軋鋼生產的實用技術

鋼鐵生產總是希望以成熟的新技術、新工藝，改進生產，降低運營成本，保證產品質量，提高競爭能力。本文介紹近期軋鋼生產所采用的新技術，其中有些是國外新技術，有些是投入新設備儀器的老工藝，其共同特點是可以達到生產順利、成本降低，對鋼鐵企業會有所裨益。

1 .蓄熱式加熱爐

　　高爐煤氣發熱值偏低，直接送到軋鋼加熱爐往往遇到加熱能力不足的問題，所以一直需要配給一些焦爐煤氣。如果焦爐煤氣不足，多余高爐煤氣不得不放散或白白燒掉，造成浪費能源或污染空氣。蓄熱式連續加熱爐是20世紀90年代，美、日、英等國家開發的新技術，它利用高溫煙氣先預熱蓄熱箱中的蓄熱體，之后更換閥門讓待燃燒的空氣或煤氣進入蓄熱箱吸收蓄熱體的熱量(圖1)。這樣使空氣或燃燒煤氣提高500～800℃，燃燒溫度可提高到1300℃，能夠滿足鋼坯加熱的需要。

　　由于高爐煤氣價格低廉，國內某廠4座用焦爐煤氣混燒或與重油混燒的加熱爐改為蓄熱式加熱爐后，完全使用高爐煤氣，加熱成本基本降到原來的四分之一，不用兩年即可收回改造費用。其低氧燃燒和低NOx排放含量也達到較好水平。該技術在加熱爐、熱處理爐都可應用，圖2為熱量利用率比較圖。目前，對于有高爐煤氣的中國鋼鐵聯合企業，已有不少完成蓄熱爐的改造，獲得顯著效益。

 2. 懸濁液強力冷卻

　　由于終軋溫度高，吐絲或上冷床的線材棒材溫度過高，加上提速，原有冷卻能力不足一直是困擾各棒線材廠的問題之一。懸濁液強力冷卻技術利用大比重懸濁物對汽膜的破壞，大大增強冷卻能力，這是冷卻理論上的重大突破。由河北理工大學與宣鋼二軋共同完成的棒材懸濁液穿水裝置，經過生產實踐檢驗證明，冷卻效果十分顯著。該系統設計了新型噴嘴裝置，其懸濁液循環系統經過近兩年的運行，通暢可靠，水循環利用率高。這一技術的成功為現場解決吐絲溫度高、冷床能力不足、提高產品力學性能與合格率，提供了有效方法。

　　該棒材懸濁液穿水裝置不必加長原有水冷段，僅僅增加一個小型蓄水池即可，冷卻用水經過濾并循環利用，因而是現有車間實現中軋降溫、進行低溫精軋、或終軋后快速降溫，大幅度提高產品的力學性能指標的切實可行的冷卻新技術。

3 .扁坯展寬軋窄帶

　　許多中窄帶鋼車間使用寬度尺寸不變的連鑄坯，用常規軋法的軋件寬度就有限度。有時軋輥寬度有所富余，因而出現用窄料軋制更寬帶鋼的需求。為此，采用具有切深特點的強迫寬展開坯孔型，軋出較寬的帶鋼中間坯，精軋就可以軋出較寬帶鋼，更好適應市場的需求。常用窄坯軋寬的方法是使用切展法和蝶式彎折法。前者利用壓下不均勻變形后，軋制變形區部分延伸少的金屬阻礙其余金屬的延伸，造成強迫寬展，目前已經可以生產比坯料寬出1 6倍的帶鋼。

4 .圓鋼定位測徑儀

　　在線測量終軋棒線尺寸，調節輥縫，擴大高精度產品比例，是眾多棒線材廠的希望。進口旋轉式掃描式測徑儀，可以在線測量高速運動的整個軋件凸起輪廓的外周邊，但是這種儀器數百萬元，而且整機長度大，放在現有長度十分有限的水冷段內很占空間。其實，圓棒線生產主要掌握軋件高度和輥縫處的耳子，測量儀器如果能靜止放置，就可以大大簡化。天津兆瑞測控公司生產的8點固定式測徑，就能以非旋轉的固定探頭測量運動中的軋件尺寸，雖然不是連續反映軋件周邊變化，但對高度、寬度等主要尺寸都能反映出來。尤其該儀器寬度不到300mm，放在軌道車上，進入軋線或撤出軋線十分便利，適合精軋出口水冷段偏短的現場使用。經過現場幾年的使用證明，吹掃系統合理，光源壽命遠比進口旋轉測徑儀持久，而價格僅為進口儀器的六分之一。

5. 滾動軸承替換膠木軸瓦

　　膠木軸瓦是長久以來使用的一種老式滑動軸瓦，雖然價格便宜，但剛度小，磨損快，在溫度波動較大時，易出現軋件尺寸波動。為此，某車間將三輥400中軋機改為密封的滾動軸承。經過一段時間使用后，效果良好。前面三輥軋機粗軋有尺寸波動的坯料，在這里也得到控制，使后面事故大大下降，對保證生產，提高產品尺寸精度起到顯著作用，用水也顯著減少。

6. 弧齒接手替換梅花套筒

　　梅花套筒傳動是一種極為古老的傳動軋輥方式，它在傳遞力矩時并不均勻，由于自重轉動起來時常有懸空跌落過程，造成較大的噪音，同時對產品精度也有影響，嚴重時出現明暗交替的條紋。這是因為，連接桿為了能夠傾斜就必須在梅花瓣與套筒之間留有相當的曠量。于是在傳遞力矩時，連接桿自重和傾角使得套筒受力不均。在加載時，梅花瓣受力點容易變動，尤其磨損之后的舊套筒，造成上下力矩不均，軋輥滑動。因此用弧齒接手或其它接手替換梅花套筒，可以減少備件數量，提高作業環境質量，也為生產維護帶來方便，全部投資僅半年便收回。

7. 感應加熱

　　直接軋制是節能最理想的工藝，但連鑄坯從結晶器出來經過彎曲水冷段時，一般角部溫度已經偏低，加上連鑄機距離軋機較遠，整體溫度也下降不少，需要對角部補熱均熱。電感應加熱具有占地少、加熱快、不必存儲能量等優點，國內有些廠家安裝了這類設備，但沒有達到預期效果。其主要原因是感應加熱效率選取過高，導致鋼坯受熱遠低于實際需要，因而鋼坯無法達到軋制溫度的一般要求。但這項技術在國外并不鮮見，英鋼公司使用Radyne公司的10MW管材感應加熱系統，可以快速將外徑168mm的管材從700℃加熱到1100℃。該裝置共6臺固態加熱器，每臺輸出功率1650kW、頻率1kHz，管材行進速度為1 7m/s，比一般連軋鋼坯進粗軋機的0 3m/s速度高許多。

　　Radyne公司的這套感應加熱系數設計高出實際需要的20%，留有相當的余量，因而可以任意提高軋件行進速度。該系統設計對于國內設計具有參考價值，在對165mm方坯感應加熱設計時，還應考慮方坯角部渦流效率和實芯的特點，功率至少應該不低于10MW。

8. 測厚儀與凸度控制

　　許多熱軋窄帶鋼車間缺乏在線測厚裝置，產品厚度僅僅依靠人工定時檢測，難以做到及時測量更談不上厚度控制，產品厚度尺寸波動極大，甚至一些供給冷軋原料的一些中寬帶車間也僅裝備中心測厚儀，不能檢測產品凸度，使客戶得不到凸度較小且恒定的冷軋原料。這一方面緣于射線測厚有一定危險，現場不愿使用，另一方面價格昂貴(數十萬元1套)，裝置防護系統比較復雜。

　　曾經有人認為800mm以上寬帶才安裝凸度檢測，實際上現場500mm寬帶已經有3點式測量，直接獲知板凸度，這可為中寬帶鋼凸度控制提供參考，對穩定產品質量具有重要意義。

　　熱軋激光測厚測寬儀的出現，為軋鋼生產帶來方便。激光打在紅鋼板上有特殊光點，經過三角光學變換，由光電耦合器轉換為電信號。這一信號結合計算機辨識技術就可以分辨激光斑點位置，從而測量出帶鋼厚度。目前激光測厚精度還不如射線測厚，但鋼板橫截面上的相對厚度還是可以比較。

9. 板帶鋼液壓厚度高精度控制

　　由于電動壓下動作慢、精度差，不適合在線快速微調。一般液壓缸響應速度比電動壓下高出6倍，精度也大大高于電動壓下螺絲。在帶鋼精軋機成品架安裝液壓缸，可以實現PM-AGC快速輥縫調整。如果與成品前架壓力傳感器配合，可以實現壓力測厚計的前饋控制。如在成品架出口安裝測厚儀，則實現測厚儀反饋控制，這將對長時間軋制造成的頭尾溫差影響予以補償，可以大大縮小整卷帶鋼的厚度偏差波動，產品精度更有保證。某廠使用鄭州光學研究所生產的誤差3μm激光測厚儀監控產品厚度，并與計算機及液壓輥縫調整裝置配合，組成液壓監控AGC系統，減少了帶鋼頭尾厚度的尺寸波動。過去板帶頭尾厚差近40μm，采用液壓壓力反饋AGC或測厚儀監控AGC后，盡管單重增加、軋制時間加長，頭尾厚差下降十多微米，使產品進一步提高了市場競爭能力。

　　對老式四輥中厚板軋機也有采用液壓AGC厚度控制的，獲得了厚度精度提高的效果。

 10 .無活套微張力軋制

　　活套支撐器用來反映機架間張力水平，但在厚坯軋制時耗能很高，在成品機架又反映不夠快，限制板厚精度的進一步提高。因而國外一些廠家研制成功無活套軋制，省去活套支撐器。無活套軋制首先需要對軋制速度和穩定后的張力精確計算，并使后架軋機有補償動態速降的增量轉速。國外無活套軋制主要依靠電流記憶法，建立觀測器，同時選擇合適的力臂系數計算公式來計算張力，依此張力，實現張力控制。

　　實際連軋張力主要取決于前后軋機軋件自由軋制時的出入口速度差，也與電機拖動能力和張力對前后滑的影響有關。有文獻對張力的計算提出的實用模型，使連軋參數計算簡單直觀。這一公式考慮電機的情況和軋制中張力對前后滑的影響，不但適用于板帶也適用棒線材粗軋張力計算。

11. 熱連軋噴油潤滑

　　熱連軋工藝潤滑可使摩擦力下降，從而顯著降低軋制力與力矩，軋輥磨損減少，板面質量有所提高。國外工業先進國家普遍采用這一技術，降低能耗與輥耗；壓下越大，潤滑效果越顯著。摩擦系系數從0.35可以下降到0.12，軋制力和輥耗都下降達20%。熱軋潤滑的應用會使熱連軋控制系統原來設定的摩擦系數變動較大，但一般仍在“張力自調整”范圍內，軋制力的分配也略有變動。

　　熱連軋噴油需要專門的油路泵站，也需要以咬入起停的高精度控制閥門。對于潤滑油要求噴出后有較好的附著性，而且在600℃高溫下，要有較高的裂解點。此外要注意噴量限制，保證軋制過后燃燒貽盡。這一技術也可推廣到型鋼軋制，但要注意噴油均勻不可過量。