泰鋼1 780 mm六輥UCM軋機(jī)及其不銹鋼冷軋工藝技術(shù)

任來鎖，張 凱，計(jì) 江

(1．山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司，山東 萊蕪 271100;2．中國重型機(jī)械研究院，陜西 西安 710032)

1 前言

不銹鋼冷軋機(jī)不僅直接影響著不銹鋼冷軋板帶產(chǎn)品的表面質(zhì)量、尺寸精度、板形和機(jī)械性能，也影響著機(jī)組生產(chǎn)效率和制造成本。為降低生產(chǎn)成本，適應(yīng)多鋼種軋制需求，山東泰山鋼鐵集團(tuán)有限公司于2010年3月建成投產(chǎn)了國內(nèi)首條1 780 mm碳鋼、不銹鋼兩用六輥UCM可逆冷軋機(jī)，該冷軋機(jī)由中國重型機(jī)械研究院有限公司設(shè)計(jì)成套，采用了多項(xiàng)最先進(jìn)的裝備和控制技術(shù)，使得該設(shè)備在建成投產(chǎn)后3個(gè)月即達(dá)到設(shè)備設(shè)計(jì)的各項(xiàng)技術(shù)指標(biāo)(速度、最薄厚度、控制精度等指標(biāo))及月產(chǎn)2萬多噸的生產(chǎn)能力。

2010年11月對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了不銹鋼冷軋的調(diào)試與試生產(chǎn)，該機(jī)組生產(chǎn)的300系、400系及TS21系不銹鋼冷硬板經(jīng)后續(xù)清洗、光亮退火和拉矯、平整處理后產(chǎn)品表面質(zhì)量、性能質(zhì)量均達(dá)到或超過20輥軋機(jī)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，深受用戶歡迎。

2 機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)、配置和技術(shù)特點(diǎn)

表1 機(jī)組的主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technological parameters of cold mill

2.1 機(jī)組主要配置

(1)電氣控制系統(tǒng)由德國西門子公司負(fù)責(zé)成套供貨與調(diào)試，采用的是西門子當(dāng)今最先進(jìn)的SM150控制系統(tǒng)，并由其提供完整的二級(jí)計(jì)算機(jī)控制軟件;

(2)為滿足高檔次不銹鋼生產(chǎn)需要，在開卷機(jī)前配置有收紙機(jī)，在左、右卷取機(jī)上方配置有收、墊紙機(jī);

(3)為保證帶鋼表面乳化液吹掃效果，除油輥采用四輥交錯(cuò)布置方式，材質(zhì)采用軋輥材質(zhì)(92CrMo);

(4)氣刀設(shè)置有三排，除油輥前1排選用美國依愛(EXAIR)超級(jí)節(jié)能氣刀，除油輥后有2排氣刀梁，每個(gè)氣刀梁上含有30個(gè)噴嘴(間距55mm);

(5)安全聯(lián)軸器選用液壓安全聯(lián)軸器;排煙霧風(fēng)機(jī)采用變頻調(diào)速控制與生產(chǎn)聯(lián)鎖控制;

(6)工藝潤滑流量達(dá)到15 000 L/min，工藝潤滑系統(tǒng)主要有凈液輸送系統(tǒng)、污液輸送系統(tǒng)、軋制方向控制裝置、分段冷卻裝置和板形儀等組成，乳化液配置和過濾系統(tǒng)主要設(shè)備包括原液箱1個(gè)(6 m3)、污液箱1個(gè)(90 m3)、凈液箱1個(gè)(80 m3)、霍夫曼平床過濾機(jī)1臺(tái)(過濾精度0.015 mm)和磁性過濾器1臺(tái)等;

(7)噴嘴橫梁5輥(單側(cè))，其中:中間輥噴咀橫梁2根(每個(gè)中間輥1根，噴咀20個(gè)，分成9個(gè)區(qū));工作輥噴嘴橫梁2根(每個(gè)工作輥1根，噴嘴40個(gè)，分成9個(gè)區(qū));支承輥噴嘴橫梁1根(上支撐輥1根，噴嘴20個(gè));

通過試驗(yàn)示范，云天化葡萄套餐肥料得到了種植戶的認(rèn)可，在用肥量及相同種植情況下，有增收作用。在試驗(yàn)示范的跟蹤過程中，云天化產(chǎn)品的前期優(yōu)勢(shì)明顯，中期表現(xiàn)出根系發(fā)達(dá)，抗病性好、大小粒基本沒有、特別是紅寶石的裂口明顯減少、葉綠素含量明顯較高、糖度平均高3個(gè)點(diǎn)，采收后色澤紅潤、果實(shí)上色好，果粉較多，每畝增收2656.6元，給農(nóng)戶帶來的一定的經(jīng)濟(jì)效益，在當(dāng)?shù)刳A得了口碑。達(dá)到了示范田建設(shè)的目的。

(8)油氣潤滑選用萊伯斯產(chǎn)品，用于軋機(jī)支承輥、中間輥、工作輥、轉(zhuǎn)向輥和除油輥等軸承的潤滑與冷卻。

2.2 機(jī)組的主要技術(shù)特點(diǎn)

(1)主軋機(jī)、開卷機(jī)和左右卷取機(jī)采用全數(shù)字交流變頻調(diào)速，PLC控制;

(2)全液壓推上，厚度自動(dòng)控制(AGC)，液壓AGC系統(tǒng)具有恒位置控制、恒軋制力控制及傾斜自動(dòng)調(diào)整控制等功能;

(3)軋機(jī)具有壓下調(diào)偏、軋輥調(diào)零功能;

(4)開卷機(jī)具有CPC自動(dòng)對(duì)中功能;上卷有高度及寬度對(duì)中裝置;卸卷小車具有稱重裝置;

(5)工作輥、中間輥快速換輥裝置可同時(shí)換四輥，也可單獨(dú)換工作輥、單獨(dú)換中間輥;

(6)軋機(jī)電氣系統(tǒng)具有過載保護(hù)，斷帶保護(hù)和緊急停車等安全保護(hù)系統(tǒng);主機(jī)和卷取具有帶尾自動(dòng)減速、準(zhǔn)確停車功能;卷取機(jī)具有圈數(shù)記憶功能;

(7)軋機(jī)速度控制，開卷、卷取機(jī)速度/張力控制，數(shù)字顯示;

(8)軋線標(biāo)高采用斜楔+階梯墊塊快速調(diào)整;

(9)機(jī)組配有張力計(jì)和激光測(cè)速儀;

(10)軋機(jī)具有軋輥精細(xì)冷卻、工作輥正/負(fù)彎輥、中間輥正彎輥控制和中間輥橫移予設(shè)定等板形調(diào)整手段;

(11)機(jī)組配有單邊板形檢測(cè)(出口側(cè))和板形閉環(huán)控制系統(tǒng);

(12)機(jī)組生產(chǎn)工藝聯(lián)鎖及故障報(bào)警采用PLC可編程控制，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)過程自動(dòng)化;

(13)機(jī)組采用二級(jí)計(jì)算機(jī)控制，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的生產(chǎn)過程控制，機(jī)組具有軋制規(guī)程計(jì)算及道次分配，規(guī)程和參數(shù)優(yōu)化，工藝過程實(shí)時(shí)參數(shù)和關(guān)鍵的檢測(cè)、顯示和報(bào)警。

3 機(jī)組生產(chǎn)不銹鋼的冷軋工藝和技術(shù)

目前，泰鋼不銹鋼冷軋產(chǎn)品執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)是GB/T3280－2007(《不銹鋼冷軋鋼板和鋼帶》)，不銹鋼冷軋的生產(chǎn)工藝是:熱軋不銹鋼卷(黑卷)(熱軋退火酸洗機(jī)組實(shí)施退火酸洗(白板)(六輥不銹鋼冷軋軋制(連續(xù)光亮退火實(shí)施清洗、退火和拉矯(四輥平整機(jī)平整(精整包裝。其中，影響產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵因素在六輥不銹鋼冷軋工序。

為做好不銹鋼冷軋的開發(fā)生產(chǎn)，泰鋼組織編寫了《1 780 mm冷軋機(jī)開發(fā)生產(chǎn)冷軋/冷硬不銹鋼板大綱》和《實(shí)施細(xì)則》，從原料進(jìn)廠檢查到工藝通道檢查、更換與調(diào)整;從工藝備件的準(zhǔn)備到工藝參數(shù)的優(yōu)化、調(diào)整與記錄;從產(chǎn)品上卷操作到過程產(chǎn)品質(zhì)量檢查、記錄與反饋;從產(chǎn)品轉(zhuǎn)序到包裝與儲(chǔ)運(yùn)等實(shí)施全方面、全過程的監(jiān)控。

3.1 工藝潤滑控制

軋制不銹鋼與軋制碳鋼對(duì)工藝潤滑要求不盡相同，按照傳統(tǒng)的不銹鋼冷軋應(yīng)采用純油軋制，但1 780 mm冷軋機(jī)的工藝潤滑系統(tǒng)是按照常規(guī)碳鋼軋制設(shè)計(jì)的，采用純油軋制會(huì)造成現(xiàn)有乳化液系統(tǒng)的污染，若乳化液整體更換成本很高，且對(duì)后續(xù)的生產(chǎn)影響較大。為此，對(duì)不銹鋼的軋制決定采用乳化液軋制，并與國內(nèi)知名冷軋機(jī)軋制油生產(chǎn)商合作，在原HCR201A碳鋼軋制油基礎(chǔ)上開發(fā)出HCR301不銹鋼軋制油添加劑(按照一定比例添加);開發(fā)出乳化液油品顆粒可控技術(shù)。對(duì)乳化液技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整，要求末道次適當(dāng)控制乳化液的流量和啟閉時(shí)間。不銹鋼軋制乳化液技術(shù)指標(biāo)見表2。

表2 乳化液的技術(shù)指標(biāo)Table 2 Qualifications of emulsified liquid

3.2 軋輥合理選用

傳統(tǒng)20輥軋機(jī)工作輥輥徑較小，一般為Φ63.5 mm，且多選用 Cr12Mo1V1材質(zhì)。目前1 780 mm冷軋機(jī)軋制碳鋼時(shí)常用的軋輥材質(zhì)是92CrMo。為滿足不銹鋼軋制需要，要求軋制不銹鋼時(shí)全部換輥，軋輥選用Cr3材質(zhì)，換輥后首先進(jìn)行1～2卷碳鋼卷軋制(熱輥)，然后再進(jìn)行不銹鋼軋制，嚴(yán)格控制軋輥相關(guān)技術(shù)指標(biāo)。為減少變形抗力，降低軋制力，要求盡可能選用小輥徑工作軋輥軋制，保證淬硬層深度;為保證帶鋼表面質(zhì)量，在末道次軋制時(shí)更換拋光輥軋制，軋輥技術(shù)指標(biāo)見表3。

表3 軋輥的技術(shù)要求Table 3 Specifications of rollers

3.3 軋制工藝優(yōu)化

根據(jù)不銹鋼變形特點(diǎn)，在軋制過程中采用大張力、大壓下量軋制原則，而對(duì)終軋道次采用低壓下量、低張力卷取方式，以便于軋制完成后的卸卷工作。不銹鋼冷軋典型產(chǎn)品的軋制工藝見表4～表7。

表4 304系不銹鋼軋制工藝(1.0 mm×1 250 mm)Table 4 Rolling technology of 304 stainless steel(1.0 mm×1250 mm)

表5 304系不銹鋼軋制工藝(1.2 mm×1 250 mm)Table 5 Rolling technology of 304 stainless steel(1.2 mm×1 250 mm)

表6 410S系不銹鋼軋制工藝(1.0 mm×1 250 mm)Table 6 Rolling technology of 410s stainless steel(1.0 mm×1 250 mm)

表7 TS21系不銹鋼軋制工藝(1.2 mm×1 270 mm)Table 7 Rolling technology of TS21 stainless steel(1.2 mm×1 270 mm)

4 結(jié)束語

通過優(yōu)化設(shè)備技術(shù)參數(shù)和軋制工藝參數(shù)，泰鋼1780 mm六輥UCM軋機(jī)成功開發(fā)并批量生產(chǎn)了300系、400系和TS21系不銹鋼，取得了較好的效果。在生產(chǎn)過程中發(fā)現(xiàn)該機(jī)組冷軋不銹鋼時(shí)也存在一些問題:軋制TS21系不銹鋼時(shí)軋制壓力基本上處于上限，過大的軋制力易造成軋輥爆裂、工作輥彎曲變形;碳鋼乳化液過濾系統(tǒng)不太適合于不銹鋼軋制等，需要在今后的生產(chǎn)應(yīng)用中不斷摸索。2010年年底泰鋼又對(duì)該機(jī)組進(jìn)行了冷軋硅鋼軋制技術(shù)的研究與應(yīng)用，并開發(fā)生產(chǎn)了50WB600、50WB540等牌號(hào)硅鋼產(chǎn)品。

泰鋼通過六輥軋機(jī)軋制不銹鋼生產(chǎn)技術(shù)的研究，為六輥UCM軋機(jī)高速軋制不銹鋼積累了經(jīng)驗(yàn)(軋制速度達(dá)到600m/min以上)，高速軋制有利于提高產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本，具有一定的推廣價(jià)值。

［1］ 王廷溥．板帶材生產(chǎn)原理與工藝［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，1995．

［2］ 鄒家祥．軋鋼機(jī)械(3版)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2000．

［3］ 潘純久．二十輥軋機(jī)及高精度冷軋鋼帶生產(chǎn)［M］．北京:冶金工業(yè)出版社，2003．