【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 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(zhǎng)度短，車間面積小，相對(duì)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(duì)較大。當(dāng)軋制大鋼錠等特厚坯料時(shí)，容易對(duì)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(zhǎng)期的長(zhǎng)行程運(yùn)動(dòng)對(duì)設(shè)備零部件間隙的影響等，同時(shí)軋制開口度較大，軋機(jī)上無(wú)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(duì)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(shí)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(dòng)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(duì)單一，故障率也相對(duì)較低，同時(shí)也有利于達(dá)到和保持產(chǎn)品的精度。從國(guó)內(nèi)外各種軋機(jī)布置的使用效果來(lái)看，尤其是在軋機(jī)產(chǎn)能、產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)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(chǎng)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(shí)，單機(jī)架布置也能夠?qū)崿F(xiàn)預(yù)定目標(biāo)，因此國(guó)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(jì)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(duì)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(duì)軋鋼車間工藝設(shè)計(jì)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(shí)，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(dòng)化的實(shí)現(xiàn)，有助于工人的勞動(dòng)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(jiǎn)單，維修方便；（6）備品備件更換容易，并利于實(shí)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(shí)。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(shí)，不僅要控制爐溫，而且要注意保持爐壓，避免過熱過僥以及嚴(yán)重氧化。 加熱原料時(shí)要保證燒透，即保證加熱時(shí)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(dú)特的軋制產(chǎn)品，因原料品種、規(guī)格較多，所以對(duì)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(zhǎng)度較短，鋼種較多，連續(xù)式加熱爐的主要特點(diǎn)是：多為兩排或三排布料，爐子較窄且長(zhǎng)，沿爐長(zhǎng)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(duì)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(duì)板坯尺寸、形狀的要求步進(jìn)梁式連續(xù)加熱爐對(duì)板坯的最短長(zhǎng)度要求一般不小于1700 mm，相應(yīng)板坯的最大長(zhǎng)度也比較長(zhǎng)。推鋼式連續(xù)加熱爐有一個(gè)推鋼比限制，即推鋼長(zhǎng)度/板坯厚度小于200～250 mm，如果推鋼長(zhǎng)度要核算允許的板坯最小厚度。推鋼式連續(xù)加熱爐對(duì)板坯最小長(zhǎng)度要求可以短到1600 mm，相應(yīng)板坯最大長(zhǎng)度也比較短。此外，在板坯厚度較厚、推鋼長(zhǎng)度較長(zhǎng)時(shí)板坯側(cè)面形狀盡量呈凸?fàn)?。車底式加熱爐對(duì)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(dòng)，板坯下表面很少產(chǎn)生劃傷?；顒?dòng)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(dòng)，墊塊磨損較輕，壽命較長(zhǎng)，可以保持長(zhǎng)時(shí)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(zhǎng)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(dòng)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(duì)較大，板坯和墊塊之間始終發(fā)生滑動(dòng)，墊塊磨損較重，壽命較短。車底式加熱爐中板坯有無(wú)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(wú)論是平均小時(shí)產(chǎn)量能力還是瞬時(shí)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(zhǎng)均熱時(shí)間，另外受推鋼比限制，爐長(zhǎng)也不能太長(zhǎng)，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(shí)產(chǎn)量相對(duì)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(shí)能力比較大。（4）機(jī)械化和自動(dòng)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(dòng)化程度最高，板坯的裝出料、爐內(nèi)運(yùn)送均可以實(shí)現(xiàn)正反自動(dòng)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(shí)采用步進(jìn)梁式爐和推鋼式爐。因漂亮規(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)各種的劈來(lái)哦規(guī)格，在實(shí)際生產(chǎn)中可能會(huì)出現(xiàn)一些單一的爐型為軋機(jī)公聊的情況，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(shí)，可同時(shí)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(huì)影響軋機(jī)產(chǎn)能[6]。綜上所述，本設(shè)計(jì)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(huì)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(huì)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(lái)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)理高溫板坯通過除鱗機(jī)時(shí)，高壓泵站產(chǎn)生的高壓水經(jīng)噴嘴形成高速射流，在水流沖蝕和剝離及熱爆效應(yīng)作用下，鋼坯表面的鱗皮迅速?gòu)钠浔砻婷撀湎聛?lái)。高壓水清除板坯表面氧化鐵皮的過程中，主要經(jīng)歷了以下幾個(gè)聯(lián)合作用：冷卻效應(yīng)、破裂效應(yīng)、爆破效應(yīng)及沖刷效應(yīng)。 高壓水除鱗裝置寬厚板軋鋼車間的高壓水除鱗裝置一般位于加熱爐出口側(cè)，安裝在除鱗輥道區(qū)。高壓水除鱗裝置（）為封閉機(jī)構(gòu)，其箱體為焊接結(jié)構(gòu)件。上箱體可快速拆裝，下箱體固定安裝在除鱗滾到的輥道架上。下箱體內(nèi)側(cè)設(shè)置導(dǎo)向板，用于板坯通過除鱗裝置時(shí)的導(dǎo)向，防止板坯因跑偏而裝機(jī)除鱗裝置。除鱗裝置的入出口都裝有可快速拆裝的擋水幕，以防止除鱗水外濺。除鱗裝置設(shè)置兩對(duì)除鱗集管，即可同時(shí)工作又可以單獨(dú)工作。每對(duì)集管包括一個(gè)上集管和一個(gè)下集管。下集管固定安裝在除鱗輥道的輥?zhàn)又g。上集管的高度可調(diào)，以保證噴嘴與板坯表面的距離不變，即除鱗水對(duì)板坯表面的打擊力保持恒定[6]。 高壓水除鱗系統(tǒng)裝置示意圖1—下箱體；2—下集管；3—入口側(cè)擋水幕；4—上集管；5—上箱體；6—出口側(cè)擋水幕 矯直機(jī) 概述鋼板在加熱、軋制、精整、運(yùn)輸及各種加工過程中，由于溫度不均、變形不均、軋后的冷卻、剪切、運(yùn)輸以及其他因素的影響，往往產(chǎn)生不同程度的彎曲、瓢曲、浪形、鐮刀彎或歪扭等塑性變形，表現(xiàn)為各種產(chǎn)品缺陷。要完全避免和消除這些缺陷是很難的，甚至是不可能的，因此軋后的產(chǎn)品必須按國(guó)家規(guī)定的相關(guān)質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行矯直，以滿足用戶的使用要求。 寬厚板矯直機(jī)的類型寬厚板產(chǎn)品在軋制、精整、運(yùn)輸及各種加工過程中會(huì)形成中浪、邊浪、浪性、瓢曲、鐮刀彎等各種缺陷，為了消除這些缺陷，寬厚板車間常用的矯直設(shè)備為輥式矯直機(jī)和壓平機(jī)（即壓力矯直機(jī)）。根據(jù)矯直機(jī)的功能不同，輥式矯直機(jī)分為預(yù)矯直機(jī)、熱矯直機(jī)、冷矯直機(jī)及熱處理矯直機(jī)。預(yù)矯直機(jī)位于軋機(jī)下游加速冷卻設(shè)備入口處，用于矯直軋制鋼板的大缺陷，使鋼板能夠順利進(jìn)入加速冷卻設(shè)備的上下冷卻集管之間。通常預(yù)矯直機(jī)的矯直溫度為700oC以上，矯直鋼板厚度為8～50 mm，矯直速度為1～ m/s,矯直輥數(shù)為5～7個(gè)。熱矯直機(jī)位于軋機(jī)區(qū)尾部與冷床之間，用于矯直精空冷或水冷降溫后的熱軋鋼板。一般來(lái)說，熱矯直機(jī)的矯直溫度為550～1000oC，矯直鋼板厚度為8～50 mm，矯直速度為1～ m/s?，F(xiàn)代化的熱矯直機(jī)為四重式結(jié)構(gòu)，矯直輥的數(shù)量一般取11或9根。冷矯直機(jī)布置在剪切線或精整區(qū)，用于矯直經(jīng)熱矯直還沒有達(dá)到要求或在后部工序產(chǎn)生形狀缺陷的鋼板。一般來(lái)說，冷矯直機(jī)的矯直溫度在常溫～150oC之間，矯直鋼板的厚度在4～25 mm，～～ m/s，現(xiàn)代化冷矯直機(jī)與熱矯直機(jī)的結(jié)構(gòu)形式基本相同，都為四重式，矯直輥數(shù)一般取9或11根。熱處理矯直機(jī)布置在正火或回火熱處理線后面，用于矯直熱處理后不平整的鋼板，矯直溫度為常溫～500oC，所以熱矯直機(jī)同時(shí)具有熱矯直機(jī)和冷矯直機(jī)的功能。對(duì)于厚度大于50 mm或頭尾部局部彎曲的鋼板，用輥身矯直機(jī)矯直很困難，一般采用壓力矯直機(jī)。隨著控軋控冷與直接淬火的采用，以及軋后板溫降低、板形變壞、屈服強(qiáng)度增大、板厚范圍加寬和用戶對(duì)鋼板加工自動(dòng)化程度的提高，要求生產(chǎn)廠交貨鋼板的平直度也更加嚴(yán)格。因此，要求鋼板矯直后平直度好，殘余應(yīng)力小且分布均勻，表面質(zhì)量好且無(wú)壓痕，矯直設(shè)備的矯直能力強(qiáng)，剛度大，自動(dòng)化程度高，操作安全可靠，作業(yè)率高，換輥方便等。而全液壓四重輥式矯直機(jī)能滿足上面的要求[6]。 故本設(shè)計(jì)在軋制線上采用四重十一輥式矯直機(jī)，在熱處理線上采用四重九輥式矯直機(jī)。 冷床 概述寬厚板生產(chǎn)中，鋼板出矯直機(jī)后，溫度仍然較高，通常在550oC以上。為了防止矯直后的熱態(tài)鋼板在冷卻過程中發(fā)生變形，保持鋼板的平直度和滿足鋼板剪切的要求，鋼板需要在冷床上盡可能冷卻至規(guī)定溫度。一般要求鋼板冷卻后的溫度在150oC以下。此外，冷床還可以用來(lái)緩沖軋制作業(yè)區(qū)和剪切等后部作業(yè)區(qū)在某一時(shí)間內(nèi)產(chǎn)能不平衡問題[6]。 冷床的主要形式寬厚板冷床有多種類型，常用的有：鏈爪滑動(dòng)式、鏈床移動(dòng)式、運(yùn)輸鏈?zhǔn)?、滾盤式及步進(jìn)式。近年來(lái)，多采用滾盤式及步進(jìn)式。 鏈爪滑動(dòng)式冷床鏈爪滑動(dòng)式冷床由具有固定間距的軌梁和帶爪的鏈?zhǔn)竭\(yùn)輸機(jī)組成。鋼板置于軌梁上，通過帶鏈爪的鏈條傳動(dòng)在軌道上滑動(dòng)運(yùn)輸。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低，缺點(diǎn)是鋼板下表面與下軌道梁之間有滑動(dòng)摩擦，導(dǎo)致鋼板下表面易產(chǎn)生劃傷，散熱差，冷卻效率低等，這種冷床已經(jīng)逐步被淘汰。 運(yùn)輸鏈?zhǔn)嚼浯策\(yùn)輸鏈?zhǔn)嚼浯灿晒潭汉涂缮垫湕l梁組成，鋼板移送時(shí)在鏈條拖板上隨鏈條移動(dòng)，鋼板與鏈條之間沒有相對(duì)滑動(dòng)，避免下表面劃傷。其缺點(diǎn)是由于鋼板溫度較高，與鏈條直接接觸，鏈條潤(rùn)滑困難，導(dǎo)致磨損嚴(yán)重，鏈條的維護(hù)量大，故障頻繁，故很少使用這種冷床。 滾盤式冷床滾盤式冷床由大量滾盤和傳動(dòng)軸組成，每根軸上固定有若干個(gè)支撐輪和一定數(shù)量的滾盤，相鄰軸上的滾盤交錯(cuò)布置，以利于鋼板下表面的均勻冷卻。該種冷床適用于中等負(fù)荷、冷床面積小的工廠。 步進(jìn)式冷床步進(jìn)式冷床由具有良好的平面性的多組固定梁及格柵、活動(dòng)梁及格柵組成?；顒?dòng)梁及格柵可通過液壓或電動(dòng)升降傳動(dòng)裝置及移送傳送機(jī)構(gòu)使其上下運(yùn)動(dòng)，達(dá)到鋼板冷卻及輸送的目的。分為常規(guī)型和特厚型。常規(guī)型冷床可冷卻鋼板厚度在5～50 mm，特厚型可冷卻鋼板厚度在40～250 mm，甚至是400 mm厚度的鋼板。與其他幾種冷床相比，該種冷床具有的優(yōu)點(diǎn)：（1） 在運(yùn)送鋼板時(shí)，鋼板與托架之間沒有任何摩擦，因此鋼板下表面不會(huì)產(chǎn)生劃傷。（2） 冷床的冷卻面積能適應(yīng)各種不同寬度鋼板的冷卻要求，能得到充分利用。（3） 冷床平面是一個(gè)結(jié)構(gòu)布置良好的機(jī)械平面，因此，鋼板冷卻后平直度較好，對(duì)鋼板的剪切非常有利。（4） 步進(jìn)式冷床不論是固定梁還是載運(yùn)活動(dòng)梁，在與鋼板的接觸面上，都有大量均勻密布的孔眼，冷空氣可以通過這些孔眼冷卻鋼板的下表面；鋼板與固定梁和載運(yùn)活動(dòng)梁的接觸時(shí)間相同，所以鋼板不但冷卻速度快，而且冷卻均勻，從而使鋼板有較為均勻的組織和性能。（5） 鋼板在冷床上既可以前行，又可以后退，便于生產(chǎn)操