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軋鋼生產技術
文章來源:不銹鋼管資訊網  瀏覽次數:4568  添加時間:2010/11/16 8:30:24
  鋼鐵生產總是希望以成熟的新技術、新工藝,改進生產,降低運營成本,保證產品質量,提高競爭能力。本文介紹近期軋鋼生產所采用的新技術,其中有些是國外新技術,有些是投入新設備儀器的老工藝,其共同特點是可以達到生產順利、成本降低,對鋼鐵企業會有所裨益。

1 .蓄熱式加熱爐

  高爐煤氣發熱值偏低,直接送到軋鋼加熱爐往往遇到加熱能力不足的問題,所以一直需要配給一些焦爐煤氣。如果焦爐煤氣不足,多余高爐煤氣不得不放散或白白燒掉,造成浪費能源或污染空氣。蓄熱式連續加熱爐是20世紀90年代,美、日、英等國家開發的新技術,它利用高溫煙氣先預熱蓄熱箱中的蓄熱體,之后更換閥門讓待燃燒的空氣或煤氣進入蓄熱箱吸收蓄熱體的熱量(圖1)。這樣使空氣或燃燒煤氣提高500~800℃,燃燒溫度可提高到1300℃,能夠滿足鋼坯加熱的需要。

  由于高爐煤氣價格低廉,國內某廠4座用焦爐煤氣混燒或與重油混燒的加熱爐改為蓄熱式加熱爐后,完全使用高爐煤氣,加熱成本基本降到原來的四分之一,不用兩年即可收回改造費用。其低氧燃燒和低NOx排放含量也達到較好水平。該技術在加熱爐、熱處理爐都可應用,圖2為熱量利用率比較圖。目前,對于有高爐煤氣的中國鋼鐵聯合企業,已有不少完成蓄熱爐的改造,獲得顯著效益。

 2. 懸濁液強力冷卻

  由于終軋溫度高,吐絲或上冷床的線材棒材溫度過高,加上提速,原有冷卻能力不足一直是困擾各棒線材廠的問題之一。懸濁液強力冷卻技術利用大比重懸濁物對汽膜的破壞,大大增強冷卻能力,這是冷卻理論上的重大突破。由河北理工大學與宣鋼二軋共同完成的棒材懸濁液穿水裝置,經過生產實踐檢驗證明,冷卻效果十分顯著。該系統設計了新型噴嘴裝置,其懸濁液循環系統經過近兩年的運行,通暢可靠,水循環利用率高。這一技術的成功為現場解決吐絲溫度高、冷床能力不足、提高產品力學性能與合格率,提供了有效方法。

   該棒材懸濁液穿水裝置不必加長原有水冷段,僅僅增加一個小型蓄水池即可,冷卻用水經過濾并循環利用,因而是現有車間實現中軋降溫、進行低溫精軋、或終軋后快速降溫,大幅度提高產品的力學性能指標的切實可行的冷卻新技術。

3 .扁坯展寬軋窄帶

  許多中窄帶鋼車間使用寬度尺寸不變的連鑄坯,用常規軋法的軋件寬度就有限度。有時軋輥寬度有所富余,因而出現用窄料軋制更寬帶鋼的需求。為此,采用具有切深特點的強迫寬展開坯孔型,軋出較寬的帶鋼中間坯,精軋就可以軋出較寬帶鋼,更好適應市場的需求。常用窄坯軋寬的方法是使用切展法和蝶式彎折法。前者利用壓下不均勻變形后,軋制變形區部分延伸少的金屬阻礙其余金屬的延伸,造成強迫寬展,目前已經可以生產比坯料寬出1 6倍的帶鋼。

4 .圓鋼定位測徑儀

  在線測量終軋棒線尺寸,調節輥縫,擴大高精度產品比例,是眾多棒線材廠的希望。進口旋轉式掃描式測徑儀,可以在線測量高速運動的整個軋件凸起輪廓的外周邊,但是這種儀器數百萬元,而且整機長度大,放在現有長度十分有限的水冷段內很占空間。其實,圓棒線生產主要掌握軋件高度和輥縫處的耳子,測量儀器如果能靜止放置,就可以大大簡化。天津兆瑞測控公司生產的8點固定式測徑,就能以非旋轉的固定探頭測量運動中的軋件尺寸,雖然不是連續反映軋件周邊變化,但對高度、寬度等主要尺寸都能反映出來。尤其該儀器寬度不到300mm,放在軌道車上,進入軋線或撤出軋線十分便利,適合精軋出口水冷段偏短的現場使用。經過現場幾年的使用證明,吹掃系統合理,光源壽命遠比進口旋轉測徑儀持久,而價格僅為進口儀器的六分之一。

5. 滾動軸承替換膠木軸瓦

  膠木軸瓦是長久以來使用的一種老式滑動軸瓦,雖然價格便宜,但剛度小,磨損快,在溫度波動較大時,易出現軋件尺寸波動。為此,某車間將三輥400中軋機改為密封的滾動軸承。經過一段時間使用后,效果良好。前面三輥軋機粗軋有尺寸波動的坯料,在這里也得到控制,使后面事故大大下降,對保證生產,提高產品尺寸精度起到顯著作用,用水也顯著減少。

6. 弧齒接手替換梅花套筒

  梅花套筒傳動是一種極為古老的傳動軋輥方式,它在傳遞力矩時并不均勻,由于自重轉動起來時常有懸空跌落過程,造成較大的噪音,同時對產品精度也有影響,嚴重時出現明暗交替的條紋。這是因為,連接桿為了能夠傾斜就必須在梅花瓣與套筒之間留有相當的曠量。于是在傳遞力矩時,連接桿自重和傾角使得套筒受力不均。在加載時,梅花瓣受力點容易變動,尤其磨損之后的舊套筒,造成上下力矩不均,軋輥滑動。因此用弧齒接手或其它接手替換梅花套筒,可以減少備件數量,提高作業環境質量,也為生產維護帶來方便,全部投資僅半年便收回。

7. 感應加熱

  直接軋制是節能最理想的工藝,但連鑄坯從結晶器出來經過彎曲水冷段時,一般角部溫度已經偏低,加上連鑄機距離軋機較遠,整體溫度也下降不少,需要對角部補熱均熱。電感應加熱具有占地少、加熱快、不必存儲能量等優點,國內有些廠家安裝了這類設備,但沒有達到預期效果。其主要原因是感應加熱效率選取過高,導致鋼坯受熱遠低于實際需要,因而鋼坯無法達到軋制溫度的一般要求。但這項技術在國外并不鮮見,英鋼公司使用Radyne公司的10MW管材感應加熱系統,可以快速將外徑168mm的管材從700℃加熱到1100℃。該裝置共6臺固態加熱器,每臺輸出功率1650kW、頻率1kHz,管材行進速度為1 7m/s,比一般連軋鋼坯進粗軋機的0 3m/s速度高許多。

  Radyne公司的這套感應加熱系數設計高出實際需要的20%,留有相當的余量,因而可以任意提高軋件行進速度。該系統設計對于國內設計具有參考價值,在對165mm方坯感應加熱設計時,還應考慮方坯角部渦流效率和實芯的特點,功率至少應該不低于10MW。

8. 測厚儀與凸度控制

   許多熱軋窄帶鋼車間缺乏在線測厚裝置,產品厚度僅僅依靠人工定時檢測,難以做到及時測量更談不上厚度控制,產品厚度尺寸波動極大,甚至一些供給冷軋原料的一些中寬帶車間也僅裝備中心測厚儀,不能檢測產品凸度,使客戶得不到凸度較小且恒定的冷軋原料。這一方面緣于射線測厚有一定危險,現場不愿使用,另一方面價格昂貴(數十萬元1套),裝置防護系統比較復雜。

  曾經有人認為800mm以上寬帶才安裝凸度檢測,實際上現場500mm寬帶已經有3點式測量,直接獲知板凸度,這可為中寬帶鋼凸度控制提供參考,對穩定產品質量具有重要意義。

  熱軋激光測厚測寬儀的出現,為軋鋼生產帶來方便。激光打在紅鋼板上有特殊光點,經過三角光學變換,由光電耦合器轉換為電信號。這一信號結合計算機辨識技術就可以分辨激光斑點位置,從而測量出帶鋼厚度。目前激光測厚精度還不如射線測厚,但鋼板橫截面上的相對厚度還是可以比較。

9. 板帶鋼液壓厚度高精度控制

   由于電動壓下動作慢、精度差,不適合在線快速微調。一般液壓缸響應速度比電動壓下高出6倍,精度也大大高于電動壓下螺絲。在帶鋼精軋機成品架安裝液壓缸,可以實現PM-AGC快速輥縫調整。如果與成品前架壓力傳感器配合,可以實現壓力測厚計的前饋控制。如在成品架出口安裝測厚儀,則實現測厚儀反饋控制,這將對長時間軋制造成的頭尾溫差影響予以補償,可以大大縮小整卷帶鋼的厚度偏差波動,產品精度更有保證。某廠使用鄭州光學研究所生產的誤差3μm激光測厚儀監控產品厚度,并與計算機及液壓輥縫調整裝置配合,組成液壓監控AGC系統,減少了帶鋼頭尾厚度的尺寸波動。過去板帶頭尾厚差近40μm,采用液壓壓力反饋AGC或測厚儀監控AGC后,盡管單重增加、軋制時間加長,頭尾厚差下降十多微米,使產品進一步提高了市場競爭能力。

  對老式四輥中厚板軋機也有采用液壓AGC厚度控制的,獲得了厚度精度提高的效果。

 10 .無活套微張力軋制

   活套支撐器用來反映機架間張力水平,但在厚坯軋制時耗能很高,在成品機架又反映不夠快,限制板厚精度的進一步提高。因而國外一些廠家研制成功無活套軋制,省去活套支撐器。無活套軋制首先需要對軋制速度和穩定后的張力精確計算,并使后架軋機有補償動態速降的增量轉速。國外無活套軋制主要依靠電流記憶法,建立觀測器,同時選擇合適的力臂系數計算公式來計算張力,依此張力,實現張力控制。

  實際連軋張力主要取決于前后軋機軋件自由軋制時的出入口速度差,也與電機拖動能力和張力對前后滑的影響有關。有文獻對張力的計算提出的實用模型,使連軋參數計算簡單直觀。這一公式考慮電機的情況和軋制中張力對前后滑的影響,不但適用于板帶也適用棒線材粗軋張力計算。

11. 熱連軋噴油潤滑

   熱連軋工藝潤滑可使摩擦力下降,從而顯著降低軋制力與力矩,軋輥磨損減少,板面質量有所提高。國外工業先進國家普遍采用這一技術,降低能耗與輥耗;壓下越大,潤滑效果越顯著。摩擦系系數從0.35可以下降到0.12,軋制力和輥耗都下降達20%。熱軋潤滑的應用會使熱連軋控制系統原來設定的摩擦系數變動較大,但一般仍在“張力自調整”范圍內,軋制力的分配也略有變動。

  熱連軋噴油需要專門的油路泵站,也需要以咬入起停的高精度控制閥門。對于潤滑油要求噴出后有較好的附著性,而且在600℃高溫下,要有較高的裂解點。此外要注意噴量限制,保證軋制過后燃燒貽盡。這一技術也可推廣到型鋼軋制,但要注意噴油均勻不可過量。
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