新建年產330萬噸熱軋板帶鋼車間工藝設計1(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 應用最多。1) CVC軋機CVC軋機是一種軋輥凸度連續可變軋機，它的基本特征如下[7]：① 軋輥 (工作輥) 的原始輥型為S形曲線，呈瓶狀，上下軋輥互相錯位180176。布置。② 帶S形曲線的軋輥具有軋輥軸向抽動裝置。CVC軋機的主要類型：CVC軋機分為CVC二輥軋機，CVC四輥軋機和CVC六輥軋機三種。CVC四輥軋機的工作輥為S形曲線輥，而CVC六輥軋機的S形曲線輥可以是工作輥，也可以是中間輥。CVC四輥軋機可以是工作輥驅動，也可以是支撐輥驅動。CVC六輥軋機則可分為中間輥傳動和支撐輥傳動兩種。CVC軋機的基本原理：CVC軋機是在HC軋機的基礎上發展起來的一種軋機，它雖然與HC軋機一樣有軋輥軸向抽動裝置，但其目的和板形控制的基本原理是不同的。HC軋機是為了消除輥間的有害接觸部分來提高軋縫剛度，以實現板形調整的，是剛性輥縫型。CVC軋機則是通過軋輥軸向抽動裝置來改變S形曲線形成的原始輥縫形狀來實現板形控制的，是柔性輥縫型。CVC軋機的主要特點：CVC軋機的關鍵之處是軋輥具有連續變化凸度的功能，能準確有效地使工作輥間空隙曲線與軋件板形曲線相匹配，增大了軋機的使用范圍，可獲得良好的板形。其主要特點如下：① 通過一組S形曲線軋輥可代替多組原始輥型不同的軋輥，減少了軋輥備用量。② 可以進行無級輥縫調整來適應不同產品規格的變化，以獲得良好的板帶平直度和表面質量。③ 輥縫調節范圍大。④ 板形控制能力強。CVC軋機的缺點：CVC輥型要在特定的磨床上磨削，其輥型曲線易被破壞，滾間接觸壓力分布呈S型，使工作輥、支承輥磨損嚴重不均。 2) PC軋機軋輥交叉軋制原理如圖 33所示, 上下軋輥相對轉動H角, 帶鋼與上下軋輥接觸處的上下距離,由中心向兩側逐漸增大, 可推導出實際的輥縫曲線[10]：式中，Cγ為等效工作輥凸度，mm；B為軋制板材的寬度，mm；θ為軋輥交叉角。 Δ為影響系數；D w 為工作輥直徑，mm；圖33 PC軋輥圖由式 (1) 可以看出, 實際輥縫曲線近似二次曲線。根據軋制條件設置適當的交叉角 , 便可得到不同的帶鋼凸度值。可以看出, 越大, Cr越大即帶鋼凸度控制范圍越大。隨著交叉角的增加，等效輥縫凸度增大。交叉角的變化范圍在0176。~ 176。之間，具有良好的凸度控制效果，且隨板帶寬度的增加控制效果也變好。優點[11]： ① 通過上下輥組間微小的交叉角調節，能在較大范圍內很好的控制帶鋼凸度。② 工作輥磨損與普通四輥軋機相似。③ 具有較大的帶鋼凸度控制能力，因此，需要一套軋輥輥型系統，減少軋輥庫存，可靈活安排軋制計劃，并在精軋機組前機架軋機上，在軋機強度允許的范圍內實施大壓下，而不必擔心產生不均勻變形。缺點：① 機械結構復雜，工作輥軸向力大。② 交叉點與軋制寬度中心線重合難，軋件易跑偏。3) PC 軋機與CVC 等其它軋機的比較[12]① 帶鋼凸度控制能力的比較 CVC 軋機由于上下軋輥直徑差引起了軋輥面壓及速度差, 使帶鋼凸度控制能力受到了限制。PC 軋機在板幅下的凸度控制能力優于其它軋機。② 凸度控制精度的比較 PC 軋機由于交叉角設定精度、 凸度的計算精度較高 (176。 ) , 因而凸度的控制精度, 可以達到20um。 CVC 軋機由于工作輥的磨損、 熱凸度的變化, 使工作輥的凸度發生變化, 降低凸度的控制精度。③ 對邊部減薄的影響 PC 軋機隨著交叉角的增加, 板凸度隨著減小, 同時帶鋼邊部減薄問題得到了改善。而CVC沒有相關的對應技術。④ 凸度與板厚精度影響的比較 PC 軋機進行凸度控制時, 交叉角發生變化,但中間板厚是常數, 不發生變化。CVC 進行凸度控制時, 工作輥移動時, 中間板厚也隨著變化。由于軋輥形狀的變化較復雜, 軋輥發生磨損, 板厚變化難以預測, 惡化了板厚的控制精度。⑤ 生產能力方面的比較 a) 板幅度的制約PC 軋機由于ORG 的段差磨削, 軋輥端部光滑化, 能夠消除同寬及反跳的制約。而CVC 竄動, 軋輥存在臺階形磨損, 反跳軋制不能 。b) 軋輥表面的制約ORG 投入研磨能得到良好的輥面, 消除了軋輥表面惡化對軋制的影響, 特別是能防止早期氧化鐵皮的異常剝落。CVC 的軋輥表面不能在線修磨, 軋輥粗糙度制約每套軋輥的軋制量。c) 通板性PC 軋機由于軋輥交叉, 輥縫呈二次曲線分布, 帶鋼軋制過程中稍有跑偏, 就有繼續增大的趨勢。CVC 軋機上下工作輥由于熱凸度差異和磨損差異, 造成帶鋼出現鍥形, 也易出現跑偏。綜上所述，本設計精軋機組采用PC軋機。(2) 精軋機布置精軋機采用7機架布置，因為這樣可提高軋機生產能力，提高卷重，增大精軋機速度，滿足最大卷重的要求。7個機架均裝配有軋輥交叉裝置和彎輥裝置，全為全液壓壓下AGC。其中，F1~F4 機架軋機軋制壓力達35 MN,帶鋼精軋的主要變形量在前3個機架完成，F5~F7最大軋制壓力為24 MN 。各機架均有X射線測厚儀，反饋控制帶鋼的厚度精度，實現厚度控制。(3) 精軋機前立輥軋機F1E1精軋機前立輥軋機附著在F1精軋機之前，距F1軋機中心線約2800 mm主要是進一步控制帶鋼寬度。在該軋機上配置了AWC的反饋功能，前饋功能以及卷取產生縮頸的補償功能。軋機結構為上傳動。由兩臺臥式電機經減速機與十字型傳動軸相連，傳動軋輥、軋輥開口度由兩臺電機經減速機與螺絲螺母相連，通過絲桿調節軋輥開口度。在絲桿端部與立輥軸承箱之間設有AWC油缸，實現帶鋼的寬度自動控制。(4) 邊部加熱器本設計預留了直接軋制模式 (HDR)，為了將板坯的邊部溫度加熱補償到與中心溫度一致，必須應用邊部加熱器。主要有電磁感應加熱法，煤氣火焰加熱法和保溫罩加熱法等。本設計采用電磁感應加熱型，這種邊部加熱器的加熱溫度可以調節，適于各種鋼種。(5) 切頭飛剪[5]切頭飛剪位于粗軋機組出口側，精軋除鱗箱前。他的功能是將進入精軋機的中間帶坯的低溫頭尾端和形狀不良的頭尾端剪切掉，以便帶坯順利通過精軋機組和輸出輥道，送到卷取機，防止穿帶過程中卡鋼和低溫頭尾在軋輥表面產生銀印。熱軋帶鋼軋機的切頭飛剪，一般采用轉鼓式飛剪或曲柄式飛剪。轉鼓式主要優點是結構簡單，可同時安裝兩對不同形狀的剪刀，分別進行切頭切尾。曲柄式的優點是剪刀垂直剪切，剪切厚度范圍大，最大可達80 mm，缺點是只能安裝一對直刃剪[13]。因此，本設計為了提高剪切質量和剪切能力，避免因剪刀磨損，剪刃間隙增大而剪不斷的事故，選用轉鼓式異步剪切飛剪。(6) 帶鋼冷卻系統熱軋帶鋼的終軋溫度一般為800~900 ℃，卷取溫度應在650 ℃以下 (否則因晶粒粗大而降低其力學性能)。從精軋機末機架到卷取機之間必須對帶鋼進行冷卻，以便縮短這一段生產線，從終軋到卷取這個溫度區間。過去帶鋼軋后冷卻能力曾經是限制軋制速度提高的因素，目前以層流冷卻的應用最為普通。常用的帶鋼冷卻裝置有層流冷卻、水幕冷卻，高壓噴水冷卻裝置等。層流冷卻是從虹吸管吸取的無壓或低壓水經冷卻管自由的落到帶材表面，不反濺，形成層流水而帶走大量熱量的冷卻方式，其特點是設備多，控制復雜，但是冷卻精度高，目前廣泛使用。水幕冷卻是從條狀縫隙噴嘴自由落下的呈連續、穩定、透明、平滑的帷幕狀的水流沖破帶材表面冷卻水層和蒸汽層，與帶材直接接觸而帶走大量熱量的冷卻方式，其特點是水量大，控制簡單，但是冷卻精度不高。高壓噴水裝置結構簡單，但是冷卻不均勻，水易飛濺。 因此，本設計采用層流冷卻裝置并采用計算機控制[13]。測溫儀下集管測溫儀上集管側噴圖34 層流冷卻裝置布置示意圖 (7) 卷取機卷取機的功能是精軋機組軋制的帶鋼以良好的卷形緊緊地無擦傷的卷成鋼卷，一般2~3臺即能滿足生產要求。卷取機按照抱緊輥數可分為二輥式、三輥式、四輥式等。二輥式適于卷取厚1~2 mm的板卷，對10 mm以上的帶鋼，質量差，卷不緊。三輥式對于厚帶和寬帶都適合，而結構和維修又比四輥式簡易。故本設計選用三輥式卷取機[13]。輸出輥道的速度必須考慮到帶鋼頭部剛出末架精軋機架時，能將帶鋼拉直，故輥道速度應稍高于帶鋼終軋速度 (10%~15%)；當帶鋼卷入卷機2~3圈后，輥道應與軋機、卷取機同步升速，以防止劃傷帶鋼表面；在帶鋼尾部離開軋機后，輥道速度應低于卷取速度 (10%~15%)，以減少帶鋼尾部的跳動。同時，考慮到前一根帶鋼還未完全進入卷取機，而后一根帶鋼已軋出精軋機組的可能性，輸出輥道的速度也應分段控制。卷取機的卷取速度應與精軋最終機座的軋制速度相配合，最大速度一般較最終機座的軋制速度高7%~15%。卷取機咬入速度為8~10 m/s，咬入后與軋機同步加速。加熱爐是用來把連鑄板坯再加熱到軋機所需的溫度，板坯加熱質量和產量滿足軋制要求，而且能耗較低的熱加工設備。在軋制前要將板坯進行加熱，其目的在于提高板坯的塑性，降低變形抗力及改善內部組織性能，以便進行軋制加工。目前，板帶鋼熱連軋所采用的加熱爐型有推鋼式和步進式加熱爐兩種。推鋼式加熱爐的優點是建造費用較低；燃料及動力消耗少；機械設備簡單，便于維護；其缺點是加熱過程中板坯與滑道接觸造成局部黑印和易于產生板坯底面劃傷；板坯厚度相差不能太大；停爐檢修時爐內板坯排空困難；爐子長度受板坯最小厚度的限制等。采用步進式加熱爐時，由于板坯在爐內沒有滑動，板坯間保持一定的間隙，步進機構動作動作可根據要求靈活變更，因而基本上消除了推鋼式加熱爐所在的缺點，同時擴大了爐子的生產能力。 因此，本設計采用步進梁式加熱爐。本設計采用了多級計算機控制系統，對全廠從連鑄坯進入板坯庫起至鋼卷成品發貨止，計算機進行全程物流跟蹤。全部計算機控制系統分為四級：① 基礎自動化級 (BA)：即直接數字控制機 (DDC)，主要完成各設備的順序控制，自動位置控制，厚度、速度控制和材料跟蹤及人機對話，故障報警等實時控制，并且與上位機的通訊等。② 過程控制級 (SCC)：主要進行板坯的物流跟蹤，生產過程的控制參數設定，計算機數據收集和處理，人機對話和數據通訊等。③ 生產控制級 (PCC)：主要作全廠性的材料物流跟蹤，板坯庫鋼卷庫的管理，質量管理，軋輥參數記錄和管理，編制軋制計劃和下達生產命令，收集生產實際數據及通訊等。④ 區域管理級 (AMC)：主要完成聯合生產計劃的組織，生產計劃的編制，訂貨處理，生產計劃的調整等。所謂全線自動化控制即把整個多級計算機系統組織成一個統一體。(1) 過程控制系統實現軋件跟蹤和控制邏輯判斷軋線必須根據控制的需要合理布置檢測儀表，由過程控制系統根據基礎自動化傳遞來的檢測儀表信號和實際控制信號判斷當前的軋線狀況，實現軋件跟蹤，準確的軋件跟蹤是全自動軋鋼控制實現的前提[14]。在軋件跟蹤的基礎上，可以進行全自動軋鋼控制的邏輯判斷，得到相應的控制信息(2) 基礎自動化實現具體控制過程基礎自動化負責全自動軋鋼控制的具體執行過程，根據過程控制系統產生的控制信息，執行相應的功能操作，該控制過程應該實現全自動控制和手動控制的統一化即，在手動控制模式下，控制信號來源于操作臺，在全自動控制模式下，控制信號來源于過程控制系統，根據控制模式的選擇，只是控制信號來源不同，具體控制模塊內部的功能實現過程是統一的。4生產工藝流程 生產工藝流程圖。 送至冷軋廠鋼卷冷卻成品入庫邊部加熱加熱F1~F7精軋二次除鱗層流冷卻卷取打捆稱重噴印表面檢查鋼卷運輸R2粗軋機軋制R1粗軋機軋制切頭尾冷板坯熱板坯高溫板坯邊角加熱除鱗定寬壓力機保溫罩立輥軋制注： 為預留工藝圖41 工藝流程簡圖 生產工藝流程(1) 連鑄坯冷裝爐軋制 (CCR)—連鑄坯與軋機距離遠或不能匹配，不能熱裝熱送。(2) 連鑄坯冷至A1線以下α狀態熱裝熱送軋制 (α—HCR)，這種模式的熱裝溫度一般在300℃600℃，這種模式比較適合連鑄車間與軋鋼車間距離較遠，且連鑄能力與軋機能力不能很好匹配的情況。(3) 連鑄坯冷至兩相區 (α+γ—HCR)，這種模式的熱裝溫度一般在600℃1150℃，比較適合連鑄車間與軋鋼車間距離很近，且連鑄機于軋機小時能力基本相匹配的情況。(4) 連鑄坯直接熱裝軋制 (CC—DHCR)，這種模式與 (3) 一樣，熱裝溫度一般在600℃1150℃，比較適合連鑄車間與軋鋼車間距離很近，且連鑄機于軋機小時能力基本相匹配的情況。(5) 連鑄坯直接軋制(CC—DR)，鋼坯的溫度在1150℃以上，連鑄機生產的高溫連鑄坯切割后直接輸送到軋機中進行直接軋制，一般情況下，在連鑄和軋機間設有均熱爐，一方面對輸送過程中的連鑄坯進行邊角補熱，另一方面作為緩沖以便軋機出現事故存儲熱鋼坯。這種模式要求連鑄與軋機的小時能力高度匹配，軋機能力應大于連鑄機的能力(板帶生產基本上屬于這種模式)。 本車間采用的模式該生產線采用冷坯和熱坯兩種方式組織生產，坯料選擇連鑄坯，連鑄車間生產的合格板坯經輥道運輸送至板坯庫[15]，坯料入爐將采用冷裝 (CCR)、保溫熱裝 (HCR) 和直接熱裝 (HDCR) 三種制度，并預留了直接軋制模式 (HDR)，坯料的熱裝比約為70%。從板坯庫 (行車上料) 或板坯輸送輥道直接送來的板坯在入爐輥道上經過稱重、測長和定位后由裝料機送入步進式加熱爐內進行加熱，板坯的出爐溫度為1150~1250 ℃。根據軋制節奏控制的要求，由出料機將加熱爐中的板坯托出并放在出爐輥道上。加熱好的板坯出爐后通過輸送輥道輸送，經過高壓水除鱗裝置除鱗后，將板坯送入定寬壓力機進行側壓定寬。定寬壓力機可對板坯進行最大為350 mm的側壓，然后由輥道運送進入第一架二輥可逆粗軋機進行1~3道次軋制，再進入第二架四輥可逆粗軋機進行1~3道次軋制后將板坯軋制成厚度約為30~50 mm的中間坯。在各粗軋機前裝有軋邊機對中間坯的寬度進行控制。粗軋后的中間坯通過保溫罩使頭尾溫差減小。中間坯在進入切頭剪前將速度降低