【文章內(nèi)容簡介】 21管線鋼板16低合金鋼板41造船板47建筑板25合計2123 生產(chǎn)工藝流程及軋機(jī)的選擇 軋機(jī)的主要類型及布置形式 現(xiàn)代寬厚板的軋機(jī)設(shè)備根據(jù)生產(chǎn)工藝的要求, 實現(xiàn)TMCP, 不僅要求軋機(jī)具有更大的軋制壓力和剛性, 而且要求控制冷卻系統(tǒng)要有較大的冷卻能力。因此, 沙鋼2寬厚板生產(chǎn)線設(shè)置了1臺四輥可逆式軋機(jī), 并預(yù)留1臺立輥軋機(jī)的位置。國內(nèi)目前在用的寬厚板軋機(jī)從機(jī)架結(jié)構(gòu)上可分為二輥、三輥及四輥軋機(jī)，此外，還有PC軋機(jī)、HC軋機(jī)等新型軋機(jī)。根據(jù)生產(chǎn)工藝的需要，可以在軋機(jī)前或后設(shè)置立棍軋機(jī)。 二輥軋機(jī)二輥可逆式軋機(jī)一般不單獨作為成品軋機(jī)使用，常與一架四輥精軋機(jī)組成一臺雙機(jī)架中厚板軋機(jī)。這種軋機(jī)的工作輥直徑相對較大，允許的咬入角大，軋制壓力及傳動力矩也相對較大，但軋機(jī)的剛度小、產(chǎn)品的厚度精度較差，因此不適用于精軋機(jī)使用。隨著國內(nèi)軋機(jī)的更新?lián)Q代，這種軋機(jī)正在逐步退出歷史舞臺[6]。 三輥勞特式軋機(jī)三輥勞特式軋機(jī)由二輥可逆式軋機(jī)發(fā)展而來，是由兩個直徑相同的上下支撐輥和一個直徑較小的中間工作輥所組成，上下輥為不可逆?zhèn)鲃樱虚g工作輥可以升降，靠上下輥摩擦帶動。一般上下輥直徑為700～800 mm，中間輥直徑500～550 mm，輥身長度為1800～2300 mm。三輥勞特式軋機(jī)生產(chǎn)時，軋件在中間工作輥上下往復(fù)軋制，靠擺動升降臺上下遞送，在上通道軋制時，上輥為工作輥，下輥兼作支撐輥。在下通道軋制時，下輥為工作輥，上輥兼作支撐輥。與二輥軋機(jī)相比，尤其在可逆?zhèn)鲃由行枰蕾囍绷麟妱訖C(jī)調(diào)速的年代中，三輥勞特式軋機(jī)可采用造價較低的交流電機(jī)驅(qū)動，實現(xiàn)往復(fù)軋制，并通過采用飛輪是電機(jī)容量減小，故設(shè)備簡單，造價低，投資少。此中間輥受上下輥支撐，撓度較小，并且中輥易于更換，使得輥型配合較好，有利于提高鋼板厚度的精確性。此外，由于采用小直徑中間輥，可以顯著的降低軋制壓力和能耗并是鋼板易于延伸。但實際生產(chǎn)中，三輥勞特式軋機(jī)卻表現(xiàn)出明顯的缺點：中間輥直徑小且不傳動，因而咬入能力較小；軋機(jī)前后裝有升降臺，展寬軋制采用撥鋼機(jī)以角軋方式實現(xiàn)，限制了原料的單重，軋制鋼板長度較短，成材率較低；軋機(jī)剛度小，產(chǎn)品厚度精度差，不適用于軋制厚而寬的產(chǎn)品，常用于生產(chǎn)4～20 mm的中板。隨著國內(nèi)外四輥軋機(jī)的興起，這種軋機(jī)也逐漸被淘汰[6]。 四輥軋機(jī)四輥軋機(jī)是由兩個直徑較小的工作輥和兩個直徑較大的支撐輥所組成，上下工作輥由兩臺直流或交流變頻電機(jī)可逆?zhèn)鲃?。與二輥軋機(jī)或三輥勞特式軋機(jī)相比，四輥軋機(jī)的剛度大、軋制規(guī)格范圍廣、產(chǎn)品尺寸精度高、在產(chǎn)品質(zhì)量及產(chǎn)量等方面占有明顯的優(yōu)勢，因此雖然這種軋機(jī)的設(shè)備重量及投資大，但仍然逐步成為國內(nèi)外軋機(jī)的主要軋機(jī)形式，既可以用于粗軋機(jī)，又可以用于精軋機(jī)[6]。四輥軋機(jī)規(guī)格一般按照工作輥的名義輥身長度來標(biāo)稱。 二輥軋機(jī)軋制示意圖 三輥勞特式軋機(jī)軋制示意圖 四輥軋機(jī)軋制示意圖 PC軋機(jī)四輥可逆式軋機(jī)和立輥軋機(jī)的主要性能參數(shù)見下表： 軋機(jī)參數(shù)表軋機(jī)名稱（臺數(shù)）最大軋制壓力/MN工作輥規(guī)格/mm支承輥規(guī)格/mm工作行程/mm最大軋制速度/ms1主傳動交流電機(jī)功率/KW四輥可逆式軋機(jī)100Φ1600/15004900Φ3200/30904750110210000附著式立輥軋機(jī)45Φ1000/90060021200 PC軋機(jī)PC（Pair Crossed），是1979年由日本三菱公司和新日鐵聯(lián)合研發(fā)的新型四輥軋機(jī)，其上下軋輥成對交叉。作為軋輥的交叉方式，主要有支撐輥成對交叉、工作輥成對交叉和工作輥及支撐輥成對交叉三種。前兩種實際中很少應(yīng)用，主要采用工作輥和支撐輥都成對交叉的PC軋機(jī)。其優(yōu)點如下：（1）由于其調(diào)整輥縫時不僅不會產(chǎn)生工作輥的強(qiáng)制撓度，而且也不會在工作輥和支撐輥間由于邊部撓度而產(chǎn)生過量的接觸應(yīng)力，所以可獲得很寬的板形和凸度控制范圍，具有較大的控制能力。（2）不需要工作輥磨出原始輥型曲線。（3）配合液壓彎輥可進(jìn)行大壓下量軋制，不受板形限制。 HC軋機(jī)HC（High Crown Control）軋機(jī)（），是20世紀(jì)70年代初日本日立公司和新日鐵合作研發(fā)的六輥軋機(jī)。其原理為通過上下中間輥沿著相反的方向的相對橫移，改變工作輥與中間輥的接觸長度，使得工作輥和支撐輥在板寬范圍之外脫離接觸，從而消除有害接觸彎矩，由此工作輥彎輥的控制效果得到了大幅度增強(qiáng)。 HC軋機(jī)HC軋機(jī)通過中間輥的橫移，可以適應(yīng)軋制時板寬的變化，實現(xiàn)軋機(jī)較大橫向剛度，使得板形控制能力得到很大的提高，具有以下優(yōu)點：（1）熱凸度的有效補(bǔ)償。HC軋機(jī)可以通過中間輥的橫移使得工作輥的熱凸度得到有效補(bǔ)償，消除了新輥上機(jī)所帶來的麻煩。（2）大壓下的軋制實現(xiàn)。HC軋機(jī)中間輥的橫移設(shè)計，使其具有傳統(tǒng)四輥軋機(jī)所不能達(dá)到的橫向剛度，從而保證了軋機(jī)板形控制的穩(wěn)定性，可以采用小輥頸的工作輥軋制，進(jìn)而為大壓下軋制的可能創(chuàng)造了條件。（3）邊部減薄現(xiàn)象的緩解。HC軋機(jī)通過中間輥的橫移可以減小工作輥的撓曲變形和壓扁變形，同時HC軋機(jī)可以使用較小的工作輥直徑，從而顯著的減小了邊部減薄現(xiàn)象。（4）邊部裂紋缺陷的減輕。由于HC軋機(jī)可以實現(xiàn)大壓下軋制，減少了軋制道次，從而可以在材料硬化且邊部開裂之前軋到所設(shè)定的厚度，抑制了邊裂缺陷。綜上所述，本設(shè)計粗軋機(jī)和精軋機(jī)均選用PC軋機(jī)。 軋機(jī)的布置形式目前，世界上寬厚板軋機(jī)的布置主要有單機(jī)架和雙機(jī)架兩種形式。 單機(jī)架布置在寬厚板軋機(jī)生產(chǎn)線上，采用一架軋機(jī)完成全部的軋制道次。采用的機(jī)型有二輥可逆式、三輥勞特式和四輥可逆式軋機(jī)。如上所述，二輥及三輥勞特式軋機(jī)已經(jīng)逐漸被淘汰，目前單機(jī)架布置采用的軋機(jī)主要機(jī)型為四輥可逆式軋機(jī)。與雙機(jī)架相比，單機(jī)架布置設(shè)備投資低，軋線長度短，車間面積小，相對同規(guī)格雙機(jī)架軋機(jī)而言，軋機(jī)產(chǎn)量較低。此外，由于單機(jī)架軋機(jī)需要兼顧開坯及成品軋制作用，輥耗高，設(shè)備維護(hù)量相對較大。當(dāng)軋制大鋼錠等特厚坯料時，容易對成品軋制的質(zhì)量、精度造成影響，如大塊氧化鐵皮的影響，軋制沖擊及壓下機(jī)構(gòu)長期的長行程運動對設(shè)備零部件間隙的影響等，同時軋制開口度較大，軋機(jī)上無法配置與彎輥、竄輥等現(xiàn)代化板形控制系統(tǒng)，較難兼顧薄板和厚板軋制[6]。 雙機(jī)架布置雙機(jī)架布置是指在軋制線上設(shè)置有粗軋機(jī)和精軋機(jī)，分別完成粗軋和精軋階段的軋制工序。雙機(jī)架組合形式通常有二輥可逆+三輥勞特、三輥勞特+四輥可逆、二輥可逆+四輥可逆或粗軋和精軋均為四輥可逆軋機(jī)等多種形式。隨著用戶對產(chǎn)品內(nèi)在及外形質(zhì)量要求的不斷提高，以及設(shè)備、控制技術(shù)的不斷進(jìn)步，目前最廣泛使用的機(jī)型已經(jīng)轉(zhuǎn)變?yōu)殡p機(jī)架四輥可逆軋機(jī)。在雙機(jī)架布置形式中，開坯與成品軋制的任務(wù)有粗軋機(jī)和精軋機(jī)分別承擔(dān)。在設(shè)備配置上，粗軋機(jī)以大開口度、大扭矩及低速大壓下為特征，所軋制的中間坯厚度較厚，因此可不用配置彎輥、竄輥等板形控制機(jī)構(gòu)。而精軋機(jī)需實現(xiàn)最終產(chǎn)品內(nèi)在質(zhì)量和精度，因此需要配置完善的板形控制機(jī)構(gòu)。此外兩架軋機(jī)在工作輥直徑、機(jī)械壓下機(jī)構(gòu)、傳動裝置方面也有所不同。與單機(jī)架相比，雙機(jī)架軋機(jī)中每架軋機(jī)的功能相對單一，故障率也相對較低，同時也有利于達(dá)到和保持產(chǎn)品的精度。從國內(nèi)外各種軋機(jī)布置的使用效果來看，尤其是在軋機(jī)產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量的實現(xiàn)等方面，雙機(jī)架軋機(jī)均比單機(jī)架軋機(jī)略勝一籌，因此目前雙機(jī)架布置占據(jù)主導(dǎo)地位。但如場地或設(shè)備投資等受到限制，或預(yù)定的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)單一時，單機(jī)架布置也能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，因此國內(nèi)外也有很多中厚板工廠根據(jù)自身的需要選擇單機(jī)架軋機(jī)[6]。本設(shè)計綜合各方面考慮，選擇雙機(jī)架布置。 軋鋼機(jī)的選擇原則 軋機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，是代表車間生產(chǎn)技術(shù)水平、區(qū)別于其他車間類型的關(guān)鍵。因此，軋鋼車間選擇的是否合理對車間生茶具有非常重要的作用。軋機(jī)選擇的主要依據(jù)是：車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種，成品品種和規(guī)格，生產(chǎn)規(guī)模的大小以及由此而確定的產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程。對軋鋼車間工藝設(shè)計而言，軋機(jī)選擇的內(nèi)容是：確定軋機(jī)的結(jié)構(gòu)形式，確定其主要參數(shù)，選用軋機(jī)機(jī)架數(shù)即布置形式。在選擇軋機(jī)時，一般要注意，考慮一下原則[9]：（1）在滿足產(chǎn)品方案的前提下，使軋機(jī)組成合理，布置緊湊； （2）有較高的生產(chǎn)率和設(shè)備利用系數(shù)；（3）保證獲得良好的產(chǎn)品，并考慮到生產(chǎn)新產(chǎn)品的可能；（4）有利于軋機(jī)的機(jī)械化，自動化的實現(xiàn)，有助于工人的勞動條件改善；（5）軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，制造容易，操作簡單，維修方便；（6）備品備件更換容易，并利于實現(xiàn)備品備件的標(biāo)準(zhǔn)化；（7）有良好的綜合經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)。目前，由于機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，軋鋼生產(chǎn)的日益進(jìn)步，現(xiàn)在的主要軋機(jī)除去一些特殊用途外，基本上都已經(jīng)趨于系列化、標(biāo)準(zhǔn)化了。為我們選用軋機(jī)進(jìn)行生產(chǎn)提供了方便的條件。 寬厚板的加熱設(shè)備及高壓水除鱗系統(tǒng) 加熱爐寬厚板車間為鋼材熱加工車間，原料的加熱工序必不可少，加熱工序主要設(shè)備就是加熱爐。加熱爐熱工操作直接關(guān)系到坯料加熱的質(zhì)量和產(chǎn)量。加熱爐的熱工操作應(yīng)嚴(yán)格按照操作規(guī)程進(jìn)行。如在軋機(jī)正常生產(chǎn)時。軋制節(jié)奏較快，要求提高加熱爐的產(chǎn)量，爐溫可按上限控制。當(dāng)軋機(jī)生產(chǎn)不正常時，不僅要控制爐溫，而且要注意保持爐壓，避免過熱過燒以及嚴(yán)重氧化。加熱原料時要保證燒透，即保證加熱時間。為使加熱爐內(nèi)溫度分布合理應(yīng)注意調(diào)節(jié)爐膛壓力，保證出料端爐膛壓力為零或微正壓，以使?fàn)t內(nèi)氣氛保持暢通。加熱的目的：（1）降低變形抗力，提高鋼的塑形，便于塑形加工。（2）使坯料內(nèi)外溫度均勻，避免在軋件內(nèi)部出現(xiàn)溫度應(yīng)力。（3）改善金屬的內(nèi)部組織。寬厚板——作為一種比較獨特的軋制產(chǎn)品，因原料品種、規(guī)格較多，所以對加熱設(shè)備也有一定的特殊要求。根據(jù)不同產(chǎn)品的產(chǎn)品大綱可選加熱爐爐型主要有4種：推鋼式連續(xù)加熱爐、步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐、均熱爐和車底式加熱爐。寬厚板車間原料板坯長度較短，鋼種較多，連續(xù)式加熱爐的主要特點是：多為兩排或三排布料，爐子較窄且長，沿爐長方向分多段控制以適應(yīng)多種加熱制度的需要等。雖然均熱爐與車底爐從結(jié)構(gòu)和布置上有很大區(qū)別，但兩者的加熱制度比較接近，都為專設(shè)裝出料設(shè)備的間歇性加熱爐，均熱爐對板坯的規(guī)格范圍和形狀限制的比較嚴(yán)格，燒嘴數(shù)量較少，溫度均勻性較差。 爐型的比較（1）對板坯尺寸、形狀的要求步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐對板坯的最短長度要求一般不小于1700mm，相應(yīng)板坯的最大長度也比較長。推鋼式連續(xù)加熱爐有一個推鋼比限制，即推鋼長度/板坯厚度小于200～250 mm，如果推鋼長度要核算允許的板坯最小厚度。推鋼式連續(xù)加熱爐對板坯最小長度要求可以短到1600 mm，相應(yīng)板坯最大長度也比較短。此外，在板坯厚度較厚、推鋼長度較長時板坯側(cè)面形狀盡量呈凸?fàn)?。車底式加熱爐對板坯尺寸、形狀沒有特殊要求。（2）加熱質(zhì)量步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐如果選用拖入機(jī)裝出料，那么板坯在裝出料及爐內(nèi)輸送過程中板坯與支撐塊之間沒有滑動，板坯下表面很少產(chǎn)生劃傷。活動梁和固定梁交替變位支撐板坯，可以是板坯的水管黑印減少到最小。此外，板坯在步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐內(nèi)與墊片之間幾乎沒有滑動，墊塊磨損較輕，壽命較長，可以保持長時間的較小黑印。推鋼式連續(xù)加熱爐采用推鋼機(jī)裝料并輸送爐子全長的板坯，即便使用拖出機(jī)出料，板坯在裝料及爐內(nèi)輸送過程中板坯和支撐塊之間是滑動的，板坯下表面產(chǎn)生劃傷不可避免。由于爐底梁墊塊和板坯之間始終接觸，板坯的水管黑印相對較大，板坯和墊塊之間始終發(fā)生滑動，墊塊磨損較重，壽命較短。車底式加熱爐中板坯有無水冷墊塊支撐，幾乎沒有黑印產(chǎn)生，板坯溫度均勻性最好。（3）加熱能力在步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐和推鋼式連續(xù)加熱爐中，板坯的裝出料及爐內(nèi)輸送都是連續(xù)的，無論是平均小時產(chǎn)量能力還是瞬時能力都較大。但推鋼式連續(xù)加熱爐為了減小黑印需要適當(dāng)延長均熱時間，另外受推鋼比限制，爐長也不能太長，故在相同的坯料情況下，兩種爐型的產(chǎn)能差距是明顯的。車底式連續(xù)加熱爐為間歇性生產(chǎn)，其裝爐和加熱過程比較緩慢，所以其平均小時產(chǎn)量相對較少。但加熱完成后，如車間出料設(shè)備能力足夠，就可以連續(xù)出爐，其瞬時能力比較大。（4）機(jī)械化和自動化程度相比而言步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐的機(jī)械化和自動化程度最高，板坯的裝出料、爐內(nèi)運送均可以實現(xiàn)正反自動控制；推鋼式連續(xù)加熱爐的退料操作比較困難；車底式連續(xù)加熱爐的裝出料難實現(xiàn)自動化。（5）單位熱耗步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐和推鋼式連續(xù)加熱爐單位熱耗相近，車底式連續(xù)加熱爐的單位熱耗較高。 爐型選擇寬厚板車間一般設(shè)兩座或兩座以上加熱爐。在板坯規(guī)格范圍不大的情況下，建議采用步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。因規(guī)格、品種范圍不大，選用性能優(yōu)越的步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐就能滿足所有規(guī)格和品種的要求，幾座爐子爐型、性能一樣便于配合和調(diào)度。如板坯規(guī)格范圍較大，可同時采用步進(jìn)梁式爐和推鋼式爐。因坯料規(guī)格范圍大，一種爐型很難滿足坯料的加熱要求，選擇兩座爐型是可以考慮的。但由于爐型要適應(yīng)各種的坯料規(guī)格，在實際生產(chǎn)中可能會出現(xiàn)一些單一的爐型為軋機(jī)供料的情況，將影響軋機(jī)產(chǎn)能的發(fā)揮。在板坯范圍較大、又有少量小單重坯料或鋼錠時，可同時采用步進(jìn)梁式和車底式爐。原則上，凡是步進(jìn)梁式爐不能加熱的坯料，都可以在車底式爐上加熱。兩種爐型的配合一般不會影響軋機(jī)產(chǎn)能[6]。綜上所述，本設(shè)計采用步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐。 高壓水除鱗系統(tǒng) 概述板坯在高溫下，其表面的鐵元素會和空氣中的氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成氧化物，即氧化鐵皮。氧化物有三種，從內(nèi)到外依次為氧化亞鐵、四氧化三鐵和三氧化二鐵。板坯表面的氧化鐵皮如果不去除，在軋制過程中就會被軋輥壓入產(chǎn)品的表面，直接影響產(chǎn)品的表面質(zhì)量。隨著中厚板軋制技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，先后開發(fā)了多種方法來去除板坯表面的氧化鐵皮，其中以高壓水除鱗效果最佳。目前寬厚板生產(chǎn)都采用高壓水除鱗。 高壓水除鱗機(jī)理高溫板坯通