31第三章 小型型钢连轧设备及操作技术第一节 高速轧制的圆钢和钢筋轧机如图3.1所示是当今生产圆钢和螺纹钢筋轧机典型布置，它可生产螺纹钢筋和光面圆钢，年产量可在3060万t，产品规格范围一般为 1040mm，也有632mm 或1250者。车间以165mm165mm12000mm，单重2500kg的连铸坯生产 1240mm圆钢、1450mm螺纹钢；设计产量为60万t/a；生产钢种为市场大量需要的低中高碳钢、低合金钢；最高轧制速度为18m/s 。一座步进梁式加热炉和18架轧机组成轧制线。主要设备有：步进梁式加热炉、粗轧机组6架（悬臂式）、中轧机组6架（卡套式短应力线轧机）、精轧机组6架（卡套式短应力线轧机）、步进式冷床、摆式冷剪。图3.1 TG钢铁公司连续小型车间平面布置图1步进式加热炉；2粗轧机组；3中轧机组；4精轧机组；5水冷装置；6132m12.5m步进式冷床；7精整设备：冷定尺剪；自动计数装置；打捆机另一种高速轧制的小型轧机如图3.2所示，这种轧机可生产圆钢和螺纹钢，年产量约35万t，产品规格范围为632mm ，布置的特点是：设备变化很大，解决问题的方法巧妙。主轧机主要由下列设备组成；粗轧机组（悬臂式）、中轧机组（预应力高刚度卡套式轧机）、无扭棒材精轧机组、冷床高速上料系统、带高速下料的齿条式冷床、棒材的最佳剪切和短尺收集系统、冷剪设备、棒材计数装置、棒材自动打捆机。图3.2 高速圆钢和螺纹钢小型轧机1加热炉；2粗轧机；3中轧机；4棒材无扭精轧机组；5HSD （高速冷床上料系统）；6短尺收集；7齿条式冷床；8冷剪；9移钢台架和计数装置；0打捆机；10卸料台架321、步进梁式加热炉近年来许多小型轧机都采用上下加热的步进梁式炉，这种形式的加热炉，钢坯在整个加热过程中基本处于对称加热状态，钢坯加热温度均匀，质量好，无阴阳面；加热速度快，炉底强度高。在炉子的设计中采用以下几项措施：（1）采用最佳数量的温度控制段及合理的烧嘴选型和配置，使坯料加热温度均匀；（2）步进梁采用分段结构，前后步进梁通过不同步距的调整，能满足热装、冷装和轴承钢减少脱碳的要求；（3）采用双轮斜轨式步进机构，带有良好的升降框架和平移的定心装置，易于调整，维修量少，运行可靠；（4）采用悬臂辊出料，操作方便可靠，减少出钢炉门开启时间，降低热损失；（5）采用金属管状空气加热器和金属管状煤气预热器，将空气预热到约450，煤气预热到约250，有效地节约燃料消耗。2、悬臂式轧机悬臂式轧机（CL机架Cantilever Stand ）如图3.3所示，它在小型和线材车间已经使用 20余年，经过多年的实践证明：这种形式的轧机确实有其独特的优点，特别是在空间和初始投资都受限制的情况下更显其优越性。图3.3 悬臂式轧机悬臂式轧机的辊环装在一个直径特别大，由合金钢经热处理和磨床加工而成的悬臂辊轴上。33这种设计能使辊轴承受大的轧制力而挠度很小，辊轴轴承由低压油膜轴承支撑，由于这种轴承的厚度很小，因此，能使辊轴的直径增加，进而使悬臂式轧机特别坚固。虽为悬臂但其刚度却能与双支点相比美，而不需要增加辊环的直径，辊环借助一个在辊环套上的一个螺丝机械定位，辊环和轴的对中是由一个液压泵操作的锥形套来完成的。这样的设计能消除传动轴轴套与辊环之间的任何间隙，在整个轧制过程中保持轧机很好的刚性。从传动轴到辊环套之间的力矩传递是由一个带有易损内衬的薄片机械来完成的，而从转动轴到辊环之间的力矩则由在辊环上的两个特大的键来传递。进出口导卫安装在一个固定横梁上的机构上，它带有一个对中销并用一般的夹紧螺丝方法固定在合适的位置上。辊环的更换用一个叫“三明治”的机械手来完成，液压传动的“三明治”将辊环卡紧，从辊轴上折下或装入辊轴。这种轧机的优点是：设备质量轻、投资少，运行所需的备件费用大大低于常规的双支轧机，除去导卫外其与常规轧机备件费用比值达1：5；设备布置紧凑，厂房长度减小。轧制130mm130mm方坯的一组6架常规50二辊式轧机，其基础需520m 3的混凝土，而轧制同样坯料的紧凑式悬臂轧机仅需300m 3；它要求的设备维修少，在轧机的出口断面为恒定时，确是一种很好的解决办法。在轧制硬钢和要求在粗轧机出不同形状的断面时，悬臂式轧机的使用受到限制，在轧制特殊钢时用得比较少。3、预应力高刚度轧机TG小型轧机使用的是高刚度短应力线轧机，而SMS（西马克）开发了刚度更好的预应力高刚度轧机（PRD轧机），它在市场上已销售多年并在许多钢厂使用。除了众所周知的特点如轧辊的同步调整、多列滚锥轴承、在荷载下轴承摆动、可快速换辊等外，最新一代的预应力高刚度轧机还有如下的优点：（1）拉杆承受预载荷（预应力），在轧制载荷下不产生任何进一步的应变。（2）轴承座间的中心线固定，不随轧辊的操作调速而动，实际上它是偏心套传动而获得的，换句话说立拉杆轴承座系统像是一个整体的刚性系统，当然在受轧制载荷时轴承座仍可摆动以减少轴承磨损。（3）轧制载荷沿轴承宽度上均匀分布，对于给定直径的辊颈可以承受更大的轧制力。（4）这种机架结构简单，要求的维护较少，作为一种机架形式可以用于各种形式的组合布置（水平垂直、万能、可倾翻）。4、高速上冷床系统对于要求质量的产品，同时也要求高的生产率和高的收得率，这意味着要提高精轧速度或加大坯料质量。在制动式的冷床中，由于空间所限在制动的距离内要将从轧机中高速轧出的轧件停下来，这样轧制速度只能限制在1518m/s。高速上冷床系统克服了这个问题，在有限的空间内精轧速度高达40m/s。每一线的设备组成是，一个双转鼓装置，两个转鼓交替与夹送辊配合使用。这种高速上料系统可以用于单线、双线轧制或多线切分轧制的上冷床。34第二节 高产量钢筋轧机4切分的高产量螺纹钢筋轧机的布置如图3.4所示。这种轧机最主要的特点是采用切分轧制工艺，2切分和3切分已成为生产螺纹钢筋的标准工艺。然而近几年来更为现代化的轧机，在生产小规格的钢筋时采用4切分轧制工艺，这对于单一品种的钢筋轧机来说，非常经济地解决了高生产率的问题，而且生产小规格产品也是在低的轧制速度下进行。图3.4 高产量的螺纹钢筋轧机的布置1加热炉；2紧凑式粗轧机；3水平精轧机；4热芯回火装置；5倍尺飞剪；6高产量冷床； 75000kN 冷剪；8短尺收集系统；9打捆和收集区1、紧凑式粗轧机紧凑式粗轧机如图3.5所示，单孔型的机架配于可互换的辊环，轧机具有下列明显的优点：机架的刚度高；设计紧凑，需要的空间小；轧辊双轴承支撑；轧辊的弯曲小；可互换的辊环，操作经济；轧制线固定，不要孔型对中；操作容易。图3.5 单孔型的紧凑式粗轧机352、精轧机机架精轧机是水平式有牌坊机架，这类轧机在各种类型的轧钢车间中已使用多年，这种轧机的优点是：（1）重型机架强度高、刚性大，适合于在重负荷的轧制条件下工作，它同时也提供了很好的产品尺寸公差；（2）机架牌坊用厚钢板切割、焊接而成，具有结构简单、备件少、操作容易、维护方便、坚固耐用等优点；（3）采用液压横移机架，小车换辊，定位准确，不需要更换机架，使用方便；（4）有的设计选用先进的弹性胶体平衡装置，代替常规的液压缸平衡或机械弹簧平衡，工作可靠又减轻了设备质量，节能源介质，减少流体泄漏点，减轻环境污染。尽管它的设备总质量较重，但仍受到一部分用户的喜爱。在精轧机和分段飞剪之间装有淬火热芯回火装置，对钢筋进行在线热处理，以提高其冶金和力学性能。3、高产量的冷床该轧机的冷床是一台102m的齿条步进式冷床，并带有强迫通风设备，以对轧件进行快速均匀的冷却；剪前有一个分层导板，用于冷剪的多条剪切操作，并装备有一个制动滑板用作轧件的制动；在冷床的尾部棒材直接计数，并预收集成小捆；在精整线上的运输装置保证单独处理冷剪和在打捆区的小捆；特殊的分捆和计数装置不再需要。4、短尺分离系统该轧机装设有一套巧妙的短尺收集系统，它的特点和作用是：大产量，高收得率；在精整线上的最佳流程；分离可使用的短尺。一台废品剪直接装在冷床分段剪前，用于处理长度小于3m的短尺，使之不进入精整线。一个预先的准备是在轧机轧制过程中测量轧件的长度，并计算出最佳的剪切长度。不再运输这些短尺是为了避免在精整流程中出现事故，特别是在冷剪的操作中。可运输的短尺大于3m，小于销售长度，直接分类进入大冷床，它由冷床最佳剪切系统控制，在冷剪切断后运输到短尺收集装置。5、冷剪冷剪设计剪切力为5000kN，剪刃长度为 1500mm，保证高产量的通过而不至出现瓶颈现象。定尺长度可以通过梁式的定尺机调整。高产量的打捆和包装设备有好几台为打小捆和打大捆的打捆机，小捆最小可达200kg。打捆后棒材运送到称重区称重。第三节 多品种棒材轧机灵活的多品种棒材轧机如图3.6所示，这种轧机用来生产小型或中型断面型钢（等边、不等边角钢、槽钢、扁钢、工字钢），年产量约60万t；这种高灵活性的轧机可有不同的组合36（水平垂直交替、万能、可倾翻机架），最佳地利用所有18个道次以生产不同的产品。这套轧机以15015010000mm的连铸坯为原料，生产 1880mm 的圆钢，16（2切分）59mm 的螺纹钢，3636100100mm的等边角钢，50100mm的槽钢，50615010的扁钢。生产钢种有：低碳、中碳和高碳钢，低合金钢和弹簧钢。设计产量为60万t/a；最高轧制速度为15m/s。一座小时产量120t的步进梁式加热炉，以煤气为燃料，用于均匀加热断面尺寸为150150 mm的连铸方坯。加热炉与粗轧机之间设有高压水除鳞装置，以 20Mpa的工作压力清除坯料表面的氧化铁皮。轧线由18个机架组成，粗轧机组为6架悬臂式轧机，4架685300mm ，2架585250mm，中轧机组为6架470mm短应力线式轧机，水平/垂直布置，精轧机组为3架470mm 短应力线式轧机，水平/垂直布置，3架370短应力线式可倾翻轧机，可在水平或垂直状态使用。在6架、12架和18架后设有飞剪，前两个飞剪用于切头切尾和事故碎断，后一个用于切头尾和倍尺剪切。在中轧和精轧机架间共设有11个活套，实现无张力轧制，以保证轧件的尺寸精度。中轧和精轧机组设有快速换辊装置，在轧辊间装配和调整好轧辊孔型和导卫，整机架替换需要更换的机架，以提高轧机的作业率。图3.6 LW钢厂灵活的多品种棒材轧机设备布置示意图1进梁式加热炉；2粗轧机组，6架悬臂式轧机，3中轧机组，6架短应力线式轧机；4精轧机组，6架短应力线式轧机；5水冷装置；6120 14.7m步进式冷床；7精整系统：多条连续矫直，连续冷剪切，自动堆垛，打捆和收集；8短尺收集装置1、轧机机架的形式是高刚度短应力线轧机，这种轧机在第一种的布置中已作了介绍，下面简要介绍两种实际的组合：（1）可倾翻机架。轧制圆钢、T字钢、扁钢、角钢和槽钢时，平辊和立辊轧机要有不同的组合。为充分利用18个机架，要求其中一部分机架中的轧辊有时当立辊用，有时又要当平辊用，因此这几架轧机就要设计成可倾翻机架（图3.7）。安放传动装置的底板可将整个机组，包括齿轮座旋转90 0，变换水平垂直状态仅需要几分钟。电机带有快速接手，以适应这两种传动方式。（2）万能机架。这种轧机用于轧制工字钢。一对附加的轴承座安装在水平辊上下轴承座之间，在这对轴承座中安装一对滚动轴承的惰辊。当轧制程序要求为水平道次时，通过一个齿37轮将轧机从垂直状态换成水平状态，这种操作可在轧辊间整个机架完成。一套快速换机架的小车装在轧机平行的位置，它可以同时对所有的机架进行更换。图3.7 可倾翻机架2、齿条式冷床对多品种小型轧机的冷床要求比较严格，这是处理断面和尺寸各异的不同产品的需要。齿条式冷床要提供大面积的冷却区，以保证轧件的出口温度约100 0，这是随后矫直工序的需要。一种称作“双装模式”的工作方式是利用齿条式冷床的最佳方式，冷却大断面轧件时每个齿中冷却一根轧件，当冷却小断面轧件时