【文章內(nèi)容簡介】 多萬噸；生產(chǎn)裝備技術(shù)水平已由只能生產(chǎn)低碳薄板到能生產(chǎn)高碳鋼、合金鋼、高合金鋼、不銹耐熱冷軋薄板、鍍鋅板、涂層鋼板、塑料復(fù)合薄板和硅鋼片等。 冷軋薄板發(fā)展如此迅速的的主要原因是： 鋼材熱軋過程中的溫降和溫度分布不均勻給生產(chǎn)帶來了難題。特別是在軋制厚度小而長度大的薄板帶產(chǎn)品時，冷卻上的差異引起的軋件首 尾溫差往往帶使產(chǎn)品尺寸超出公差范圍，性能出現(xiàn)顯著差異。當(dāng)厚度小到一定時，軋件在軋制過程中溫降劇烈，以致根本不可能在軋制周期之內(nèi)保持熱軋所需的溫度。 目前熱軋工藝技術(shù)水平尚不能使鋼帶表面在熱軋過程中不被氧化，也不能完全避免由氧化鐵皮造成的表面質(zhì)量不量熱軋不適于生產(chǎn)表面光潔程度要求較高的板帶鋼產(chǎn)品。 冷軋鋼板性能好、品種多、用途廣。通過一定的冷軋變形程度與冷軋后熱處理恰當(dāng)配合，可以在比較廣的范圍內(nèi)滿足用戶的要求。 以下是國內(nèi)在建的和擬建的百萬噸極冷軋生產(chǎn)線及產(chǎn)品，可作為設(shè)計的參考，在這里也簡單介紹一下： 武鋼 —武鋼股份投資 2130mm冷軋機(jī)組，年產(chǎn)量 215萬噸，產(chǎn)品厚度 ，最大寬度 2080mm，最大強(qiáng)度 800MPa，其產(chǎn)品用于以轎車板和家電板為代表的覆蓋面極廣的高檔冷軋產(chǎn)品。 鞍鋼 —繼 1780mm冷軋機(jī)組投產(chǎn)后，鞍鋼為配合新建的 2150mm的熱連軋機(jī)組，新建 1500 mm冷連軋和 2130 mm冷連軋。 首鋼 —首鋼股份總投資 億元的冷軋薄板生產(chǎn)項目年產(chǎn)量可達(dá) 150 萬噸，目標(biāo)是汽車板和奧運(yùn)項目 [1]。 唐鋼 —唐鋼冷連軋生產(chǎn)線用于與現(xiàn)存的酸洗線聯(lián)機(jī)。酸洗線與一套 5 機(jī)架冷連軋生產(chǎn)線聯(lián) 機(jī)能夠生產(chǎn)出下游生產(chǎn)線所要求的產(chǎn)品（鍍鋅線以及其他的生產(chǎn)線）。在 5 架冷連軋機(jī)中， 14 架軋機(jī)為 4 輥預(yù)留 Smartcrown 軋機(jī)，第 5 架軋機(jī)為 6 輥 Smartcrown 軋機(jī)。生產(chǎn)鋼種： CQ:50%； DQ:40%；HSLA:10%。生產(chǎn)寬度為 8201650mm厚為 。 鋼鐵工業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，對整個國民經(jīng)濟(jì)各個部門的發(fā)展至關(guān)重要。帶鋼冷連軋是鋼鐵工業(yè)中發(fā)展較為迅速、各種新技術(shù)應(yīng)用最為廣泛的一個領(lǐng)域。它的工藝水平、自動化程度、產(chǎn)品規(guī)格與質(zhì)量代表了一個國家鋼鐵工業(yè)的水平。 近年來，隨著 社會的發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，用戶對冷軋高質(zhì)量，高附加值，高技術(shù)難度的帶鋼產(chǎn)品的需求量顯著增加，對鋼鐵產(chǎn)品質(zhì)量、品種、性能的要求越來越高。鋼鐵領(lǐng)域的競爭，已從過去的價格為主轉(zhuǎn)向以產(chǎn)品品質(zhì)、服務(wù)為主，企業(yè)的技術(shù)水平、產(chǎn)品品種質(zhì)量和延伸服務(wù)將成為競爭力強(qiáng)弱的決定因素。同時隨著市場競爭的加劇，各冷軋帶鋼廠為了在市場競爭中居于有利地位，也迫切需要提高生產(chǎn)技術(shù)水平，減少原材料和能量消耗，改善經(jīng)營管理，增強(qiáng)競爭能力。 鋼鐵產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整的一個主要方向是大力提高冷軋薄板的生產(chǎn)能力。在統(tǒng)一規(guī)劃指導(dǎo)下，建設(shè)冷軋寬帶鋼機(jī)組。改造和 新建的冷軋機(jī)組，軋制性能好、品種多、用途廣的高質(zhì)量板材，特別生產(chǎn)汽車板、鍍鋅板、彩涂板。在今后的幾年里，國內(nèi)輕工，機(jī)械、建筑、造船、交通等各鋼材使用較多的行業(yè)對鋼材的價格、性能、質(zhì)量，服務(wù)等提出了更高的要求，產(chǎn)品必須多品種，多規(guī)格，全系列提高產(chǎn)品附加值，降低運(yùn)輸優(yōu)勢在競爭中所占的比重，開拓市場，迎接市場的挑戰(zhàn)。 1 建廠依據(jù)和產(chǎn)品大綱 建廠依據(jù) 冷軋板帶有極廣闊的用途。汽車制造、拖拉機(jī)制造、電氣產(chǎn)品、機(jī)車車輛、造船、航空及火箭、精密儀表、民用建筑、工業(yè)廠房、家用電器、食品罐頭以及一些耐久制品都需 要大量的冷軋板帶。出于這些工業(yè)的發(fā)展，對薄板質(zhì)量要求越來越高，產(chǎn)量要求越來越大，對冷軋板帶生產(chǎn)提出了更高的要求，故冷軋薄板、帶鋼的產(chǎn)量增長很快。 同時，隨著人民生活水平及物質(zhì)需求的提高，鋼材市場的需求結(jié)構(gòu)發(fā)生了巨大變化，特別是冷軋和鍍涂層深加工產(chǎn)品的生產(chǎn)能力、品種質(zhì)量與市場需求差距甚大，矛盾突出。一方面，國產(chǎn)冷軋產(chǎn)品的市場占有率低僅為 50%左右；另一方面，冷軋帶鋼品種規(guī)格不全、高強(qiáng)度、高附加值產(chǎn)品雖已部分試制成功，但產(chǎn)量低，還不能完全滿足國內(nèi)用戶需求，此外，產(chǎn)品質(zhì)量不能滿足用戶高精度要求?？梢?，建一座年產(chǎn)量 高質(zhì)量好的冷軋廠是有市場基礎(chǔ)的。 制定產(chǎn)品大綱 本設(shè)計任務(wù)是年產(chǎn) 100 萬噸 1700mm冷軋薄板。設(shè)計之前首先制定產(chǎn)品大綱。產(chǎn)品大綱是設(shè)計任務(wù)書中的主要內(nèi)容之一，是進(jìn)行車間設(shè)計時制訂產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程確定軋機(jī)組成和選擇各項設(shè)備的主要依據(jù)。 產(chǎn)品大綱的編制原則： 1. 滿足國民經(jīng)濟(jì)特別需要，根據(jù)市場信息解決某些短缺產(chǎn)品的供應(yīng)和優(yōu)先保證國民經(jīng)濟(jì)重要部門對鋼材的需要。 2. 考慮各類產(chǎn)品的平衡，尤其是地區(qū)之間產(chǎn)品的平衡。要正確處理長遠(yuǎn)與當(dāng)前、局部與整體的關(guān)系。做到供求適應(yīng)、品種平衡、產(chǎn)銷對路、考慮軋機(jī)生產(chǎn)能力 的充分利用和建廠地區(qū)產(chǎn)品的合理分工。 3. 考慮建廠地區(qū)資源的供應(yīng)條件，物資和材料運(yùn)輸?shù)那闆r。 4. 要適應(yīng)對外開放、對內(nèi)搞活的經(jīng)濟(jì)形勢，力爭做到產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的現(xiàn)代化。 本設(shè)計綜合考慮以上各點(diǎn)，唐鋼采用厚坯料的第二熱軋帶卷廠的投產(chǎn)可以提供強(qiáng)度 240MPa的合格原料，廠址選在唐鋼內(nèi)部，產(chǎn)品面向全國和世界各國。 產(chǎn)品大綱如下： 產(chǎn)量及鋼種： 100 萬噸 /年（本設(shè)計以一期為例進(jìn)行詳細(xì)敘述。） 其中超低碳鋼占 10％， Q235A 占 80%，低合金結(jié)構(gòu)鋼占 10%。 規(guī)格 原料（熱帶卷）規(guī)格： 帶鋼厚度： ~； 帶鋼寬度： 820~1500； 鋼卷內(nèi)徑： ф 610mm； 鋼卷外徑： 最大 ф2150mm； 鋼卷重量： 最大 30t； 單位質(zhì)量： 23kg/mm； 抗張強(qiáng)度： 28~42kg/mm2； 含碳量： 0%~%； 年用量： 100 萬 t； 鋼種及其比例： 表 1 鋼種及其比例 鋼種 C 含量 比例 鋼號 超低碳鋼 C%≤ 10% EN Fe P01/P03 低碳鋼 C%≤ 80% AISI 1005 低合金結(jié) 構(gòu)鋼 C%≤ 10% ASTM A588 產(chǎn)品規(guī)格詳細(xì)分類（見表 2） 表 2 產(chǎn)品規(guī)格 年產(chǎn)量 厚 度 /mm 寬 度 (mm) 總計產(chǎn) 量 / t 比例 % 550～ 650 650～ 750 750～ 850 850～ 950 950～ 1150 1150～ 1250 1250～ 1350 1350 ～ —— —— —— 8125000 10 ～ —— 675000 40 ～ —— 268750 21 ～ —— 150000 15 ～ —— —— 75000 8 ~ 6 比例 /% 3 12 17 26 19 13 8 2 100 產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) 產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行 GB, DIN, JIS, API 2 軋鋼機(jī)類型和布置形式比較選擇 軋鋼機(jī)是完成金屬軋制變形的主要設(shè)備，代表著車間的技術(shù)水平，是區(qū)別于其他車間類型的關(guān)鍵。因此，軋鋼車間主要設(shè)備選擇就是指軋機(jī)的選擇。軋機(jī)選擇的是否合理對車間生產(chǎn)具有非常重要的影響。 軋機(jī)選擇的主要依據(jù)是車間生產(chǎn)的鋼材的鋼種 ,產(chǎn)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 ,軋鋼機(jī)選擇的主要內(nèi)容是：確定軋鋼機(jī)的結(jié)構(gòu)形式 ,確定其主要技術(shù)參數(shù) ,選用軋機(jī)的架數(shù)以及布置方式 。 在選擇軋鋼機(jī)時一般要考慮下列各項原則 [1]： 1) 在滿足產(chǎn)品方案的前提下 ,使軋機(jī)布置合理 ,既要滿足當(dāng)前生產(chǎn)又要考慮未來的生產(chǎn)發(fā)展。 2) 有較高的生產(chǎn)效率和設(shè)備利用系數(shù)。 3) 能獲得質(zhì)量良好產(chǎn)品的同時還要盡可能多地軋制多品種。 4) 有利于軋機(jī)機(jī)械化 ,自動化的實現(xiàn) ,有助于改善勞動條件。 5) 軋機(jī)結(jié)構(gòu)型式先進(jìn)合理，操作簡單，維修方便。 6) 有良好的綜合技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。 連軋機(jī)形式選擇 現(xiàn)在大批量的低碳與結(jié)構(gòu)冷軋帶鋼和鍍涂加工用鋼都是由四 輥 式冷連軋機(jī)生產(chǎn)的，軋制厚度較大時采用四機(jī)架連軋軋制厚度較 薄是采用五機(jī)架或六機(jī)架連軋機(jī)。下表列出常規(guī)連軋機(jī)的參數(shù)： 表 3 常規(guī)連軋機(jī)的參數(shù) 軋機(jī)形式 規(guī)格 mm 產(chǎn)品厚度mm 軋制速度 m/s 卷重 t 工作棍直徑 mm 電動機(jī)容量 kw 四機(jī)座 17002500 2025 3035 500600 33600 五機(jī)座 17002185 2530 4060 585660 46700 六機(jī)座 12001450 3040 3540 610 32500 而其中五機(jī)架連軋機(jī)是典型的高效率冷軋機(jī)， 其生產(chǎn)品種、規(guī)格的范圍較寬，可扎厚度為、寬度可達(dá) 20xxmm 的帶鋼?？梢园ㄋ臋C(jī)架和六機(jī)架的生產(chǎn)產(chǎn)品。因此五機(jī)架連軋機(jī)是一種應(yīng)用最為廣泛的連軋機(jī)，在各中全連續(xù)冷軋生產(chǎn)獲得了廣泛的應(yīng)用。而六機(jī)架連軋機(jī)是軋制小于 鍍錫板的專業(yè)軋機(jī)。由于軋薄時速度難以提高和原版力學(xué)性能不如二次冷軋得好，因此這類軋機(jī)未能得到很好的發(fā)展。 軋機(jī)的選擇： 當(dāng)今新型熱帶軋機(jī)主要有： CVC 軋機(jī)、 HC 軋機(jī)、 VC 軋機(jī)、 PC 軋機(jī)等。 1)CVC 軋機(jī) 圖 1 CVC 軋機(jī)原理圖 CVC 軋機(jī)是 SMS 公司在 HCW 軋機(jī)的基礎(chǔ)上于 1982 年研制成功的。近年來廣為采用的 CVC軋機(jī)是德國技術(shù)和其他國家專利的結(jié)合物，它被世界各國認(rèn)為是一個能對輥型進(jìn)行連續(xù)調(diào)整的理 想設(shè)備。 CVC 輥和彎輥裝置配合使用可調(diào) 輥縫達(dá) 600 微米。 CVC 精軋機(jī)組的配置一般是，前幾個機(jī)架采用 CVC 輥主要控制凸度，后幾個機(jī)架采用 CVC 輥主要控制平直度。 CVC 的基本原理是；將工作輥輥身沿軸線方向一半削成凸輥型，另一半削成凹輥型，整個輥身成 S 型或花瓶式軋輥，并將上下工作輥對稱布置，通過軸向?qū)ΨQ分別移動上下工作輥，以改變所組成的孔型，從而控制帶鋼的橫斷面形狀而達(dá)到所要求的板形。（調(diào)節(jié)帶鋼凸度的原理圖如下） 圖 2 CVC 軋機(jī)凸度的調(diào)整 CVC 軋機(jī)有很多優(yōu)點(diǎn)：板凸度控制能力強(qiáng)，軋機(jī)結(jié)構(gòu)簡單，易改造，能實現(xiàn)自由軋制，操作方便，投資較少。 CVC 軋機(jī)的缺點(diǎn)：軋輥形狀復(fù)雜，特殊，磨削要求精度高，而且困難，必須配備專門的磨床；無邊部減薄功能，帶鋼易出現(xiàn)蛇形現(xiàn)象。此外隨著軋輥竄動，熱輥型及磨損輥型亦將竄動。 2)HC 軋機(jī) HC 軋機(jī)為高性能板形控制軋機(jī)的簡稱，是日立公司研究的一種新型六輥軋機(jī)，它是在普通四輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上增加兩個可轉(zhuǎn)向移動的中間輥其出發(fā)點(diǎn)是為了改善或消除四輥軋機(jī)中工作輥和支撐輥之間有害的接觸部分。 HC 軋機(jī)利用軋輥軸向傳動裝置，就能適應(yīng)帶鋼寬度變化的要求，使輥身接觸長度作相應(yīng)的改變。 圖 3 HC 軋機(jī) HC 軋機(jī)的主要特點(diǎn)：具有大的剛度 穩(wěn)定性和很好的控制性同時可以顯著提高帶鋼的平直度，可以減少板、帶鋼邊部變薄及裂邊部分的寬度，減少切邊損失。 3)VC 軋機(jī) VC 軋機(jī)是一種新型的四輥軋機(jī)，它的支撐輥凸度可根據(jù)板形需要加以改變。 圖 4 為這種凸度可變的支撐輥 (也稱為 VC 軋輥 )的結(jié)構(gòu)簡圖 4。支撐輥由外套筒 2 和芯軸 1 組成。芯軸與外套筒之間有一液壓腔 3，外套筒 2 與芯軸 l是熱裝在一起的。高壓油 (最高油壓為 50MPa)由液壓站 5通過高速旋轉(zhuǎn)接頭 4 和芯軸內(nèi)油孔 6 進(jìn)入液壓腔 3 中。只要改變高壓油的壓力，就可改變軋輥凸度，使其能抵消由軋制壓力引起的彈性彎曲變形， 獲得較好的板形。 VC 軋輥的主要優(yōu)點(diǎn)是： VC 軋機(jī)的凸度控制能力比液壓彎輥的四輥軋機(jī)大 。VC 軋輥與液壓彎輥配合使用時，不僅可以調(diào)整邊浪和中間浪的不良板形，也可調(diào)整較復(fù)雜的復(fù)合浪的板形缺陷。 由于 VC 軋輥采用了壓力較高的液壓系統(tǒng)，給設(shè)計制造帶來一定的難度。近年來，有人在軋輥芯軸內(nèi)設(shè)置增壓腔，以便能采用壓力較低的液壓系統(tǒng)，利于高速旋轉(zhuǎn)接頭的工作。 圖 4 VC 軋輥結(jié)構(gòu)簡圖 1－芯軸； 2－外套筒； 3－液壓腔； 4－旋轉(zhuǎn)接頭； 5－液壓站， 6－油孔 以上介紹了一些典型的寬厚板軋機(jī)的機(jī)型和技術(shù)。目前生產(chǎn)中使用最多的是六 輥式 HC 軋機(jī)和四輥式的 CVC 軋機(jī)。 HC 軋機(jī)與 CVC 軋機(jī)的比較見表 4： 表 4 HC 軋機(jī)與 CVC 軋機(jī)的比較 CVC 技術(shù) HC 技術(shù) 原理結(jié)構(gòu) 工作輥軸向移動工作用 S 輥型形成壓下差控制板長度和板形+工作輥液壓彎輥；軋輥移動量小，應(yīng)用于四輥軋機(jī)，改造工作量小。 中間滾軸移造成輥間壓扁差控制板長度和板形 +工作輥、中間輥液壓彎輥；軋輥移動量大，應(yīng)用于六輥軋機(jī)，改造工作量大。 效果 板凸度控制 好 邊部減薄 差 波浪控制：邊波與中波 好 復(fù)合 波 差 受熱長度和磨損影響 大 受軋制力波動影響 大 板凸度控制 好 邊部減薄 好 波浪控制：邊波與中波 好 復(fù)合波 好 受熱長度和磨損影響 小 受軋制力波動影