不銹鋼冷連軋技術(shù)的最新發(fā)展

摘 要：文章介紹了不銹鋼冷連軋技術(shù)的發(fā)展及國(guó)內(nèi)首套引進(jìn)的十八輥五機(jī)架冷連軋機(jī)組的主要技術(shù)特點(diǎn)，該技術(shù)在不銹鋼冷軋實(shí)際應(yīng)用中獲得了成功。

關(guān)鍵詞：不銹鋼；十八輥；冷連軋

1 前言

近年來隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人民生活水平的不斷提高，不銹鋼需求迅速增長(zhǎng)，冷軋不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)也有了很大發(fā)展，傳統(tǒng)的不銹鋼冷軋生產(chǎn)從20世紀(jì)30年代開始，主要由多輥可逆冷軋機(jī)，冷軋退火酸洗機(jī)組，光亮退火機(jī)組，平整機(jī)組，拉矯機(jī)組，剪切機(jī)組及修磨機(jī)組等設(shè)備組成，其主要特點(diǎn)為技術(shù)成熟，生產(chǎn)組織靈活，比較適合多品種、多規(guī)格產(chǎn)品的生產(chǎn)，但噸鋼投資及加工成本高，生產(chǎn)周期長(zhǎng)。90年代又開發(fā)了一種不銹鋼冷軋新工藝：將冷軋機(jī)，退火酸洗設(shè)備，平整機(jī)等設(shè)備整合到一起，組成一條聯(lián)合機(jī)組，一般年產(chǎn)量為30～50萬噸，具有成材率高，加工周期短，表面質(zhì)量好，能耗低等優(yōu)點(diǎn)，這種聯(lián)合機(jī)組要求各工藝段之間要保持嚴(yán)格的匹配關(guān)系，只適合生產(chǎn)品種單一、規(guī)格范圍較窄的帶鋼，且設(shè)備維護(hù)要求高，軋機(jī)速度受退火段及酸洗段限制，產(chǎn)能得不到充分發(fā)揮。最近單一的冷連軋軋制方式開始得到應(yīng)用，機(jī)組采用四或五機(jī)架十八輥軋機(jī)，年產(chǎn)能可達(dá)50～70萬噸，軋機(jī)速度大幅提高，軋機(jī)產(chǎn)能得到充分發(fā)揮，適用于單一品種大批量生產(chǎn)。

2 不銹鋼冷連軋工藝

2.1 不銹鋼冷連軋技術(shù)的發(fā)展

雖然冷連軋技術(shù)早已成熟應(yīng)用于碳鋼生產(chǎn)，但由于不銹鋼冷軋變形抗力較大，大約是碳素鋼的2倍，為了實(shí)現(xiàn)高效高精度的軋制，需要具有高剛度小輥徑工作輥的多輥軋機(jī)，而多輥軋機(jī)由于工作輥徑小，磨損快，導(dǎo)致?lián)Q輥頻繁，最多時(shí)軋一卷換一次輥，很難滿足冷連軋的無頭軋制換輥要求，多年來人們對(duì)不銹鋼冷連軋技術(shù)一直在探索研究中。

日本森吉米爾公司1969年為日本日新制鋼公司周南廠設(shè)計(jì)制造了世界唯一的一套1270mm四機(jī)架全連續(xù)式二十輥森吉米爾軋機(jī)，該軋機(jī)第一架為ZR22-50\"型軋機(jī)，其余三架均為ZR21-50\"型軋機(jī)，軋制規(guī)格為0.3～0.4×1270mm不銹鋼，卷重22噸，軋制速度為600m/min，其生產(chǎn)工藝為企業(yè)技術(shù)秘密，相關(guān)報(bào)道很少。

韓國(guó)浦項(xiàng)鋼鐵公司于2008年建設(shè)了世界首套十八輥四機(jī)架冷連軋生產(chǎn)線，該生產(chǎn)線年產(chǎn)能為50萬噸不銹鋼冷軋帶鋼，可以對(duì)AISI300系和AISI400系熱軋不銹鋼退火酸洗卷進(jìn)行軋制，產(chǎn)品最大寬度為1350毫米，最小厚度為0.4毫米。

國(guó)內(nèi)首套引進(jìn)的十八輥五機(jī)架串列式連續(xù)冷軋生產(chǎn)線正在建設(shè)中，該生產(chǎn)線年產(chǎn)能為60萬噸不銹鋼冷軋帶鋼，原料為AISI200系和AISI300系熱軋不銹鋼退火酸洗卷，產(chǎn)品寬度：800-1300mm，產(chǎn)品厚度：0.3-3mm。

2.2 不銹鋼冷連軋機(jī)組設(shè)備組成

不銹鋼冷連軋機(jī)組的典型布置是五機(jī)架冷連軋，機(jī)組分為入口段、軋機(jī)段和出口段。

入口段包括兩套開卷機(jī)，每套開卷機(jī)包括帶卷儲(chǔ)存鞍座、上卷小車、懸臂式開卷機(jī)及夾送矯平剪切頭尾等設(shè)備。焊機(jī)采用激光型式，包括帶鋼對(duì)中及帶頭剪切設(shè)備，入口活套為水平式。

軋機(jī)段包括五架十八輥軋機(jī)，此機(jī)型在六輥的基礎(chǔ)上加以側(cè)支承輥支持工作輥，適合連軋操作。中間輥傳動(dòng)且能帶載軸向竄輥，與中間輥正負(fù)彎輥一起作為板型控制的手段。軋輥冷卻由乳化液系統(tǒng)完成，采用兩套獨(dú)立冷卻系統(tǒng)。擦拭器用于軋機(jī)之間及最后一架出口，限制乳化液被帶鋼帶出。

軋機(jī)裝配有自動(dòng)換輥裝置，工作輥更換時(shí)間為2.5分鐘，中間輥和側(cè)支承輥也為自動(dòng)換輥。清洗段為熱水沖洗刷洗及熱風(fēng)烘干。

出口段包括出口活套、出口張力輥、飛剪、卷取機(jī)、助卷器、襯紙機(jī)、上套筒裝置、卸卷小車和打捆裝置等。

五機(jī)架十八輥冷連軋生產(chǎn)線布置圖見圖1。

2.3 十八輥軋機(jī)主要性能及技術(shù)參數(shù)

1979年Z-HIGH十八輥冷帶軋機(jī)由美國(guó)森吉米爾公司研制成功，該軋機(jī)是在四、六輥軋機(jī)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，綜合了四輥軋機(jī)的傳動(dòng)方式、軋輥定位方式等技術(shù)及森吉米爾多輥軋機(jī)的側(cè)支承技術(shù)。其優(yōu)點(diǎn)有：（1）采用較小的工作輥直徑，以利于減小軋制力和軋制更薄的帶材。（2）所軋產(chǎn)品的范圍廣，從較軟的普碳鋼，到高強(qiáng)度的薄規(guī)格的合金鋼及不銹鋼。（3）高效率，低能耗，小直徑的工作輥可以實(shí)現(xiàn)大壓下量的軋制，有利于提高生產(chǎn)率，降低能耗。

3 板型控制方式

主要，有軋輥傾斜、彎輥、中間輥軸向抽動(dòng)、分段冷卻等。隨著換輥技術(shù)的不斷完善，十八輥軋機(jī)開始應(yīng)用于冷連軋生產(chǎn)。

3.1 十八輥輥系布置

軋機(jī)輥系呈對(duì)稱布置，見圖2。輥系由兩個(gè)小直徑工作輥，兩個(gè)中間輥，兩個(gè)支承輥，四個(gè)側(cè)支承輥及八個(gè)背襯輥組成。

3.2 軋機(jī)結(jié)構(gòu)

軋機(jī)采用整體機(jī)架結(jié)構(gòu)，牌坊為鑄鋼件，頂部及底部橫梁用以連接牌坊，軋機(jī)牌坊頂部安裝有調(diào)節(jié)輥縫的液壓壓下缸，液壓壓下裝置用于提供軋制壓力，并補(bǔ)償上工作輥、上中間輥和上支承輥軋輥的磨損量。

軋制線標(biāo)高由斜楔調(diào)節(jié)，換輥后保持軋制線標(biāo)高恒定，并補(bǔ)償下工作輥、下中間輥和下支承輥軋輥的輥徑變化。

工作輥無軸承座，工作輥和支承輥間設(shè)置了端部具有錐度的可軸向調(diào)節(jié)的中間輥，可有效的控制帶材邊部形狀，隨著板寬的不同，中間輥可作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，使平輥部分位于帶材邊部的內(nèi)側(cè)，消除了有害接觸部分的影響，避免了工作輥過大的撓度，達(dá)到控制邊浪的目的。

在工作輥的兩側(cè)配置側(cè)向支承輥和多點(diǎn)支承的背襯軸承輥，保證小直徑工作輥的側(cè)向剛度。軋機(jī)的出入口側(cè)的側(cè)支撐梁通過液壓馬達(dá)、齒輪和螺絲分別調(diào)節(jié)，不需要確切的匹配軋輥直徑。

十八輥五機(jī)架冷連軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 十八輥五機(jī)架連軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

3.3 檢測(cè)儀表

檢測(cè)儀表在線測(cè)量軋制工藝參數(shù)和帶鋼質(zhì)量指標(biāo)，是冷軋機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制的前提條件。用于工藝調(diào)節(jié)和質(zhì)量控制的檢測(cè)儀表主要有：

（1）測(cè)厚儀：是AGC控制的關(guān)鍵，在第一架前后以及第五機(jī)架后設(shè)置測(cè)厚儀，用于前饋及監(jiān)控控制。

（2）測(cè)速儀：主要用于秒流量AGC控制和前滑的自適應(yīng)學(xué)習(xí)修正，布置在秒流量AGC控制機(jī)架前后。

（3）板型儀：采用分段接觸式板型儀，與彎輥和乳化液流量分段控制等調(diào)節(jié)裝置及計(jì)算機(jī)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，板型儀配備在機(jī)組出口位置對(duì)成品帶鋼進(jìn)行板型控制。

（4）張力計(jì)：帶鋼張力通過機(jī)架間的張力輥進(jìn)行檢測(cè)，在張力輥的軸承下面裝有壓力傳感器作為張力檢測(cè)元件，位于1#軋機(jī)入口和5個(gè)機(jī)架的出口。

3.4 冷連軋工藝技術(shù)特點(diǎn)

十八輥五機(jī)架冷連軋機(jī)組具有以下技術(shù)特點(diǎn)：

3.4.1 機(jī)組入口設(shè)置了2臺(tái)開卷機(jī)，配置了激光焊機(jī)和水平活套，可實(shí)現(xiàn)全連續(xù)無頭軋制，使軋機(jī)作業(yè)率大幅提高。

3.4.2 十八輥冷軋機(jī)主要由整體機(jī)架、液壓壓下裝置、工作輥系，中間輥系，支承輥系，側(cè)支承輥系、中間輥正負(fù)彎輥、中間輥軸向橫移裝置、自動(dòng)換輥裝置、軋機(jī)主傳動(dòng)裝置等部分組成。十八輥冷軋機(jī)生產(chǎn)產(chǎn)品質(zhì)量好，軋機(jī)剛度高，機(jī)架受力好，軋輥直徑小，壓下量大，軋制力及軋制力矩小，可節(jié)約電能。軋機(jī)調(diào)整速度快，軋機(jī)采用中間輥傳動(dòng)，有利于減小工作輥直徑。

3.4.3 機(jī)組出口設(shè)置了出口水平活套，減少軋機(jī)減速帶來的帶鋼厚度超差及表面缺陷。

3.4.4 機(jī)組出口設(shè)置了雙卷取機(jī)和飛剪，可進(jìn)一步提高機(jī)組產(chǎn)量。

3.4.5 由于采用全連續(xù)無頭軋制，帶鋼厚度均勻，頭尾損失少，成材率高。

3.4.6 軋機(jī)開口度大，有利于清除軋機(jī)斷帶。

3.4.7 可實(shí)現(xiàn)在線不斷帶快速換輥，減少了生產(chǎn)輔助時(shí)間。

4 結(jié)束語

隨著十八輥軋機(jī)換輥技術(shù)的完善，不銹鋼冷連軋技術(shù)已逐漸成熟，在實(shí)際生產(chǎn)中取得良好效果，正逐步得到推廣。

參考文獻(xiàn)

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[2]傅作寶.冷軋薄鋼板生產(chǎn)[M]. 北京：冶金工業(yè)出版社，2006.

作者簡(jiǎn)介：荀鳳超（1972-），男，中冶東方秦皇島研究設(shè)計(jì)院高級(jí)工程師，從事軋鋼工藝設(shè)計(jì)工作。