爐卷軋機技術(shù)的應用及新技術(shù)介紹

徐學東 漆小虎 盛愛軍

(二重(德陽)重型裝備有限公司，四川618000)

世界首套爐卷軋機誕生于美國20世紀30年代，其生產(chǎn)靈活、產(chǎn)品范圍廣，使爐卷軋機得到迅速發(fā)展。但爐卷軋機受其本身生產(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)用在爐卷軋機中，如AGC、彎竄輥、新控制技術(shù)等，改善了爐卷軋機的很多不足之處，使爐卷軋機產(chǎn)品質(zhì)量得到了較大提高。

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

隨著國內(nèi)外對爐卷軋機不斷深入地研究，爐卷軋機的軋制工藝迅速升級，爐卷軋機更多地應用到特鋼、不銹鋼、有色金屬等較難軋制鋼種的軋制。爐卷軋機設備的更新速度非?？?，2000年以后國內(nèi)新上的先進爐卷軋線有13條。

1 爐卷軋機生產(chǎn)情況

目前，我國爐卷軋機的生產(chǎn)在帶鋼與中厚板產(chǎn)品中均有應用。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)對比見表1。

2 爐卷軋機技術(shù)工藝特點分析

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

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

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

(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)對比

(3)在卷取爐卷帶時，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，會增加穿帶的事故率。

(5)目前爐卷軋機軋出的成品帶鋼最薄為2.0 mm左右。

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

3 爐卷軋機配置特點分析及應用

3.1 爐卷軋機幾種典型配置

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

3.2 各種類型爐卷軋機特點

(1)單機架爐卷：由于軋線短、投資少，是早期爐卷軋機的主要機型，現(xiàn)在仍是板或板卷爐卷生產(chǎn)線的主流機型。該機型由一臺軋機完成板、卷的生產(chǎn)，生產(chǎn)產(chǎn)品多樣化。由于在一臺軋機上完成粗軋、精軋，軋制道次多，產(chǎn)量較低，特別是軋制薄鋼卷時，由于再生氧化鐵皮嚴重，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重，收得率低。因此，該機型目前較少出現(xiàn)在國內(nèi)新建的鋼卷生產(chǎn)線上。

(2)雙機架爐卷軋機由兩臺基本相同的軋機串聯(lián)在一起進行軋制。國內(nèi)的昆鋼1725爐卷軋機就是采用該機型。雙機架爐卷軋機相較單機架爐卷軋機進入卷取爐的次數(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)碳鋼卷時相較單機架爐卷軋機有較大優(yōu)勢。其軋線長度增加較少。

(3)1+1雙機架爐卷將兩架軋機分開布置，第一架軋機進行粗軋，第二架軋機進行精軋。由于兩架軋機功能分開，軋輥設計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。但該機型會大幅增加軋線長度，投資較大。目前該機型在鋼卷、板卷生產(chǎn)線上均有較多應用。

(4)1+2三機架爐卷軋機采用一臺粗軋機進行粗軋、兩臺爐卷軋機進行精軋，由于兩臺精軋機形成連軋，可以使產(chǎn)品表面質(zhì)量進一步提升，并能夠較大幅度地提高產(chǎn)量。

(5)1+1+2四機架爐卷軋機與1+1+3五機架爐卷軋機，采用在1+1雙機架爐卷軋機后增加精軋機的方式，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。該機型可以將1780爐卷軋機年產(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，因此這兩種機型一般應用于1+1雙機架爐卷軋線的改造上，以提高產(chǎn)量。

4 爐卷軋機的新技術(shù)分析

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

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

針對爐卷軋機的缺點，不斷出現(xiàn)一些新的技術(shù)，以提高爐卷軋機的市場適應能力。

(1)封閉式爐門技術(shù)。卷取爐在卷取過程中通常會有大量的能量損耗，這是爐卷軋線能耗大于傳統(tǒng)軋線的主要原因。雖然活動式爐底技術(shù)對能量損耗已有一些改善，但卷取時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封閉式爐門，能夠較好地解決問題。

(a)單機架爐卷

(b)雙機架串列式爐卷

(c)1+1雙機架爐卷

(d)1+2三機架爐卷

(e)1+1+2四機架爐卷

(f)1+1+3五機架爐卷

(2)降低頭尾溫差。目前，對于爐卷生產(chǎn)線，由于鋼帶尾部無法進入卷取爐，導致鋼帶頭尾溫差問題較大，嚴重影響產(chǎn)品質(zhì)量。最新卷取爐技術(shù)提出了鋼帶尾部進入卷取爐，卷取完成后由開卷器進行開卷，該技術(shù)對電氣控制、開卷技術(shù)的可靠性以及卷取爐的設計要求非常高，目前仍處于技術(shù)儲備階段。

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

(4)將熱連軋中成熟的AGC、彎竄輥、軋制潤滑等技術(shù)用于爐卷軋機，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、高相應速度、高軋制速度爐卷軋機技術(shù)。由于爐卷軋機特別適合特種鋼軋制，而特種鋼對軋機能力普遍要求較高，因此大軋制能力的爐卷軋機是未來發(fā)展的趨勢。大軋制能力的爐卷軋機還能夠減少帶鋼進入卷取爐的次數(shù)，以改善產(chǎn)品表面質(zhì)量，同時大軋制能力與高響應速度，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)。中間坯頭尾處理對鋼帶進入卷取爐時的穿鋼成功率，以及成品帶鋼頭尾長度有很大影響。目前頭尾在中間坯30 mm以上厚度時進行剪切的情況較多，這種技術(shù)一般將剪機布置在出口側(cè)卷取爐后。而如果將剪機布置在爐卷軋機與卷取爐之間，可以對更薄的中間坯進行頭尾處理，但該布置型式需同時解決剪切時對頭尾溫差的影響。

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

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

(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)的應用對提升爐卷軋線的產(chǎn)品質(zhì)量至關(guān)重要。

5 結(jié)語

爐卷軋機獨特的工藝技術(shù)特點特別適合軋制溫度區(qū)間小、產(chǎn)量要求不高的特種高強鋼的生產(chǎn)，同時隨著新技術(shù)的不斷開發(fā)和運用，對爐卷軋機的推廣和應用將起到積極的推動作用。