【文章內(nèi)容簡介】 為簡化連鑄生產(chǎn)，前面已經(jīng)選擇多種坯料（最厚260mm），由產(chǎn)品大綱已確定的典型厚度（），本設(shè)計中間坯取20mm，可得粗軋延伸系數(shù)如下：粗軋，粗軋道次，確定粗軋道次為6道次。精軋，精軋道次，確定精軋道次為7道。 板坯寬度側(cè)壓設(shè)備寬度精度與厚度精度、板凸度、平直度共同構(gòu)成帶鋼的外形質(zhì)量，其中寬度精度是帶鋼帶鋼產(chǎn)品外形質(zhì)量的一個重要指標(biāo)。精確的寬度可以提高熱軋薄板及其后步工序的成材率，既可避免由于過寬造成切邊過多，又可減少由于過窄給后步工序帶來的生產(chǎn)安排混亂。需對成品帶鋼寬度進行控制，這里先介紹粗軋調(diào)寬。粗軋調(diào)寬可以通過獨立的立輥軋機、粗軋機附屬立輥、定寬軋機、大側(cè)壓調(diào)寬壓力機（SP軋機）等設(shè)備實現(xiàn)。粗軋調(diào)寬在帶鋼寬度調(diào)整和精度控制中占有主要地位[9]。1）立輥軋機為了進行寬度控制，傳統(tǒng)熱連軋機組都配有獨立的立輥軋機或在粗軋機上裝設(shè)附屬立輥，有的精軋機前也設(shè)立了立輥。根據(jù)調(diào)寬量的大小，板坯可以進行多道次或一道次立軋。(1)立輥軋機位于粗軋機水平軋機的前面，大多數(shù)立輥軋機的牌坊與水平軋機的牌坊連接在一起。立輥軋機主要分為兩大類，即一般立輥軋機和有AWC功能的重型立輥軋機。①一般立輥軋機是傳統(tǒng)的立輥軋機，主要用于板坯寬度齊邊、調(diào)整水平軋機壓下產(chǎn)生的寬展量、改善邊部質(zhì)量。其結(jié)構(gòu)簡單，主傳動電機功率小、側(cè)壓能力普遍較小，而且控制水平低，不能在軋制過程中進行調(diào)節(jié)，帶坯寬度控制精度不高。②有AWC功能的重型立輥軋機是為了適應(yīng)連鑄的發(fā)展和熱軋帶鋼板坯熱裝的發(fā)展而產(chǎn)生的現(xiàn)代軋機。其結(jié)構(gòu)先進，主傳動電機功率大，側(cè)壓能力大，具有AWC功能，在軋制過程中對帶坯進行調(diào)寬、控寬及頭尾形狀控制，不僅可以減少連鑄板坯的寬度規(guī)格．而且有利于實現(xiàn)熱軋帶鋼板坯的熱裝，提高帶坯寬度精度和減少切損。本設(shè)計在R1前選擇帶AWC功能的重型立輥軋機RE1。其主要技術(shù)參考唐鋼設(shè)計見表31。表31 立輥軋機的各種性能參數(shù) 軋輥Φ640/Φ580380毫米調(diào)寬范圍800～1700毫米調(diào)整速度30毫米/秒壓下形式電動+液壓軋制力最大100噸壓下量板坯厚度為90毫米時最大7毫米()板坯厚度為70毫米時為最大30～35毫米(15～)軋制速度最大22轉(zhuǎn)/分(用新輥)主傳動電機2—AC88KW0—150rpm成對的水平電機軋輥開口度最大1770毫米（換輥時1840毫米）最小800毫米AWC行程50毫米(2)立軋的變形特點與平軋完全不同，經(jīng)立輥軋機的軋制后的板坯具有一下形狀特點：①板坯立軋的狗骨變形，(a)所示。板坯立軋是典型的超高件軋制過程，其突出特點是側(cè)壓時變形不深透，金屬向厚度方向上的流動主要集中在板坯兩側(cè)的邊緣部分，橫斷面出現(xiàn)明顯的雙鼓形，就是所謂狗骨變形。立輥的輥徑越大，狗骨形越小。為增加調(diào)寬效率，現(xiàn)在普遍采用定寬壓力機（SP Sizing Press），可看做是用半徑無限大的垂頭替代了立輥，定寬壓力機的狗骨形要比立輥調(diào)寬小得多。帶有狗骨形的板坯經(jīng)過后步平輥軋機軋制后，較厚的邊部金屬將向?qū)捪蛄鲃?，造成軋件繼續(xù)寬展，因而影響寬度精度，降低寬度控制效果。(a)立輥軋邊 (b)立軋后的平扎②“舌頭”及“魚尾”。經(jīng)過側(cè)壓后的板坯，在頭尾部分產(chǎn)生嚴重的寬度不均，板坯頭尾在軋制方向金屬流動阻力小于板坯中部，形成頭尾兩側(cè)向中間的圓弧形，使頭尾寬度收縮，最終形成端部內(nèi)凹的形狀，即所謂的“舌頭”及“魚尾”。這部分帶材必須在后續(xù)工序中予以切除，造成了金屬的浪費，(b)所示。而頭尾之間的部分，由于金屬沿軋制方向流動阻力加大，在長度方向的延伸受到限制，形成板坯兩側(cè)厚度方向的凸起高于頭部。③立軋時板坯拱起。板坯的寬厚比較大時，如果采用立輥軋機軋制，容易使板坯拱起，造成板坯失穩(wěn)發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)。2）定寬壓力機壓縮調(diào)寬技術(shù)是人們?yōu)榱丝朔⑤佨堉普{(diào)寬的缺點，增大壓縮工具與板坯的接觸長度，改善板坯斷面狗骨形，減少板坯頭尾部的魚尾和舌頭及失寬，提高成材率而提出的。實現(xiàn)壓縮調(diào)寬技術(shù)的設(shè)備是定寬壓力機(SP Sizing Press)。定寬壓力機位于粗軋高壓水除鱗裝置之后，粗軋機之前，用于對板坯進行全長連續(xù)的寬度側(cè)壓。與立輥軋機相比，SP軋機具有以下優(yōu)勢：(1)板帶成材率提高。SP軋機具有較強的板坯頭尾形狀控制功能，金屬切損少。(2)調(diào)寬能力提高。目前SP軋機的最大側(cè)壓量達到了350mm，有效減輕了連鑄機不斷變換寬度規(guī)格的負擔(dān)，提高了連鑄機生產(chǎn)率和連鑄坯質(zhì)量及板坯的熱裝率和熱裝溫度。(3)調(diào)寬實效提高。側(cè)壓變形更深透，板坯變形均勻，平軋是寬展回復(fù)減小。(4)寬度精度提高。SP軋機的錘頭間距可嚴格控制，有很強的定寬作用。定寬壓力機的主要形式有長錘頭和短錘頭兩種。①長垂頭定寬壓力機。(a)所示，特點是壓縮模具長度略大于板坯長度，板坯遍布在全長上同時受到壓縮。操作過程是先由螺桿機構(gòu)將壓縮模具調(diào)整到略大于板坯寬度的間距，然后快速液壓壓下機構(gòu)按規(guī)程進行側(cè)壓。該定寬壓力機是一次將板坯壓縮至目標(biāo)寬度，由于是整個板坯長度上同時進行壓縮，所以需要特別大的壓縮力。導(dǎo)致設(shè)備龐大，投資高，安裝維修不便。這種壓力機可以改善板坯頭尾的平面形狀，但其調(diào)寬量較小，厚160mm的板坯側(cè)壓量只有76mm。②短垂頭定寬壓力是用短錘頭替代長垂頭。(b)所示，用短錘頭多次連續(xù)壓縮來取代一次性壓縮，大大較少了壓縮力，減輕了壓力機的負荷，簡化了設(shè)備。(a) (b)短垂頭定寬壓力機主要有兩種形式：一種間歇式。在對板坯進行壓縮之前，吃透位于打開位置，間距略大于板坯，板坯進入錘頭之間的位置后停下來，對寬度方向進行壓縮，一步壓縮到位后錘頭分開回到打開位置，然后哦偶板坯向前送進一步，開始下一步壓縮，如此循環(huán)，值板坯尾部壓縮完畢。另一種連續(xù)式。錘頭對板坯進行壓縮的同時，隨板坯一起向前沿軋制線方向以相同速度前進。這種運動軌跡為一橢圓形曲線，可以保證板坯在首壓縮的過程中以一定速度前進，不必是板坯停下來等待。壓縮完成后，錘頭沿橢圓形曲線再回到打開位置，準(zhǔn)備下一次壓縮。顯然這種連續(xù)式定寬壓力機的生產(chǎn)效率比間斷式的要高得多。(a)壓縮 (b)打開 (c)送進 (d)再壓縮 間歇式調(diào)寬壓力機動作示意圖 連續(xù)式調(diào)寬壓力機 粗軋機粗軋區(qū)的布置形式是根據(jù)產(chǎn)量、板卷重量等諸多因素決定的。粗軋區(qū)的布置形式主要有全連續(xù)式、3∕4連續(xù)式、半連續(xù)式和其它形式。由于全連軋生產(chǎn)線過長，目前廣泛采用的是1∕2連軋和3∕4連軋。(1)全連續(xù)式全連續(xù)式粗軋機通常由4到6架不可逆式軋機組成，前幾架為二輥式，后幾架為四輥式。全連續(xù)式粗軋機的布置形式主要有兩種：一種是全部軋機呈跟蹤式連續(xù)布置；另一種是前幾架軋機為跟蹤式，后兩架為連軋布置。 R1 R2 R3 R4 R5 R6 典型的全連續(xù)式粗軋機的布置 全連續(xù)式粗軋機在一、二代熱軋帶鋼軋機中居多，因受當(dāng)時的控制水平和機械制造能力的限制，粗軋機軋制速度較低，且都是以斷面大、長度短的初軋板坯為原料，所以軋機產(chǎn)量取決于粗軋機的產(chǎn)量。全連續(xù)式粗軋機每架軋機只軋—道，軋件沿一個方向進行述連續(xù)軋制，生產(chǎn)能力大，因此在當(dāng)時發(fā)展較快。隨著粗軋機控制水平的提高和軋機結(jié)構(gòu)的改進，粗軋機的軋制速度提高了，生產(chǎn)能力增大了，粗軋機的布置形式也發(fā)生了很大變化，相繼發(fā)展了3∕4連續(xù)式和半連續(xù)式。相比之下，全連續(xù)式粗軋機的優(yōu)點就不明顯了，而且其生產(chǎn)線長、占地面積大、設(shè)備多、投資大、對板坯厚度范圍的適應(yīng)性差等缺點更加突出，所以近期建設(shè)的粗軋機已不再采用全連續(xù)式。(2)3∕4連續(xù)式3∕4連續(xù)式粗軋機由可逆式軋機和不可逆式軋機組成，其布置形式有2架軋機，3架軋機或4架軋機。典型的3∕。 3∕4連續(xù)式粗軋機的布置典型的3∕4連續(xù)式粗軋機由4架軋機組成，第1架為二輥可逆式軋機，第2架為四輥可逆式軋機。第4架均為四輥不可逆式軋機。3∕4連續(xù)式粗軋機的軋制工藝是：板坯在可逆式軋機上往復(fù)軋制3～5道次，在不可逆式軋機上軋制l道次。3∕4連續(xù)式粗軋機兼有全連續(xù)式粗軋機的優(yōu)點，又克服了它的缺點，與其相比具有生產(chǎn)線短、占地面積小、設(shè)備少、投資省、對板坯厚度范圍的適應(yīng)性好等優(yōu)點。且生產(chǎn)能力也不低，適應(yīng)于多品種的熱軋帶鋼生產(chǎn)。我國熱軋寬帶鋼粗軋機采用3∕4連續(xù)式布置的有寶鋼2050mm、武鋼1700mm、太鋼1549mm。(3)半連續(xù)式半連續(xù)式粗軋機由1架或2架不可逆式軋機組成。常見的布置形式有：①1架四輥可逆式軋機組成。②由1架二輥可逆式軋機和1架四輥可逆式軋機組成。 兩種半連續(xù)式粗軋機的布置③由2架四輥可逆式軋機組成。1，2，3 4，5，6 四輥可逆式軋機半連續(xù)式粗軋機與3∕4連續(xù)式粗軋機相比，具有設(shè)備少、生產(chǎn)線線短、占地面積小、投資省等特點，且與精軋機組的能力匹配較靈活，對多品種的生產(chǎn)有利。近年來，由于粗軋機控制水平的提高和軋機結(jié)構(gòu)的改進，軋機牌坊強度增大，軋制速度也相應(yīng)提高，粗軋機單機架生產(chǎn)能力增大，軋機產(chǎn)量已不受粗軋機產(chǎn)量的制約，從而半連續(xù)式粗軋機發(fā)展較快。我國熱軋寬帶鋼粗軋機采用半連續(xù)式布置的有寶鋼1580mm鞍鋼1780mm、攀鋼1450mm、武鋼2250mm。本設(shè)計考慮實際生產(chǎn)情況，從縮短生產(chǎn)線長度、減小占地面積、節(jié)約設(shè)備投資等方面考慮，選擇近年來常用的半連續(xù)式粗軋機。由于在粗軋機組上軋制時，軋件溫度高、塑性好、厚度較大，故應(yīng)該盡量利用此有利條件采用大壓下量軋制?？紤]粗軋機組和精軋機組之間在軋制節(jié)奏和負荷上的平衡，粗軋機組變形量一般要占總變形量（坯料至產(chǎn)品）的70%～80%。根據(jù)目前軋輥強度等方面的因素，參考現(xiàn)場的經(jīng)驗，以及為了配合該車間能生產(chǎn)更薄規(guī)格產(chǎn)品的發(fā)展要求，本次設(shè)計中選用2架四輥可逆式粗軋機。(1)材料的選擇由于熱軋的時候工作輥表面溫度高，又受到水的激冷，表面冷熱反復(fù)循環(huán)產(chǎn)生工作應(yīng)力，熱疲勞應(yīng)力使得軋輥表面產(chǎn)生網(wǎng)狀裂紋，工作輥選擇以輥面硬度為主。四輥機座除了少數(shù)機座受輥強度和咬入條件限制采用鑄鋼軋輥以外，其他主要受到扭矩和壓力，彎曲應(yīng)力較小，軋制速度高，輥面要求光滑以保證板帶的表面的質(zhì)量而多采用鑄鐵軋輥（輥面硬）。支撐輥受壓力大主要受的是彎曲應(yīng)力，而且直徑較大并要著重考慮強度和軋輥的淬透性，因此多采用含有鉻的合金鍛鋼。R1安裝在立輥軋機和除鱗機后，為四輥軋機，驅(qū)動主要由調(diào)速電機、減速機、齒輪機座及軋機接軸構(gòu)成。電液伺服閥控制液壓缸用于輥縫調(diào)整。四列圓錐輥子軸承安裝在工作輥軸頸上，并安裝在軸承座中，工作輥的平衡由液壓缸控制。帶靜壓的油膜軸承安裝在支承輥軸頸上，用于低速軋制。軸承座夾緊裝置安裝在機架的操作側(cè)，保證軋制時輥裝配在機架上定位。上支承輥磨損的補償量，由安裝在上支承輥上部的墊片調(diào)整。進出口導(dǎo)輥的安裝，用于板坯傳送時輸送平穩(wěn)，軋機進出口上下安裝了刮水板及導(dǎo)衛(wèi)，工藝潤滑油噴頭安裝在進出口上下刮水板上。上刮水板有氣缸控制，以保證與工作輥的連續(xù)接觸；下刮水板與導(dǎo)輥軸承座連接，靠液壓力與下工作輥接觸。工作輥冷卻頭安裝在R1軋機的進出口側(cè)。軋機上方安裝了平臺，平臺與地面間裝有梯子。其主要技術(shù)參數(shù)如表32。表32 粗軋機的各種性能參數(shù)類型四輥可逆軋機工作輥尺寸Φ1200/Φ11001700mm支承輥尺寸Φ1550/Φ14001700mm軋制壓力40000KN（max）由負荷傳感器測量軋制速度軋制開口度270mm（最大輥頸）輥縫調(diào)節(jié)電動+液壓AGC壓下缸壓力最大4000t主電機功率AC6600KW電機轉(zhuǎn)速108/190 r/min(2)軋輥尺寸的選擇軋輥是軋鋼機的主要部分，在選取工作輥和支撐輥輥頸的時候要考慮以下幾個方面：①工作輥的輥頸可能減小的程度取決于工作輥徑和萬向接軸所傳遞的傳動力矩。②為創(chuàng)造良好的變形條件，強度高的帶鋼要求采用較小的工作輥徑。③所能傳遞的變形力矩受工作輥斷面積的限制，要求工作輥有較大的傳動大的變形力矩。④輥身長度與輥頸的比值不能超過允許值，否則工作輥會彎曲，所以要求輥頸采用較大的值。輥頸直徑和長度與軋輥軸承型式及其工作載荷有關(guān)。由于受到軋輥軸承徑向尺寸的限制輥頸直徑比輥身直徑小的多，因此輥身與輥頸過渡處的圓角應(yīng)該選擇大些。使用滾動軸承由于軸承外徑較大，輥頸尺寸不能過大，一般近似取d=（～）D。針對本次的設(shè)計要求，參考現(xiàn)場的實際生產(chǎn)經(jīng)驗，為了生產(chǎn)5mm帶鋼，選用的軋輥的尺寸是：R1：工作輥尺寸：Φ12001700mm；輥頸尺寸：600mm支承輥尺寸：Φ15501700mm；輥頸尺寸：775mm軋制力：4000噸；電機功率：AC6600KW 熱卷箱的選擇熱連軋帶鋼生產(chǎn)線過長導(dǎo)致投資增加、坯料頭尾溫差過大致使帶鋼產(chǎn)生增厚飄移等問題一直困擾著粗軋可逆的熱連軋帶鋼生產(chǎn)。熱卷箱技術(shù)在上世紀(jì)70年代在國外興起。熱卷箱布置在粗軋機之后，飛剪機之前，采用無芯卷取方式將中間帶坯卷成鋼卷，然后帶坯尾部變成頭部進入精軋機進行軋制，基本消除帶鋼頭尾溫差。采用熱卷箱，不僅可保持帶坯的溫度，而且可大大縮短粗軋與精軋之間的距離，而節(jié)約大量的投資。在熱連軋帶鋼生產(chǎn)線上采用熱卷箱技術(shù)是目前世界范圍內(nèi)實現(xiàn)短流程軋制工藝的一種投資少、起點高、見效快的最佳方案。鋼卷無芯移送式熱卷箱是熱卷箱的最新技術(shù)，由于其技術(shù)含量高，世界上只有德國、日本等少數(shù)幾個國家能設(shè)計生產(chǎn)，中國只能依賴進口，阻礙這一技術(shù)在國內(nèi)的推廣。2001年，中國第二重型機械廠成功研制出鋼卷無芯移送式熱卷箱技術(shù)。該技術(shù)產(chǎn)品綜合性能已達到當(dāng)代國際先進水平，比相同性能的進口設(shè)備價格低30％～40％，具有較大的價格優(yōu)勢和市場競爭力。本次設(shè)計的熱卷箱和鞍鋼1700生產(chǎn)線的一樣，其主要工藝參數(shù)如表33：表33 熱卷箱基本工藝參數(shù)帶坯厚度帶坯寬度帶卷重量單位寬