国内外高速线材轧制技术发展

1、国内外高速线材轧制技术发展1 国内外高速线材轧制技术发展及现状1.1 70年代前后高速线材轧机简况（简单介绍）自1966年8月第一套高速无扭轧机在加拿大钢铁公司投产，直至70年代末，精轧机设计速度为5070m/s，钢坯断面为80130mm方，盘重8002000kg。1976年以后，出现了原西得得马克型，意大利达涅利型，得英财团的阿希洛型等高速轧机，单摩根侧交45°轧机占有绝对优势，在19661979年世界各国已建成投产的137套机组中占80%。高速无扭精轧机组是高线生产的关键设备，它集中了当代线材生产工艺和设备的新成就。该阶段的高速无扭轧机实现了高速、单线、连续无扭和微张轧制，采用&

2、#198;150Æ210mm碳化钨辊环，采用了快速换辊和换导卫装置。高速无扭轧机机架数量的选择和工艺布置特点如下：(1) 本阶段的轧制速度一般为60m/s，最大为75m/s。为提高生产能力，一般采用粗、中轧机组多线轧制，精轧机组分线布置的方式。在1978年前建成或改造的66家高线轧机中，24家为4线轧制，6家为3线轧制，二者约占总量的45%。(2) 机架数随钢坯断面和成品尺寸不同而有所不同，但基本模式是粗轧7架、中轧8架、精轧10架布置方式，全线25架轧机，仅在精轧入口前有一活套，成品尺寸精度受连轧张力影响较大。1.2 80年代高速线材轧制技术的发展（重点讲）80年代后，由于以连铸坯

3、作为坯料的比例增加，连铸坯的断面尺寸趋于增大，及用户对小规格、大盘重线材需求量的日益增加，因而线材尺寸范围已扩大到Æ5Æ25mm，精度要求也越来越高。为适应这一发展，线材终轧速度已达到100m/s，设计速度达到120m/s，相应的钢坯断面尺寸均在Æ130Æ160mm。其技术进步表现在以下方面：(1)为实现无扭精轧机增速，原侧交45°轧机改为顶交45°V型轧机，向下旋转90°，设备重心下降，两根传动轴接近底面基础，机组重量较轻，倾动力矩减小。同时轧线标高下降450mm，使设备重心下降，因而具有刚性增大，振动减小，运行稳定，噪音

4、低，视野开阔，换辊检修方便等优点1。19811990年摩根公司提供精轧速度超过100m/s(包括90m/s保证速度)的高速精轧机28套，其中1986年以后提供的100m/s 10套无扭精轧机均为V型结构。其中较为典型的使1990年8月投产的巴西贝尔戈厂高速线材轧机，该套轧机共28道次，使用150mm×150mm×12800mm坯料、轧制Æ5.5mm线材时，终轧速度120m/s，单线年设计产量达60万t2。与此同时，德马克由原侧交45°改为75°/15°，向下旋转30°，如酒钢、唐钢高线轧机；克虏伯公司将原侧交45°

5、改为平立交替，向下旋转45°，均向原阿希洛、达涅利公司的低重心方向发展。(2) 为实现控温轧制和生产高硬度合金钢产品，轧机承载能力逐步提高，超重型轧机(VHD)被应用。此时的摩根V型轧机除有重心降低的优点外，还将同架次的轧辊中心距增加(Æ200mm机架增14mm，Æ150mm机架增6.4mm)，从而增加了轴颈尺寸，辊轴抗弯强度提高25%，减少了辊跳和断轴次数，轧机向重型化发展，新型超重型轧机的承受能力时普通型的1.8倍。(3) 为提高线材的综合力学性能，除日益完善轧后控冷外，开始采用控温轧制技术，一是降低开轧温度，二是精轧前强迫水冷，降低轧件进入精轧机温度。对于高

6、、低碳钢，粗轧开轧温度分别为900、850，精轧机入口温度分别为925、870，出口轧件温度分别为900、850。为降低精轧机开轧温度，国外新建轧机分别在中轧机组前后增设水冷箱，以保证精轧温度为900；在无扭精轧机架之间设水冷导管，以使线材终轧温度为800，超重型轧机可以满足700750的轧制要求。国外较为典型的控冷生产线为日本君津厂、巴西贝尔戈厂和韩国浦项线材厂。为实现无扭机架之间水冷，摩根轧机间距由710/630mm逐步改为800/750mM，V型轧机有的增至1200/820mm，摩根机组总长分别为5895、6850和10100mm，这与超重型精轧机结构的改进是一致的。(4) 随着轧制速度

7、的提高和单线生产能力的增大，不仅新建长淘汰了多线轧制方案，而且一些多线生产厂家，也改为双线或单线方式，以获取更好的产品质量和效益。例如，1991年乌克兰Maeewka冶金公司建成了双线、年产120万t的高线厂；澳大利亚BHP公司，与1988年将1975年建成的4线50m/s轧机，改为双线100m/s轧机，钢坯断面由90mm×90mm方增加到120mm×120mm方，最高机时产量达140t/h；“七五”期间，我国首钢第二线材厂、鞍钢股份有限公司引进的4线轧机，也分别改成双线和3线轧机。(5) 为减小连轧张力对成品尺寸精度的影响，减少精轧工艺故障，出现了单线悬臂式平立交替的4架

8、活套轧制的预精轧机组，使全线的活套数量由1个增至5个，实现了无扭无张轧制；为减少预精轧占地，90年代摩根公司又将精轧顶交无扭轧制技术用于预精轧机，以取代平立交替轧机。该技术特别适用于现有高线轧机改造(鞍钢已应用了该技术)。(6) 为使双线轧制的粗中轧机组生产高碳合金钢产品时，也实现无扭轧制，摩根公司为浦项3#轧机设计了平立可转换机架，即生产普通产品时，全部水平机架双线轧制；生产合金钢产品时，采用平立全无扭单线轧制，增加了生产的灵活性。此外，为提高成品精度，粗中轧机组张力的闭环调节、成品热定径机和测径仪等技术也被应用于线材生产线中。1.3 90年代高线轧制新技术（重点）1.3.1 双机架台克森高

9、精度轧机为满足老式摩根轧机现代化改造的要求，近年摩根公司推出双机架台克森(Tekisun)高精度轧机，该轧机安装在无扭精轧机和夹送辊之间，与现有无扭轧机配合使用。可将轧制速度有70m/s增加到100m/s，同时成品尺寸公差可达到±0.1mm。该技术已于1991年在西班牙和日本大同钢厂应用并获成功。我国天津高线厂、首钢三线材厂筹建，鞍钢高线厂改造时，都曾考虑过采用该技术；张家港、湘潭高线厂预留了安装此轧机的位置。1.3.2 双模块靠素精轧机组为进一步提高轧机利用率，降低金属消耗，简化操作，实现以最低成本生产出高质量的产品，达涅利公司最新推出了双模块高速精轧机组，将高速线材生产技术推向新

10、阶段。七主要设计思想为：(1) 工艺布置：160mm×160mm方坯粗中轧机组12架预精轧机组5架，其中后3架为大压下定径轧机8+4双模块精轧机组(T.M.B)夹送辊吐丝机控冷线。(2) 3架大压下定径轧机的压下量,变化范围大，可以通过调整辊缝(±5mm)和快速换机架(约4min)来实现,以满足“T.M.B”机组前导孔型所需要的变形量，使1#14#轧机仅用1套孔型。(3)“T.M.B”机组由2个相续的模块组成，第一模块由8架组成，共有3个孔型系统；第二模块由4架组成，共有5个套孔型，覆盖了Æ5Æ20mm成品所有规格。(4) 可将双模块分开布置，如将第二模

11、块设在水冷段后，可达到下列效果：第一模块轧出的轧件均大于Æ8mm，可实现水冷箱常开操作，消除轧件头部无水冷带来的缺陷。在双模块机组之间配备高速切头尾飞剪，可取消盘卷人工切头切尾。(5) 借助大压下定径机组，“T.M.B”机组可采用小压下量(约12%16%)，成品精度达到±(0.080.10)mm。双模块高速精轧机组的出现，给优质特殊刚线材生产带来巨大效益，具体表现在：(1)产品规格大，尺寸精度高，产品通常范围为Æ5.5Æ20mm，使Æ4.5Æ5.0mm和Æ24Æ25mm的成品生产成为可能。(2) 精轧速度高达120

12、m/s，可提高小规格机时产量，单线达规格机时产量可达120t。(3) 轧机利用系数90%，成材率97%，分别比传统轧机提高5%和0.5%。(4) 全部产品可实现低温轧制，产品性能好，并可节能降耗。2 国内高速线材生产技术的发展及现状（全面了解）2.1 国内高速线材轧机的研制及使用情况自70年代开始，我国即开展了45°无扭精轧机组的研制工作。到目前，我国已有沈阳线材厂、齐齐哈尔特殊钢厂、攀钢、宜昌八一钢厂、苏州钢厂、南宁钢厂、通钢公司、泰州轧钢厂、三明钢铁厂、太原钢铁公司、无锡玉东钢厂、新余钢厂等12套国产高速线材轧机，除沈线、攀钢为双线外，其余均为单线，轧制速度为3665m/s，总设

13、计能力为170万t。最近，北京钢铁设计研究总院研制出顶交45°新型精轧机。其基本性能：轧速90m/s(设计为1085m/s)，产品规格Æ5.5Æ20mm，精轧机架规格Æ200×5+Æ165×5，机组总延伸系数9.5，年生产能力30万t。2.2 引进国外高线轧机概况(1)“七五”期间我国先后有11个厂家，从国外10家引进16条高速线材生产线，年生产能力达340万t。引进的轧机种类繁多，性能各异，综合评价具有下列特点：在装备上，有马钢、酒钢、唐钢的新设备，也有以首钢为代表的半新半旧设备和马尾中钢、青岛钢厂的旧设备。从制造厂家和轧

14、机类型上，有摩根公司的45°侧交，德马克公司的75°/15°侧交，阿希洛公司45°顶交和达涅利公司的平立交替式，兼容了世界各主要厂商制造的典型设备。轧制线数以单线、双线为主，也有3线、4线轧制，成品保证速度为5090m/s。在引进设备中，综合技术水平较高的有马钢、唐钢、酒钢，其后为首钢。在达产速度上，首钢居于榜首，1995年首钢两厂实际年产175万t，是全国引进高线轧机设计总量的27%。(2)为配合实施“八五”期间硬线达到120万t的发展规划，昆明、湘潭、天津高速线材厂又相继建成投产。1996年又有张家港、包头和武港高线厂投产。新投产的6家生产线(除武港

15、双线外)均为单线。为满足硬线生产要求，全线无扭轧制，精轧机选用先进的超重型“V”型轧机，设计速度在120m/s以上，保证速度超过100m/s，具有国外90年代技术水平。见表1。表1. “八五”及1996年投产的高线厂序号厂名简介线数保证速度/m·s设计能力/万t坯料断面mm´mm盘重/t粗中架机架数预精轧机架数投产日期年月1昆钢110535150´1502.06+661995.12湘钢110538150´1502.06+841995.123天钢110535135´1352.06+641995.54包钢110535150´1502.06

16、+1841995.125张钢110563130´1302.06+6419966武钢210570200´2001.86+1041996.10双线平平到1996年末，全国引进高线轧机的厂家约为18家，设计能力为720万t。2.3引进高线轧机的改造情况为适应国内外高线轧制技术的不断发展，提高企业的时常竞争能力，引进高线轧机的厂家，纷纷投资进行二次改造。2.3.1 鞍钢线材股份有限公司鞍钢的高线轧机是1985年有美钢联菲尔利斯厂引进的。1995年投资3.5亿元进行第二次改造。(1) 强化精轧机组，提高设备强度及轧制速度，Æ210mm轧机由2架改为3架，并相应加大辊轴直径，

17、轧机速度由60m/s提高到75m/s。(2) 减少多线轧制的中轧架次，由8架改为6架。增加预精轧机组，采用摩根90年代最新技术，每线增设2架“V”型预精轧机，提高了供精轧机组轧件的尺寸精度。(3) 将链式控冷设备改为辊式，加大风机供风能力，同时预留了改造成延迟型冷却的可能。(4) 在原有3台钢带式包装机基础上，增加2台瑞典SUND打捆机，实现了打捆包装设备的更新换代。2.3.2 南京高线厂该厂1992年11月投产，单线轧制。精轧机、控冷等主题设备引进达涅利公司全新设备。精轧机保证速度75m/s，设计速度85m/s。1996年元月停产1个月，投资2700万元，进行强化改造。(1) 精轧机、夹送辊、吐丝机强化增速，精轧电机由2台1800kW改为3台，轧速由85m/s提高到100m/s。(2) 由西门子、达涅利公司共同完成对主轧线计算机控制系统的改造，实现了速调与操作(含穿水冷却)单独控制，提高了自动化水平。(3) 对斯太尔摩水冷线实现水量、水压与轧件温度的自动闭环控制，风冷辊道由7段传动改为13段，进一步完善了控冷工艺，提高了产品性能。2.3.3 上海二钢有限公司1998年6月投产，引进美国