不銹鋼冷連軋技術的最新發展

摘 要：文章介紹了不銹鋼冷連軋技術的發展及國內首套引進的十八輥五機架冷連軋機組的主要技術特點，該技術在不銹鋼冷軋實際應用中獲得了成功。

關鍵詞：不銹鋼；十八輥；冷連軋

1 前言

近年來隨著國民經濟的快速發展和人民生活水平的不斷提高，不銹鋼需求迅速增長，冷軋不銹鋼生產技術也有了很大發展，傳統的不銹鋼冷軋生產從20世紀30年代開始，主要由多輥可逆冷軋機，冷軋退火酸洗機組，光亮退火機組，平整機組，拉矯機組，剪切機組及修磨機組等設備組成，其主要特點為技術成熟，生產組織靈活，比較適合多品種、多規格產品的生產，但噸鋼投資及加工成本高，生產周期長。90年代又開發了一種不銹鋼冷軋新工藝：將冷軋機，退火酸洗設備，平整機等設備整合到一起，組成一條聯合機組，一般年產量為30～50萬噸，具有成材率高，加工周期短，表面質量好，能耗低等優點，這種聯合機組要求各工藝段之間要保持嚴格的匹配關系，只適合生產品種單一、規格范圍較窄的帶鋼，且設備維護要求高，軋機速度受退火段及酸洗段限制，產能得不到充分發揮。最近單一的冷連軋軋制方式開始得到應用，機組采用四或五機架十八輥軋機，年產能可達50～70萬噸，軋機速度大幅提高，軋機產能得到充分發揮，適用于單一品種大批量生產。

2 不銹鋼冷連軋工藝

2.1 不銹鋼冷連軋技術的發展

雖然冷連軋技術早已成熟應用于碳鋼生產，但由于不銹鋼冷軋變形抗力較大，大約是碳素鋼的2倍，為了實現高效高精度的軋制，需要具有高剛度小輥徑工作輥的多輥軋機，而多輥軋機由于工作輥徑小，磨損快，導致換輥頻繁，最多時軋一卷換一次輥，很難滿足冷連軋的無頭軋制換輥要求，多年來人們對不銹鋼冷連軋技術一直在探索研究中。

日本森吉米爾公司1969年為日本日新制鋼公司周南廠設計制造了世界唯一的一套1270mm四機架全連續式二十輥森吉米爾軋機，該軋機第一架為ZR22-50\"型軋機，其余三架均為ZR21-50\"型軋機，軋制規格為0.3～0.4×1270mm不銹鋼，卷重22噸，軋制速度為600m/min，其生產工藝為企業技術秘密，相關報道很少。

韓國浦項鋼鐵公司于2008年建設了世界首套十八輥四機架冷連軋生產線，該生產線年產能為50萬噸不銹鋼冷軋帶鋼，可以對AISI300系和AISI400系熱軋不銹鋼退火酸洗卷進行軋制，產品最大寬度為1350毫米，最小厚度為0.4毫米。

國內首套引進的十八輥五機架串列式連續冷軋生產線正在建設中，該生產線年產能為60萬噸不銹鋼冷軋帶鋼，原料為AISI200系和AISI300系熱軋不銹鋼退火酸洗卷，產品寬度：800-1300mm，產品厚度：0.3-3mm。

2.2 不銹鋼冷連軋機組設備組成

不銹鋼冷連軋機組的典型布置是五機架冷連軋，機組分為入口段、軋機段和出口段。

入口段包括兩套開卷機，每套開卷機包括帶卷儲存鞍座、上卷小車、懸臂式開卷機及夾送矯平剪切頭尾等設備。焊機采用激光型式，包括帶鋼對中及帶頭剪切設備，入口活套為水平式。

軋機段包括五架十八輥軋機，此機型在六輥的基礎上加以側支承輥支持工作輥，適合連軋操作。中間輥傳動且能帶載軸向竄輥，與中間輥正負彎輥一起作為板型控制的手段。軋輥冷卻由乳化液系統完成，采用兩套獨立冷卻系統。擦拭器用于軋機之間及最后一架出口，限制乳化液被帶鋼帶出。

軋機裝配有自動換輥裝置，工作輥更換時間為2.5分鐘，中間輥和側支承輥也為自動換輥。清洗段為熱水沖洗刷洗及熱風烘干。

出口段包括出口活套、出口張力輥、飛剪、卷取機、助卷器、襯紙機、上套筒裝置、卸卷小車和打捆裝置等。

五機架十八輥冷連軋生產線布置圖見圖1。

2.3 十八輥軋機主要性能及技術參數

1979年Z-HIGH十八輥冷帶軋機由美國森吉米爾公司研制成功，該軋機是在四、六輥軋機的基礎上發展起來的，綜合了四輥軋機的傳動方式、軋輥定位方式等技術及森吉米爾多輥軋機的側支承技術。其優點有：（1）采用較小的工作輥直徑，以利于減小軋制力和軋制更薄的帶材。（2）所軋產品的范圍廣，從較軟的普碳鋼，到高強度的薄規格的合金鋼及不銹鋼。（3）高效率，低能耗，小直徑的工作輥可以實現大壓下量的軋制，有利于提高生產率，降低能耗。

3 板型控制方式

主要，有軋輥傾斜、彎輥、中間輥軸向抽動、分段冷卻等。隨著換輥技術的不斷完善，十八輥軋機開始應用于冷連軋生產。

3.1 十八輥輥系布置

軋機輥系呈對稱布置，見圖2。輥系由兩個小直徑工作輥，兩個中間輥，兩個支承輥，四個側支承輥及八個背襯輥組成。

3.2 軋機結構

軋機采用整體機架結構，牌坊為鑄鋼件，頂部及底部橫梁用以連接牌坊，軋機牌坊頂部安裝有調節輥縫的液壓壓下缸，液壓壓下裝置用于提供軋制壓力，并補償上工作輥、上中間輥和上支承輥軋輥的磨損量。

軋制線標高由斜楔調節，換輥后保持軋制線標高恒定，并補償下工作輥、下中間輥和下支承輥軋輥的輥徑變化。

工作輥無軸承座，工作輥和支承輥間設置了端部具有錐度的可軸向調節的中間輥，可有效的控制帶材邊部形狀，隨著板寬的不同，中間輥可作適當的調整，使平輥部分位于帶材邊部的內側，消除了有害接觸部分的影響，避免了工作輥過大的撓度，達到控制邊浪的目的。

在工作輥的兩側配置側向支承輥和多點支承的背襯軸承輥，保證小直徑工作輥的側向剛度。軋機的出入口側的側支撐梁通過液壓馬達、齒輪和螺絲分別調節，不需要確切的匹配軋輥直徑。

十八輥五機架冷連軋機主要技術參數見表1。

表1 十八輥五機架連軋機主要技術參數

3.3 檢測儀表

檢測儀表在線測量軋制工藝參數和帶鋼質量指標，是冷軋機實現自動控制的前提條件。用于工藝調節和質量控制的檢測儀表主要有：

（1）測厚儀：是AGC控制的關鍵，在第一架前后以及第五機架后設置測厚儀，用于前饋及監控控制。

（2）測速儀：主要用于秒流量AGC控制和前滑的自適應學習修正，布置在秒流量AGC控制機架前后。

（3）板型儀：采用分段接觸式板型儀，與彎輥和乳化液流量分段控制等調節裝置及計算機構成閉環控制系統，板型儀配備在機組出口位置對成品帶鋼進行板型控制。

（4）張力計：帶鋼張力通過機架間的張力輥進行檢測，在張力輥的軸承下面裝有壓力傳感器作為張力檢測元件，位于1#軋機入口和5個機架的出口。

3.4 冷連軋工藝技術特點

十八輥五機架冷連軋機組具有以下技術特點：

3.4.1 機組入口設置了2臺開卷機，配置了激光焊機和水平活套，可實現全連續無頭軋制，使軋機作業率大幅提高。

3.4.2 十八輥冷軋機主要由整體機架、液壓壓下裝置、工作輥系，中間輥系，支承輥系，側支承輥系、中間輥正負彎輥、中間輥軸向橫移裝置、自動換輥裝置、軋機主傳動裝置等部分組成。十八輥冷軋機生產產品質量好，軋機剛度高，機架受力好，軋輥直徑小，壓下量大，軋制力及軋制力矩小，可節約電能。軋機調整速度快，軋機采用中間輥傳動，有利于減小工作輥直徑。

3.4.3 機組出口設置了出口水平活套，減少軋機減速帶來的帶鋼厚度超差及表面缺陷。

3.4.4 機組出口設置了雙卷取機和飛剪，可進一步提高機組產量。

3.4.5 由于采用全連續無頭軋制，帶鋼厚度均勻，頭尾損失少，成材率高。

3.4.6 軋機開口度大，有利于清除軋機斷帶。

3.4.7 可實現在線不斷帶快速換輥，減少了生產輔助時間。

4 結束語

隨著十八輥軋機換輥技術的完善，不銹鋼冷連軋技術已逐漸成熟，在實際生產中取得良好效果，正逐步得到推廣。

參考文獻

[1]潘純久.二十輥軋機及高精度冷軋鋼帶生產[M].北京：冶金工業出版社，2003.

[2]傅作寶.冷軋薄鋼板生產[M]. 北京：冶金工業出版社，2006.

作者簡介：荀鳳超（1972-），男，中冶東方秦皇島研究設計院高級工程師，從事軋鋼工藝設計工作。