现代化小型棒材车间工艺与设备特点

(中冶东方工程技术有限公司 ，内蒙古，包头 014010)
摘 要：文章结合山西宏阳钢铁有限公司年产95万t的棒材车间的工艺与装备，介绍了现代化小型棒材车间的工艺与设备特点。
关键词：小型棒材车间；工艺；设备
中图分类号：TG333  文献标识码：A  文章编号：1007—6921(2008)11—0083—02

我国是一个发展中的大国，消费市场巨大，随着这些年经济建设的发展，对钢铁的需求，特别是对线棒材需求量不断加大，国此各个钢厂也争先恐后地新上了许多棒材生产线，提高棒材的产量，以满足不断扩大的市场需求，市场的需求也向我们提出了新的课题，怎样提高轧机的产量及产品精度，提高轧机的效能及成材率等等这些问题就摆在我们的面前，综观近年来国内外新建小型轧钢车间的技术及装备，当前小型轧机的发展方向是以连铸化无扭连轧为基础，采用热送热装。轧钢工艺的发展也主要围绕着三高技术开展，即：高性能，高精度，高效率。

本文结合山西宏阳钢铁公司棒材车间的技术及装备来介绍现代化小型棒材车间工艺与设备特点。
1 现代化小型棒材车间的工艺特点
1.1 连铸坯热送

连铸坯热送连铸连轧是当今冶金工业的发展方向。实现热送热装可作为连铸连轧的第一步，热送连铸坯的温度>400℃，即能达到一定的节能效果。采用直接热装的优点是:①减少加热炉燃料消耗，提高了加热炉的产量，可降低燃料消耗30%～45%。中国钢铁工业10年来产量翻了一番，而钢铁工业总能耗仅增加了34%，这是10年来中国钢铁工业持续增长的一个重要原因。其中采用连铸连轧带来的能源大量节约是功不可没的。②减少加热时间及金属消耗，一般可比冷装减少0.1%～0.3%的金属消耗。③减少了钢坯库存量、厂房面积和起重设备，减少人员、降低建设投资和生产成本。④缩短了生产周期。⑤生产实践经验表明，直接热装还可
以减少钢坯表面裂纹，提高金属收得率。

山西宏阳钢铁公司棒材车间加热炉上料方式为热坯上料。连铸机拉出的热连铸坯每四根一组经过渡台架送到上料辊上，由上料辊道关往钢坯称进行称重，称重后送往加热炉炉尾，被固定热源板停止，然后由推钢机推入加热炉内进行加热。在上料辊道一侧还没有热坯缓冲台架，当轧线出现事故或连铸与轧钢能力不匹配时，连铸机送来的热坯可送到热坯缓冲台架进行缓存，在轧机事故处理后，缓冲台架上的热坯可通过旁路运输辊道送往冷坯上料台架，再由冷坯上料台架送到上料辊上，经称重后送入炉内加热。
1.2 切分轧制

切分轧制是在轧制过程中，用轧辊或其他设备将轧件沿纵向分成两条或多条轧制，从而将延伸系数减小到原来的1/2,1/3或1/4与传统的单线轧制相比，生产同样的产量，切分轧制的轧件长度短，延伸系数小，轧制道次减少，从而减少纯轧时间。切分轧制的主要优点:①可采用较大规格尺寸钢坯，直接轧制小规格产品，减少钢坯规格种类；②对小断面钢材可采用较低的轧制速度；③用同样尺寸坯料生产同样规格产品，采用切分轧制，可以减少道次；④来用切分轧制可均衡大小规格产品的生产能力，而常规轧制由于大小规格产品小时产量相差悬殊，造成加热炉和主电机选择困难。

山西宏阳钢铁公司棒材车间的产品是φ12mm～φ40mm的圆钢及带肋钢筋,年产量95万t,φ12mm带肋钢筋产品采用三切分轧制，φ14mm～φ18mm带肋钢筋产品采用两切分轧制生产。
1.3 轧后多段穿水冷却

轧件从精轧机轧出后采用穿水冷却工艺是提高产品综合机械性能的重要手段，主要用于螺纹钢的轧制。穿水冷却装置由数个冷却箱组成，水冷箱是由微机与温度检测装置和各种阀门组成的闭环调节系统，达涅利公司提供的穿水冷却设备为一段正体式有四个通道。精轧机组输出的轧件，进入水冷箱，进行在线余热淬火处理，即轧件经过水冷箱水冷，使其表面温度急剧降低到300℃左右。由于急剧冷却，在轧件表面形成马氏体组织，然后芯部热量散出对表面马氏体组织产生回火作用，形成回火马氏体。芯部为细晶粒的珠光体+铁素体组织，该组织结构能显著地提高棒材的屈服强度和韧性，并具有良好的可焊性。
2 现代化小型棒材车间的设备特点
2.1 加热设备

小型连轧的加热炉有推钢式和步进式两种。由于步进式加热炉加热速度快，钢坯温度均匀，烧损少，特别是操作灵活，设有步进送钢、步进退钢和踏步等控制，易于排空炉料和更换钢种的优点，因此在新建厂大多采用步进式加热炉。步进式加热炉的主要优点是:钢坯加热温度均匀，氧化烧损少，可根据轧机产量来调节加热炉内的装钢量，有利于防止或减少钢坯脱碳。但是，步进式加热炉的造价比推钢式加热炉高2倍以上。因此对于普碳钢坯和对脱碳要求不甚严格的钢坯，选择推钢式加热炉是比较经济的。
山西宏阳钢铁公司棒材车间选择的就是推钢式加热炉。
2.2 轧制设备

山西宏阳钢铁公司棒材车间的轧机共十八架，粗轧六架，中轧六架，精轧六架，粗、中轧机架间以及粗、中轧机组间轧件采用微张力控制；全线轧机采用平立交替布置，无扭转，机架间椭圆轧机用滚动导卫导入下架轧机制；在精轧机组前以及在精轧机组各机架间设有活套，轧件可实现无张力活套，轧件可实现无张力活套控制轧制。

十八架轧机中，粗轧中轧为甲方外购，精轧为我院设计，采用短应力线轧机，短应力线轧机的主要结构特点为：该轧机采用无牌坊结构，经四根带左右螺纹的受力拉杆连接一对轧辊的轴承座，并可同时旋转四根拉杆实现上下轧辊对称同步压下调整，可以保证轧线恒定不变，在上辊操作侧轴承座内设置蜗杆－蜗轮－螺旋副机构对上轧辊进行手动轴向调节。轧辊采用液压柱塞平衡或弹簧平衡，轧辊受力弯曲时，轧辊轴承座可以随轧辊弯曲而浮动，从而使轴承受力均匀，机架由液压缸移动进行换孔，采用整机架更换轧辊，换辊速度快，时间短。
2.3 冷却装置-穿水冷却

山西宏阳钢铁公司棒材车间穿水冷却的结构：它由一组水冷箱和一组与水冷箱平行布置的导槽组成，水冷箱内调用有A和B两条水冷线：单根轧制的产品能守A线冷却；切分轧制时(生产Ф16带肋钢筋)，同时使用A线和B线冷却轧件。每条水冷线上设有若干个正向水喷嘴(与轧件方向相同)，喷水方向与轧线夹角20°，每个正向水喷嘴后带有一定长度的冷若冰却水管，水冷喷嘴和冷却水管连成一体。对于Ф30的冷却水管，由于通过的轧件断面小，速度快，设置的水冷喷嘴数量多，水冷喷嘴和冷却水管总长约1 150；对于是Ф42和Ф60的冷却室较大，每个喷甲级需要的水量也较长，喷嘴和冷却水管总长约2 850。在每条水冷线正向水喷嘴后各设两个反向水喷嘴和一个反向压缩空喷嘴和一个反向压缩空气喷嘴均为环行状。每个喷嘴的环行缝可通过螺纹进行调节器整。冷却水管和喷嘴用可快速拆装固定在水箱内。轧件冷却后，从水冷管流出的水落入水箱内，汇集在一起，由排水管排入轧线下的铁皮沟内。每个喷嘴的供水管线上装设一个手动截止阀，以便在喷嘴关闭后对冷却水管外壁喷水冷却。水冷箱带有可随时打开或关闭的活动顶盖。与水冷箱平行布置一条轧件输送槽，用于导送非穿水冷却件，“U”形导槽，导槽内宽100mm，内高120mm，槽顶加设可随时打开或关闭的活动盖。水箱和导槽均布置在一可横向移动的小车上，要据轧制程序，通过小车移动使水冷箱或导槽对准轧制中心线，小车用液压缸或电动横移。小车上的水冷箱用挠性管供水。在最后一架精轧机和水冷箱之间以及水冷箱和分段飞剪之间设连接导管请一并设计，导管头部距最后一架精轧机距离给1 000mm，水冷箱后导管尾到分段飞剪前夹送辊中心距离约为800mm考虑。设计时应考虑到轧制中心线水冷箱下开有一冷若冰霜却水的排水沟，沟宽约600～800mm。
2.4 冷床

轧件经穿水冷却后，进入倍尺分剪，被剪成被尺的轧件就进入了冷床。冷床是中小型棒材车间不可缺少的辅助设备之一，它的功能是将轧机轧制后的棒材经飞剪剪切后的倍尺长度，输送并卸到冷床齿条上冷却，使其温度由900℃降至100℃～300℃，然后由冷床下料装置将其收集成组送至输出辊道上，再由输出辊道将其送到冷剪剪切成成品定尺，冷床的设计质量与安装精度直接决定着产品的最终质量。

小型轧钢车间所用的冷床形式较多，如拉钢式、滚动式和步进式等，目前国内外新建的小型轧钢车间大多采用步进齿条式冷床，这是因为它冷却均匀，并有良好的矫直作用。步进齿条式冷床通常由三部分组成：上床机构,冷床本体,冷床下床机构。
2.4.1 上料机构:它由输入辊道，分钢器，制动裙板和矫直板组成。轧件经冷床输人辊道上冷床，输入辊道一般由单独传动的辊子组成，辊子倾角为8°～12°，为了提高制动效果，该倾角有加大的趋势。制动裙板是位于输入辊道一侧的可在垂直方向上下运动的板，利用板与钢材之间的磨擦阻力使钢材制动，并通过提升运动把钢材送入冷床矫直板。在冷床输入辊道入口处设置用于分离头尾装置的分钢器，防止前后两轧件头尾塔接。
2.4.2 冷床本体，由固定齿条和活动齿条组成，入口段设有矫直板,防止轧件在高温下塌弯曲。为了使冷床得到充分利用，可采用单根或双根布料，当生产小规格产品时，在一个齿间布两根料，在成排装置之前设有对齐辊道，以减少定尺剪切时的辅助操作时间。
2.4.3 冷床下床机构:主要形式有四摇杆式、移动小车式和链条式等，其主要作用是将轧件成排输送到冷剪辊道上进行剪切作业。四摇杆式将成组轧件托起移送到冷床输出辊道上，再从冷床下面返回到原位。移动小车依靠液压缸(或气缸)将移送小车和车上的轧件托起，再由液压缸平移至输出辊道上，然后小车下降返回原位。链条式即由移送链将成排轧件移送到冷床输出辊道上。
2.5 精整设备

精整设备主要包括成品收集和打捆设备。定尺剪切后的轧件由辊道送往检查台，进行产品质量检查和短尺分选。如果对上冷床的轧件长度实行最佳化控制，则每组钢材的尾部短尺料集中在一起，可通过在剪后设一收集筐收集，或由辊道送往长短尺分选收集装置，无须进行人工分选。对圆钢、螺纹钢筋和扁钢，可通过设置在链式运输机尾部的自动计数装置将钢材计数，经带锁紧装置的打捆机打捆后送成品库存放。采用自动计数技术，将对实行负偏差轧制，提高成材率奠定物质基础。采用完善的成品收集和打捆设备，不仅能提高产量和包装质量，还可改善工人劳动强度。
［参考文献］
［1］ 钟廷珍.短应力线轧机的理论与实践［M］.北京:冶金工业出版社，1998:54～118.
［2］ 邹家祥.轧钢机现代设计理论［M］.北京:冶金工业出版社，1991:80～86,223～225.
［3］ 庆明主编.轧钢机械［M］.北京：化学工业出版社，2004:28～120.