650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線設(shè)備改造

金 莉

(二重集團(tuán)(德陽)重型裝備股份有限公司重型機(jī)械設(shè)計(jì)研究院，四川610000)

國(guó)內(nèi)某650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線是2002年設(shè)計(jì)制造，2003年投產(chǎn)。投產(chǎn)后產(chǎn)品存在厚度及寬度同條差超差、頭尾失寬，板形差，生產(chǎn)線不能有效控制終軋溫度、卷取溫度等問題，造成產(chǎn)品氧化鐵皮嚴(yán)重，不能生產(chǎn)品種鋼。

為提高產(chǎn)品質(zhì)量和拓寬產(chǎn)品品種，2011年650熱軋廠決定進(jìn)行650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線改造：粗軋立輥電動(dòng)側(cè)壓改為液壓側(cè)壓(具有AWC功能)、精軋前固定剪改為轉(zhuǎn)鼓式飛剪、精軋四輥軋機(jī)電動(dòng)壓下改為全液壓壓下(具有AGC功能) 、精軋機(jī)增設(shè)測(cè)壓儀實(shí)現(xiàn)軋制力檢測(cè)、精軋機(jī)后增加層流冷卻系統(tǒng)、鋼卷立式卷取改造為臥式卷取等。在此次改造中，中國(guó)二重主要負(fù)責(zé)飛剪區(qū)、輸出輥道和層流冷卻區(qū)、地下卷取機(jī)區(qū)的機(jī)械設(shè)備改造。

1 改造前后650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線簡(jiǎn)況

1.1 改造前650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線簡(jiǎn)況

原有650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線年生產(chǎn)80萬噸熱軋帶鋼卷。原料為(150～180×300～520×6 000)mm的連鑄坯，最大坯重為4.66 t。成品產(chǎn)品：厚度2.5 mm～7.75 mm，寬度300 mm～570 mm，鋼卷外徑最大為1 450 mm、最小為800 mm，最大卷重為4 t。生產(chǎn)鋼種：碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼以及部分合金鋼。

生產(chǎn)工藝流程：合格坯料→上料→加熱→出鋼→粗軋(電動(dòng)側(cè)壓立輥軋機(jī)+含除鱗的二輥可逆軋機(jī))→切頭(固定剪)→精軋(立輥軋機(jī)+2臺(tái)二輥水平軋機(jī)+立輥軋機(jī)+ 6臺(tái)四輥水平軋機(jī))→扭轉(zhuǎn)、蛇振→平板輸送、冷卻→夾送、切頭(尾)→立式張力卷取→輸卷及撥卷→打包、標(biāo)記→集卷→入庫。

改造前650 mm熱帶鋼生產(chǎn)線工藝平面布置簡(jiǎn)圖見圖1。

1.2 改造后650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線簡(jiǎn)況

改造后的650 mm熱軋窄帶鋼年生產(chǎn)80萬噸熱軋帶鋼卷。原料為(150～180)mm×(300～570)mm×6 000 mm連鑄坯，最大坯重為4.65 t。中間坯厚度為22 mm～45 mm，寬度為300 mm～580 mm。成品產(chǎn)品：厚度為1.2 mm～13 mm，寬度為300 mm～580 mm， 鋼卷外徑最大為1 450 mm 、最小為800 mm。生產(chǎn)鋼種：普通碳素鋼、低合金高、優(yōu)質(zhì)碳素鋼、汽車大梁鋼、工具鋼、彈簧鋼、電工用熱軋硅鋼。

生產(chǎn)工藝流程：合格坯料→上料→加熱→出鋼→粗軋(AWC立輥軋機(jī)+含除鱗的二輥可逆軋機(jī))→切頭(轉(zhuǎn)鼓式飛剪) →精軋(立輥軋機(jī)+2臺(tái)二輥水平軋機(jī)+立輥軋機(jī)+ 6臺(tái)四輥水平軋機(jī))→層流冷卻 (輸出輥道輸送)→ 側(cè)導(dǎo)對(duì)中→夾送輥→臥式地下卷取機(jī)卷取→卸卷翻卷小車將鋼卷從卷取機(jī)上卸下并翻成立卷→ 1、2號(hào)升降鞍座→由1、2號(hào)運(yùn)卷小車將鋼卷從升降鞍座處取下并抬升到地面運(yùn)至→橫移小車上→由步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)接卷→運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)輸輥道上→運(yùn)輸輥道將鋼卷輸送到車間慢速輥道上→打包、標(biāo)記→集卷→入庫。

1—加熱爐 2—粗除鱗 3—CL立輥軋機(jī) 4—CP二輥軋機(jī) 5—固定剪 6—精除鱗 7—JL1立輥軋機(jī) 8—JP1-JP2二輥軋機(jī) 9— JL2立輥軋機(jī) 10—JP3-JP8四輥軋機(jī) 11—扭轉(zhuǎn)導(dǎo)槽 12—分叉裝置 13—立式送料輥 14—蛇形振蕩器 15—平板運(yùn)輸機(jī) 16—夾送輥 17—立式液壓剪 18—五輥張力矯直機(jī) 19—立式卷取機(jī) 20—輥道圖1 改造前650mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線工藝平面布置圖Figure 1 Technical plan of 650 mm hot rolling narrow strip production line before reconstruction

1—加熱爐 2—粗除鱗 3—CL立輥軋機(jī) 4—CP二輥軋機(jī) 5—轉(zhuǎn)鼓式飛剪 6—精除鱗 7—JL1立輥軋機(jī) 8—JP1-JP2二輥軋機(jī) 9— JL2立輥軋機(jī) 10—JP3-JP8四輥軋機(jī) 11—層流冷卻裝置 12—卷取機(jī)圖2 改造后650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)工藝平面布置圖Figure 2 Technical plan of 650 mm hot rolling narrow strip production line after reconstruction

改造后650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)工藝平面布置簡(jiǎn)圖見圖2。

2 二重改造的重點(diǎn)設(shè)備參數(shù)、結(jié)構(gòu)選型及特點(diǎn)

2.1 切頭飛剪

2.1.1 技術(shù)參數(shù)

切頭飛剪的技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 切頭飛剪的技術(shù)參數(shù)Table 1 Technical parameters of crop shear

2.1.2 結(jié)構(gòu)選型及特點(diǎn)

切頭飛剪為轉(zhuǎn)鼓式飛剪，由電機(jī)通過減速機(jī)和傳動(dòng)軸驅(qū)動(dòng)下轉(zhuǎn)鼓轉(zhuǎn)動(dòng)，上下轉(zhuǎn)鼓兩端的同步齒輪帶動(dòng)上轉(zhuǎn)鼓同步轉(zhuǎn)動(dòng)。上下轉(zhuǎn)鼓通過其兩端的雙列圓柱滾動(dòng)軸承安裝在機(jī)架的軸承孔內(nèi)，與機(jī)架形成一個(gè)整體。每根轉(zhuǎn)鼓上均安裝有兩把剪刃，其相對(duì)相位角差為180°。每個(gè)剪刃由液壓彈簧夾緊缸通過楔塊將其緊固在轉(zhuǎn)鼓上，以便實(shí)現(xiàn)剪刃的在線快速更換。每對(duì)刀片的重疊量可以通過轉(zhuǎn)鼓上的墊片調(diào)整，側(cè)隙由刀片調(diào)整機(jī)構(gòu)手動(dòng)實(shí)現(xiàn)。切頭剪刃為弧形，以獲得舌形帶頭，切尾剪刃為直刃。

2.2 層流冷卻裝置

2.2.1 技術(shù)參數(shù)

層流冷卻裝置的技術(shù)參數(shù)見表2。

表2 層流冷卻裝置的技術(shù)參數(shù)Table 2 Technical parameters of laminar flow cooling apparatus

2.2.2 結(jié)構(gòu)選型及特點(diǎn)

層流冷卻裝置采用高位水箱供水。冷卻區(qū)段總計(jì)13組，每個(gè)組設(shè)有一個(gè)翻轉(zhuǎn)液壓缸，在進(jìn)行檢修時(shí)可以將設(shè)置于輥道上方的上噴單元的框架向上方擺動(dòng)打開，讓出輥道上方的空間，下噴單元安裝在輥道架上。每個(gè)粗調(diào)區(qū)有4根上集管，12根下集管，每根上集管(即1個(gè)上冷卻單元)對(duì)應(yīng)3根下集管(即1個(gè)下冷卻單元)。粗調(diào)區(qū)每根上集管有兩排U型管，每根下集管有一排直型管；每個(gè)精調(diào)區(qū)有8根上集管，8根下集管，每根上集管(即1個(gè)上冷卻單元)對(duì)應(yīng)1根下集管(即1個(gè)下冷卻單元)。精調(diào)區(qū)每根集管有一排U型管，每根下集管有一排直型管。各區(qū)流量可通過手動(dòng)閥預(yù)先調(diào)節(jié)，粗調(diào)區(qū)和精調(diào)區(qū)的上、下冷卻單元是一一對(duì)應(yīng)的，可上下一起聯(lián)動(dòng)控制，也可分開單獨(dú)控制。

2.3 1、2號(hào)卷取機(jī)及1、2號(hào)夾送輥

2.3.1 技術(shù)參數(shù)

1、2號(hào)卷取機(jī)及1、2號(hào)夾送輥的技術(shù)參數(shù)見表3。

表3 1、2號(hào)卷取機(jī)及1、2號(hào)夾送輥的技術(shù)參數(shù)Table 3 Technical parameters of No.1&2 coiler and No.1&2 pinch roll

2.3.2 結(jié)構(gòu)選型及特點(diǎn)

卷取機(jī)為全液壓四助卷輥地下卷取機(jī)，具有自動(dòng)踏步控制(AJC)功能。卷筒采用了四棱錐柱銷連桿式的結(jié)構(gòu)，電機(jī)通過萬向接軸直接驅(qū)動(dòng)助卷輥旋轉(zhuǎn)， 助卷輥安裝在助卷臂上，每個(gè)助卷輥由1個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)使其擺動(dòng)打開閉合， 卷筒外支撐架由2個(gè)液壓缸驅(qū)動(dòng)使其擺動(dòng)打開閉合。

夾送輥機(jī)架上部為擺臂裝置，上夾送輥為空心結(jié)構(gòu)，把合在擺臂上，由液壓缸調(diào)整上輥開口度。擺臂外側(cè)面設(shè)置有平衡缸消除主軸承座軸承的間隙，減小帶鋼頭部進(jìn)入夾送輥時(shí)對(duì)上輥軸承的沖擊。下夾送輥為實(shí)心輥，軸承座鑲嵌在機(jī)架內(nèi)。上輥與下輥呈偏心布置，保證上輥壓住帶鋼時(shí)，帶鋼頭部向下彎曲，引導(dǎo)帶鋼順利進(jìn)入卷取機(jī)。上夾送輥由電機(jī)通過減速機(jī)及接軸傳動(dòng)，下夾送輥由電機(jī)通過接軸直接傳動(dòng)。在夾送輥入口側(cè)設(shè)有實(shí)心壓輥，引導(dǎo)帶鋼進(jìn)入夾送輥，并保護(hù)上輥裝配不受帶尾損傷，壓輥由電機(jī)通過減速機(jī)及接軸傳動(dòng)。在下夾送輥裝配的下方布置標(biāo)高調(diào)整裝置，用于調(diào)整下輥輥面標(biāo)高。

3 二重改造設(shè)備的優(yōu)化

3.1 采用轉(zhuǎn)鼓式飛剪

改造后的切頭飛剪采用轉(zhuǎn)鼓式飛剪，用于剪切運(yùn)動(dòng)著的精軋坯料，切去溫度低和形狀不規(guī)則的頭尾，減少精軋和卷取的卡鋼事故，使成品鋼卷有良好的頭尾。這種飛剪有別于傳統(tǒng)熱軋窄帶鋼軋機(jī)使用的固定停剪，工作效率高，能有效減少中間坯溫降。剪切時(shí)剪刃不是垂直切入金屬，從而可保持良好的中間坯切口斷面。

3.2 精軋機(jī)后設(shè)置層流冷卻裝置

改造后在精軋機(jī)后設(shè)置層流冷卻裝置，能根據(jù)帶鋼厚度、鋼種及軋制速度，控制開啟的噴水組數(shù)和調(diào)節(jié)水量，將帶鋼由終軋溫度冷卻至所要求的卷取溫度，控制帶鋼的冶金特性，以獲得均勻冷卻的帶卷。而傳統(tǒng)窄帶鋼經(jīng)過扭轉(zhuǎn)導(dǎo)板將帶鋼翻轉(zhuǎn)90°后，通過蛇形振蕩器運(yùn)送帶鋼在平板運(yùn)輸機(jī)上一邊行走、一邊冷卻，采用自然冷卻或風(fēng)冷等手段，這種布置雖然能縮短精軋機(jī)和卷取機(jī)之間的距離，但帶鋼冷卻不均勻，不能很好地達(dá)到產(chǎn)品要求的力學(xué)性能和卷取溫度，不利于下游產(chǎn)品使用。同時(shí)在帶鋼進(jìn)入卷取機(jī)夾送輥前，往往需要人工夾持帶鋼頭部送入，不利于生產(chǎn)的安全規(guī)范。

3.3 采用臥式全液壓四助卷輥卷取機(jī)取代了傳統(tǒng)窄帶鋼立式卷取機(jī)

改造后的卷取機(jī)為全液壓四助卷輥地下卷取機(jī)，具有自動(dòng)踏步控制(AJC)功能。自動(dòng)踏步控制的優(yōu)點(diǎn)是：防止帶頭沖擊助卷輥；防止帶頭被擦傷；采用恒張力卷取，保證帶鋼頭幾圈卷取質(zhì)量；降低卷取時(shí)噪音；減少卷取時(shí)產(chǎn)生的震動(dòng)。

卷取機(jī)改造后可使用連軋連卷控制技術(shù)，節(jié)奏較快，通過精軋機(jī)、輸出輥道、夾送輥和卷取機(jī)速度匹配，建立一定張力關(guān)系，保證帶卷順利輸送和卷取，還有助于拓寬熱軋窄帶鋼的產(chǎn)品范圍，產(chǎn)品范圍可以延伸到低溫卷取的鋼種，還可以生產(chǎn)附加值較高的彈簧鋼、工具鋼、不銹鋼等。

改造后的卷取機(jī)為臥式卷取機(jī)，臥式卷取機(jī)與傳統(tǒng)立式卷取機(jī)相比，帶卷表面質(zhì)量明顯提高。臥式卷取前帶鋼運(yùn)行過程中不會(huì)與輥道形成磨擦，邊部缺陷減少了，帶卷的卷形質(zhì)量明顯提高。在卷取過程中由于始終受張力作用，帶卷比較細(xì)密，不易出現(xiàn)松卷和倒卷的問題。臥式卷取的卷重明顯增加，由于卷取趨于合理，成品帶卷的卷重

明顯大于立式卷取。臥式卷取的成卷率比較高，好的能達(dá)到98%左右。

傳統(tǒng)窄帶鋼由于大部分軋制帶鋼厚度在3.0 mm以上，寬度在300 mm以內(nèi)，因此帶鋼出精軋機(jī)后，需由扭轉(zhuǎn)導(dǎo)槽翻轉(zhuǎn)90°、經(jīng)分叉裝置、蛇形振蕩器運(yùn)送到平板運(yùn)輸機(jī)上冷卻，而后由立式卷取機(jī)卷取。帶鋼在扭轉(zhuǎn)導(dǎo)槽上同時(shí)扭轉(zhuǎn)和彎轉(zhuǎn)，會(huì)導(dǎo)致軋件頭部側(cè)彎和跑鋼。分叉裝置緊鄰扭轉(zhuǎn)導(dǎo)槽后的送料輥，送料輥咬入沖擊和運(yùn)轉(zhuǎn)振動(dòng)很容易卡住帶鋼頭部，造成堆鋼。平板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)行速度慢與精軋機(jī)不匹配，也易產(chǎn)生帶鋼堆積。

4 結(jié)束語

650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線已于2013年5月完成改造，通過對(duì)帶鋼層流冷卻溫度控制、卷取張力控制，成功實(shí)現(xiàn)熱軋窄帶鋼的臥式卷取，帶卷的表面質(zhì)量、卷形及允許塔形量均達(dá)到了設(shè)計(jì)要求。目前我國(guó)熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線大部分還是傳統(tǒng)窄帶，設(shè)備陳舊、工藝落后、存在很大的安全隱患，生產(chǎn)的產(chǎn)品品種單一、質(zhì)量差、產(chǎn)量低、對(duì)環(huán)境污染比較嚴(yán)重，需要大量改造。該650 mm熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線的成功改造將會(huì)成為熱軋窄帶鋼生產(chǎn)線升級(jí)改造的一個(gè)樣板，能極大地提高熱軋窄帶鋼產(chǎn)品質(zhì)量，拓寬熱軋窄帶鋼的產(chǎn)品生產(chǎn)品種，降低能耗，滿足環(huán)保安全的要求。

[1] 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)熱軋板帶學(xué)術(shù)委員會(huì).中國(guó)熱軋寬帶鋼軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)[M]，北京；冶金工業(yè)出版社，2002.