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高速线材车间多路程轧制自动化生产线的设计

 

   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
   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。

2 多路程轧制自动化生产线设计
2.1 多路程轧制自动化生产线设计方案
   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5.5~10mm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160mm×6的45°轧机轧制10道轧出5.5~10mm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6.3~9号角钢、9号以下的槽钢、45~55mm圆钢等;棒材生产线可以轧制14~25mm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。

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5.5~6.5mm的线材,共轧制23道次,平均延伸系数为up=1.27~1.29;轧制7~10mm的线材,可由成品向前减少2道次。轧制20~25mm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=1.26~1.30。轧制型材共轧制10道次,将250mm×2轧机甩掉,平均延伸系up=1.19~1.27。
   高速线材生产线成品轧制速度为50m/s;棒材生产线250mm×2第二架轧制速度为5~10m/s;型材生产线450mm三辊轧机轧制速度为2.5m/s。350mm×2轧机轧制速度为3.5~6m/s。
   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2.3m/s,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。360mm×6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420mm×5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420mm×5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420mm×5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=430~1000rpm。
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。
   对于某些中小型企业,在产量不是很大的情况下,为了扩大产品范围以满足市场对各个品种的需求,这种多路程轧制生产线是解决生产品种单一,扩大产品范围的一种办法,可以使用较少的投资生产出更多的品种。从本文介绍的高速线材车间多路程轧制生产线为例,该车间既可生产线材,又可生产某些棒材和型材。若按通常的轧钢车间设计,线材、棒材和型材则要由三个车间来完成生产。对于产量不高,而所生产的品种又相对要求较多的情况下,这种多路程轧制生产线的设计是可行的。

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