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(yíng)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(jī)為主，成品機(jī)架一般為二輥軋機(jī)，具有產(chǎn)品規(guī)格多、生產(chǎn)組織靈活的特點(diǎn)，但產(chǎn)品質(zhì)量較難控制，成材率低，自動(dòng)化程度低。（2）半連續(xù)式，以一架二輥可逆軋機(jī)或三輥軋機(jī)為粗軋，配以7-11機(jī)架連軋，產(chǎn)品質(zhì)量、成材率及自動(dòng)操作條件都較橫列式軋機(jī)有所改進(jìn)。但受限于二

2、輥可逆軋機(jī)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(dòng)化水平都較高，產(chǎn)品質(zhì)量好，但對(duì)產(chǎn)品規(guī)格的適應(yīng)性不理想。另有二輥可逆軋機(jī)配4-7架跟蹤布置二輥軋機(jī)，因?yàn)檎嫉囟唷⑾噍^橫列式和（半）連續(xù)式布置都沒(méi)有特別的優(yōu)勢(shì)，因而較少采用。近年大部分的橫列式軋機(jī)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(jì)及生產(chǎn)實(shí)踐中，對(duì)型鋼連軋生產(chǎn)線的優(yōu)勢(shì)、缺陷的認(rèn)識(shí)逐漸深入，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新改造，進(jìn)一步挖掘了連軋型鋼生產(chǎn)線的潛能。同時(shí)市場(chǎng)不斷變化的形勢(shì)，也對(duì)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)狀小型連軋生產(chǎn)線 型鋼產(chǎn)品以角鋼、槽鋼為主。產(chǎn)

3、品規(guī)格多為5#-10#角鋼，5#-10#槽鋼，年產(chǎn)量在40萬(wàn)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(jī)布置主要有兩種形式：（1）3輥可逆開(kāi)坯軋機(jī)粗軋，后接連軋機(jī)組，共10架二輥短應(yīng)力線軋機(jī)，3架平+1架平/立+6架平，開(kāi)坯軋機(jī)與精軋機(jī)組間輥道的中部位置設(shè)一臺(tái)固定剪切頭。（2） 粗軋機(jī)為6架平立交替布置二輥軋機(jī)，精軋共8架二輥短應(yīng)力線軋機(jī)，1架平+1架平/立+6架平，粗、精軋機(jī)間形成連軋，設(shè)一臺(tái)飛剪切頭尾及事故剪切。角鋼生產(chǎn)的開(kāi)口孔型雖然共用性較好，但對(duì)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。一般對(duì)于

4、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(duì)于連軋孔型而言，切分孔的變形率不能過(guò)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(jī)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(shí)現(xiàn)對(duì)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(jī)出口設(shè)倍尺飛剪，通過(guò)帶槽剪刃可實(shí)現(xiàn)對(duì)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(zhǎng)度、寬度進(jìn)行設(shè)置而不必和坯料長(zhǎng)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用，對(duì)

5、于更小規(guī)格的角鋼，因?yàn)檐堉扑俣雀咝枰剞D(zhuǎn)模式，則帶槽剪刃需要特殊設(shè)計(jì)。小型型鋼的冷床采用垂直升降式裙板上鋼的步進(jìn)齒條式冷床，以實(shí)現(xiàn)連續(xù)分段的軋件的快速上鋼，裙板傾斜角度是一個(gè)關(guān)鍵參數(shù)，不能過(guò)大使軋件（主要是角鋼）下滑過(guò)程中傾翻，也不能過(guò)小而使軋件不能下滑。上鋼輥道、動(dòng)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(jì)特殊裝置，以防止槽鋼被動(dòng)、靜齒條之間的相對(duì)動(dòng)作推翻。對(duì)于小型角鋼，鋸切的作用力往往會(huì)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(duì)于槽鋼而言，即使上剪刃剪切到底位

6、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(tái)冷剪，3臺(tái)冷鋸，可滿足對(duì)產(chǎn)量和質(zhì)量的要求。對(duì)于軋件的矯直，現(xiàn)在短尺矯直和長(zhǎng)尺矯直兩種工藝都在采用。長(zhǎng)尺矯直可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(guò)低，成為全線的一個(gè)瓶頸。雖然短尺矯直需要人工喂鋼，但可用增加矯直機(jī)臺(tái)數(shù)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)矯直產(chǎn)能的提高，矯直盲區(qū)也符合標(biāo)準(zhǔn)，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(guó)內(nèi)基本都采用手動(dòng)，主要原因是國(guó)內(nèi)的主流碼垛機(jī)型都源于大中型型鋼碼垛機(jī)。大中型型鋼的成排分鋼及碼垛產(chǎn)能都

7、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(dòng)作，否則角鋼會(huì)相互爬騎。同時(shí)小型碼垛機(jī)的結(jié)構(gòu)需要更為精巧，運(yùn)動(dòng)件的重量有待減輕，以便在較高速運(yùn)行下實(shí)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(guó)內(nèi)的中型連軋線從通鋼中型生產(chǎn)線開(kāi)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(diǎn)，不過(guò)遺憾的是仍未徹底“連”起來(lái)，因而在坯料長(zhǎng)度上受到了限制。從柳鋼中型到之后的宣鋼中型，國(guó)內(nèi)（中冶華天工程技術(shù)有限公司）自主設(shè)計(jì)和設(shè)備全國(guó)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(shí)踐驗(yàn)證。典型生產(chǎn)線的產(chǎn)品主要為8#-20#角鋼，10#

8、-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(tái)架冷鋸檢查臺(tái)架堆垛或收集打捆入庫(kù)軋機(jī)為短應(yīng)力線無(wú)牌坊軋機(jī)，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(jī)架布置形式適應(yīng)同時(shí)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(shí)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(guò)低而燙輥，精軋入口前設(shè)飛剪可切頭尾、分?jǐn)嗷蛩閿啵埑隹谠O(shè)倍尺剪，通過(guò)帶槽剪刃可對(duì)軋件進(jìn)行

9、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(dòng)軋件前進(jìn)過(guò)程中向矯直板方向運(yùn)動(dòng)。冷床為大齒距步進(jìn)齒條式。單根下鋼后長(zhǎng)尺矯直，經(jīng)成排臺(tái)架成排后由冷鋸鋸切成定尺，之后角槽鋼經(jīng)碼垛機(jī)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(guó)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?jǐn)唷⒗浯怖鋮s、定尺剪切方面的工藝及裝備已可滿足實(shí)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(zhǎng)尺矯直在保證產(chǎn)能的同時(shí)可以較好地克服短尺矯直的缺陷，同時(shí)軋件被矯后平直的條形也有利于后部工序，自動(dòng)碼垛可以

10、解決人工碼垛勞動(dòng)強(qiáng)度過(guò)大的問(wèn)題，這是小型型鋼線的發(fā)展提出的兩個(gè)必須實(shí)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(gè)棘手的問(wèn)題。優(yōu)化甚至采用全新的結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作既快速又準(zhǔn)確，及如何做到對(duì)小規(guī)格角、槽鋼實(shí)現(xiàn)精確快速的分鋼，則是小型自動(dòng)碼垛機(jī)研發(fā)所面臨的最大難題。相關(guān)設(shè)計(jì)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(shí)小角鋼在快速運(yùn)行時(shí)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(pán)快速翻轉(zhuǎn)并不作平移運(yùn)動(dòng)的全新概念的碼垛機(jī)型式已被提出，相信這兩個(gè)技術(shù)難題最終會(huì)被攻克。在一條生產(chǎn)線上兼顧生產(chǎn)方、圓鋼和扁鋼等，是隨著海外項(xiàng)目

11、的增多而被提出，因?yàn)閲?guó)內(nèi)市場(chǎng)的特點(diǎn)，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(jī)的配置上，要考慮方圓鋼和角、槽鋼不同的變形特點(diǎn)，至少需要4架平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)，以實(shí)現(xiàn)方、圓、扁對(duì)平立布置軋機(jī)、角鋼和槽鋼對(duì)全平軋機(jī)的不同需要。角、槽鋼變形對(duì)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(guò)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(jī)上，因而后幾架軋機(jī)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(jī)的齒輪箱宜采用雙速比。對(duì)于精整系統(tǒng)，從冷床下鋼開(kāi)始，就必須考慮各種產(chǎn)品的不同工序和特點(diǎn)，如角、槽

12、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(kāi)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(shí)踐中進(jìn)一步完善。柳鋼和宣鋼這兩條連軋中型線，雖然設(shè)計(jì)以角、槽和圓鋼為主要產(chǎn)品，但生產(chǎn)人員在實(shí)踐中大膽摸索，開(kāi)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(kāi)發(fā)球扁鋼時(shí)，最早是發(fā)現(xiàn)軋件因不對(duì)稱變形發(fā)生側(cè)彎，通過(guò)孔型最終解決了此問(wèn)題。但軋件在冷床上的側(cè)彎始終無(wú)法解決，造成軋件無(wú)法喂入矯直機(jī)，因而最終停止了生產(chǎn)。此時(shí)冷床預(yù)彎裝置就成為必需。最新的市場(chǎng)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(wàn)能軋機(jī)、平立轉(zhuǎn)換軋機(jī)是一種可能的解決方案，而因?yàn)椴粚?duì)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(shí)萬(wàn)能軋機(jī)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(jī)型，如何進(jìn)一步優(yōu)化其結(jié)構(gòu)，使之適應(yīng)型鋼對(duì)大輥徑的要求、又適應(yīng)方、圓鋼對(duì)小輥徑的要求，及較大規(guī)格軋機(jī)如何以最小的代價(jià)實(shí)現(xiàn)平立轉(zhuǎn)換，是今后中型型鋼裝備技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向。同時(shí)隨著對(duì)產(chǎn)品強(qiáng)韌性要求的進(jìn)一步提高，如何在型鋼生產(chǎn)線上