高速线材车间多路程轧制生产线的设计.docx

高速线材车间多路程轧制生产线的设计刘战英秦国庆(河北理工学院)(北京科技大学)王海彬(河北邢台冶金轧辊股份有限公司)摘 要 介绍了高速线材车间生产棒材 、型材多路程生产线的设计及生产建设 ,实践证明其在扩大产品范围方面有较大的灵活性 ,适用于生产品种多的中小企业 。关键词 多路程轧制生产线 高速线材车间 小型型材及棒材 车间设计d esign of small sectio n roll ing l ine fo r high speed wire wo rks hopliu zhanyingqing guoqing( hebei institute of science & engineering) (university of science & technology , beijing) wang haibing( xing tai metallurgical roll co . ltd. )synopsis the design and construction of multiline arrangement of high speed wire , bar and section is introduced in the paper. production results indicate that arrangement of the rolling mill in this way has greater flexibility in increasing the product varieties and more suitable for medium and small works to produce diversified varieties of rolling productskey words multi path rolling line high speed wire workshop small size bar and sectionworkshop design是建设投资方面 ,做到大规模专业化生产是难以实现的 。所以 ,能够在总投资规模相对变化不大 的前提下 , 增设多条生产线 , 使产品品种规格增 多 ,来满足市场对多品种钢材的需求 ,即采用多路程轧制以适应市场需求 ,对中小型企业来说无疑 是可以值得考虑的 。下面对这种多路程生产线的 设计作出论述 ,以供参考 。1前言各类轧钢车间都有其产品范围 。在市场经济中柔化生产更显示出其重要性 。尤其是一些中小 型企业 ,希望在同一车间内能够生产出更多品种和规格的产品 ,以适应市场的需求 。本文就高速 线材生产线采用多路程设计1 ,对既生产高速线材又能生产某些型材和棒材进行了尝试 。通过实践表明 ,多路程生产线在扩大品种方面有较大的 灵活性 。在型 、线材生产中 ,做到专业化生产无疑从产量 、机械化 、自动化 、设备利用率诸方面都是有利 的 。但是对某些中小企业 ,无论是从生产规模还2多路程轧制生产线设计2 . 1多路程轧制生产线设计方案某钢铁有限公司拟建高速线材车间 ,原设计 参照国内某线材厂高速线材轧机的布置 。使用90 90 5000 ( 单位为 mm) 的钢坯 , 生产 5 . 5联系人 :刘战英 ,教授 ,河北唐山市 (063009) 河北理工学院冶金系14 钢等 ;棒材生产线可以轧制 1425mm 的圆钢 、螺纹 钢 。生 产 角 钢 、槽 钢 时 , 钢 坯 出 炉 后 经 420mm 5 连轧机轧制 5 道次以后 ,由移钢台架将 轧件移至型钢跨 ,再经一架 450mm 三辊轧机 ( 该轧机 为 原 有 设 备 ) 交 叉 轧 制 3 道 次 后 进 入 350mm 2 连轧机轧制 2 道次轧出成品 ,然后经冷 却 、剪切 、矫直 , 包装 入 库 。生 产 14 25mm 圆 钢 、螺纹钢时 ,钢坯出炉后由 420mm 5 连轧机 轧制 5 道次后进入 360mm 6 中轧机组连续轧制 6 道次 ,然后经跑槽将轧件送至型钢跨 ,再由 350mm 2 和 250mm 2 连轧机连续轧制 4 道次 轧出成品 。当轧后棒材长度较大时 ,由倍尺飞剪 剪切后上冷床冷却 ,下冷床后经 3600kn 剪切机剪 切定尺 ,然后经移钢台架到收集台架收集钢材 ,经打捆 、称重后入库 。10mm 的线材 。其设备与工艺如下 :钢坯经连续式堆钢加热炉加热后 ,出炉经 420mm 5 连轧机轧 制 5 道次 ,由圆盘剪切头后进入 360mm 6 中轧机组连续轧制 6 道次 ,再经 300mm 2 预精轧机 轧制 2 道次 ,切头后进入 210mm 4 和 160mm6 的 45轧机轧制 10 道轧出 5 . 510mm 的线 材 ,在精轧机后设有穿水管 、吐丝机和控制冷却 线 。采用单线轧制 ,年产量为 15 万 t 。为了增加品种 ,除高速线材生产线外再建型材和棒材生产线 , 加热炉 、粗轧机两条生产线共 用 ,形成多路程轧制生产线 。其平面布置图见图1 。多路程轧制生产线分为高速线材生产线 、型材 和棒材生产线 。高速线材生产线位于高线轧制 跨 ,型材和棒材生产线经台架横移和跑槽过跨到型 、棒材轧制跨进行轧制 。型材生产线可以轧制6 . 39 号角钢 、9 号以下的槽钢 、 4555mm 圆图 1 多路程生产线平面布置图1 . 上料台架 2 . 加热炉 3 . 420mm 5 轧机4 . 圆盘剪 5 . 移钢台架 6 . 360mm 6 轧机 7 . 450mm 三辊轧机 8 . 跑槽 9 . 300mm 2 轧机 10 . 飞剪 11 . 210mm 4 160mm 6 的 45轧机 12 . 穿水管 13 . 吐丝机 14 . 350mm 2 轧机 15 . 250mm 2 轧机 16 . 倍尺飞剪 17 . 斜辊冷床 18 . 控冷线 19 . 集圈器 20 . 钩 式运输机 21 . 3150kn 剪切机 22 . 棒材收集台架 23 . 移钢台架 24 . 型钢收集台架 25 . 矫直机这种多路程轧制生产线的设计能够生产线材 、小型棒材和某些型材 ,使产品范围扩大2 。线 材 、棒材和型材生产线 ,只是在轧制区路程不同 , 轧制道次和轧制方式有所区别 ,而加热炉 、冷床 、 剪切机等设备共用 。线材 、棒材和型材生产线 , 420mm 5 粗轧机共用 , 360mm 6 连轧机生产 线 、棒材共用 ,而 350mm 2 连轧机轧制棒 、型材 共用 。该设计考虑到尽量利用轧制设备 ,以提高设备利用率 ,同时 ,也考虑到轧制道次的分配及孔 型系统的选择和配置 。2. 2多路程轧制生产线工艺参数的确定多路程轧制线材生产线 ,轧制 5 . 56 . 5mm的线 材 , 共 轧 制 23 道 次 , 平 均 延 伸 系 数 为 up =1 . 271 . 29 ;轧制 710mm 的线材 ,可由成品向前减少 2 道次 。轧制 2025mm 的棒材 ,共轧制13 道次 ,将 350mm 2 轧机甩掉 ,平均延伸系数up = 1 . 24 1 . 28 ; 轧制 14 18mm 的棒材 , 共轧制 15 道次 ,平均延伸系数 up = 1 . 261 . 30 。轧制 型材共轧制 10 道次 ,将 250mm 2 轧机甩掉 ,平 均延伸系 up = 1 . 191 . 27 。高速线材生产 线 成 品 轧 制 速 度 为 50ms ; 棒 材生 产 线 250mm 2 第 二 架 轧 制 速 度 为 5 10ms ;型材生产线 450mm 三辊轧机轧制速度为2. 5ms 。 350mm 2 轧机轧制速度为 3. 56ms 。 轧制型材需 要 移 钢 台 架 移 钢 。为 使 温 降 减小 ,适当提高移钢速度 ,本设计该移钢速度为2 . 315 ms ,能够满足要求 。在确定机架间距离时 ,要保证 450mm 三辊 轧机与 350mm 2 轧机不形成连轧 。 360mm6 与 350mm 2 轧机之间利用跑槽送钢 ,并用 夹送辊输送 。轧制线材和棒材 , 420mm 5 轧机孔型系统 为箱型 六角形 方形 菱形 方形系统 , 后面 接椭圆形 圆形系统 。轧制角钢和槽钢 420mm5 轧机孔型系统为箱形 扁箱形 预切深孔形切深孔形系统 , 450mm 轧机第一道采用立轧 孔 ,控制腿长 ,然后采用蝶式孔型轧制 。2. 3 多路程轧制生产线设备及参数的确定多路程轧制生产线的设备及参数如下 。2. 3. 1 加热设备加热炉为三段连续推钢式 ,燃油为重油 ,有效 尺寸 (单位 mm) 5900 22046 ,采用汽化冷却 ,推钢 机为齿条式推钢机 ,推力为 15t 2 。2. 3. 2 轧制设备(1) 高速线材生产线设备 高速线材生产设备包括 420mm 5 粗轧机 、360mm 6 中轧机组 、300mm 2 预精轧机 、210mm 4 和 160mm 6 的 45精轧机 。粗轧机 组 、中轧机组为集体传动 ,主电机采用交流电机 , 预精轧机和精轧机组主电机采用直流电机 。(2) 型材生产线设备 型材生产线与高速线材生产线共用 420mm5 粗 轧 机 组 。 450mm 三 辊 轧 机 , 辊 身 长1500mm , 主 电 机 为 交 流 电 机 , 额 定 功 率 n =1600kw ,转速 500rpm ,减速机中心距 a = 1200mm ,速比 i = 4 . 78 ; 350mm 2 连轧机 ,采用高刚度轧 机 ,辊身长 650mm ,主电机采用直流电机 ,单独传 动 , 主 电 机 功 率 n = 800kw , 转 速 n = 430 1000rpm 。(3) 棒材生产线设备 棒材生产线与高速线材生产线共用 420mm5 粗轧机和 360mm 6 中轧机组 ,与型材生产 线共用 350mm 2 连轧机 。 250mm 2 连轧 机 ,采用高刚度轧机 ,辊身长 500mm ,主电机采用 直流电机 , 单独传动 , 主电机功率 n = 500kw , 转速 n = 4301000rpm 。2. 3. 3 精整设备(1) 高速线材生产线的精整设备包括穿水冷却装置 、吐丝机 、控制冷却线 、集圈器和钩式运输机 。(2) 型材生产线的精整设备包括斜辊式冷床 (宽 67m 、长 57m) 、3150kn 剪切机 、型材检查收集 台架 、500kn 悬臂式矫直机 。(3) 棒材生产线的精整设备包括倍尺飞剪与 型材生产线共用的冷床和剪切机 、棒材收集台架 。3多路程轧制生产线的特点此设计的多路程轧制生产线有以下几个特点。(1) 型材生产线中 450mm 三辊轧机是利用 原有设备 。对于轧制复杂断面型材 ,连轧张力控 制要求严 ,采用交叉轧制断面形状易于保证 。 450mm 三辊轧机与 350mm 2 连轧机三间不形 成连轧 。 350mm 2 连轧机单独传动 ,主电机为直流电机 ,通过调速控制张力 。(2) 350mm 2 和 250mm 2 采用高刚度 轧机 ,以提高钢材的轧制精度 。 350mm 机架间 和 250mm 机 架 间 设 置 立 活 套 , 350mm 与 250mm 轧机之间设侧活套 。轧制棒材时 ,靠扭转导板进行翻钢 。(3) 360mm 6 连轧机组轧出的轧件经跑槽进 入 350mm 和 250mm 轧机 ,由于跑槽距离较长 ,中 间设置夹送辊 ,以保证轧件的正常输送和轧制 。(4) 轧制棒材 ,在上冷床前由倍尺飞剪进行剪 切 ,以保证轧件的长度小于冷床的宽度 。4实践效果多路程轧制生产线一期工程型材生产线已建成并投入生产 ,轧制出 50mm 圆钢 。同时在该生 产线上轧制出 25mm 螺纹钢 ,生产 25mm 螺纹 钢的小时产量可达 45t 。轧件尺寸满足产品的技 术要求 ,轧制过程顺利 ,操作 、调整方便 。5结语通过高速线材车间多路程轧制生产线设计和建设的实践 ,表明在一个车间内以多路程生产线 的方式组织生产是扩大产品范围的一个途径 。由 于加热设备和某些精整设备可以共用 ,占地面积 相对减少 ,总投资也减少 。但由于多路程生产线只能是单一生产 ,故设备利用率相对要降低 。(下转第 41 页)16 表 2 磨损量换算系数常数项解析结果5参数解析及结果机架wr 材质初期值修正系数解析值对 f3 、f5 、f7 机架的工作辊辊形进行了测量 。调整时轧制计划中轧制带钢卷数约为 30 卷左右 , 且计划中同宽轧制更少 ,未发现边部磨损形态比 较明显的数据 ,所以边部集中作用参数 kw 和 dw未进行调整 。调整的参数只是磨损量换算系数常 数项 b 。f7 机架磨损量实测值 、预测值及磨损量换算 系数常数项 b 的最小二乘回归直线如图 4 所示 ,根据回归计算结果得到 b 的修正系数 cb = 1 . 226 。f3f5f7adamiteni - grainni - grain2 . 390 e - 061 . 282 e - 052 . 294 e - 051. 9221. 4541. 2264 . 594 e - 061 . 864 e - 052 . 812 e - 05进行测量 。对于未解析的其它材质的轧辊 ,可用下述经验公式进行调整 :b= hrhr0. 8 b(14式中hr、b未 知 材 质 的 工 作 辊 硬 度 、磨损量换算系数hr 、b 已知材质的工作辊硬度 、磨损 量换算系数6结论辊形的精确测量是工作辊磨损模型解析的前提条件 ,测量的辊形曲线要进行滤波及偏心处理 ,轧制冷却后的辊形必须注意消除热凸度影响 。 磨损模型的计算精度取决于定常部和边部参数的解析精度 ,其中关键参数是磨损量换算系数 常数项和负荷项影响指数 。解析实践表明 ,本文提出的磨损模型解析原 理正确 ,能显著提高模型的计算精度 。图 4 wr 磨损量换算系数常数项回归结果( f7)解析结果数据见表 2 。按这组参数应用的实际系统磨损量计算精度得到显著提高 ,其中 f3 机 架由 38 . 7 %提高到 90 . 5 % ,f5 机架由 65 . 6 %提高到 92 . 9