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优点:此冷却效率较高;水流呈层流状态,可获得很强的冷却能力;钢板的上下表面和纵向冷却均匀。缺点:冷却区距离长;极管之间有一定的距离,达不到横向冷却均匀;对水质的要求较高,喷嘴容易堵塞;设备庞杂,维护量较大且难度高。适用范围:适用于强冷却时,如热轧板出口处。根据钢种与带钢厚度的不同,层流冷却方法主要分为:前段冷却、后段冷却、带钢头、尾部不喷水三种。
超快冷却技术[23]:为了在轧制过程中实现短时、快速、准确控温,而常规的层流冷却、气雾式冷却等技术,由于冷却速度不高而难以满足这个要求,因此促使人们开发出一种新型的冷却系统—超快冷却系统。超快冷却系统具有以下特点:
① 冷却速度足够大,有超常规冷却能力; ② 冷却水与钢板的热交换更加充分有效; ③ 冷却水喷洒形式能满足快速热交换要求; ④ 有新型的冷却设备。
水幕冷却:从条状缝隙喷嘴自由落下的呈连续稳定、透明平滑的帷幕状的水流冲破带材表面的冷却水层和蒸汽层与带材直接接触而带走大量热量的冷却方式——亦称水幕层流冷却。优点:此冷却特性最高;水流呈层流状态,冷却速度快、冷却区距离短、对水质的要求不高、易维护。缺点:钢板上下表面及整个冷却区冷却不均匀;可调节的冷却速度范围较小。适用范围:不仅可用于板带钢输出辊道上的冷却,也可用于连轧机机架间的冷却。
虽然水幕冷却具有较强的冷却能力,但据克虏伯公司对三种冷却方式实验结果表明,水幕冷却均匀性不及层流冷却,所以目前许多厂家仍以层流冷却方式为主。本设计也拟采用层流冷却[6]。
(7) 卷取机
卷取机位于精轧机输出辊道末端,由卷取机入口侧导板、夹送辊、助卷辊、卷筒等设备组成。它的功能是将精轧机组这种的带钢以良好的卷形,紧紧地无擦伤的卷成钢卷。
卷取机是在高速且有较大冲击力的非常恶劣的条件下进行运转的设备,其结构复杂,故障率高。所以对卷取机的性能有特殊要求[7]:
① 卷取机刚度高,不易变形; ② 耐反复冲击的高强度结构; ③ 保持高机械精度的结构; ④ 设备结构应利于检修和维护; ⑤ 发生故障率低的机械结构。
为了保证轧件在输出辊道上能―拉直‖运行,轧机、辊道、卷取速度需匹配;带钢头部出精轧末架,未被卷取前,辊道速度超前10%~20%于末架轧机轧制速度;卷
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取过程中卷取速度应与轧制速度同步;带钢尾部离开末架轧机后,辊道速度要滞后20%~40%于带钢速度。
卷取机设置:带钢厚度不同,冷却所需要的输出辊道长度亦不同,因此出现几种不同非卷取机设置方案。在距末架精轧机190m处装置三台卷取机,满足高速和产量要求;对于厚度2.5~3mm以下的薄带钢,在60m近处再装设2~3台近距离卷取机;只在距精轧末架约120m处装设三台标准卷取机。
地下式卷取机具有生产效率高,便于卷取宽且厚的带钢,卷曲速度快而且钢卷密实,节省空间。
此设计选用3架地下式卷取机去满足生产要求。
3.4 加热炉的选择
在轧制之前,要将板坯进行加热,其目的在于提高板坯的塑性,降低变形抗力及改善内部组织和性能,以便于轧制加工。
加热炉主要型式有:推钢式连续加热炉,步进式连续加热炉,滑轨式加热炉。 推钢式连续加热炉:靠推钢机完成炉内运料任务的连续加热炉。料坯在炉底或在用水冷管支撑的滑轨上滑动,在后一种情况下可对料坯实行上下两面加热。炉底水管通常用隔热材料包覆,以减少热损失。为减小水冷滑轨造成的料坯下部的“黑印”,近年来采用了使料坯与水管之间具有隔热作用的“热滑轨”。有的小型连续加热炉采用了由特殊陶质材料制成的无水冷滑轨,支撑在由耐火材料砌筑的基墙上,这种炉子叫“无水冷炉”。
步进式连续加热炉:靠炉底或水冷金属梁的上升、前进、下降、后退的动作把坯料一步一步地移送前进的连续加热炉。炉子有固定炉底和步进炉底,或者有固定梁和步进梁。
优点:运料灵活,必要时可将炉料全部排出炉外;料坯在炉底或梁上有间隔地摆开,可较快地均匀加热;完全消除了推钢式炉的拱钢和粘钢故障,因而使炉的长度不受这些因素的限制。炉子生产能力大。可加热各种形状尺寸的钢坯。炉子长度不受推钢比的限制。表面不会有划痕,并且钢坯的黑印也少,加热质量好。可以准确计算和控制加热时间,便于实现自动化。
缺点是:
① 结构复杂、设备重量大、投资大、施工安装要求严格。
② 当炉温过高时,炉内氧化铁皮会发生熔化并落在步进梁的缝隙处,容易造成堵塞,影响步进梁的工作。
滑轨式加热炉:表面易擦伤,易于翻炉,板坯尺寸和炉子长度受到限制,炉子排空困难,劳动条件差。
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综合以上原因,此处选择步进式连续加热炉。
4 生产工艺流程
4.1 生产工艺流程框图
生产工艺流程是把产品生产工序按次序排列起来,它直接关系到整个设计能否满足设计任务书的要求。根据产品的要求以及对生产工艺方案的分析,确定生产工艺流程,并绘制车间生产工艺流程图,如下图4-1所示。
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图4-1 工艺流程简图
4.2 生产工艺流程
本设计采用传统轧制和直接轧制(CC-DR)(Continuous Casting-direct Rolling)相结合的工艺。
直接轧制(CC-DR)(预留):当连铸和连轧机生产计划相匹配时,表面质量和内部质量合格的高温连铸坯经标记后,从连铸机输出辊道经边角加热器输入辊道送到边角加热器加热后,温度可达1100℃,直接运往轧机轧制。
直接热装轧制(DHCR):当连铸和连轧机生产计划相匹配时,表面质量和内部质
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量合格的连铸坯经标记后,从连铸机输送辊道送来,经加热炉输入辊道直接送到炉后的装料辊道进行装炉加热,装炉温度大于或等于850℃。
热装轧制(HCR):经标记后的质量合格的热连铸坯,主要从边角加热器输入辊道,或从加热炉输入辊道送往第二、第三板坯库用电动夹钳起重机吊到保温坑内堆放。根据生产计划,热板坯从保温坑吊上过跨车,运到第一板坯跨升降机,再用上料起重机吊到加热炉输入辊道上送往加热炉加热,平均装炉温度为600℃。
冷装轧制(CCR):经冷却、火焰清理、标记后的合格连铸坯,由过跨车和辊道送到本车间板坯库,用电动夹钳起重机堆放。按生产计划,冷装板坯可以通过三号过跨车将第二、第三板坯跨的板坯送到第一板坯跨,再用电动夹钳起重机吊到步进梁移送机上向前移送,然后用上料起重机吊到加热炉输入辊道上,或者由一号和二号过跨车送到第一板坯跨一号和二号升降机,由上料起重机吊到加热炉输入辊道上。板坯由加热炉输入辊道送往装炉辊道进行装炉。
高温连铸坯被送到设有边部加热器的轧制线辊道上,此部分辊道的两侧设有电感应边部加热器对在前进过程中的连铸坯进行加热,使坯料的温度达到设定值。若轧制速度比连铸速度慢,则将送来的坯料存放到板坯跨内的保温坑内待轧。
连铸坯一般加热到1200~1250℃,部分碳素钢和某些低合金钢采用低温出炉工艺,可略降50~100℃。
热板坯首先经高压水除鳞,清除表面氧化铁皮,然后用定宽压力机对其定宽,以调节板坯宽度和提高除鳞效果。定宽压力机对板坯进行一道次宽度侧压,最大侧压量为350mm,一般为100~200mm。定宽后的板坯进入四辊可逆式轧机R1,其与立辊机架E1靠近布置。板坯在E1 R1上轧制1~3道次后经辊道送至 R2四辊可逆式粗轧机轧制1~3道次,轧成厚度40~60mm 的中间带坯。为减少带坯在中间辊道上的温度损失和带坯头尾温差,在中间辊道上设有热卷箱和边角加热器。带坯经中间辊道经飞剪切去带坯头、尾,后经精轧机前的二次除鳞箱除去带坯表面的氧化铁皮,进入精轧机组轧制。
带坯经过精轧机组F1~F7,轧制成1.5~21mm 的成品带钢。为确保带钢的厚度精度,在精轧机上设有动作灵敏、控制精度高的液压AGC 厚度自动控制系统,在F1~F7上还采用了CVC 轧机。F1~F7 精轧机为减少轧制功率,提高带钢表面质量,采用了轧制工艺润滑油[8]。在轧制过程中配以动态弯辊系统进行板形动态调整。实现了板形的闭环控制。为检测板形而设置板形仪、平直度仪以及厚度仪宽度仪、高温计等设置于F7精轧机的出口。
成品带钢经精轧机组的输出辊道上的层流冷却装置,将带钢冷却到规定的卷取温度,由三台助卷式液压卷取机(一台备用)卷取成钢卷。卷取后的钢卷,由卸卷小车将钢卷从卷取机卸出,经升降机下降,由钢卷运输链接受钢卷,然后由钢卷运输
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