徐學(xué)東 漆小虎 盛愛軍

(二重(德陽(yáng))重型裝備有限公司，四川618000)

世界首套爐卷軋機(jī)誕生于美國(guó)20世紀(jì)30年代，其生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品范圍廣，使?fàn)t卷軋機(jī)得到迅速發(fā)展。但爐卷軋機(jī)受其本身生產(chǎn)工藝特性的限制，產(chǎn)品質(zhì)量較差、收得率低、產(chǎn)量不高，隨著熱連軋技術(shù)的出現(xiàn)，爐卷軋機(jī)技術(shù)的發(fā)展出現(xiàn)了一段停滯期。而隨著熱軋帶鋼技術(shù)的快速發(fā)展，很多熱連軋新技術(shù)用在爐卷軋機(jī)中，如AGC、彎竄輥、新控制技術(shù)等，改善了爐卷軋機(jī)的很多不足之處，使?fàn)t卷軋機(jī)產(chǎn)品質(zhì)量得到了較大提高。

國(guó)內(nèi)爐卷軋機(jī)從20世紀(jì)太鋼引進(jìn)1760 mm爐卷軋線開始，發(fā)展至今應(yīng)用已非常成熟。爐卷軋機(jī)能夠滿足多種常規(guī)軋線上較難軋制鋼種的生產(chǎn)，在國(guó)家鋼鐵行業(yè)的發(fā)展過程中發(fā)揮了重要的作用。

隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)爐卷軋機(jī)不斷深入地研究，爐卷軋機(jī)的軋制工藝迅速升級(jí)，爐卷軋機(jī)更多地應(yīng)用到特鋼、不銹鋼、有色金屬等較難軋制鋼種的軋制。爐卷軋機(jī)設(shè)備的更新速度非?？欤?000年以后國(guó)內(nèi)新上的先進(jìn)爐卷軋線有13條。

1 爐卷軋機(jī)生產(chǎn)情況

目前，我國(guó)爐卷軋機(jī)的生產(chǎn)在帶鋼與中厚板產(chǎn)品中均有應(yīng)用。用于生產(chǎn)帶鋼產(chǎn)品的爐卷軋線，以酒鋼1750、泰鋼1800、東方特鋼1750、浦項(xiàng)1800等軋線為代表，以生產(chǎn)不銹鋼和有色鋼種為主。用于生產(chǎn)板帶鋼產(chǎn)品的爐卷軋線，以寶特鋼2800、南鋼3500、興澄特鋼3500、安鋼3450、山鋼日照3500等軋線為代表，以生產(chǎn)高強(qiáng)鋼、特種鋼為主，該類軋線多以中板生產(chǎn)為主、兼顧帶鋼生產(chǎn)。用于以生產(chǎn)碳鋼薄帶鋼為主的爐卷軋線，以昆鋼1725軋線為代表，昆鋼1725軋線以生產(chǎn)薄碳鋼帶鋼為主，同時(shí)配套有鋼卷精整線，生產(chǎn)部分窄板。部分典型爐卷生產(chǎn)線的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比見表1。

2 爐卷軋機(jī)技術(shù)工藝特點(diǎn)分析

爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線用于生產(chǎn)鋼板和鋼卷，通常由加熱爐、可逆式粗軋機(jī)、爐卷軋機(jī)、控制冷卻系統(tǒng)、卷取機(jī)、鋼卷收集區(qū)或成品板精整區(qū)及其他輔助設(shè)備組成。爐卷軋機(jī)前后設(shè)置卷取爐，爐內(nèi)的卷筒對(duì)鋼帶進(jìn)行卷取，使鋼帶在卷取爐內(nèi)保溫以減少溫降，同時(shí)該結(jié)構(gòu)大幅縮短了軋線長(zhǎng)度。通常爐卷軋機(jī)具有生產(chǎn)靈活、軋線短、投資少等優(yōu)點(diǎn)。

爐卷軋機(jī)是爐卷生產(chǎn)線的核心機(jī)組，主要由可逆式爐卷軋機(jī)、入出口卷取爐、卷取爐與爐卷軋機(jī)之間的推床、夾送輥、輥道及其他輔助設(shè)備組成。

板坯在爐卷軋機(jī)(或前面的粗軋機(jī))上進(jìn)行多道次軋制成中間坯，而后由卷取爐協(xié)助爐卷軋機(jī)進(jìn)行成品軋制。當(dāng)帶鋼進(jìn)出卷取爐時(shí)，由位于卷取爐入口的夾送輥輔助送料。爐卷軋機(jī)軋制時(shí)有以下特點(diǎn)和要求：

(1)卷取爐鉗口位置以及帶頭的位置跟蹤是卷取爐卷好卷的關(guān)鍵。

表1 典型爐卷生產(chǎn)線的主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比

(3)在卷取爐卷帶時(shí)，帶尾不能出夾送輥，否則無法從卷取爐中返回。

(4)一般卷取爐卷取帶鋼厚度為2.5 mm～25 mm，帶鋼過薄，會(huì)增加穿帶的事故率。

(5)目前爐卷軋機(jī)軋出的成品帶鋼最薄為2.0 mm左右。

現(xiàn)代化爐卷軋機(jī)大多配置有彎輥系統(tǒng)、竄輥系統(tǒng)、自動(dòng)厚度控制功能等先進(jìn)設(shè)備系統(tǒng)，以改善產(chǎn)品質(zhì)量，提高產(chǎn)品收得率。

3 爐卷軋機(jī)配置特點(diǎn)分析及應(yīng)用

3.1 爐卷軋機(jī)幾種典型配置

經(jīng)過多年的發(fā)展，爐卷軋機(jī)已衍生出多種配置，從軋機(jī)的數(shù)量與布置上主要有以下幾種典型配置：?jiǎn)螜C(jī)架爐卷，雙機(jī)架串列式爐卷，1+1雙機(jī)架爐卷，1+2三機(jī)架爐卷，1+1+2四機(jī)架爐卷以及1+1+3五機(jī)架爐卷，各種類型的布置型式見圖1。

3.2 各種類型爐卷軋機(jī)特點(diǎn)

(1)單機(jī)架爐卷：由于軋線短、投資少，是早期爐卷軋機(jī)的主要機(jī)型，現(xiàn)在仍是板或板卷爐卷生產(chǎn)線的主流機(jī)型。該機(jī)型由一臺(tái)軋機(jī)完成板、卷的生產(chǎn)，生產(chǎn)產(chǎn)品多樣化。由于在一臺(tái)軋機(jī)上完成粗軋、精軋，軋制道次多，產(chǎn)量較低，特別是軋制薄鋼卷時(shí)，由于再生氧化鐵皮嚴(yán)重，頭尾溫差大，產(chǎn)品表面質(zhì)量較差，頭尾超出公差范圍較為嚴(yán)重，收得率低。因此，該機(jī)型目前較少出現(xiàn)在國(guó)內(nèi)新建的鋼卷生產(chǎn)線上。

(2)雙機(jī)架爐卷軋機(jī)由兩臺(tái)基本相同的軋機(jī)串聯(lián)在一起進(jìn)行軋制。國(guó)內(nèi)的昆鋼1725爐卷軋機(jī)就是采用該機(jī)型。雙機(jī)架爐卷軋機(jī)相較單機(jī)架爐卷軋機(jī)進(jìn)入卷取爐的次數(shù)大幅度降低，使氧化鐵皮減少，產(chǎn)品表面質(zhì)量得到改善，特別在生產(chǎn)碳鋼卷時(shí)相較單機(jī)架爐卷軋機(jī)有較大優(yōu)勢(shì)。其軋線長(zhǎng)度增加較少。

(3)1+1雙機(jī)架爐卷將兩架軋機(jī)分開布置，第一架軋機(jī)進(jìn)行粗軋，第二架軋機(jī)進(jìn)行精軋。由于兩架軋機(jī)功能分開，軋輥設(shè)計(jì)更能滿足不同工況的要求，因此可以較好地改善產(chǎn)品表面質(zhì)量。但該機(jī)型會(huì)大幅增加軋線長(zhǎng)度，投資較大。目前該機(jī)型在鋼卷、板卷生產(chǎn)線上均有較多應(yīng)用。

(4)1+2三機(jī)架爐卷軋機(jī)采用一臺(tái)粗軋機(jī)進(jìn)行粗軋、兩臺(tái)爐卷軋機(jī)進(jìn)行精軋，由于兩臺(tái)精軋機(jī)形成連軋，可以使產(chǎn)品表面質(zhì)量進(jìn)一步提升，并能夠較大幅度地提高產(chǎn)量。

(5)1+1+2四機(jī)架爐卷軋機(jī)與1+1+3五機(jī)架爐卷軋機(jī)，采用在1+1雙機(jī)架爐卷軋機(jī)后增加精軋機(jī)的方式，提升產(chǎn)品表面質(zhì)量，大幅度增加產(chǎn)量，且能生產(chǎn)更薄的產(chǎn)品。該機(jī)型可以將1780爐卷軋機(jī)年產(chǎn)量提升至150萬t以上，并能夠軋制2.0 mm厚度的不銹鋼薄帶或更薄的碳鋼。由于這兩種機(jī)型投資較高，投資、產(chǎn)出比例與熱連軋生產(chǎn)線相比沒有優(yōu)勢(shì)，因此這兩種機(jī)型一般應(yīng)用于1+1雙機(jī)架爐卷軋線的改造上，以提高產(chǎn)量。

4 爐卷軋機(jī)的新技術(shù)分析

優(yōu)點(diǎn)：爐卷軋機(jī)投資低，產(chǎn)品多樣，適合軋制溫度區(qū)間小的鋼種軋制。

缺點(diǎn)：產(chǎn)量低，能耗大，收得率低，產(chǎn)品質(zhì)量偏低。

針對(duì)爐卷軋機(jī)的缺點(diǎn)，不斷出現(xiàn)一些新的技術(shù)，以提高爐卷軋機(jī)的市場(chǎng)適應(yīng)能力。

(1)封閉式爐門技術(shù)。卷取爐在卷取過程中通常會(huì)有大量的能量損耗，這是爐卷軋線能耗大于傳統(tǒng)軋線的主要原因。雖然活動(dòng)式爐底技術(shù)對(duì)能量損耗已有一些改善，但卷取時(shí)爐子入口部位能量損失較難控制。而通過在爐子入口部位增加活動(dòng)封閉式爐門，能夠較好地解決問題。

(a)單機(jī)架爐卷

(b)雙機(jī)架串列式爐卷

(c)1+1雙機(jī)架爐卷

(d)1+2三機(jī)架爐卷

(e)1+1+2四機(jī)架爐卷

(f)1+1+3五機(jī)架爐卷

(2)降低頭尾溫差。目前，對(duì)于爐卷生產(chǎn)線，由于鋼帶尾部無法進(jìn)入卷取爐，導(dǎo)致鋼帶頭尾溫差問題較大，嚴(yán)重影響產(chǎn)品質(zhì)量。最新卷取爐技術(shù)提出了鋼帶尾部進(jìn)入卷取爐，卷取完成后由開卷器進(jìn)行開卷，該技術(shù)對(duì)電氣控制、開卷技術(shù)的可靠性以及卷取爐的設(shè)計(jì)要求非常高，目前仍處于技術(shù)儲(chǔ)備階段。

(3)更優(yōu)化的區(qū)域設(shè)備布置?？s短卷取爐至軋機(jī)的間距，優(yōu)化軋機(jī)和卷取爐之間的設(shè)備，減少不能進(jìn)入卷取爐的頭尾長(zhǎng)度，提高產(chǎn)品的收得率。

(4)將熱連軋中成熟的AGC、彎竄輥、軋制潤(rùn)滑等技術(shù)用于爐卷軋機(jī)，可有效控制帶鋼厚度偏差，改善頭尾厚度偏差值，提高產(chǎn)品收得率、板形和表面質(zhì)量。

(5)高剛度、大軋制力、高相應(yīng)速度、高軋制速度爐卷軋機(jī)技術(shù)。由于爐卷軋機(jī)特別適合特種鋼軋制，而特種鋼對(duì)軋機(jī)能力普遍要求較高，因此大軋制能力的爐卷軋機(jī)是未來發(fā)展的趨勢(shì)。大軋制能力的爐卷軋機(jī)還能夠減少帶鋼進(jìn)入卷取爐的次數(shù)，以改善產(chǎn)品表面質(zhì)量，同時(shí)大軋制能力與高響應(yīng)速度，配合頭尾厚度矯正工藝，能夠在改善產(chǎn)品頭尾厚度偏差方面起到積極作用。

(6)合理的頭尾處理技術(shù)。中間坯頭尾處理對(duì)鋼帶進(jìn)入卷取爐時(shí)的穿鋼成功率，以及成品帶鋼頭尾長(zhǎng)度有很大影響。目前頭尾在中間坯30 mm以上厚度時(shí)進(jìn)行剪切的情況較多，這種技術(shù)一般將剪機(jī)布置在出口側(cè)卷取爐后。而如果將剪機(jī)布置在爐卷軋機(jī)與卷取爐之間，可以對(duì)更薄的中間坯進(jìn)行頭尾處理，但該布置型式需同時(shí)解決剪切時(shí)對(duì)頭尾溫差的影響。

(7)現(xiàn)代化的層流冷卻、快冷技術(shù)與控制冷卻工藝配合，對(duì)提升產(chǎn)品的綜合性能有重要影響。

(8)高強(qiáng)度卷取機(jī)技術(shù)。由于爐卷軋機(jī)用于高強(qiáng)鋼、特種鋼軋制是未來重要的應(yīng)用趨勢(shì)，這些鋼種經(jīng)過現(xiàn)代化的冷卻設(shè)備后材料性能提高，因此爐卷軋線對(duì)配備高強(qiáng)度卷取機(jī)有很高的需求。

(9)現(xiàn)代化的軋制控制技術(shù)。高精度的頭尾跟蹤技術(shù)、頭尾厚度控制軋制技術(shù)、鋼板板型控制技術(shù)等新技術(shù)的應(yīng)用對(duì)提升爐卷軋線的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。

5 結(jié)語

爐卷軋機(jī)獨(dú)特的工藝技術(shù)特點(diǎn)特別適合軋制溫度區(qū)間小、產(chǎn)量要求不高的特種高強(qiáng)鋼的生產(chǎn)，同時(shí)隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)和運(yùn)用，對(duì)爐卷軋機(jī)的推廣和應(yīng)用將起到積極的推動(dòng)作用。