鋼鐵生產(chǎn)總是希望以成熟的新技術(shù)、新工藝，改進(jìn)生產(chǎn)，降低運(yùn)營(yíng)成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量，提高競(jìng)爭(zhēng)能力。本文介紹近期軋鋼生產(chǎn)所采用的新技術(shù)，其中有些是國(guó)外新技術(shù)，有些是投入新設(shè)備儀器的老工藝，其共同特點(diǎn)是可以達(dá)到生產(chǎn)順利、成本降低，對(duì)鋼鐵企業(yè)會(huì)有所裨益。

1.蓄熱式加熱爐

高爐煤氣發(fā)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?fàn)t煤氣。如果焦?fàn)t煤氣不足，多余高爐煤氣不得不放散或白白燒掉，造成浪費(fèi)能源或污染空氣。蓄熱式連續(xù)加熱爐是20世紀(jì)90年代，美、日、英等國(guó)家開發(fā)的新技術(shù)，它利用高溫?zé)煔庀阮A(yù)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(jìn)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℃，能夠滿足軋鋼鋼坯加熱的需要。

由于高爐煤氣價(jià)格低廉，國(guó)內(nèi)某廠4座用焦?fàn)t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(fèi)用。其低氧燃燒和低NOx排放含量也達(dá)到較好水平。該技術(shù)在加熱爐、熱處理爐都可應(yīng)用，圖2為熱量利用率比較圖。目前，對(duì)于有高爐煤氣的中國(guó)鋼鐵聯(lián)合企業(yè)，已有不少完成蓄熱爐的改造，獲得顯著效益。

2.懸濁液強(qiáng)力冷卻

由于軋鋼終軋溫度高，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(qiáng)力冷卻技術(shù)利用大比重懸濁物對(duì)汽膜的破壞，大大增強(qiáng)冷卻能力，這是冷卻理論上的重大突破。由河北理工大學(xué)與宣鋼二軋共同完成的棒材懸濁液穿水裝置，經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐檢驗(yàn)證明，冷卻效果十分顯著。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)了新型噴嘴裝置，其懸濁液循環(huán)系統(tǒng)經(jīng)過近兩年的運(yùn)行，通暢可靠，水循環(huán)利用率高。這一技術(shù)的成功為現(xiàn)場(chǎng)解決吐絲溫度高、冷床能力不足、提高產(chǎn)品力學(xué)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(zhǎng)原有水冷段，僅僅增加一個(gè)小型蓄水池即可，冷卻用水經(jīng)過濾并循環(huán)利用，因而是現(xiàn)有車間實(shí)現(xiàn)中軋降溫、進(jìn)行低溫精軋、或終軋后快速降溫，大幅度提高產(chǎn)品的力學(xué)性能指標(biāo)的切實(shí)可行的冷卻新技術(shù)。

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(guī)軋法的軋件寬度就有限度。有時(shí)軋輥寬度有所富余，因而出現(xiàn)用窄料軋制更寬帶鋼的需求。為此，采用具有切深特點(diǎn)的強(qiáng)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(yīng)市場(chǎng)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(qū)部分延伸少的金屬阻礙其余金屬的延伸，造成強(qiáng)迫寬展，目前已經(jīng)可以生產(chǎn)比坯料寬出16倍的帶鋼。

4.圓鋼定位測(cè)徑儀

在線測(cè)量終軋棒線尺寸，調(diào)節(jié)輥縫，擴(kuò)大高精度產(chǎn)品比例，是眾多棒線材廠的希望。進(jìn)口旋轉(zhuǎn)式掃描式測(cè)徑儀，可以在線測(cè)量高速運(yùn)動(dòng)的整個(gè)軋件凸起輪廓的外周邊，但是這種儀器數(shù)百萬元，而且整機(jī)長(zhǎng)度大，放在現(xiàn)有長(zhǎng)度十分有限的水冷段內(nèi)很占空間。其實(shí)，圓棒線生產(chǎn)主要掌握軋件高度和輥縫處的耳子，測(cè)量?jī)x器如果能靜止放置，就可以大大簡(jiǎn)化。天津兆瑞測(cè)控公司生產(chǎn)的8點(diǎn)固定式測(cè)徑，就能以非旋轉(zhuǎn)的固定探頭測(cè)量運(yùn)動(dòng)中的軋件尺寸，雖然不是連續(xù)反映軋件周邊變化，但對(duì)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(jìn)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(xiàn)場(chǎng)使用。經(jīng)過現(xiàn)場(chǎng)幾年的使用證明，吹掃系統(tǒng)合理，光源壽命遠(yuǎn)比進(jìn)口旋轉(zhuǎn)測(cè)徑儀持久，而價(jià)格僅為進(jìn)口儀器的六分之一。

5.滾動(dòng)軸承替換膠木軸瓦

膠木軸瓦是長(zhǎng)久以來使用的一種老式滑動(dòng)軸瓦，雖然價(jià)格便宜，但剛度小，磨損快，在溫度波動(dòng)較大時(shí)，易出現(xiàn)軋件尺寸波動(dòng)。為此，某車間將三輥400中軋機(jī)改為密封的滾動(dòng)軸承。經(jīng)過一段時(shí)間使用后，效果良好。前面三輥軋機(jī)粗軋有尺寸波動(dòng)的坯料，在這里也得到控制，使后面事故大大下降，對(duì)保證生產(chǎn)，提高產(chǎn)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(dòng)是一種極為古老的傳動(dòng)軋輥方式，它在傳遞力矩時(shí)并不均勻，由于自重轉(zhuǎn)動(dòng)起來時(shí)常有懸空跌落過程，造成較大的噪音，同時(shí)對(duì)產(chǎn)品精度也有影響，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)明暗交替的條紋。這是因?yàn)?，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(dāng)?shù)臅缌?。于是在傳遞力矩時(shí)，連接桿自重和傾角使得套筒受力不均。在加載時(shí)，梅花瓣受力點(diǎn)容易變動(dòng)，尤其磨損之后的舊套筒，造成上下力矩不均，軋輥滑動(dòng)。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(shù)量，提高作業(yè)環(huán)境質(zhì)量，也為生產(chǎn)維護(hù)帶來方便，全部投資僅半年便收回。

7.感應(yīng)加熱

直接軋制是節(jié)能最理想的工藝，但連鑄坯從結(jié)晶器出來經(jīng)過彎曲水冷段時(shí)，一般角部溫度已經(jīng)偏低，加上連鑄機(jī)距離軋機(jī)較遠(yuǎn)，整體溫度也下降不少，需要對(duì)角部補(bǔ)熱均熱。電感應(yīng)加熱具有占地少、加熱快、不必存儲(chǔ)能量等優(yōu)點(diǎn)，國(guó)內(nèi)有些廠家安裝了這類設(shè)備，但沒有達(dá)到預(yù)期效果。其主要原因是感應(yīng)加熱效率選取過高，導(dǎo)致鋼坯受熱遠(yuǎn)低于實(shí)際需要，因而鋼坯無法達(dá)到軋制溫度的一般要求。但這項(xiàng)技術(shù)在國(guó)外并不鮮見，英鋼公司使用Radyne公司的10MW管材感應(yīng)加熱系統(tǒng)，可以快速將外徑168mm的管材從700℃加熱到1100℃。該裝置共6臺(tái)固態(tài)加熱器，每臺(tái)輸出功率1650kW、頻率1kHz，管材行進(jìn)速度為17m/s，比一般連軋鋼坯進(jìn)粗軋機(jī)的03m/s速度高許多。

Radyne公司的這套感應(yīng)加熱系數(shù)設(shè)計(jì)高出實(shí)際需要的20%，留有相當(dāng)?shù)挠嗔?，因而可以任意提高軋件行進(jìn)速度。該系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)具有參考價(jià)值，在對(duì)165mm方坯感應(yīng)加熱設(shè)計(jì)時(shí)，還應(yīng)考慮方坯角部渦流效率和實(shí)芯的特點(diǎn)，功率至少應(yīng)該不低于10MW。

8.測(cè)厚儀與凸度控制

許多熱軋窄帶鋼車間缺乏在線測(cè)厚裝置，產(chǎn)品厚度僅僅依靠人工定時(shí)檢測(cè)，難以做到及時(shí)測(cè)量更談不上厚度控制，產(chǎn)品厚度尺寸波動(dòng)極大，甚至一些供給冷軋?jiān)系囊恍┲袑拵к囬g也僅裝備中心測(cè)厚儀，不能檢測(cè)產(chǎn)品凸度，使客戶得不到凸度較小且恒定的冷軋?jiān)稀＿@一方面緣于射線測(cè)厚有一定危險(xiǎn)，現(xiàn)場(chǎng)不愿使用，另一方面價(jià)格昂貴(數(shù)十萬元1套)，裝置防護(hù)系統(tǒng)比較復(fù)雜。

曾經(jīng)有人認(rèn)為800mm以上寬帶才安裝凸度檢測(cè)，實(shí)際上現(xiàn)場(chǎng)500mm寬帶已經(jīng)有3點(diǎn)式測(cè)量，直接獲知板凸度，這可為中寬帶鋼凸度控制提供參考，對(duì)穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量具有重要意義。

熱軋激光測(cè)厚測(cè)寬儀的出現(xiàn)，為軋鋼生產(chǎn)帶來方便。激光打在紅鋼板上有特殊光點(diǎn)，經(jīng)過三角光學(xué)變換，由光電耦合器轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。這一信號(hào)結(jié)合計(jì)算機(jī)辨識(shí)技術(shù)就可以分辨激光斑點(diǎn)位置，從而測(cè)量出帶鋼厚度。目前激光測(cè)厚精度還不如射線測(cè)厚，但鋼板橫截面上的相對(duì)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(dòng)壓下動(dòng)作慢、精度差，不適合在線快速微調(diào)。一般液壓缸響應(yīng)速度比電動(dòng)壓下高出6倍，精度也大大高于電動(dòng)壓下螺絲。在帶鋼精軋機(jī)成品架安裝液壓缸，可以實(shí)現(xiàn)PM-AGC快速輥縫調(diào)整。如果與成品前架壓力傳感器配合，可以實(shí)現(xiàn)壓力測(cè)厚計(jì)的前饋控制。如在成品架出口安裝測(cè)厚儀，則實(shí)現(xiàn)測(cè)厚儀反饋控制，這將對(duì)長(zhǎng)時(shí)間軋制造成的頭尾溫差影響予以補(bǔ)償，可以大大縮小整卷帶鋼的厚度偏差波動(dòng)，產(chǎn)品精度更有保證。某廠使用鄭州光學(xué)研究所生產(chǎn)的誤差3μm激光測(cè)厚儀監(jiān)控產(chǎn)品厚度，并與計(jì)算機(jī)及液壓輥縫調(diào)整裝置配合，組成液壓監(jiān)控AGC系統(tǒng)，減少了帶鋼頭尾厚度的尺寸波動(dòng)。過去板帶頭尾厚差近40μm，采用液壓壓力反饋AGC或測(cè)厚儀監(jiān)控AGC后，盡管單重增加、軋制時(shí)間加長(zhǎng)，頭尾厚差下降十多微米，使產(chǎn)品進(jìn)一步提高了市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。

對(duì)老式四輥中厚板軋機(jī)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(jī)架間張力水平，但在厚坯軋制時(shí)耗能很高，在成品機(jī)架又反映不夠快，限制板厚精度的進(jìn)一步提高。因而國(guó)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(duì)軋制速度和穩(wěn)定后的張力精確計(jì)算，并使后架軋機(jī)有補(bǔ)償動(dòng)態(tài)速降的增量轉(zhuǎn)速。國(guó)外無活套軋制主要依靠電流記憶法，建立觀測(cè)器，同時(shí)選擇合適的力臂系數(shù)計(jì)算公式來計(jì)算張力，依此張力，實(shí)現(xiàn)張力控制。

實(shí)際連軋張力主要取決于前后軋機(jī)軋件自由軋制時(shí)的出入口速度差，也與電機(jī)拖動(dòng)能力和張力對(duì)前后滑的影響有關(guān)。有文獻(xiàn)對(duì)張力的計(jì)算提出的實(shí)用模型，使連軋參數(shù)計(jì)算簡(jiǎn)單直觀。這一公式考慮電機(jī)的情況和軋制中張力對(duì)前后滑的影響，不但適用于板帶也適用棒線材粗軋張力計(jì)算。

11.熱連軋噴油潤(rùn)滑

熱連軋工藝潤(rùn)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(zhì)量有所提高。國(guó)外工業(yè)先進(jìn)國(guó)家普遍采用這一技術(shù)，降低能耗與輥耗；壓下越大，潤(rùn)滑效果越顯著。摩擦系系數(shù)從0.35可以下降到0.12，軋制力和輥耗都下降達(dá)20%。熱軋潤(rùn)滑的應(yīng)用會(huì)使熱連軋控制系統(tǒng)原來設(shè)定的摩擦系數(shù)變動(dòng)較大，但一般仍在“張力自調(diào)整”范圍內(nèi)，軋制力的分配也略有變動(dòng)。

軋鋼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(duì)于潤(rùn)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(diǎn)。此外要注意軋鋼噴量限制，保證軋制過后燃燒貽盡。這一技術(shù)也可推廣到型鋼軋制，但要注意噴油均勻不可過量。

隗(yu)小姐：136 2020 3959  

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