中型型钢轧机改造方案探讨

中型型钢轧机改造方案探讨许秀梅谢红飙赵文才摘要：论述了我国中型型钢轧机改造的必要性，并较详细地介绍了中型型钢轧机改造后的产品、各种改造方案以及万能轧机选型。关键词：型型钢轧机；改造方案；万能轧制法InvestigationontheplansofreformationofmediumsectionmillXUXiu-mei,XIEHong-biao,ZHAOWen-cai(InstituteofRollingMill,YanshanUniversity,Qinhuangdao066004,China)Abstract:Thenecessityofthemediumsectionmillreformationisdiscussed.Theplans,typeofuniversalmillandtheproductsafterreformationareintroduced.Keywords:mediumsectionmill;reformationplans;universalrolling1前言我国共有中型轧机119套，其中只有19套轧机生产中型型材，其余绝大部分承担开坯任务。但是，随着连铸技术的发展，承担开坯任务的中型轧机即将面临甚至已经面临严峻的选择：经过改造，生产市场销路好的中小型异型材，为企业创造更多的利润；否则，这部分轧机将被闲置。2中型轧机改造的原则我国中型轧机改造，必须顺应当前的形势。目前，我国钢铁工业正面临着3个巨大转变：一是从传统的计划经济体制向市场经济体制转变，企业由原来承担指令性计划的地位转变为在市场竞争中自主经营，自负盈亏，自我约束，自我发展的法人实体和市场竞争主体；二是钢材从供不应求的供求转变为绝大多数钢材品种供求平衡，甚至有些品种供大于求，使部分生产能力闲置；三是国内钢材市场由我国钢铁企业独家经营转变为国内外钢材市场逐步实现全面接。所以，我国的钢铁企业必须适应由用户来选择钢材供应厂家的买方市场，必须靠与国外钢铁企业竞争才能获得市场份额。目前，如何调整钢材结构，开发有市场前景的产品，是企业生存与发展的关键。如果生产普通型钢产品，企业要获得利润，唯一的办法就是提高产品质量，降低生产成本。所以，我国中型轧机改造必须从品种、质量、成本三方面下功夫，同时兼顾环境保护。3中型轧机改造后的产品品种及规格我国的中型材除了工、槽、角钢及轻轨之外，还有中、小H型钢和其它复杂断面型材。国外复杂断面型材产品的发展趋势是向轻型薄壁化发展，生产经济断面型材。其中H型钢是典型产品。目前，我国H型钢的产量还很低，但它与普通工字钢相比，重量轻，刚度大，具有良好的抗弯、抗压等力学性能，并且便于连接与组合。国外的设计构件多采用H型钢，在国内许多重点工程建设中，也体现了H型钢的经济价值。我国H型钢标准已经制定，在不久的将来，H型钢在国内的应用将会掀起一个高潮。从国内市场来看，目前我国H型钢的产量远远不能满足市场需求；从国际市场来看，虽然世界上有H型钢万能轧机80余套，但大多是大中型轧机，其产品基本上是大、中型H型钢。如果用大型轧机生产小型H型钢，其成本相对提高15%～20%，所以小型H型钢在国际市场上也是紧俏产品。因此，国内有条件的企业可以改造几套中型轧机，增加万能机组，生产小型H型钢，同时生产其它异型断面型材，如工、槽、角、T字型钢及轻轨等，并按照负偏差组织生产，以增加市场竞争力。中型轧机改造后生产产品的规格与原中型轧机的开坯能力有关。生产H型钢的规格按照欧洲标准一般最大为IPE270～IPE300；如果生产宽翼缘H型钢，最大可生产HE160q
。4改造方案中型型钢轧机增加复杂断面产品的比例势在必行。在欧洲，工、槽、角钢已经出现“超轻型”系列，其中，超轻型工字钢与标准系列比较，可减轻重量25%～45%；出现了用万能热轧法生产通常用冷弯和焊接方法生产的轻型型材。万能法的主要优点：一是轧材表面质量好，基本上可以避免轧材表面有裂纹；二是轧材尺寸精度高，轧材尺寸精度一般可比孔型法提高30%；三是轧辊消耗低，并且轧辊的共用性增加。因此，随着产品的轻型薄壁化，为了提高质量，降低生产成本，复杂断面型材的生产，孔型法必将被万能法所取代。各钢厂的中型车间，可以把原有的中型轧机作开坯机，根据主要产品的品种和产量，在后面适当增加万能机座，用万能法生产H型钢或其它异型断面型材。以生产H型钢为主要产品的机组，其万能轧机的典型布置方案有多种型式，见图1。图1H型钢万能轧机的典型布置方案（1）往复串列式布置万能轧机的往复串列式布置，有单列往复串列式和双列往复串列式2种型式。图1①为单列往复串列式粗轧机组由1架万能机座和1架轧边机组成，精轧机组只有1架万能轧机。钢坯经生产线上的1架或几架中型轧机H型钢的开坯机轧制成狗骨型坯以后，进入万能粗轧机组往复轧制数道，然后经精轧机组轧1道至成品。这种布置型式，整个万能机组只需2架万能轧机和1架轧边机，投资少，轧制控制较简单，易掌握。机组年产量18～25万t。但是，这种轧机布置型式，轧件的大部分变形在粗轧机组完成，粗轧机组需可逆轧制很多道次，不仅限制了机组的产量，而且轧件在粗轧机组停留时间长，进入精轧机组时，温降严重，终轧温度低，使产品的残余内应力大，给后序的精整带来很大困难。国内某厂采用这种布置生产的H型钢，由于终轧温度低，产品内应力大，用辊式矫直机矫直时，腰腿即出现开裂现象。轧件终轧温度低，也降低了精轧机轧辊及其轴承的使用寿命，且影响轧件的尺寸精度。这种布置是万能法生产H型钢最原始的轧机布置型式，目前我国有3条这种布置的H型钢生产线。图1②为双列往复串列式，与单列往复串列式比较，增加了由1架万能机座和1架二辊轧边机组成的中轧机组，增加了机组的生产能力，可以进行大批量生产，机组年产量为30～35万t。但是，这种布置的生产线较单列往复串列式生产线长很多，设备投资大，并且没有从根本上解决轧件的温降问题，产品的质量没有明显提高。（2）连续式布置连续式布置包括半连续式和全连续式2种。图1③、④为半连续式布置，机组年产量为50～80万t，其中④较③的适应性强，产品范围广。图1⑤、⑥为全连续式布置，机组年产量可达100万t。这种半连续及全连续布置是世界上H型钢生产较先进的工艺方案，轧钢设备的生产能力比往复串列式提高3～4倍；成品钢材的轧制缺陷显著减少，可以得到形状良好、全长尺寸均匀的产品，且能生产薄壁钢材；能采用大钢坯，使收得率提高，成本降低；设备的机械化、自动化程度提高，可采用计算机控制。但是，这两种布置型式，初期设备投资大，尤其是全连轧，轧机多达15架，其中万能机座7架，轧边机座4架，设备多，厂房长，生产、设备管理也较繁琐。对于中型轧机改造，一般受厂房和资金限制，很难采用此方案。（3）中轧机组为3机架可逆连轧的布置型式为了克服连轧生产线长、设备多、投资大的缺点，保留连轧的优点，90年代出现了3机架可逆连轧机，机组布置如图1⑦所示。在这个机组上，坯料经开坯机开坯后，进入万能粗轧机组2架万能轧机和1架轧边机，这3架轧机孔型相似，均为X孔型，轧件在这3架轧机上可逆连轧，往复轧制3或5个轧程，然后进入精轧机组1架轧边机座和1架万能机座1道轧成成品。这种布置也称为1-3-2布置（精轧机组只有1架万能机座的称为1-3-1布置），它保留了连轧的优点，且比连轧生产线节省了许多设备，初期投资较少，该机组的年产量一般为30～38万t，如果采用近终型异型坯或增加开坯机的数量，机组年产量还可提高。（4）用X-H轧制法的可逆连轧图1⑦所示的万能粗轧机组为3机架可逆连轧的轧机布置，由于2架万能轧机均为X孔型，所以后面还需1架万能轧机作为精轧机，这样生产线仍然较长。随着万能轧制技术的进步和发展，在3机架可逆连轧的基础上，又出现了X-H轧制法，轧机布置如图1⑧所示。这种布置的万能机组只有3个机座2架万能轧机和1架轧边机座。第1架万能轧机采用腰鼓形立辊，即X孔型；第2架万能轧机采用圆柱形立辊，即H孔型，轧件在X-H孔型中可逆连轧，由于第2架万能轧机为H孔型，所以可直接轧出成品H型钢，这样省去了精轧机组，整个生产线上万能机组的长度仅比10m多一些，生产线长度大大缩短。X-H轧制法的最大优点是：占地面积小，投资少，效益大，产品成本低。同样是2架万能轧机，1架轧边机，X-H轧制法，比单列往复串列布置（图1①），机组产量可提高55%，轧辊成本降低33%，终轧温度提高70～80℃。这种布置型式是中型轧机改造的首选方案，也适合新建厂。并且，随着连铸技术的发展，X-H法可进一步改造成目前国际上H型钢生产最先进的技术方案，即以近终形连铸坯为原料，采用X-H轧制法的短流程连铸连轧技术CompactBeamProduct，简称CBP技术，轧机布置如图1⑨所示。这种布置取消了开坯机，万能机组直接采用近终型连铸坯，万能轧机前面的立辊轧机用来解决连铸异型坯与H型钢产品间的尺寸衔接问题。老厂改造采用此方案，原有车间的设备利用率较低；这种CBP技术，亦适合新建厂。5轧机类型的选择生产线上万能轧机的机型，与生产所采用的工艺及车间的实际情况有关。对老厂改造，为了最大限度地减少新增设备的重量，节省资金，同时考虑厂房高度和天车的起重能力限制等各种因素，紧凑式万能轧机较适合老厂改造，因为紧凑式轧机与普通万能钢梁轧机比较，重量轻，刚度大，特别是SC轧机，其机座刚度是普通钢梁轧机的1.5～2倍，而其机身高度和轧机重量仅是同规格万能钢梁轧机的50%左右，且可以分块拆装。所以，老厂改造选此机型，万能轧机的规和天车起重能力限制，投资少。6结束语随着型钢产品的轻型薄壁化和市场竞争的不断加剧，孔型法生产异型断面型材必将被万能法所取代。我国以前承担开坯任务的一部分中型轧机，有条件的可以通过改造，利用原有的中型轧机作开坯机，增加万能轧机和二辊轧边机，采用投资小、见效快的X-H轧制法，选用紧凑式万能机型，生产高质量、低成本、具有很强市场竞争能力的H型钢和其它异型断面轻型或超轻型产品，为企业创造更大的经济效益。作者简介：许秀梅（1969～），女（汉族），吉林人，讲师，硕士。作者单位：燕山大学轧机研究所，河北秦皇岛066004