不銹鋼DRAPL 線軋機(jī)段速度及活套量計(jì)算

董偉明，曹永明

如今，冷連軋機(jī)軋制不銹鋼技術(shù)已經(jīng)比較成熟，越來(lái)越多的企業(yè)選擇使用連軋生產(chǎn)不銹鋼產(chǎn)品。

采用連軋生產(chǎn)不銹鋼，投資少、成材率高、生產(chǎn)節(jié)奏快、運(yùn)行成本低，已成為不銹鋼冷軋生產(chǎn)的發(fā)展趨勢(shì)。區(qū)別于傳統(tǒng)連軋及退火酸洗機(jī)組，20 世紀(jì)90 年代國(guó)際上新開發(fā)的直接軋制退火酸洗機(jī)組能夠?qū)彳埐讳P鋼原料卷經(jīng)過(guò)連續(xù)軋制、退火、酸洗生產(chǎn)出合格的冷軋不銹鋼帶，有效降低生產(chǎn)成本，滿足市場(chǎng)需求。

1 機(jī)組整體方案

某軋鋼廠新850 mm 十八輥三機(jī)架冷軋連續(xù)退火酸洗機(jī)組，在常溫狀態(tài)下將材質(zhì)為200 系、300系，最大厚度2.4 mm、寬度≤750 mm 的不銹鋼熱軋卷經(jīng)過(guò)連續(xù)軋制、退火、酸洗生產(chǎn)出多種規(guī)格的帶卷（見表1，圖1）。

圖1 不銹鋼DRAPL 機(jī)組工藝流程圖

表1 產(chǎn)品大綱

1.1 工藝過(guò)程概述

（1） 入口段

熱軋不銹鋼鋼卷通過(guò)天車吊至入口鋼卷鞍座上，人工拆除捆帶；由鋼卷車將鋼卷鞍座送至開卷機(jī)上卷；為縮短等待時(shí)間，機(jī)組入口設(shè)兩臺(tái)開卷機(jī)（帶CPC） 交替開卷。

通過(guò)開卷機(jī)、導(dǎo)板臺(tái)，引出帶鋼頭部送入五輥矯直機(jī)矯直頭部。隨后，由切頭剪切除帶鋼頭部或尾部的超差部分。切頭剪后設(shè)有廢料收集裝置，用于將最大長(zhǎng)度1.0 m 的頭尾超差部分收集后運(yùn)往線外。

帶頭進(jìn)入焊機(jī)后和前一鋼卷的帶尾焊在一起。焊后在焊縫兩端沖切月牙彎，使兩卷帶鋼之間平滑過(guò)渡，保證焊縫順利通過(guò)后面的設(shè)備。在焊機(jī)C型架前后各設(shè)2 套側(cè)導(dǎo)對(duì)中裝置。同時(shí)，為了方便焊機(jī)操作，在焊機(jī)前后設(shè)有起套裝置。

焊接完畢后，入口段設(shè)備同時(shí)加速到充套速度進(jìn)行充套，入口活套充滿后，入口段速度降至軋機(jī)段速度運(yùn)行。設(shè)置入口活套的目的是確保在入口段換卷焊接時(shí)軋機(jī)段能夠連續(xù)軋制。與此同時(shí)，另一套入口開卷設(shè)備完成下一卷帶鋼的開卷準(zhǔn)備工作，以便在短時(shí)間內(nèi)完成焊接，保證機(jī)組連續(xù)運(yùn)行。入口活套和焊機(jī)之間設(shè)置張力輥，用于控制開卷和活套內(nèi)的張力，在張力輥之后設(shè)置1 套糾偏裝置，保證帶鋼進(jìn)入地下入口活套時(shí)不跑偏。

入口活套內(nèi)共設(shè)有3 套糾偏裝置，在出口設(shè)1套糾偏裝置以確保帶鋼在活套內(nèi)對(duì)中；在軋機(jī)入口設(shè)一套雙輥糾偏裝置，確保帶鋼對(duì)中進(jìn)入軋機(jī)。入口活套共六層，由1 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?；钐总囆谐?0 m，總套量約540 m?；钐撞捎酶S托輥小車。

（2） 軋機(jī)段

主要由焊縫檢測(cè)儀、張力輥、測(cè)厚儀、張力計(jì)、測(cè)速編碼器、3 機(jī)架連軋機(jī)、換輥車及脫脂段等組成。

通過(guò)測(cè)厚儀、張力計(jì)、軋機(jī)AGC 聯(lián)合動(dòng)作，可自動(dòng)調(diào)節(jié)壓下量；軋機(jī)依據(jù)輥徑和軋制線高度設(shè)定目標(biāo)值自動(dòng)調(diào)整軋制線高度；依靠各軋機(jī)間測(cè)速編碼器測(cè)得的進(jìn)口和出口速度來(lái)控制帶鋼軋制速度；依據(jù)由各軋機(jī)電機(jī)的轉(zhuǎn)矩回饋間接控制各段帶鋼的張力或通過(guò)張力計(jì)回饋直接控制帶鋼張力；以軋機(jī)壓下率、輥縫、厚度測(cè)量、進(jìn)出口速度回饋及質(zhì)量秒流量實(shí)現(xiàn)厚度自動(dòng)控制；通過(guò)軋機(jī)機(jī)架傾斜、中間輥抽動(dòng)和正負(fù)彎輥控制板形。3 架軋機(jī)均采用推上AGC 系統(tǒng)，軋制線調(diào)整裝置設(shè)置在機(jī)架頂部。當(dāng)焊縫檢測(cè)儀檢測(cè)到焊縫時(shí)，軋機(jī)段減張、減速使焊縫通過(guò)。為防止軋機(jī)出口張力輥組打滑，在軋機(jī)出口設(shè)置脫脂段，清除帶鋼表面殘留的乳化液殘油。

（3） 軋機(jī)活套段（爐前活套段）

軋機(jī)段之后設(shè)有軋機(jī)活套，在軋機(jī)活套的入口、中部和出口設(shè)有糾偏裝置，保證帶鋼連續(xù)對(duì)中運(yùn)行?；钐字笤O(shè)有張力輥組，用于控制爐區(qū)和活套內(nèi)的張力。在爐子入口設(shè)有張力計(jì)輥，對(duì)爐子內(nèi)的張力進(jìn)行直接控制。軋機(jī)活套共六層，由1 臺(tái)卷?yè)P(yáng)機(jī)驅(qū)動(dòng)?；钐总囆谐?45 m，總套量約870 m，活套采用跟隨托輥小車。

（4） 工藝段

由退火爐、冷卻段、糾偏輥、張力輥、張力計(jì)、破磷機(jī)、拋丸機(jī)及混酸酸洗、最終沖洗及干燥等組成。

（5） 出口段

在酸洗段后設(shè)有出口活套，在出口活套的入口、中部和出口設(shè)有糾偏裝置及張力輥，保證帶鋼連續(xù)對(duì)中運(yùn)行?；钐总囆谐檀蠹s125 m，總套量約750 m?；钐撞捎酶S托輥小車。

在焊縫通過(guò)出口糾偏、轉(zhuǎn)向后進(jìn)入質(zhì)量檢查室對(duì)板帶進(jìn)行檢測(cè)，然后經(jīng)轉(zhuǎn)向張力輥進(jìn)入出口分切剪。

分切后的帶鋼尾部通過(guò)轉(zhuǎn)向夾送輥在卷取機(jī)壓輥配合下，在卷取機(jī)上成卷。出口鋼卷小車將鋼卷從卷筒上卸下，運(yùn)送到出口鋼卷鞍座上。

機(jī)組出口設(shè)有1 臺(tái)卷取機(jī)，卷取后設(shè)置2 個(gè)鋼卷鞍座及1 個(gè)稱重鞍座。

1.2 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)

2 工藝方案設(shè)計(jì)

各區(qū)域的運(yùn)行速度及活套量是保證全線穩(wěn)定正常運(yùn)行的重要參數(shù)，同時(shí)，在滿足功能的條件下，為了盡可能使全線配置合理，應(yīng)盡可能減小電機(jī)功率和活套量，最大程度減少區(qū)域設(shè)備的加減速動(dòng)作和設(shè)備故障，提高生產(chǎn)效率，保證全線穩(wěn)定運(yùn)行。為此，本文針對(duì)本機(jī)組軋機(jī)段速度及活套量等工藝參數(shù)詳細(xì)分析計(jì)算。

該處理線的核心是加熱爐，所以必須以加熱爐做為基準(zhǔn)，分別向前、向后確定各區(qū)域的速度與活套量（見圖2）。

圖2 連軋機(jī)與爐區(qū)速度平衡圖

首先，筆者根據(jù)產(chǎn)品大綱中帶卷的平均規(guī)格計(jì)算機(jī)組的平均生產(chǎn)能力，然后根據(jù)計(jì)算的機(jī)組平均速度確定退火爐的平均TV 值，根據(jù)實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及考慮產(chǎn)能擴(kuò)充或品種規(guī)格擴(kuò)充等因素修正TV=180 m/min·mm。

連軋機(jī)出口速度應(yīng)滿足在連軋機(jī)停車換輥期間，退火爐能穩(wěn)速運(yùn)行，即在下一個(gè)焊縫到達(dá)軋機(jī)入口時(shí)，可以將爐前活套充滿。筆者按產(chǎn)品大綱選取典型規(guī)格寬度B=650 mm，入口厚度T=2.0 mm，軋機(jī)出口厚度T=1.2 mm，卷重W=16 t，成品帶鋼長(zhǎng)度S=2 597 m，此時(shí)爐子處理帶材速度為最大vf=TV/1.2=150 m/min。

2.1 充套段

表2 充套段計(jì)算結(jié)果

充套段驗(yàn)證，該段內(nèi)通過(guò)帶長(zhǎng)+充套量應(yīng)等于該時(shí)間內(nèi)以工藝速度通過(guò)的帶長(zhǎng)：

2.2 拉套段

2.3 軋機(jī)出口速度

表3 拉套段計(jì)算結(jié)果

考慮余量后，軋機(jī)出口速度vexcm定為225 m/min，爐前活套長(zhǎng)度定為870 m。

2.4 綜合驗(yàn)證

以上是黑皮軋制連續(xù)退火酸洗機(jī)組中退火速度、軋機(jī)入、出口速度，爐前活套速度及套量的詳細(xì)計(jì)算過(guò)程，酸洗段跟隨爐子運(yùn)行速度vp=vf；機(jī)組其他參數(shù)，如開卷速度、入口活套量、卷取前充套量及卷取速度等均以爐子為核心，向機(jī)組兩側(cè)推導(dǎo)得到，本文不再贅述。

3 結(jié) 語(yǔ)

該連續(xù)退火酸洗生產(chǎn)線工藝方案依托在建項(xiàng)目進(jìn)行全新開發(fā)設(shè)計(jì)，目前已經(jīng)進(jìn)入制造階段，投產(chǎn)后勢(shì)必滿足用戶的產(chǎn)品要求，降低生產(chǎn)成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。