高速棒材生產(chǎn)線的開(kāi)發(fā)及應(yīng)用

何琴琴

高速棒材技術(shù)是為增加產(chǎn)品的多樣性及生產(chǎn)靈活性，新建以小規(guī)格棒材為主的生產(chǎn)線，利用高速精軋機(jī)組及高速上鋼系統(tǒng)來(lái)生產(chǎn)棒材的新工藝、新技術(shù)。通常高速棒材產(chǎn)品范圍確定為（Φ6～Φ14）mm，Φ16mm以上可以采用輥道加裙板制動(dòng)上冷床。

小規(guī)格棒材高速軋制工藝一般是使用1組精軋機(jī)組，或者是雙線帶切分的2組精軋機(jī)組生產(chǎn)小規(guī)格棒材，同時(shí)保留傳統(tǒng)的裙板上鋼裝置生產(chǎn)大規(guī)格棒材，實(shí)現(xiàn)多品種交叉生產(chǎn)，因此其產(chǎn)線產(chǎn)品范圍可以擴(kuò)大到（Φ6～Φ50）mm。

1.高速棒材軋制工藝及產(chǎn)線布置

高速棒材生產(chǎn)線的工藝布置與常規(guī)棒材生產(chǎn)線沒(méi)有本質(zhì)區(qū)別，只是在常規(guī)棒材軋機(jī)后增加一組高線精軋機(jī)組及高速上鋼系統(tǒng)（水冷裝置、高速分段飛剪、夾尾制動(dòng)裝置、高速上冷床裝置等設(shè)備）。軋機(jī)由粗軋機(jī)組、中軋機(jī)組、精軋機(jī)組以及高線精軋機(jī)組組成，各企業(yè)引入的高線精軋機(jī)組數(shù)量不盡相同。

高速棒材典型的布置形式有兩種：?jiǎn)尉€高速棒材、雙線帶切分的高速棒材。

1.1 單線高速棒材

單線高速棒材通常與大規(guī)格棒材單線軋制工藝相結(jié)合來(lái)布置，這種工藝布置將棒材的產(chǎn)品范圍擴(kuò)大到（Φ6～Φ50）mm，年產(chǎn)量在60萬(wàn)噸左右。

棒材單線軋制在連續(xù)布置的粗、中、精軋機(jī)組（高速精軋機(jī)組）完成軋制后。對(duì)于軋制速度小于等于18m/s的（Φ16～Φ50）mm規(guī)格棒材，采用裙板制動(dòng)上冷床，低速倍尺飛剪分段。對(duì)于軋制速度小于等于50m/s的（Φ6～Φ14）mm規(guī)格棒材，采用雙通道（雙導(dǎo)槽）高速上冷床系統(tǒng)生產(chǎn)，通過(guò)轉(zhuǎn)轍器將軋件導(dǎo)入到剪切位，倍尺剪切采用高速圓盤(pán)飛剪（連續(xù)運(yùn)行制），圓盤(pán)剪后，作業(yè)線變?yōu)殡p線，夾尾制動(dòng)器使棒材制動(dòng)之后準(zhǔn)確進(jìn)入轉(zhuǎn)轂或“C”型輸送器，落入冷床。

部分高速棒材產(chǎn)線則是利用原有高線的軋線設(shè)備新增棒材生產(chǎn)所需精整、收集設(shè)備。保留原高線的生產(chǎn)能力，根據(jù)需要可以選擇生產(chǎn)高線、高棒或者普棒。當(dāng)生產(chǎn)直條棒材時(shí)，生產(chǎn)線采用單線軋制，根據(jù)產(chǎn)品規(guī)格的不同從精軋機(jī)或高線精軋機(jī)組出成品，然后進(jìn)入不同的上冷床系統(tǒng)。這種產(chǎn)線也被稱(chēng)作高速棒線材復(fù)合生產(chǎn)線。

酒泉鋼鐵公司及馬鋼二鋼軋的高速棒材生產(chǎn)線均是利用原高速線材軋機(jī)改造的，軋制Φ8mm棒材最大速度達(dá)到40m/s。

1.2 雙線帶切分的高速棒材

雙線帶切分的高速棒材布置形式采用小規(guī)格棒材高速軋制工藝與切分軋制工藝相結(jié)合的布置工藝。這種工藝布置適用于生產(chǎn)（Φ6～Φ50）mm的棒材,年產(chǎn)量在100萬(wàn)噸左右。見(jiàn)圖1。

圖1 雙線帶切分的生產(chǎn)線布置示意圖

（Φ6-Φ14）mm規(guī)格棒材兩線切分軋制，在預(yù)精軋機(jī)架最后一架完成小規(guī)格棒材切分軋制后，再在獨(dú)立設(shè)置的4～10道次高速精軋機(jī)組上完成雙線，然后分別通過(guò)兩套獨(dú)立的雙通道（雙導(dǎo)槽）系統(tǒng)高速輸送到冷床。通過(guò)這種方式，可大幅度提高設(shè)備生產(chǎn)能力。

這種方式全線軋機(jī)在22架以上，具體數(shù)量根據(jù)坯料及成品規(guī)格確定。對(duì)于軋制速度小于等于18m/s的（Φ16～Φ50）mm規(guī)格棒材及軋制速度小于等于50m/s的（Φ6～Φ14）mm規(guī)格棒材采用與上述單線高速棒材同樣的方式上冷床。

這種工藝布置的特點(diǎn)是小時(shí)產(chǎn)量高, 但與傳統(tǒng)工藝布置相比設(shè)備投資偏高，此外由于軋件切分后為雙線軋制，因此對(duì)設(shè)備的操作調(diào)整及控制難度較大。

2.高速棒材關(guān)鍵設(shè)備組成

高速棒材關(guān)鍵設(shè)備組成為：高速棒材精軋機(jī)、夾送輥、分段飛剪、冷床高速上鋼系統(tǒng)。

軋制速度的提高給軋件的倍尺剪切、上冷床等工序帶來(lái)一系列困難。因此，需要在水冷裝置后配備高速上鋼系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)小規(guī)格直條棒材單根高速軋制后的準(zhǔn)確分段、快速制動(dòng)以及順利卸料上冷床。

國(guó)內(nèi)外針對(duì)棒材冷床高速上鋼瓶頸問(wèn)題采用了多種方法，最成功的是上個(gè)世紀(jì)70年代，達(dá)涅利開(kāi)發(fā)的“高速雙通道”輸送系統(tǒng)HTC（High-speed Twin Channel）和西馬克雙轉(zhuǎn)轂高速上鋼系統(tǒng)HSD(Hihg Speed Delivery），軋件的最高速度可達(dá)50m/s，代表著世界最高水平的高速棒材生產(chǎn)技術(shù)。兩者的技術(shù)原理和設(shè)備組成基本相同，主要由碎斷剪、高速飛剪、夾尾裝置、雙通道卸料裝置組成。既適用新建棒材軋機(jī)，也可以方便地用于現(xiàn)有軋機(jī)改造和擴(kuò)建。

該系統(tǒng)特別適用于高效棒材軋機(jī)，從高速精軋機(jī)組出來(lái)的棒材，通過(guò)平穩(wěn)制動(dòng)，可將（Φ6～Φ40）mm直徑棒材以高達(dá)50m/s的精軋速度平穩(wěn)地輸出；既適用于單線軋制，也適用于雙線切分軋制。在雙線軋制Φ8mm直徑小規(guī)格棒材時(shí)，小時(shí)生產(chǎn)能力超過(guò)100t/h。

3.國(guó)內(nèi)外高速棒材生產(chǎn)線的典型應(yīng)用

3.1 國(guó)外高速棒材生產(chǎn)線現(xiàn)狀

目前，小規(guī)格棒材生產(chǎn)技術(shù)在希臘、西班牙、土耳其、英國(guó)等世界各地得到了很好應(yīng)用。如安塞樂(lè)米塔爾高棒、阿爾及利亞綜合鋼廠高棒、韓國(guó)東國(guó)制鋼Incheon鋼廠高棒、泰國(guó)泰龍高棒等。見(jiàn)表1。

表1 國(guó)外已建成的部分高速棒材生產(chǎn)線

3.2 國(guó)內(nèi)高速棒材生產(chǎn)線現(xiàn)狀

我國(guó)小規(guī)格高速棒材工程建設(shè)始于21世紀(jì)，目前尚屬起步階段，在國(guó)內(nèi)的建設(shè)較少，已經(jīng)建成的產(chǎn)線僅十余條。

21世紀(jì)初期建設(shè)的馬鋼、酒鋼、三安鋼鐵等高速棒材生產(chǎn)線，其關(guān)鍵設(shè)備均引進(jìn)國(guó)外技術(shù)。

近幾年，雖然國(guó)內(nèi)中冶京誠(chéng)、中傳首高、中鋼設(shè)備、中冶華天等相關(guān)企業(yè)開(kāi)展了高速棒材相關(guān)技術(shù)和裝備的研究，開(kāi)發(fā)了“中冶京誠(chéng)全套柔性化高速棒材技術(shù)及裝備”、“中傳首高具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的棒材單線高速生產(chǎn)裝備與技術(shù)”等，但應(yīng)用不多。

2017年，中冶京誠(chéng)全套柔性化45m/s高速棒材技術(shù)與裝備在山西晉城福盛鋼鐵有限公司得到首次應(yīng)用。后續(xù)，本鋼北營(yíng)、玉昆鋼鐵、新余鋼鐵、泰國(guó)Millcon鋼鐵等企業(yè)均成功應(yīng)用了該技術(shù)成果。

同年中傳首高開(kāi)發(fā)的棒材單線高速生產(chǎn)裝備與技術(shù)也在盛隆冶金順利投產(chǎn)，采用單線高速生產(chǎn)工藝，最高設(shè)計(jì)速度40m/s。坯料規(guī)格為160mm×160mm×10500mm，主要產(chǎn)品為（Φ12～Φ16）mm螺紋鋼。

2020年中鋼設(shè)備為漣鋼設(shè)計(jì)的雙高棒生產(chǎn)線順利投產(chǎn)，屬于全國(guó)首條已投產(chǎn)的國(guó)產(chǎn)化雙高棒生產(chǎn)線。此前，中鋼設(shè)備已為阿爾及利亞綜合鋼廠安裝了兩條切分雙線高速棒材生產(chǎn)線。

隨著工藝技術(shù)的成熟和產(chǎn)線裝備國(guó)產(chǎn)化的推進(jìn)，近幾年，我國(guó)高速棒材的建設(shè)明顯增多。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)已建成和正在建設(shè)的部分高速棒材生產(chǎn)線見(jiàn)表2。

表2 我國(guó)已建成、正在建設(shè)、擬建的高速棒材生產(chǎn)線

4.結(jié)語(yǔ)

棒材生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展到今天已經(jīng)非常成熟，切分軋制由于成倍提高了軋機(jī)的輸入斷面，大大提高了軋機(jī)生產(chǎn)能力，在棒材生產(chǎn)中被廣泛應(yīng)用。切分軋制可用于生產(chǎn)（Φ10～Φ22）mm直徑圓鋼和螺紋鋼棒材。在目前國(guó)內(nèi)外的棒材標(biāo)準(zhǔn)中，規(guī)定棒材產(chǎn)品規(guī)格下限為Φ6mm。

高速棒材生產(chǎn)線是市場(chǎng)針對(duì)小規(guī)格棒材的需求，針對(duì)當(dāng)前小規(guī)格螺紋鋼生產(chǎn)存在的問(wèn)題而推出的一種工藝路線。隨著我國(guó)建筑業(yè)的快速發(fā)展和鋼材強(qiáng)度的顯著提高，低強(qiáng)度的鋼筋正逐漸淘汰，小規(guī)格熱軋鋼筋逐漸取代冷軋鋼筋，Φ12mm以下的小規(guī)格鋼筋需求量越來(lái)越大，應(yīng)其實(shí)用范圍也越來(lái)越廣泛。

利用高速線材精軋機(jī)的高軋制速度，以及其后的高速上鋼系統(tǒng)的快速制動(dòng)（包括高速飛剪，尾部制動(dòng)器及其后的高速上冷床機(jī)構(gòu)），用來(lái)生產(chǎn)小規(guī)格直條棒材的高速棒材生產(chǎn)線，其最大終軋速度可達(dá)50m/s，可以生產(chǎn)最小規(guī)格Φ6mm的直條棒材。同時(shí)，高速棒材技術(shù)也較好地彌補(bǔ)了切分軋制及高線盤(pán)卷在生產(chǎn)小規(guī)格螺紋鋼時(shí)兩種軋制工藝的缺點(diǎn)，避免了使用高線盤(pán)圓引起的麻煩及浪費(fèi)，減少了切分軋制引起的表面質(zhì)量不高以及故障偏多、成材率偏低的缺陷，擴(kuò)大了棒材產(chǎn)品的生產(chǎn)范圍，使產(chǎn)量得到均衡，實(shí)現(xiàn)了控軋控冷，降低了事故率，提高了材料金屬收得率，改善了產(chǎn)品質(zhì)量，提高了設(shè)備MUF(軋機(jī)利用系數(shù)），降低了備件消耗等，很好地滿足了市場(chǎng)對(duì)小規(guī)格直條棒材的需求，提高了產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，是長(zhǎng)材裝備技術(shù)的重大突破。