国内外高速线材轧制技术发展

国内外高速线材轧制技术发展

1 国内外高速线材轧制技术发展及现状

1.1 70年代前后高速线材轧机简况（简单介绍）

自1966年8月第一套高速无扭轧机在加拿大钢铁公司投产，直至70年代末，精轧机设计速度为50～70m/s，钢坯断面为80～130mm方，盘重800～2000kg。1976年以后，出现了原西得得马克型，意大利达涅利型，得英财团的阿希洛型等高速轧机，单摩根侧交45°轧机占有绝对优势，在1966～1979年世界各国已建成投产的137套机组中占80%。

高速无扭精轧机组是高线生产的关键设备，它集中了当代线材生产工艺和设备的新成就。该阶段的高速无扭轧机实现了高速、单线、连续无扭和微张轧制，采用∅150～∅210mm碳化钨辊环，采用了快速换辊和换导卫装置。

高速无扭轧机机架数量的选择和工艺布置特点如下：

(1) 本阶段的轧制速度一般为60m/s，最大为75m/s。为提高生产能力，一般采用粗、中轧机组多线轧制，精轧机组分线布置的方式。在1978年前建成或改造的66家高线轧机中，24家为4线轧制，6家为3线轧制，二者约占总量的45%。

(2) 机架数随钢坯断面和成品尺寸不同而有所不同，但基本模式是粗轧7架、中轧8架、精轧10架布置方式，全线25架轧机，仅在精轧入口前有一活套，成品尺寸精度受连轧张力影响较大。

1.280年代高速线材轧制技术的发展（重点讲）

80年代后，由于以连铸坯作为坯料的比例增加，连铸坯的断面尺寸趋于增大，及用户对小规格、大盘重线材需求量的日益增加，因而线材尺寸范围已扩大到∅5～∅25mm，精度要求也越来越高。为适应这一发展，线材终轧速度已达到100m/s，设计速度达到120m/s，相应的钢坯断面尺寸均在∅130～∅160mm。其技术进步表现在以下方面：

(1)为实现无扭精轧机增速，原侧交45°轧机改为顶交45°V型轧机，向下旋转90°，设备重心下降，两根传动轴接近底面基础，机组重量较轻，倾动力矩减小。同时轧线标高下降450mm，使设备重心下降，因而具有刚性增大，振动减小，运行稳定，噪音低，视野开阔，换辊检修方便等优点[1]。

1981～1990年摩根公司提供精轧速度超过100m/s(包括90m/s保证速度)的高速精轧机28套，其中1986年以后提供的100m/s 10套无扭精轧机均为V型结构。其中较为典型的使1990年8月投产的巴西贝尔戈厂高速线材轧机，该套轧机共28道次，使用150mm×150mm ×12800mm坯料、轧制∅5.5mm线材时，终轧速度120m/s，单线年设计产量达60万t[2]。

与此同时，德马克由原侧交45°改为75°/15°，向下旋转30°，如酒钢、唐钢高线轧机；克虏伯公司将原侧交45°改为平－立交替，向下旋转45°，均向原阿希洛、达涅利公司的低重心方向发展。

(2) 为实现控温轧制和生产高硬度合金钢产品，轧机承载能力逐步提高，超重型轧机(VHD)被应用。此时的摩根V型轧机除有重心降低的优点外，还将同架次的轧辊中心距增加(∅200mm机架增14mm，∅150mm机架增6.4mm)，从而增加了轴颈尺寸，辊轴抗弯强度提高25%，减少了辊跳和断轴次数，轧机向重型化发展，新型超重型轧机的承受能力时普通型的1.8倍。

(3) 为提高线材的综合力学性能，除日益完善轧后控冷外，开始采用控温轧制技术，一是降低开轧温度，二是精轧前强迫水冷，降低轧件进入精轧机温度。

对于高、低碳钢，粗轧开轧温度分别为900、850℃，精轧机入口温度分别为925、870℃，出口轧件温度分别为900、850℃。

为降低精轧机开轧温度，国外新建轧机分别在中轧机组前后增设水冷箱，以保证精轧温度为900℃；在无扭精轧机架之间设水冷导管，以使线材终轧温度为800℃，超重型轧机可以满足700～750℃的轧制要求。国外较为典型的控冷生产线为日本君津厂、巴西贝尔戈厂和韩国浦项线材厂。

为实现无扭机架之间水冷，摩根轧机间距由710/630mm逐步改为800/750mM，V型轧机有的增至1200/820mm，摩根机组总长分别为5895、6850和10100mm，这与超重型精轧机结构的改进是一致的。

(4) 随着轧制速度的提高和单线生产能力的增大，不仅新建长淘汰了多线轧制方案，而且一些多线生产厂家，也改为双线或单线方式，以获取更好的产品质量和效益。例如，1991年乌克兰Maeewka冶金公司建成了双线、年产120万t的高线厂；澳大利亚BHP公司，与1988年将1975年建成的4线50m/s轧机，改为双线100m/s轧机，钢坯断面由90mm×90mm 方增加到120mm×120mm方，最高机时产量达140t/h；“七五”期间，我国首钢第二线材厂、鞍钢股份有限公司引进的4线轧机，也分别改成双线和3线轧机。

(5) 为减小连轧张力对成品尺寸精度的影响，减少精轧工艺故障，出现了单线悬臂式平－立交替的4架活套轧制的预精轧机组，使全线的活套数量由1个增至5个，实现了无扭无张轧制；为减少预精轧占地，90年代摩根公司又将精轧顶交无扭轧制技术用于预精轧机，以取代平－立交替轧机。该技术特别适用于现有高线轧机改造(鞍钢已应用了该技术)。

(6) 为使双线轧制的粗中轧机组生产高碳合金钢产品时，也实现无扭轧制，摩根公司为浦项3#轧机设计了平－立可转换机架，即生产普通产品时，全部水平机架双线轧制；生产合金钢产品时，采用平－立全无扭单线轧制，增加了生产的灵活性。

此外，为提高成品精度，粗中轧机组张力的闭环调节、成品热定径机和测径仪等技术也被应用于线材生产线中。

1.3 90年代高线轧制新技术（重点）

1.3.1双机架台克森高精度轧机

为满足老式摩根轧机现代化改造的要求，近年摩根公司推出双机架台克森(Tekisun)高精度轧机，该轧机安装在无扭精轧机和夹送辊之间，与现有无扭轧机配合使用。可将轧制速度有70m/s增加到100m/s，同时成品尺寸公差可达到±0.1mm。该技术已于1991年在西班牙和日本大同钢厂应用并获成功。我国天津高线厂、首钢三线材厂筹建，鞍钢高线厂改造时，都曾考虑过采用该技术；张家港、湘潭高线厂预留了安装此轧机的位置。

1.3.2 双模块靠素精轧机组

为进一步提高轧机利用率，降低金属消耗，简化操作，实现以最低成本生产出高质量的产品，达涅利公司最新推出了双模块高速精轧机组，将高速线材生产技术推向新阶段。七主要设计思想为：

(1) 工艺布置：160mm×160mm方坯→粗中轧机组12架→预精轧机组5架，其中后3架为大压下定径轧机→8+4双模块精轧机组(T.M.B)→夹送辊吐丝机→控冷线。

(2) 3架大压下定径轧机的压下量,变化范围大，可以通过调整辊缝(±5mm)和快速换机架(约4min)来实现,以满足“T.M.B”机组前导孔型所需要的变形量，使1#～14#轧机仅用1套孔型。

(3)“T.M.B”机组由2个相续的模块组成，第一模块由8架组成，共有3个孔型系统；第二模块由4架组成，共有5个套孔型，覆盖了∅5~∅20mm成品所有规格。

(4) 可将双模块分开布置，如将第二模块设在水冷段后，可达到下列效果：

①第一模块轧出的轧件均大于∅8mm，可实现水冷箱常开操作，消除轧件头部无水冷带来的缺陷。

②在双模块机组之间配备高速切头尾飞剪，可取消盘卷人工切头切尾。

(5) 借助大压下定径机组，“T.M.B”机组可采用小压下量(约12%~16%)，成品精度达到±(0.08~0.10)mm。

双模块高速精轧机组的出现，给优质特殊刚线材生产带来巨大效益，具体表现在：

(1)产品规格大，尺寸精度高，产品通常范围为∅5.5~∅20mm，使∅4.5~∅5.0mm和∅24~∅25mm的成品生产成为可能。

(2) 精轧速度高达120m/s，可提高小规格机时产量，单线达规格机时产量可达120t。

(3) 轧机利用系数≥90%，成材率≥97%，分别比传统轧机提高5%和0.5%。