【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 冷卻工藝由于建筑業(yè)的發(fā)展, 要求鋼鐵廠能提供強(qiáng)度更高、焊接性和延展性良好且價(jià)格便宜的鋼筋。為達(dá)到上述目的, 過(guò)去多采用冷加工硬化、微合金化方法。目前, 成本低廉的熱芯回火工藝廣泛用于鋼筋生產(chǎn)中。經(jīng)余熱淬火處理的鋼筋其屈服強(qiáng)度可提高150～230MPa 。采用這種工藝有很大的靈活性,同一成分的鋼通過(guò)改變冷卻強(qiáng)度, 可獲得不同級(jí)別的鋼筋( Ⅲ～ Ⅳ級(jí)) 。余熱淬火鋼筋由于碳當(dāng)量較小, 因而在具有良好屈服強(qiáng)度的同時(shí)還具有良好的焊接性、延展性與彎曲性。與微合金強(qiáng)化相比, 余熱淬火可降低成本, 并可減少不合格產(chǎn)品數(shù)量2 %～5 %。對(duì)于合金鋼, 在精軋前后采用控制冷卻技術(shù), 可使軸承鋼的球化退火時(shí)間進(jìn)一步減少, 網(wǎng)狀組織進(jìn)一步減少。 奧氏體不銹鋼可進(jìn)行在線固溶處理。唐鋼、杭鋼、淮陰鋼鐵廠、大連特鋼等小型軋機(jī)都配置了在線余熱淬火裝置等控制冷卻技術(shù)。 國(guó)產(chǎn)化小型軋機(jī)的技術(shù)裝備 步進(jìn)梁式加熱爐采用步進(jìn)梁式加熱爐, 鋼坯的裝出爐操作、計(jì)數(shù)和物料跟蹤以及與軋機(jī)的信息交換均通過(guò)PLC 系統(tǒng)進(jìn)行定時(shí)、定序、連鎖與邏輯控制,實(shí)現(xiàn)了操作自動(dòng)化和計(jì)算機(jī)管理。該爐還采取了多項(xiàng)節(jié)能措施:(1) 經(jīng)濟(jì)合理地選用單位爐底過(guò)鋼面積的產(chǎn)量, 合理確定爐子的長(zhǎng)度, 以利用高溫段煙氣預(yù)熱入爐的冷料, 并且為軋機(jī)預(yù)留增產(chǎn)的潛力。(2) 在爐子煙道上設(shè)置金屬管狀預(yù)熱器, 預(yù)熱助燃空氣和煤氣,以回收出爐煙氣帶走的熱量, 節(jié)約燃料消耗。(3) 采取合理的水冷支承梁及其立柱配置,力求減少水冷管的表面積, 同時(shí)對(duì)支承梁及其立柱采用雙層絕熱結(jié)構(gòu), 以減少冷卻水的吸熱損失和冷卻水用量。(4) 加強(qiáng)爐子砌體的絕熱和密封性, 減少散熱損失。(5) 配備完善的熱工自動(dòng)化控制系統(tǒng), 確保嚴(yán)格的空燃比和合理的爐壓, 使熱損失最少?！【o湊式粗軋機(jī)世界上典型的緊湊式軋機(jī)的型式主要有: 美國(guó)摩根的C 型、波茲波羅的彈夾式、瑞典摩格哈瑪?shù)拇罂蚣苁?、意大利波米尼和達(dá)涅利的懸臂式等。我國(guó)已有4 臺(tái)緊湊式軋機(jī)機(jī)組在運(yùn)行, 其中唐鋼高線車(chē)間、通鋼高線車(chē)間和浦鋼型鋼分廠各1 臺(tái), 為波茲波羅式, 天津第二軋鋼廠的1 臺(tái)類(lèi)似摩格哈瑪式。緊湊式軋機(jī)由數(shù)架平立短應(yīng)力線軋機(jī)緊湊布置, 其特點(diǎn)是:(1) 可以采用強(qiáng)迫咬入、大壓下, 因此節(jié)省機(jī)架、節(jié)省建設(shè)投資。例如, 唐鋼高線廠和天津二軋廠的緊湊式軋機(jī)(都由4 架軋機(jī)組成) , 平均延伸系數(shù)分別達(dá)到11522 和11463 , 浦鋼型鋼分廠緊湊式軋機(jī)的平均延伸系數(shù)可達(dá)11469 (2) 機(jī)架距離短, 機(jī)組占地小, 特別適于軋線長(zhǎng)度受限制的舊車(chē)間改造。(3) 無(wú)扭軋制, 軋件質(zhì)量好, 生產(chǎn)事故少。(4) 微張力或小張力軋制, 機(jī)架間距小, 軋件尺寸精度高。(5) 單機(jī)架或成組快速換輥?！〈帧⒅?、精軋機(jī) 我國(guó)小型棒材生產(chǎn)軋機(jī)類(lèi)型據(jù)調(diào)查, 我國(guó)現(xiàn)有5 種類(lèi)型的小型棒材軋機(jī): (1) 二火成材的橫列式軋機(jī)。 (2) 改造的一火成材橫列式軋機(jī)或跟蹤式軋機(jī)。 (3) 改造成一火成材的國(guó)產(chǎn)半連軋機(jī)。 (4) 部分引進(jìn)的連續(xù)棒材軋機(jī)。 (5) 國(guó)產(chǎn)化的連續(xù)棒材軋機(jī)。粗、中、精軋機(jī)組中可供選擇的機(jī)型有: 閉口式、預(yù)應(yīng)力式和短應(yīng)力線式, 這些機(jī)型各有特點(diǎn), 見(jiàn)表3 。從表3 中可以看出, 閉口式機(jī)架雖換輥時(shí)間長(zhǎng)于短應(yīng)力線軋機(jī), 機(jī)架剛度稍低, 但因線材軋機(jī)的粗、中軋部分基本上是一個(gè)孔型系統(tǒng), 換輥較少, 且此處不出成品, 故對(duì)剛度要求不太高。另外, 與采用短應(yīng)力線軋機(jī)相比, 可減少輔助設(shè)備, 如無(wú)需備用機(jī)架及特殊換輥設(shè)備,因此推薦采用閉口式軋機(jī)。閉口式機(jī)架的牌坊用厚鋼板切割、焊接而成, 具有強(qiáng)度大、剛性較大、體積小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)。 閉口式機(jī)架采用液壓裝置橫移機(jī)架, 用驅(qū)動(dòng)小車(chē)快速換輥, 優(yōu)點(diǎn)為設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單, 使用方便, 定位準(zhǔn)確, 換輥周期短。 另外, 用彈性膠體平衡裝置取代了常規(guī)液壓缸平衡或機(jī)械彈簧平衡, 可節(jié)省能源介質(zhì), 減少流體泄漏點(diǎn), 減輕設(shè)備重量。 預(yù)應(yīng)力軋機(jī)預(yù)應(yīng)力軋機(jī)是50 年代發(fā)展起來(lái)的一種機(jī)型,50～70 年代曾得到廣泛應(yīng)用。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是:用液壓缸通過(guò)拉桿對(duì)機(jī)架施予112～215 倍軋制力的預(yù)應(yīng)力, 從而增加機(jī)架的剛度。預(yù)應(yīng)力軋機(jī)有: 半機(jī)架式、無(wú)牌坊式、偏心套式及折疊式等多種型式。這種軋機(jī)的優(yōu)點(diǎn)是: 軋機(jī)重量輕, 其重量比傳統(tǒng)閉口式軋機(jī)少1/ 3～1/ 2 。 產(chǎn)品尺寸精度高, 成品尺寸偏差可達(dá)1/ 2～1/ 3 DIN1013 。其缺點(diǎn)是: 液壓螺母結(jié)構(gòu)復(fù)雜, 操作麻煩。 軸承采用調(diào)心軸承, 承載能力差, 制造和安裝要求精度高?！《虘?yīng)力線軋機(jī)自50 年代瑞典的Marshammar 公司開(kāi)發(fā)了短應(yīng)力線軋機(jī)以來(lái), 因其剛度大、產(chǎn)品精度高(可達(dá)1/ 2 ～ 1/ 3 DIN1013 或更高) 、設(shè)備重量輕, 各小型軋機(jī)制造商紛紛采用, 并在使用中不斷改進(jìn), 成為目前世界小型軋機(jī)使用最多的一種主導(dǎo)機(jī)型。短應(yīng)力線軋機(jī)的主要特點(diǎn)為: 機(jī)架剛度高,因而產(chǎn)品尺寸精度高。 機(jī)架整體更換, 縮短了換輥時(shí)間,因而調(diào)整產(chǎn)品規(guī)格時(shí)占用的非作業(yè)時(shí)間短。 機(jī)架在軋輥車(chē)間用專(zhuān)用換輥裝置換輥, 并將孔型及導(dǎo)衛(wèi)一同調(diào)整好, 縮短了在線調(diào)整時(shí)間, 提高了作業(yè)率。但為滿足正常生產(chǎn), 需大量備用機(jī)架。此外, 軋機(jī)的形式還可分為平輥式、立輥式和平立轉(zhuǎn)換式, 其設(shè)計(jì)與制造都可國(guó)產(chǎn)化。表2： 種軋機(jī)類(lèi)型的特點(diǎn)項(xiàng)目 短應(yīng)力線式 閉口式 預(yù)應(yīng)力式軸承 四列滾柱、球面墊浮動(dòng) 軸錐柱承座浮動(dòng) 錐柱、不可浮動(dòng)剛度 高 較高 高產(chǎn)品公差 1/ 3 DIN 1/ 2 DIN 1/ 3 DIN壓下調(diào)整 對(duì)稱(chēng)于軋線, 方便 壓下、不對(duì)稱(chēng) 壓上、不對(duì)稱(chēng)換輥 換機(jī)架、可快換 換輥組 換輥或機(jī)架備用機(jī)架 要 不要 換機(jī)架要設(shè)備重量 輕 2/3 倍閉口式 較輕加工 精密 容易 較易維護(hù) 要求高 簡(jiǎn)單容易 較易導(dǎo)衛(wèi)預(yù)裝 軋輥間預(yù)裝 不能預(yù)裝 可預(yù)裝（表2）　飛剪目前在小型棒材軋機(jī)中使用的飛剪型式有:擺動(dòng)式剪、曲柄式剪、回轉(zhuǎn)式剪和曲柄回轉(zhuǎn)復(fù)合式剪等多種型式。擺動(dòng)式剪剪切力大, 但剪切精度較低, 適用于軋件斷面大、軋制速度低的場(chǎng)合。曲柄式剪剪切力小于擺動(dòng)式剪, 大于回轉(zhuǎn)式剪, 而剪切精度高于擺動(dòng)式剪, 適用于軋制速度稍高、斷面較大的場(chǎng)合?；剞D(zhuǎn)式剪剪切力比曲柄式剪小, 剪切速度更高, 適用于小斷面、高速度的場(chǎng)合?；剞D(zhuǎn)曲柄復(fù)合式綜合了曲柄式和回轉(zhuǎn)式的優(yōu)點(diǎn), 低速軋制時(shí)用曲柄剪, 高速軋制時(shí)用回轉(zhuǎn)剪, 用于產(chǎn)品范圍很寬的成品分段剪切。剪切的控制方式有: 離合器制動(dòng)式和啟停式兩種。離合器制動(dòng)方式, 傳動(dòng)電機(jī)連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn), 飛剪的啟動(dòng)和停止靠離合器的斷開(kāi)和接通進(jìn)行控制。這種控制方式電機(jī)可以小一些, 但剪切精度差, 離合器頻繁地接通和斷開(kāi), 噪聲大, 易損壞, 維護(hù)困難。啟停式, 每剪切一次電機(jī)都要啟動(dòng)和停止, 剪切精度高, 工作可靠。 傳動(dòng)電機(jī)的功率較大。為使剪機(jī)工作穩(wěn)定可靠, 目前多采用啟停式的控制方式。北京鋼鐵設(shè)計(jì)研究總院設(shè)計(jì)制造的啟停式飛剪, 其剪切速度可達(dá)18m/s , 剪切精度已達(dá)到引進(jìn)啟停式飛剪水平。 國(guó)產(chǎn)小型軋機(jī)的電控系統(tǒng)　基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)是以PLC 為核心的兩級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu), 上級(jí)采用通用型ETHERNET 網(wǎng)絡(luò),TCP/ IP 協(xié)議, 上掛各個(gè)PLC 及圖形操作系統(tǒng),由PLC 下掛的傳動(dòng)級(jí)網(wǎng)絡(luò)采用PROFIBUS , 連接各個(gè)直流傳動(dòng)裝置。PLC 設(shè)備采用可編程序控制器。　基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)的控制功能基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng)具備: 監(jiān)控系統(tǒng)HMI (人機(jī)接口) 。 軋線設(shè)定系統(tǒng)。 軋線速度級(jí)聯(lián)系統(tǒng)。速度設(shè)定自適應(yīng)系統(tǒng)。本系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn): 機(jī)架間速度關(guān)系的手動(dòng)調(diào)整, 微張力自動(dòng)控制, 活套自動(dòng)控制, 沖擊速度補(bǔ)償, 軋件頭尾跟蹤及故障檢測(cè), 飛剪的周期控制, 飛剪切頭長(zhǎng)度控制, 穿水冷卻區(qū)控制, 液壓系統(tǒng)與潤(rùn)滑系統(tǒng)控制。綜上所述, 我國(guó)普通小型棒材生產(chǎn)工藝、設(shè)備、電氣系統(tǒng)均可實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。 新技術(shù) 無(wú)頭軋制技術(shù)傳統(tǒng)的軋鋼生產(chǎn)過(guò)程,相鄰軋件間要有一定的間隔,以便給下游留出一定的緩沖時(shí)間。從而加大了因軋機(jī)頻繁咬鋼而出現(xiàn)堆鋼的幾率,咬入產(chǎn)生的沖擊載荷也會(huì)導(dǎo)致設(shè)備使用壽命降低,輥耗增大,有效作業(yè)率降低等問(wèn)題。(1) EWR 技術(shù)無(wú)頭焊接軋制EWR ( Endless Welding Rolling) 技術(shù)是對(duì)傳統(tǒng)軋鋼生產(chǎn)方式具有劃時(shí)代意義的新興的生產(chǎn)技術(shù),將成為二十一世紀(jì)初世界領(lǐng)先技術(shù)。無(wú)頭焊接軋制技術(shù)真正用于軋鋼生產(chǎn)始于1992 年。1996 年新型直流鋼坯焊接機(jī)和先進(jìn)的去除焊瘤設(shè)備應(yīng)用到無(wú)頭焊接軋制中,使焊接設(shè)備更緊湊,占地更少,更便于維修,使該技術(shù)開(kāi)始得以推廣。目前,世界上僅有少數(shù)幾個(gè)廠家掌握了此項(xiàng)技術(shù),唐鋼棒材廠從意大利DANIELI 公司引進(jìn)的這項(xiàng)技術(shù)預(yù)2022 年9 月投入使用,將是亞洲第三家、中國(guó)第一家實(shí)現(xiàn)無(wú)頭焊接軋制的生產(chǎn)廠。所謂無(wú)頭焊接軋制EWR ( Endless Welding Rolling)就是將傳統(tǒng)軋鋼生產(chǎn)中使用的定尺鋼坯(長(zhǎng)度根據(jù)加熱爐規(guī)格型式而定) ,在進(jìn)入粗軋機(jī)以前,通過(guò)鋼坯焊接機(jī)將前后兩根鋼坯的尾、頭焊接在一起(此時(shí),前根鋼坯的頭部已進(jìn)入粗軋機(jī)) ,并去除焊瘤,作為一根鋼坯進(jìn)入粗軋機(jī),從而實(shí)現(xiàn)無(wú)頭軋制。閃光焊機(jī)設(shè)在加熱工序之后。焊接的過(guò)程如圖3 所示。 圖3： 焊接過(guò)程示意圖（圖3）焊接過(guò)程由計(jì)算機(jī)控制,并納入了軋鋼自動(dòng)化系統(tǒng),因而焊接過(guò)程的穩(wěn)定性和可重復(fù)性極好。任意斷面形狀和鋼種的鋼坯均能對(duì)焊,最大可對(duì)焊規(guī)格達(dá)200 mm 200 mm。唐鋼對(duì)焊165 mm方坯所需周期約為3740 s ,其中焊接時(shí)間約為10 s。由于焊接技術(shù)的提高,焊口位置不但不存在內(nèi)部缺陷,強(qiáng)度指標(biāo)也不亞于軋件母體。無(wú)頭軋制與常規(guī)軋制相比,生產(chǎn)效率提高12 %16 % ,生產(chǎn)成本降低215 %310 %[2 ] ,棒材定尺率接近100 % ,金屬收得率提高約1 %。從軋件品質(zhì)分析,因?yàn)檐堉茣r(shí)僅存在著一個(gè)頭部,所以能明顯減少軋件縱向尺寸和性能不均現(xiàn)象。按唐鋼年產(chǎn)70 萬(wàn)t棒材生產(chǎn)線估算,采用無(wú)頭軋制技術(shù)之后,年增收將達(dá)到2022 萬(wàn)元人民幣,超過(guò)了該項(xiàng)目總投資210 萬(wàn)美元。唐鋼經(jīng)驗(yàn)證明,提供無(wú)缺陷連鑄坯是此技術(shù)應(yīng)用的前提。鋼坯對(duì)焊成功率主要取決于對(duì)接鋼坯端面幾何形狀的一致性。目前唐鋼對(duì)焊率不高主要是由于火焰切割的坯料端面不整齊和鑄坯斷面脫矩造成的?，F(xiàn)場(chǎng)分析認(rèn)為,保持火焰切割噴嘴的通暢以及控制好結(jié)晶器定位,是提高鋼坯對(duì)焊率的關(guān)鍵。(2) ECR 技術(shù)2022 年10 月世界上第一套年產(chǎn)50 萬(wàn)t 的LunaECR○R特殊鋼無(wú)頭連鑄連軋生產(chǎn)線在意大利ABS 鋼廠正式投產(chǎn)[3 ] 。無(wú)頭連鑄連軋ECR( Endless CastingRolling) 技術(shù)的問(wèn)世,是繼EWR 之后出現(xiàn)的無(wú)頭軋制新技術(shù)。從技術(shù)角度講,ECR 給長(zhǎng)材軋制工藝帶來(lái)了一場(chǎng)革命性變化。它實(shí)現(xiàn)了從連鑄、連軋、在線熱處理、表面精整,到在線檢查的全連續(xù)化,全部工序都實(shí)現(xiàn)了計(jì)算機(jī)控制。從訂單下達(dá)到成品入庫(kù)的全部加工過(guò)程不超過(guò)4 h。該廠設(shè)備主要技術(shù)參數(shù)如表1 所示。ECR 技術(shù)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益,ABS 鋼廠噸鋼成本較常規(guī)技術(shù)減少約40 美元。據(jù)悉,采用ECR 技術(shù)年生產(chǎn)能力高達(dá)80 萬(wàn)t 的普碳鋼生產(chǎn)線,已經(jīng)完成了初步設(shè)計(jì)。ABS 鋼廠的連鑄連軋廠是一種被稱(chēng)為“超級(jí)靈活配置的無(wú)頭連鑄連軋廠”(Superflexible ECR Plant)的新概念短流程長(zhǎng)材生產(chǎn)廠。連鑄機(jī)后接隧道式均熱爐,連軋機(jī)入口處設(shè)有高壓水除鱗箱,3 組18 架連軋機(jī)之后設(shè)置了3 架3 輥大壓下量RSB (ReducingSizing Block) 減徑機(jī)組,構(gòu)成主軋線。主軋線之后通過(guò)轉(zhuǎn)換器將軋件分別導(dǎo)入3 條加工線。第一條線是將主軋線生產(chǎn)的圓或矩形斷面的軋件經(jīng)3 組水冷箱完成在線熱處理,并經(jīng)冷床入口的倍尺飛剪切斷后轉(zhuǎn)入后續(xù)工序。另一條線是用工字輪收線機(jī)將線材整齊地盤(pán)卷后送入控冷線,熱處理工藝取決于對(duì)線材性能的要求。這條線用于生產(chǎn)直徑832 mm 的螺紋鋼,852 mm的碳素鋼或者低合金鋼。最大卷取線速度35 m/ s ,最大卷重315 t 。 無(wú)頭軋制關(guān)鍵工藝過(guò)程無(wú)頭軋制關(guān)鍵工藝過(guò)程是軋制過(guò)程的焊接過(guò)程，從加熱爐出口開(kāi)始,鋼坯在加熱爐出口經(jīng)高壓水除鱗后,它前端與已進(jìn)入粗軋機(jī)的前一根鋼坯的尾部閃光對(duì)焊在一起。具體程序如下:①脈沖發(fā)生器落下,測(cè)量已進(jìn)入粗軋機(jī)的鋼坯尾部的運(yùn)行速度,光電管測(cè)出鋼坯頭尾出現(xiàn)的時(shí)間,焊機(jī)啟動(dòng),加速至鋼坯的運(yùn)行速度,即與第一架軋機(jī)的咬入速度一致。 ②兩套夾鉗分別將兩根鋼坯相鄰端部夾緊。 ③脈沖發(fā)生器抬起,焊接開(kāi)始:鋼坯定位調(diào)整—預(yù)熱打火—閃光焊接、金屬熔化—沿鋼坯軸向施以很大的擠壓力。 ④分別沿水平、垂直方向去除焊瘤。 ⑤夾鉗打開(kāi),焊機(jī)減速。 ⑥焊機(jī)返回到起始位置,光電管探測(cè)鋼坯尾部,準(zhǔn)備下一次焊接周期。此時(shí),對(duì)接在一起的兩根鋼坯做為一根鋼坯進(jìn)入粗軋機(jī)完成軋制過(guò)程。 無(wú)頭扎制技術(shù)的顯著特點(diǎn)無(wú)頭焊接軋制具有提高產(chǎn)量、提高成材率和軋機(jī)作業(yè)率、降低成本、便于生產(chǎn)管理、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。(1) 提高產(chǎn)量。省去了鋼坯間隔時(shí)間,增加了有效生產(chǎn)時(shí)間,提高了產(chǎn)量。 廢品通常出現(xiàn)在棒料頭部,無(wú)頭軋制可使每個(gè)生產(chǎn)班只有一個(gè)棒材料頭部,因而大大減少了廢品率以及產(chǎn)生廢品所消耗的時(shí)間。消除了鋼坯切頭、切尾損失。(2) 提高了成材率和軋機(jī)作業(yè)率。①在無(wú)頭焊接軋制中可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)生產(chǎn)班只對(duì)第一根鋼坯切頭,對(duì)最后一根鋼坯切尾。 ②無(wú)需在冷床上為實(shí)現(xiàn)棒材長(zhǎng)度最優(yōu)化而進(jìn)行的剪切作業(yè),剪床只剪切倍尺而沒(méi)有短尺產(chǎn)生。 ③在線材生產(chǎn)中也不需對(duì)盤(pán)卷切頭切尾。因?yàn)樵跓o(wú)頭焊接軋制中,通過(guò)圓盤(pán)剪在線材上軋出凹痕,即可實(shí)現(xiàn)盤(pán)卷與盤(pán)卷的分?jǐn)?且整個(gè)盤(pán)卷頭尾尺寸