1、兴澄特钢中型型钢轧机特点简析沈建军摘要 介绍了江阴兴澄特钢现代化中型型钢轧机的概况及其主要工艺技术特点。关键词 中型型钢,现代化轧机,技术特点Simple Analysis of the Medium Section Mill Characteristics of XingchengSpecial Iron and Steel CompanyShen Jianjun(XingchengSpecialIron SteelCo.,Jiangyin,214400)Abstract The general situation and main technology characteristics of
2、 the modern medium section mill in Xingcheng Special Iron and Steel Co.are introduced.Keywords medium section mill,modern mill,technology characteristics1 前言由香港中信泰富有限公司和江阴钢厂共同投资 15 亿元人民币兴建的江阴兴澄特种钢铁有限公司是年产能力为 60 万 t 钢,50 万 t 材的现代化短流程钢厂。炼钢系统已于 1997 年 11 月建成投产,该系统包括从德国 DEMAG 引进的 100t 超高功率直流电弧炉,100tLF/V
3、D 精炼炉和 R12m 大方坯连铸机。与炼钢相配套的轧钢系统包括 1 座 126t/h 步进梁式加热炉和从德国 SKET 引进的 1 套 850mm全连续式中型型钢轧机,轧钢系统经过 4 个月的冷调试,也于 1998 年 5 月开始热调试,目前已经投入大批量试生产。该套轧机是国内第 1 条按 90 年代世界先进水平设计建造的中型型钢轧机,可以轧制工字钢、 槽钢、角钢、方钢、圆钢、扁钢、六角钢、H 型钢、T 型钢、U 型钢等十大系列数百个规格的型钢产品。由 SKET 公司设计制造的该轧线工艺设备汇集了目前世界上型钢生产的最先进技术,而由 ANSALDO 公司配套的电控设备和计算机系统,则使轧线生
4、产操作实现了高度自动化。2 工艺和设备概况2.1 车间主要工艺参数该车间的主要工艺设计指标见表 1,表 1 兴澄特钢 850mm 中型轧钢车间主要设计指标项目 设计指标坯料规格/mm 180 180 12000;300 300 12000产品规格/mm工字钢 10#28 #;槽钢 10#25 #;角钢 8#20 #;方钢 40 40100 100;扁钢 78030 150;六角钢 5080;H 型钢 100200;T 型钢 80140;U 型钢18#29 #加热炉能力/t.h-1 冷装 126;热装 150终轧速度/m.s-1 最大 6.0工艺设备总重/t 7000电气设备总容量/kW 400
5、0,其中主传动 162002.2 车间平面布置车间工艺平面布置见图 1。2.3 主轧机性能参数轧线由 16 架短应力线高刚度轧机组成,其中粗轧机组 5 架,中轧机组 6 架,精轧机组 5 架。为了适应多品种生产的要求,轧机型式有水平轧机,立式轧机,和万能轧机 4 种类型,主轧机性能参数见表 2。图 1 兴澄特钢中型轧钢车间平面布置示意图1-热送辊道；2-提升机；3-冷坯上料台；4-称重测长装置；5-步进式加热炉；6-高压水除鳞装置；7-粗轧机组（5 架）；8-摆式剪；9-中轧机组（6 架）；10-1#飞剪；11-1 #冷却线；12-精轧机组（5 架）；13-2 #冷却线；14-2 #飞剪；15
6、-齿条式冷床；16-十辊矫直机；17-链式冷床；18-金属锯锯切线（含 2 台钢锯和 1#定尺机）；19-砂轮锯锯切线（含 2 台砂轮锯和 2#定尺机）；20-链式移送台架；21-1 #堆垛打捆线（含 1 台堆垛机和 2 台打捆机）；22-2 #堆垛打捆线（含 1 台堆垛机和 2 台打捆机）表 2 主轧机性能参数轧辊尺寸/mm 主电机参数机组名称机架号 轧机型式 直径 辊身长 转速/r.min-1 功率 /kW粗轧机组 1V 二辊立式轧机 850/720 1120 01000 7002H 二辊水平轧机 850/720 1120 01000 7003H 二辊水平轧机 850/720 1120 0
7、1000 7004V 二辊立式轧机 850/720 1250 01000 7005H 二辊水平轧机 850/720 1250 01000 10006H 二辊水平轧机 850/720 1250 01000 10007H 二辊水平轧机 850/720 1120 01000 12008H/V 平/立转换轧机 850/720 1120 01000 1200万能 万能平辊/水平平辊 1000/6001120/320 01000 12009U轧机 能平辊 660/600 230/200 万能 万能平辊/水平平辊 1000/6001120/320 01000 120010U轧机 万能平辊 660/600 2
8、30/200 中轧机组11H/V 平/立转换轧机 850/720 1120/320 01000 1000万能 万能平辊/水平平辊 1000600 1120 01000 120012U轧机 万能平辊 660600 320 13H/V 平/立转换轧机 850720 230/200 01000 1000万能 万能平辊/水平平辊 1000600 1120 01000 120014U轧机 万能平辊 660600 230/200 15H/V 平/立转换轧机 850720 1120 01000 1000万能 万能平辊/水平平辊 1000600 1120/320 01000 1200精轧机组16U轧机 万能平
9、辊 660600 230/200 3 主要工艺技术特点3.1 连铸坯直接热装进炉连铸坯切成 12m 定尺后,经热送辊道和提升机输送到+5.3m 轧机平台上,直接送入步进式加热炉加热。连铸坯进炉温度可达 700以上,加热时间可缩短 30%。每吨坯的重油消耗可从装冷坯炉的 38kg 降至 28kg。根据与炼钢连铸的生产节奏平衡,全年连铸坯热装比最高可达 70%,因而可较大幅度地减少能源消耗。此外,采用连铸坯热装实现了真正意义的短流程工艺,从废钢入炉到成品材入库仅需 5h。3.2 灵活的轧机型式可实现棒材和异型材的连续无扭轧制为了满足全连轧生产合金棒材和异型材的需要,在轧机选型时,除了水平轧机和立式
10、轧机外,还选用了平/立可转换轧机和万能轧机两种特殊机型。在生产合金圆钢和六角钢等棒材时,平立转换轧机作立轧机使用（实现无扭轧制）,而生产槽钢,角钢,工字钢等异型材时,作水平轧机使用。万能轧机也可通过更换中间框架从万能轧机转换成二辊水平轧机使用,只有在生产工字钢,H 型钢时才使用万能轧机,这种灵活多变的轧机型式,适于多品种生产,既能生产优质棒材也能生产异型材（包括平行边工字钢,H 型钢等特种型材）,从而使该套轧机具有很宽的产品范围和很强的竞争能力。由于 16 架轧机连续布置,无论棒材和异型材均形成全连续无扭轧制,因而生产效率很高,并能保证优异的成品质量。尤其是连轧异型钢（包括工字梁和 H 型钢）
11、,在国内外都属先进工艺,由于是全连轧,各品种规格的设计平均小时产量达到 100150t,年生产能力实际可达到 70 万 t。3.3 采用快速整体更换机架全线轧机都有备用机架,当需要更换品种时,将准备好的机架放置在自动更换小车上进行快速更换。单个机架的更换只要 25min,全线 16 架轧机的更换时间也只需要 90min。如果需要换槽,则在轧机旁的控制柜操作即可实现轧槽自动更换和精确对中。所有轧机上的液压管路,干油润滑管路和轧辊冷却水管都采用自动对接或快速接头,保证了快速换机架或换槽功能的顺利实现,从而使轧机具有很高的作业率。3.4 采用国内独有的 300mm 大方坯一火成材工艺兴澄特钢的合金钢
12、连铸机可以生产断面达 300mm 300mm 方的连铸坯,从而使该套轧机具有以下明显优势：（1）12m 长的 300mm 方坯,单重达 8t 以上,在该套轧机上可一火轧成 100多个规格的棒材和型材,由于坯料单重大,使切头,切尾大幅度减少,成材率可达96%,定尺率也将达 90%以上。（2）采用 300mm 方大断面连铸坯轧制合金棒材,可以增大压缩比,改善成品的金相组织和物理性能,提高产品质量。目前,国内棒材连轧机所用方坯大都在200mm 方以下,受压缩比限制只能轧制 70mm 以下合金棒材产品。而采用 300mm方坯则在同等压缩比条件下可以轧制 70 120mm 的合金棒材产品,从而扩大了产品
13、规格范围,增强了竞争能力。3.5 采用温控轧制和轧后控冷为生产高性能的合金棒材和其他优质钢材,采用了温控轧制和轧后控冷工艺。（1）在中轧机组后安装有 1#水冷线（3 个冷却段）,采用 1.8MPa 高压水对轧件进行冷却,降低轧件进入精轧机组的温度,控制终轧温度,实现温控轧制。对于合金钢尤其是非调质钢来说,较低的终轧温度可以大幅度提高钢材的力学性能。（2）在精轧机组后安装有 2#水冷线（5 个水冷段）,同样采用 1.8MPa 高压水对终轧后的轧件快速冷却,实现轧后控冷,以改善组织性能。3.6 采用在线外形检测仪和表面质量检测仪在精轧机组后在线安装了 1 套质量控制系统,对终轧后的轧件尺寸精度和表
14、面质量进行自动跟踪检测。外形检测应用激光装置,对轧件的宽度和高度进行测量,精度可达到0.2mm。表面质量检测应用旋转的电磁涡流探头装置,对轧件的表面缺陷进行检测,精度可达到0.3mm。所有检测到的信息都在监控画面上实时显示并自动储存在计算机中,可及时对轧机进行必要的调整。并且轧线计算机系统能自动跟踪轧件的质量信息,防止有缺陷钢材混入正品。该检测系统的投入,使产品质量更有保证。3.7 异型材采用长材在线矫直工艺与普通中型轧钢车间采用离线矫直不同,兴澄特钢 850mm 中型型钢轧机后部精整工序采用了长材在线矫直和连续精整工艺,按设计要求,异型材成品轧件经 2#曲柄剪剪切成 6084m 倍尺后进入齿
15、条式冷床冷却,下冷床温度低于 80,可直接进入十辊矫直机进行矫直。该矫直机具有辊距可调,速度可调,电动压下等功能,并有一套可自动调节的导辊装置。由于矫直精度高（保证值为1.5mm/m）,一般无需回矫,异型材经在线矫直后即在连续精整线上锯切,堆垛,打包,因而大大缩短了生产周期。3.8 采用高速冷锯和砂轮锯锯切定尺锯切线分别采用高速冷锯对异型材锯定尺和用砂轮锯对合金棒材锯定尺。（1）SKET 设计制造的高速冷锯,其钢锯片直径达 1.5m,最大锯切圆周速度达 118m/s,最大进锯速度 100mm/s。采用 0.5MPa 常压水冷却锯片和 10MPa 高压水清除锯屑。由于锯切速度高,属磨削式锯切,因
16、而锯切断面质量好,无飞边毛刺,且噪音相对较低。由于采用冷锯工艺,使整条生产线连续性好,因而提高了生产效率。（2）由奥地利 BRAUN 供货的砂轮锯,是目前国内外用于在线锯切合金棒材的最先进设备。该砂轮锯机的锯片直径达 1.25m,最大锯切圆周速度达 80m/s,最大进锯速度 100mm/s,可以成排锯切 30 100mm 合金圆钢,六角钢,扁钢等品种。采用该种锯机锯切合金棒材,能防止断面产生裂纹,能得到无毛刺且非常平整光滑的端面,特别适用于高合金,高碳钢棒材的生产。3.9 采用自动堆垛和打捆机SKET 设计制造的自动堆垛机,可以实现对异型材产品进行翻转堆垛。用配有磁铁的机械手对槽钢等钢材翻转,
17、成排,码垛直至形成方包。而对于圆钢,六角钢则可简便地收拢成圆包。自动打捆机既可打方包又可打圆包,打捆道次可根据定尺长度自动调节。由于采用了高度自动化的堆垛打捆设备,不仅生产率提高,而且产品包装质量将达到国际一流水平。3.10 全轧线采用了“二级半：计算机控制轧线控制设备包括基础自动化（即一级）,过程控制（即二级）和扩展二级（即二级半）3 个层次的计算机自动控制,实现了高度自动化的操作和管理。（1）基础自动化采用集成化的 AMS 微处理系统,实现各种基本的自动控制功能,如顺序/联锁,逻辑和操作方式。参数设置,级联调,微张力,诊断和报警,数据采集,轧制表管理,优化剪切等,从而为全线自动化奠定了基础
18、。（2）过程控制主要是实现对物料的自动跟踪,生产监督和维修计划管理。二级计算机通过采集基础一级的数据,实时显示生产过程中的实际轧材流程,设备运行情况,记录各种生产数据,自动生成各种生产报表。而对物料的自动跟踪则是二级管理的核心,它可以准确地启动轧批,识别轧批,从而实现生产控制管理功能,保证正常的生产节奏。（3）扩展二级具有钢坯库管理,成品库管理,轧辊和机架管理,生产物料需求管理以及最终综合生产管理等功能。这些管理功能将使整个轧钢生产纳入一个高度系统化,自动化的管理网络,使生产作业过程处于严密的受控状态,从而对增加生产,降低成本都将起到有力的促进作用。4 存在问题和改进措施在调试和试生产中,该套
19、轧机仍暴露出一些工艺设计不合理和设备不完善的问题,主要有：（1）轧机的排列还需优化现有轧机排列不利于轧制圆钢,可用作立轧的道次最多为 6 道,而平轧道次为 910 道,使平立轧机的负荷分配不均,立轧机的负荷明显大于平轧机。尤其是第 5 至第 7 架轧机连续 3 道平轧,每道变形量均较小,但第 8 道立轧负荷很大,这给孔型设计和调整带来困难。如将第 6 架轧机改为平立可转换轧机,轧型钢时为平轧,轧圆钢时转换成立轧,即可较好地解决这一问题。（2）轧大规格合金棒材还需完善工艺设备由于现有冷床是齿条式的且为高架布置,成品轧件上冷床后冷却速度较快,不适宜一些需要缓冷的大规格合金棒材,易产生裂纹和白点等缺
20、陷。因此,应在现有冷床输入辊道后延伸一个副冷床,成品轧件经热锯后进入副冷床快速收集缓冷。（3）张力轧制的调整手段要进一步改进从目前调试连轧张力情况看,在轧机主控台上给定张力值后,尚不能很方便快捷地掌握每个机架之间的实际张力大小,特别是不能全面反映每一架轧机从咬钢开始的电流变化趋势,每次只能看两架轧机的电流变化,这给以调整张力的变化来控制轧件的尺寸精度带来不便,因此需尽快对主控台监控 PC 的功能进行改进,以便于张力调整,这对于新品种规格的试车尤其重要。（4）精整线的设备能力是限制生产的瓶颈该套轧机设计能力较大,平均每小时产量在 100t 以上。从试生产情况看,精整线的设备能力已经成为限制生产的瓶颈。当试生产小时产量接近 100t 时,精整线锯切打包频频告急,轧机多次被迫放慢轧制节奏。目前精整设备难有大的改进,应努力优化操作模式,提高设备完好率。5 结语该套轧机从热调试以来,已多方面显示出先进性,产品公差尺寸达到0.3mm,且头中尾尺寸均匀；轧机能力已被证明,100t/h 的水平还有较大潜力,可以预见,先进的江阴兴澄特钢中型型钢轧机必将显示出巨大的优越性。作者简介：沈建军,男,37,高级工程师,轧钢分厂技术副厂长,（0510）6193388。作者单位：沈建军 江阴兴澄特种钢铁有限公司 .214400
