抚顺特殊钢有限公司合金钢连轧生产线轧制工艺及孔型设计

1、抚顺特殊钢有限公司合金钢连轧生产线轧制工艺及孔型设计轧捌抚顺特殊钢有限公司合金钢连轧生产线轧制工艺及孑L型设计孙玉铁张久强抚顺毒;磊5j五分厂)Tr3j23弓摘要介绍了北京钢铁设计研究总院负责全部工厂设计的抚顺特殊钢有限公司台金钢连轧生产线的ContinuousRollingLineofFushunSpecialSteelCo.Ltd.SunYutieZhangJiuqiang(ContinuousRollingPlantofFushunSpecialSteelCo.Ltd.)Abstr-nTherollingprocessandfunctionofvarioustechnologicaleq

2、uipmentsofalloysteelcontinuousrollinglinefortheplantdesignofwhichisresponsiblebyBeijigCentralEngineeringandResearchIncorporationofIronandSteelifIdus扛forFushunSpecialS:elCo.Lcd.isdescribedandtheproductaottmenlcompositionandrollingscheduleofthemainproductsaswellastherollpassdesignoftherollinglineisdes

3、cribedindetail.KeywosAlloysteelcontinuousrolling,Rollingpl'ocess.Rollpassdign1.概述抚顺特殊钢有限公司从意大利德兴(TECHIN"13集团引进了由24架POMINI"红圈轧机组成的合金钢连轧生产线,它包括主轧线全套主体设备及合金钢产品生产工艺技术,孔型设计,工艺平面布置等技术资奉斗.本条合金钢连轧生产线,是我国特殊钢老厂改造的重点工程项目.它实现了无扭,无(徽)张力轧制.并实现了控冷,控轧.其生产工艺达到了国际先进水平该生产线已投入生产运行近两年,向用户提供了优质合金铜7个钢类30多个品种

4、规格的钢材20余万t.已成为我国特殊钢老厂改造的样板为了满足本车间产品方案中各产品规格的生产要求.该生产线设备的选型.工艺平面布置的确定以及电控设施的配置,均充分考虑了轧制特殊钢所需采用的工艺制度,轧制程序及孔型系统等在此基础上所完成的相关设计.既能保证产品的金相组织,机械性能,又能保证产品的表面质量及尺寸精度充分体现了这条特殊钢连轧生产线的适应性,合理性,灵活性.2.生产工艺流程及轧线设备平面布置轧线设备平面布置图(图1)中,(1)是端刚蚴一.一脚王=暮?2O?999年第3明进侧出步进粱式燃煤气加热炉.是由七京钢铁设计研究总院风凰业炉有限公司设计,国内制造的.加热坯料为200x200x520

5、0mm连铸坯及120x120x5200ram和150x150x5200mm的锻压坯或初轧坯,在炉中以步距320ram或230mra,步进周期37s向炉前输送.加热能力为70Vh.加热f的坯料出炉厉.以lm/s的速度通过j'作压力为l8.0200MPa的高压水除鳞箱(2)厉,经保温辊道送入粗轧机.当其头部一进入轧机,即按轧速与轧机随动.图l抚钢棒材车间轧线设备平面布置一步进式加热炉:2一高压本障嶙机;3一粗轧机组:4一摆式蜉5一感应加热炉:6一中车L机组7,8,9一丹斜为三蛆精轧机组:io一搀剪:il一短尾收集装置:12一带保温罩齿条型净主:13650t争劈:14一覃擦锯15一过渡台集t

6、l6一成型堆垛机:17一打捆机:18一缓净靖椒轧机组(3)由6架平一立布置的R?R472H?S二辊红圈轧机组成.轧机机芯为无牌坊,高刚度,短应力线的POMIN专利产品,工作时轧辊最大中心距不超过700ram,轧辊辊身长为750ram.可连续承受2$0t的轧制压力,为了防止轧辊表面过早出现热疲劳龟裂纹.椒轧机组的入口速度定为0.2m/s.轧件经粗轧机组后分别轧出0100nma或76mm的中问圆.在粗轧机组出口处还设置1台180t的摆式剪H),随粗轧机束架的出口速度摆动剪切轧件头,尾或者庄事故状态下碎断轧件.轧件全长通过6架椒轧机组后再进入中轧机组,即是脱开轧制,其目的是为了调整改变机组问的连轧常

7、敦.以满足合金钢连轧过程中合理的出,入口速度及一些特定的f=艺参敦的需要.为了弥补轧件通过椒轧机组时产生的温降,故部分特种钢轧忭须通过2000kW的电感应加热炉(5)后.再进入中轧机.在中轧机组入口前还设置丁l台卡断剪,当其下游轧线出现故障时.胃于轧件的切断.阻挡轧件再进入中轧中轧机组(6)是由6架平一立布置的R?R455H?S型二辊红圈轧帆组成,轧辊工作时最大中心距为530mm.辊身氏750mm.可连续承受23oI的轧制压力.在中轧机组中,从第1O架轧机轧出06375ram的圆钢.从第l2架轧机轧出05O60ram的圆钢.轧件在中轧机组与精轧机组问呈连轧状态.各架轧机的连轧常数傈持一致,轧件

8、进入中轧机组的入口速度则由来架出口速度来确定.中轧机组出口处设置l台5O型飞剪,最大剪切力为90t,用T-切头,尾及事故状态下碎断轧件,并可将中轧帆组轧出的05075mm棒材分段成倍R度上冷床或定尺氏度入缓冷箱.钢铁厂设计-2I?精轧机组(7,8,9),分别为二组各4架平一_立布置的二辊红圈轧机,号均为R,R445H-S,i:作时前两组(7,8)轧辊最人中心距为430ram,后一组为360mm,辊身长度均为650mm,可连续承受I57t的轧制压力.l248mm的棒材分别从精轧机的立式轧机中轧出.末架精轧机轧出O12mm棒材的终轧速度确定为14m/s,它是以保证该生产线生产能力的平衡,并防止台金

9、钢轧件田于轧制速度过高,温度随之升高,出现芯部过热,产生芯熔现象而确定的.从第1l架到第24架轧机,共设有l3个立式活套.根据生产实践验证,对于大于O35mm的棒材,轧制时不必使用活套,用徽张力控制轧制更能保证钢材通长尺寸的一致.在三组精轧机组后分别设一台CS140,CS125及VMC50型飞剪(1O),用于切头,分段或事故状态下的轧件碎断.设在第24架轧机后的VMC50型飞剪,用于成品材上冷床的优化分段剪切和缓冷钢材的定尺剪切.该剪是组台型式,有两种工作方式,按剪切钢材的规格即通过的速度不同分别采曲柄或者回转工作方式,晟短的剪切周期可选0.6s,在轧制速度为9m,s时可切需要缓冷的6m匠的定

10、尺材.VMC50型飞剪前设置l台双对辊朐夹送辊.在三组精轧机组后均设有穿l戚冷却段.于完成小f030ram轧材的控温轧制.VMC50型飞剪将轧材优化剪切成倍尺,通过42m长带育制动裙扳的输送辊道将倍尺轧f:送到78xIOm的齿条型冷床(12)上,短尾料删被收集到冷床前的短尾收集装置f11)中.由VMC50E剪切成定尺的缓冷钢材,经过冷床输入辊道送到缓冷收集箱f18)中所有轧材都可通过暧在第24架轧机出口处的非接触式测径仪,测量弗显示出成品轧材的尺寸精度及温度冷床上的静齿板和动齿板呈水平倾斜,移送轧件时轧件转动,可变换与齿扳的接触点.冷床还带有开启式保温罩,具有对轧材延迟冷却的功能.倍尺轧材下冷

11、床后经650t冷剪(13)或01250摩擦锯(14),对不同钢种轧件进行定尺切断.定尺,钢材经过渡台架及设在该台架末端的计数器(151,成型堆垛机(16)以及打捆机(17)等设备后称重挂牌,进入最终的存放台架轧线电气自动化控制系统是瑞典ABB电气公司提供的可缟程序数字系统,集中了ABB公司在世界上大量捧线材轧机控制中所获得的技术诀窍.例如:快速和精确的殴定系统可快速安全地修改轧制程序,从而使轧机具有高度的灵活性,精确的速度控制,以及机架闯微张力控制和最佳活套控制可使轧制产品尺寸保持精确性,一致性.3,产品方案及轧制程序本车间的主导产品是用200x200x5200m连铸坯轧制成01275ram的

12、棒材,钢种有优质碳结钢,台金结构钢(其中大量是汽车用齿轮钢),弹簧钢,轴承钢等,这部分产品占总产量的85之多.1350mm的方钢,六角钢及5-30x30-100mm的扁钢只【总产量的1.52.5%.颈瑚150xl505200mm的初轧坯轧制的滚珠轴承钢及不锈钢棒材I与总耸的112.5%.用120x120x5200mm的锻压坯轧制的高速工具钢,合金工具钢的-22?999年第3蚓玲作模具钢的产品只-'Jr总量的0.51%.编制迮轧产的轧制程序时,首先要殴计士导产的轧制程序,使其适合不同坯料共川同一套孔型系统轧制,如轧制程序幽图2所示.粗轧机组的孔型系统能允许200x2OOmm,150150

13、ram,120x120mm三种坯料共用,200x2OOmm坯料轧制012ram棒材所用的孔型是本套孔型系统的基本程序.当用150x150ram,l20xl20mm坯料轧制时,可通过第1,2架轧机,直接进入第3架轧机轧制,后面的轧制程序不变,也可将第3l8架轧机孔型布置在第l6架轧机上.空过第7,8两架轧机,从第9架轧机开始后面的轧制程序也不变,这样,就可大量减少孔型及所用轧辊的数量,降低轧辊的使用及加工成本.在整个轧制程序中,全部产品规格的轧制程序均是从基本程序中设计派生出来的.并且,当轧制不同钢种(含特殊钢种)时,一般在加热炉中混合参数装炉.虽然各钢种有不同的轧制特点,但也不需要重新编制轧制

14、程序或更换各架轧机轧辊的孔型当轧制040ram以下的圆钢,4Omm以下方钢,六角钢及5-20x3060mm的扃钢时,如图2显示.前12架轧机都不需要更换孔型.为了获得01275mm内35个规格的棒材产品,在第l6架之后派生出0l4mm,015ram,0l6mm棒材的轧制程序.在第l6架轧机轧出030mm,032mm,034mm,036mm,038mm棒材.对应第l6架轧机的030mm,032mm两个断面.在第18架轧机轧出024mm,025mm,027mm,028mm4个规格:对应这4个规格叉在第2O架轧机轧出020mm,02Imm,023mm,024mm4个规格,对应第2O架轧机轧出的4个断

15、面在第22架轧机轧出016ram,018mm,019ram,020mm的棒材,派生的轧制序,在备道次的延伸系数比基本程序有所降低.但更均匀合理,备规格间也没有大的波动.这样更换品种规格时,轧制程序无大的变化.轧制程序与活套量的计葬机控制系统也不会发生大的变化.即使有些变化,计算机也可在自动修正范围内,很快地将其修正.方钢和六角钢的轧制程序与相应规格的圆钢接近.六角钢只是改变最终2道次的孔型结构形式,前面各道次与圆钢的完全相同.例如,从第24架轧机轧出l3mm,l4mm,15mm,16mm4个规格的六角钢.就在第22架轧机轧出相应尺寸的0162mm,0l7.2mm,019.2mm,020.2mm

16、的圆.从第18架轧机轧出25mm,28ram,30mm3个规格的六角钢,就在第16架轧机轧出相应尺寸的030.4mm,034.4ram,038mm的圆.从第l6架轧机轧出34mm,38mm2个规格六角钢.就在第l4架轧机轧出相应尺寸的042.5mm,046.6mm的圆.为了获得角部符合要求的方钢,其晟后4道次或6道次的孔型均要改变,后46个为菱一方孔型.例如若从第24架轧机轧出12mm方钢,则要在第2O架轧机轧出0l9.5mm圆:从第24架轧制14ram,15mm方钢,则在第l8架轧机轧出027.5mm圆,第1824架轧机共有6个道次的菱一方孔型.若从第24架轧机轧制l6mm方钢.划在第18架

17、轧机轧出030.3mm圆.从第1824架轧机的6个道次菱一方孔型中.第:2架轧机轧出的是19mm的成品方庄第14架轧机轧出48,50ram2个规格的方钢.在第8架轧机轧山的081mm经过第ll,钢铁厂设计?23?H警IHI受嗣HH:一b,毒:.一一.盛V',6:彦,=zt=二/I|气.篙霉HI篁罟_HI3Hl,l'墨Hl1II篁霉l,争审争-曩HH21妒笠H幽2轧制程序留?24?999年第3期】2,13架(第9,10架空过),从第12架轧出规格为56.6,58mm的方钢,这中间经过4个道玖的菱一方孔型.扁钢品种多,其规格有卣余种,可大致分为两个系列.轧制厚525mm,宽3060

18、mm的扁钢,分别采用基本程序中的第14架035.6mm圆,第12架046.7mm圆,第】0架059ram圆,其前面各道次的轧制程序与圆钢完全相同:对于厚度大于20mm,宽65100ram的扁钢,则其轧制程序与圆钢完全不同,要做新的轧制程序和孔型系统图.平轧道次开始最大相对压下量hl-dH为30%,轧到中间时为24%,最终为13.5%.立轧道次给的最大相对压下量h,H为7%,晶小为2%.在轧制程序中,粗轧机组入口速度为0.2m/s,中轧机组的入口速度则由第24架轧机终轧速度14m/s推算为0.38m/s.这是确定各道次秒流量的基础数据,以此编制设计基本轧制程序及其派生出的轧制程序,得出各产品完整

19、的轧制图表,并将其输入到控制轧制程序的计算机中4基本轧制程序的孔型设计上述已提到这条合金钢连轧生产线的主导产品是a1275mm合金钢棒材,用200x200mm方坯轧制a12mm圆钢是基本轧制程序.采H最合适的孔型系统使其既能适应各合金钢种的轧制,义便于各种坯料的顺利通过,这是必须做剑的.设计中采用合适的咬入角,延伸系数,角半径,椭圆度等参数,以保证难变形的莱氏体组织的高速具钢也能顺利地轧制.粗轧机组采H箱形孔一箱方孔一烈'径变形椭圆孔一扩张开口孔的孔型系统,中,精轧机组则全部采.Lj椭圆一圆的孔系统.该孔型系统共用性广,变形均匀,轧作平立交替无扭转轧制,这是轧制特殊钢所采州的唯一没有缺

20、点的孔犁系统,可获得好的轧材表面质量及机械性能.从200x200mm方坯轧制012mm捧材的延伸系数分布曲线圈3中可看出,钢坯是在温度较高的状态进入粗轧机轧制的,但由于受到自然咬入角的限制,其值不得超过25.8.,故起始道次压下不可太大当轧件进入第3,4架轧机时,有了一个自然的推力,不再受自然咬入角的限制,就可给予较大的延伸变形最大的延伸系数是第4架,其值为1.44,粗轧末架轧出的圆断面延伸系数是1.246,粗轧区总延伸系数是5.21.平均延伸系数是1.32:中轧区最大的是第7架延伸系数,其值为1.371,中轧末架f第12架)延伸系数是1.:21,中轧区总延伸系数是4.58,平均延伸系数是I.

21、289:精轧区最丈延伸系数是第13架的延呻系数,其疽为1.38,最终道次的延伸系数是lI121,精轧区总延伸系数是14.7,平均延伸系数是1.25.椭圆孔的延伸系数都要大于孔的,整个轧线平均延伸系数是1.276,这是合金钢在连轧过程中延伸系数的最佳选择.派生出的其它各个规格的轧制程序的延伸系数都要小于这个基本程序的延伸系数.根据延伸系数的分配原则,确定各轧制程序中的孔型结构尺寸.当200200mm方坯轧制O12mm圆钢时,粗轧6架各架孔型结构形式如F圈4所示.H150150mm,120x120mm坯抖轧制时可空过1H,2V进入3H中进千亍轧制.注意的是初轧坯或锻压坯坯型尺寸与3H孔的对应关系,

22、如坯型l虽I角与孔型角钢铁厂设计-25?凰3200x2OOmm方坯轧制Ol2mm棒材的延伸系数分布曲线的对应关系,并且孔型侧壁斜度值不应超过3O%.辊缝要小于40mm,取30mm最佳.保持轧件从有弧底的箱方孔进入双半径变形椭圆孔中,变形均匀且轧制稳定,防止在椭圆孔型中的轧件出现有负宽展的暇凹变形,给钢材表面造成折褶的不良影响.中,精轧机组的孔型结构形式如图5所示.中,精轧区为椭圆一圆孔型系统.用延伸系数分配曲线确定中间圆的尺寸,构成中间圆的各尺寸确定后再确定两圆之间的椭圆孔型尺寸.中间圊孔型的构成不同于成品圆孔型,如图6所示.从延伸系数分布曲线图3中看出,中轧区的延伸系数与精轧一组I318架次的延伸系数儿乎相同,博架之后由于轧件尺寸的减小.延伸系数才明显地F降.轧制基本程序之外的其余规格产品派生出的轧制彝?;-+一i:幽4粗轧6架弄架孔型结构形式序的延伸系数都要小于基本程序的延伸系数.从中轧区12架或10架轧出050钢铁厂设计?27?R._!鱼:=:!18R一(4sinc+Lc)式中:d圆铜公称直径T标准允许的正,负偏差绝对值G辊缝k槽12宽度5结语这条合金钢连轧生产线投产后,在两年的生产实践中,我们对所应I【fj的孔型不断地进行完善和修止,使产品品种逐步扩人,且产品质量也更进一步适应了我国市场发展的需要.(上接第8页)责任是降低咨询公司风险的另一种方式.当