中小型连轧生产线的技术现状及发展方向探讨

1、中小型连轧生产线的技术现状及发展方向探讨朱庆年1 张桂营2（1.中冶华天工程技术有限公司，安徽 马鞍山243005，2.津西钢铁有限公司，河北 唐山 064300 ）摘 要：分析中小型连轧线的技术现状，探讨中小型连轧线的技术发展方向。关键词：中小型连轧；装备及工艺技术；多规格生产。1 前 言中小型钢生产线的轧线布置方式主要有：（1）横列式，以三辊轧机为主，成品机架一般为二辊轧机，具有产品规格多、生产组织灵活的特点，但产品质量较难控制，成材率低，自动化程度低。（2）半连续式，以一架二辊可逆轧机或三辊轧机为粗轧，配以7-11机架连轧，产品质量、成材率及自动操作条件都较横列式轧机有所改进。但受限于二

2、辊可逆轧机只能单根轧制，小规格产品产量偏低。另外，产品规格受到一定的限制。（3）全连续式：产量、成材率及自动化水平都较高，产品质量好，但对产品规格的适应性不理想。另有二辊可逆轧机配4-7架跟踪布置二辊轧机，因为占地多、相较横列式和（半）连续式布置都没有特别的优势，因而较少采用。近年大部分的横列式轧机受到淘汰，新上型钢生产线以半连续式和全连续式为主，在设计及生产实践中，对型钢连轧生产线的优势、缺陷的认识逐渐深入，通过技术创新改造，进一步挖掘了连轧型钢生产线的潜能。同时市场不断变化的形势，也对连轧型钢线的技术发展寄予了更多的期望。2 中小型连轧线技术现状小型连轧生产线 型钢产品以角钢、槽钢为主。产

3、品规格多为5#-10#角钢，5#-10#槽钢，年产量在40万吨左右，采用150方坯。专业化生产角钢、槽钢的生产线轧机布置主要有两种形式：（1）3辊可逆开坯轧机粗轧，后接连轧机组，共10架二辊短应力线轧机，3架平+1架平/立+6架平，开坯轧机与精轧机组间辊道的中部位置设一台固定剪切头。（2） 粗轧机为6架平立交替布置二辊轧机，精轧共8架二辊短应力线轧机，1架平+1架平/立+6架平，粗、精轧机间形成连轧，设一台飞剪切头尾及事故剪切。角钢生产的开口孔型虽然共用性较好，但对尺寸的控制较困难，立轧孔起不到控制轧件宽度的作用，而只是将轧件压弯。因此角钢轧制采用全闭口的蝶式孔型，尺寸的控制调整方便。一般对于

4、大不于6.5#的角钢，采用6道异形孔（含成品孔、切分孔及蝶式孔），大于6.5#的角钢采用7道异形孔。槽钢则基本采用8-9道次的异形孔。对于连轧孔型而言，切分孔的变形率不能过大，防止轧件翘头，这种情况下的翘头靠配辊压力是难以消除的。全线的平均变形分配也应较横列式工艺平缓。后5架轧机间设置活套，不大于6.5#的角钢和槽钢可起套轧制，以更易实现对轧件尺寸的控制。更大的规格以微张轧制已可满足产品质量要求。成品轧机出口设倍尺飞剪，通过带槽剪刃可实现对轧件的倍尺分段并得到良好的端部形状，因此冷床可按照需要的长度、宽度进行设置而不必和坯料长度互相牵制。需要指出的是，倍尺飞剪的带槽剪刃需要在曲柄模式下使用，对

5、于更小规格的角钢，因为轧制速度更高需要回转模式，则带槽剪刃需要特殊设计。小型型钢的冷床采用垂直升降式裙板上钢的步进齿条式冷床，以实现连续分段的轧件的快速上钢，裙板倾斜角度是一个关键参数，不能过大使轧件（主要是角钢）下滑过程中倾翻，也不能过小而使轧件不能下滑。上钢辊道、动裙板、静裙板间的间隙需要以合适的曲线段相互配合，以防止小角钢腿部插入。矫直板需要足够的镂空面积，以使高温段轧件的冷却不均匀能够尽量减轻。在齿条末端需要设计特殊装置，以防止槽钢被动、静齿条之间的相对动作推翻。对于小型角钢，锯切的作用力往往会使轧件头部受压变形，而带孔型冷剪可得到非常理想的切头形状。对于槽钢而言，即使上剪刃剪切到底位

6、都全封闭的剪刃孔型也不能防止轧件腿部产生向上的反弯，影响产品的使用性能，因此宜采用角钢剪切、槽钢锯切的定尺方式，一般配置1台冷剪，3台冷锯，可满足对产量和质量的要求。对于轧件的矫直，现在短尺矫直和长尺矫直两种工艺都在采用。长尺矫直可实现自动控制，矫直盲区更少，理论上是应该推荐采用的工艺，但小规格轧件的单根矫直产量过低，成为全线的一个瓶颈。虽然短尺矫直需要人工喂钢，但可用增加矫直机台数的方式来实现矫直产能的提高，矫直盲区也符合标准，因此在一些新上小型线上反而更多地得到了采用。小型型钢的码垛目前国内基本都采用手动，主要原因是国内的主流码垛机型都源于大中型型钢码垛机。大中型型钢的成排分钢及码垛产能都

7、不存在困难，而小型钢的分钢需要更为精确、慢速和同步的动作，否则角钢会相互爬骑。同时小型码垛机的结构需要更为精巧，运动件的重量有待减轻，以便在较高速运行下实现快速精确的停位控制，否则产能的提高只能依靠体力。2.2中型连轧生产线国内的中型连轧线从通钢中型生产线开始，采用5架+6架+2架+1架的布置形式，各组间脱头，初步具备了连轧的本质特点，不过遗憾的是仍未彻底“连”起来，因而在坯料长度上受到了限制。从柳钢中型到之后的宣钢中型，国内（中冶华天工程技术有限公司）自主设计和设备全国产的以中型角钢、槽钢、圆钢为主要产品的型钢连轧生产工艺及装备技术得到实践验证。典型生产线的产品主要为8#-20#角钢，10#

8、-28#槽钢，45-130mm的圆钢，采用165mm方坯和200x285mm矩形坯。生产工艺流程：坯料加热炉出炉高压水除鳞粗轧1#飞剪中、精轧2#飞剪裙板上钢冷床（矫直）成排台架冷锯检查台架堆垛或收集打捆入库轧机为短应力线无牌坊轧机，粗轧5架，立-平-立-平-平/立布置，精轧8架，平-平/立-平-平/立-平-平/立-平-平/立布置。这样的机架布置形式适应同时采用矩形坯和方坯的需要，及既生产角、槽钢又生产圆钢的需要，在线换辊换槽时间大大缩短。 全线采用微张轧制。在粗轧与精轧间脱头，以防止大规格坯料咬入速度过低而烫辊，精轧入口前设飞剪可切头尾、分断或碎断，精轧出口设倍尺剪，通过带槽剪刃可对轧件进行

9、倍尺剪切。冷床采用倾翻升降的裙板，输入辊道水平倾斜布置，以带动轧件前进过程中向矫直板方向运动。冷床为大齿距步进齿条式。单根下钢后长尺矫直，经成排台架成排后由冷锯锯切成定尺，之后角槽钢经码垛机后打捆，圆钢经收集槽收集后打捆。全线工艺、设备及控制国产。3、中小型连轧线技术发展方向小型连轧型钢线在孔型、活套或微张控制、倍尺分断、冷床冷却、定尺剪切方面的工艺及装备已可满足实际要求，主要在在线控制冷却、矫直和码垛上还需有所突破，及如何在一条生产线上兼顾生产其它品种，如小规格的方钢、圆钢和扁钢。多条长尺矫直在保证产能的同时可以较好地克服短尺矫直的缺陷，同时轧件被矫后平直的条形也有利于后部工序，自动码垛可以

10、解决人工码垛劳动强度过大的问题，这是小型型钢线的发展提出的两个必须实现的技术。但这两方面都有赖于装备的研发。如何保证多根轧件平稳顺利地喂入矫直辊的不同孔型是一个棘手的问题。优化甚至采用全新的结构，实现动作既快速又准确，及如何做到对小规格角、槽钢实现精确快速的分钢，则是小型自动码垛机研发所面临的最大难题。相关设计单位及生产单位已做了一些有益的尝试，取得了一定的成果，如一种可避免成排分钢时小角钢在快速运行时相互爬骑的装置已投入应用并取得较好的效果，一种单排磁盘快速翻转并不作平移运动的全新概念的码垛机型式已被提出，相信这两个技术难题最终会被攻克。在一条生产线上兼顾生产方、圆钢和扁钢等，是随着海外项目

11、的增多而被提出，因为国内市场的特点，这方面的需求并不明显。首次的尝试取得了很好的效果。在轧机的配置上，要考虑方圆钢和角、槽钢不同的变形特点，至少需要4架平立转换轧机，以实现方、圆、扁对平立布置轧机、角钢和槽钢对全平轧机的不同需要。角、槽钢变形对异形孔及异型孔数量的要求决定了其孔型系统的共用性差、成簇性差，不能像圆钢等可通过不同的道次轧出不同规格的成品，其成品孔集中在最后几架轧机上，因而后几架轧机在适宜出小规格方、圆钢的情况下，也必须出大规格的角槽钢，轧辊转速范围和轧制力矩范围非常大，所以5-6架轧机的齿轮箱宜采用双速比。对于精整系统，从冷床下钢开始，就必须考虑各种产品的不同工序和特点，如角、槽

12、钢需要矫直及码垛，而扁钢则两端“搭头”，因而角、槽钢应和其它品种分开走不同的工艺路径，冷床下钢链及下钢小车需做特殊处理等。诸如此类，需要在实践中进一步完善。柳钢和宣钢这两条连轧中型线，虽然设计以角、槽和圆钢为主要产品，但生产人员在实践中大胆摸索，开发了矿U钢（29#）及球扁钢（15#-30#），从而挖掘了连轧中型的潜能。在开发球扁钢时，最早是发现轧件因不对称变形发生侧弯，通过孔型最终解决了此问题。但轧件在冷床上的侧弯始终无法解决，造成轧件无法喂入矫直机，因而最终停止了生产。此时冷床预弯装置就成为必需。最新的市场要求是，在一条连轧中型线上，不仅要生产角钢、槽钢，还需生产工字钢、矿工钢、矿U钢、球扁钢及中等规格的方钢、圆钢、扁钢。设置一定数量的万能轧机、平立转换轧机是一种可能的解决方案，而因为不对称断面的产品，需要设置冷床预弯装置。在精整线上同样需要不同品种走不同的工艺路径。此时万能轧机不再是H型钢生产线上的专用设备，而是普通型钢生产线所必备的机型，如何进一步优化其结构，使之适应型钢对大辊径的要求、又适应方、圆钢对小辊径的要求，及较大规格轧机如何以最小的代价实现平立转换，是今后中型型钢装备技术的重点发展方向。同时随着对产品强韧性要求的进一步提高，如何在型钢生产线上