng)用。該矯直機(jī)主要技術(shù)參數(shù)為:9/5輥矯直機(jī)(上4、下5);矯直輥輥徑為320mm;矯直力4800t;矯直鋼板的最小屈服強(qiáng)度1400MPa;矯直溫度為700℃以下。如圖2所示,與現(xiàn)有No.1冷矯直機(jī)相比,新增矯直機(jī)可冷矯直的鋼板強(qiáng)度及規(guī)格范圍得到拓展。矯直鋼板最大屈服強(qiáng)度由1250MPa提高至1400MPa;1400MPa強(qiáng)度鋼板可矯直厚度為10～17mm;1350MPa強(qiáng)度鋼板矯直厚度8～27mm;1250MPa強(qiáng)度鋼板矯直最大厚度由17mm提升至32mm;800MPa強(qiáng)度鋼板矯直最大厚度由30mm提升至40mm;600MPa強(qiáng)度鋼板矯直最大厚度由37mm提升至48mm。矯直機(jī)的矯直能力顯然已有了大幅度提高,并且矯直溫度亦可覆蓋冷矯至熱矯范圍,可以解決現(xiàn)有No.1冷矯直機(jī)存在的矯直能力問題,同時(shí)更能滿足該廠高端產(chǎn)品不斷拓展的需要。隨著技術(shù)交流的逐步深入,認(rèn)為將這臺強(qiáng)力矯直機(jī)布置在熱處理區(qū)作為溫矯使用,顯然不能充分發(fā)揮其矯直能力,應(yīng)對這臺強(qiáng)力矯直機(jī)的布置進(jìn)行進(jìn)一步的研究。2.2優(yōu)化沖浪機(jī)工藝配置2.2.1矯直機(jī)調(diào)整后的下排根據(jù)西馬克公司新提供的矯直機(jī)參數(shù),結(jié)合當(dāng)前No.1冷矯直機(jī)存在的瓶頸問題,將這臺矯直機(jī)調(diào)整至No.1橫移臺架出口延伸輥道區(qū)域,即預(yù)留的No.2冷矯直機(jī)的位置,同時(shí)將原入庫延伸輥道繼續(xù)延伸。與原方案相比,矯直機(jī)位置調(diào)整后,不僅能夠滿足該項(xiàng)目既定的改造目標(biāo),又能最大限度的改善現(xiàn)有No.1矯直機(jī)區(qū)域的矯直能力和物流“瓶頸”問題。2.2.2在熱質(zhì)材料上的應(yīng)用原“熱處理矯直機(jī)”方案的矯直工藝主要采用溫矯,即TMCP鋼的保溫矯直、正火和回火鋼板的溫矯直。位置調(diào)整后的矯直工藝主要采用冷矯。由于矯直機(jī)的能力強(qiáng),TMCP工藝處理的船板和管線鋼等產(chǎn)品絕大部分可直接利用矯直機(jī)直接冷矯,不再全部采用原方案中的“保溫矯直”工藝。對矯直能力要求高的鋼板主要有超高強(qiáng)板及耐磨板,由于這類鋼板主要采用低溫回火,回火溫度220～330℃,屈服強(qiáng)度達(dá)到1200～1300MPa,低溫回火后溫矯直時(shí)的熱屈服強(qiáng)度與冷態(tài)屈服強(qiáng)度差異不大,因此這類鋼板的溫矯工藝與冷矯工藝差別較小。對少量因板型和性能需要溫矯的鋼板,仍可采用熱處理加熱后,快速通過熱處理冷床和輥道,或通過車間吊車和過跨平車,將鋼板送至No.1冷矯直機(jī)進(jìn)行溫矯。2.2.3鋼板矯直機(jī)區(qū)在原方案中,新增的矯直機(jī)僅用于熱處理鋼板的矯直和利用熱處理爐加熱后保溫矯直的TMCP鋼板,如需矯直軋制交貨鋼板,則要經(jīng)過多次倒運(yùn)后,才能將鋼板送至熱處理矯直機(jī)區(qū)完成矯直,由此可見,該方案對軋制鋼板的矯直不可能成為“常態(tài)”工藝,只能在特殊情況下使用。矯直機(jī)位置調(diào)整后,既可滿足熱處理鋼板和TMCP鋼板的矯直,同時(shí)也可兼顧到軋制交貨鋼板的矯直,并且大多數(shù)TMCP鋼板采用了冷矯工藝,省去了中間庫的倒運(yùn)、堆放和進(jìn)入熱處理爐加熱的工序,大大減少了物流環(huán)節(jié)。此外,矯直機(jī)位置調(diào)整后,兩臺矯直機(jī)協(xié)同承擔(dān)軋制鋼板和熱處理鋼板的矯直任務(wù),大大緩解了現(xiàn)有矯直工序的“瓶頸”問題。2.2.4矯直機(jī)布置位置b矯直機(jī)的兩種工藝布置方案的比較見表1。綜上分析,如果把矯直機(jī)布置在熱處理區(qū),不能充分發(fā)揮其作用,而如果把矯直機(jī)布置在精整區(qū),不僅可以滿足現(xiàn)有的工藝要求,滿足未來品種拓展的需要,同時(shí)還能改善精整物流。相比較而言,方案B的布置位置比方案A更優(yōu)。因此,經(jīng)過詳細(xì)的分析論證,最終該厚板廠選用了方案B。3高強(qiáng)矯直機(jī)。在鋼板與設(shè)備溫矯工藝的出現(xiàn)有其特定的歷史背景,一方面是為了改善熱處理鋼板的平直度、均勻內(nèi)應(yīng)力,另一方面,相對冷矯而言,溫矯通過提高矯直溫度降低了高強(qiáng)鋼板的屈服強(qiáng)度,從而利于高強(qiáng)鋼板的順利矯直。受產(chǎn)品大綱和