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图3.4 高压水除鳞系统装置示意图
1—下箱体；2—下集管；3—入口侧挡水幕；4—上集管；5—上箱体；6—出口侧挡水幕
3.3 矫直机
3.3.1 概述
钢板在加热、轧制、精整、运输及各种加工过程中，由于温度不均、变形不均、轧后的冷却、剪切、运输以及其他因素的影响，往往产生不同程度的弯曲、瓢曲、浪形、镰刀弯或歪扭等塑性变形，表现为各种产品缺陷。要完全避免和消除这些缺陷是很难的，甚至是不可能的，因此轧后的产品必须按国家规定的相关质量标准进行矫直，以满足用户的使用要求。
3.3.2 宽厚板矫直机的类型
宽厚板产品在轧制、精整、运输及各种加工过程中会形成中浪、边浪、浪性、瓢曲、镰刀弯等各种缺陷，为了消除这些缺陷，宽厚板车间常用的矫直设备为辊式矫直机和压平机（即压力矫直机）。根据矫直机的功能不同，辊式矫直机分为预矫直机、热矫直机、冷矫直机及热处理矫直机。
预矫直机位于轧机下游加速冷却设备入口处，用于矫直轧制钢板的大缺陷，使钢板能够顺利进入加速冷却设备的上下冷却集管之间。通常预矫直机的矫直温度为700℃以上，矫直钢板厚度为8～50 mm，矫直速度为1～2.5 m/s，矫直辊数为5～7个。
热矫直机位于轧机区尾部与冷床之间，用于矫直精空冷或水冷降温后的热轧钢板。一般来说，热矫直机的矫直温度为550～1000℃，矫直钢板厚度为8～50mm，矫直速度为1～2.5 m/s。现代化的热矫直机为四重式结构，矫直辊的数量一般取11或9根。
冷矫直机布置在剪切线或精整区，用于矫直经热矫直还没有达到要求或在后部工序产生形状缺陷的钢板。一般来说，冷矫直机的矫直温度在常温～150℃之间，矫直钢板
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的厚度在4～25mm，矫直的速度在0.3～1.0～1.5m/s，现代化冷矫直机与热矫直机的结构形式基本相同，都为四重式，矫直辊数一般取9或11根。
热处理矫直机布置在正火或回火热处理线后面，用于矫直热处理后不平整的钢板，矫直温度为常温～500℃，所以热矫直机同时具有热矫直机和冷矫直机的功能。
对于厚度大于50mm或头尾部局部弯曲的钢板，用辊身矫直机矫直很困难，一般采用压力矫直机。
随着控轧控冷与直接淬火的采用，以及轧后板温降低、板形变坏、屈服强度增大、板厚范围加宽和用户对钢板加工自动化程度的提高，要求生产厂交货钢板的平直度也更加严格。因此，要求钢板矫直后平直度好，残余应力小且分布均匀，表面质量好且无压痕，矫直设备的矫直能力强，刚度大，自动化程度高，操作安全可靠，作业率高，换辊方便等。而全液压四重辊式矫直机能满足上面的要求[6]。
故本设计在轧制线上采用四重十一辊式矫直机，在热处理线上采用四重九辊式矫直机。
3.4 冷床
3.4.1 概述
宽厚板生产中，钢板出矫直机后，温度仍然较高，通常在550℃以上。为了防止矫直后的热态钢板在冷却过程中发生变形，保持钢板的平直度和满足钢板剪切的要求，钢板需要在冷床上尽可能冷却至规定温度。一般要求钢板冷却后的温度在150℃以下。此外，冷床还可以用来缓冲轧制作业区和剪切等后部作业区在某一时间内产能不平衡问题[6]。
3.4.2 冷床的主要形式
宽厚板冷床有多种类型，常用的有：链爪滑动式、链床移动式、运输链式、滚盘式及步进式。近年来，多采用滚盘式及步进式。
3.4.2.1 链爪滑动式冷床
链爪滑动式冷床由具有固定间距的轨梁和带爪的链式运输机组成。钢板置于轨梁上，通过带链爪的链条传动在轨道上滑动运输。其结构简单，造价低，缺点是钢板下表面与下轨道梁之间有滑动摩擦，导致钢板下表面易产生划伤，散热差，冷却效率低等，这种冷床已经逐步被淘汰。
3.4.2.2 运输链式冷床
运输链式冷床由固定梁和可升降链条梁组成，钢板移送时在链条拖板上随链条移动，钢板与链条之间没有相对滑动，避免下表面划伤。其缺点是由于钢板温度较高，与链条直接接触，链条润滑困难，导致磨损严重，链条的维护量大，故障频繁，故很少使用这种冷床。
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3.4.2.3 滚盘式冷床
滚盘式冷床由大量滚盘和传动轴组成，每根轴上固定有若干个支撑轮和一定数量的滚盘，相邻轴上的滚盘交错布置，以利于钢板下表面的均匀冷却。该种冷床适用于中等负荷、冷床面积小的工厂。
3.4.2.4 步进式冷床
步进式冷床由具有良好的平面性的多组固定梁及格栅、活动梁及格栅组成。活动梁及格栅可通过液压或电动升降传动装置及移送传送机构使其上下运动，达到钢板冷却及输送的目的。分为常规型和特厚型。常规型冷床可冷却钢板厚度在5～50mm，特厚型可冷却钢板厚度在40～250mm，甚至是400mm厚度的钢板。与其他几种冷床相比，该种冷床具有的优点：
（1）在运送钢板时，钢板与托架之间没有任何摩擦，因此钢板下表面不会产生划伤。
（2）冷床的冷却面积能适应各种不同宽度钢板的冷却要求，能得到充分利用。 （3）冷床平面是一个结构布置良好的机械平面，因此，钢板冷却后平直度较好，对钢板的剪切非常有利。
（4）步进式冷床不论是固定梁还是载运活动梁，在与钢板的接触面上，都有大量均匀密布的孔眼，冷空气可以通过这些孔眼冷却钢板的下表面；钢板与固定梁和载运活动梁的接触时间相同，所以钢板不但冷却速度快，而且冷却均匀，从而使钢板有较为均匀的组织和性能。
（5）钢板在冷床上既可以前行，又可以后退，便于生产操作和调整。 但步进式冷床也有自身的缺点：设备重量较大，造价昂贵，维修困难等。 综合考虑，本设计采用步进式冷床。
3.5 剪切设备
3.5.1 概述
热轧后的中板或宽厚板经过冷却和上下表面检查后即进入精整工序，首先是对钢板头部、尾部、边部进行剪切，然后定尺剪切和收集。其中切边、定尺工序经常成为制约整条生产线生产能力发挥的主要环节，其生产效率的高低，剪切质量的好坏、工序能力的平衡对钢板生产有重要影响。故合理选择和配置钢板剪切机是发挥精整线能力的首要条件。一般宽厚板厂的剪切设备包括：切头分段剪、双边剪、剖分剪、定尺剪等。
3.5.2 宽厚板生产的剪切机类型
在宽厚板生产中常用的剪切机有：斜刀片式剪切机（即铡刀剪）、圆盘式剪切机、滚切式剪切机三种类型。厚度大于50 mm的钢板一般采用火焰切割机[6]。
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3.5.2.1 斜刀片式剪切机
斜刀片式剪切机一般由传动部分、离合部分、机架部分、曲轴或偏心轴部分、上下刀架组成，用带飞轮的异步电动机驱动，经减速机或皮带轮以及开式齿轮传动，曲轴使上剪床沿着机架的滑道作往复运动来完成剪切过程。其特点如下：
（1）适应性强。对钢板的温度，无论热态还是冷态都能适应。对钢板厚度适应性强，40 mm以下的钢板均能剪切。
（2）剪切力相对较小，能耗低。
（3）通用性强，使用寿命长，剪刃便于安装，对于钢板的头部。尾部和边部都适用。
（4）但是剪切精度不高，由于间断剪切，剪切效率低；剪切速度慢，产量低。 3.5.2.2 圆盘式剪切机
圆盘式剪切机主要由传动系统、机箱、机座、调整系统、刀片和碎边剪系统组成。广泛应用与厚度小于20～30 mm的钢板剪切。其特点如下：
（1）利用电动丝杠式的移动机构进行剪切宽度调整，有利于不同宽度钢板的剪切。
（2）补偿刀盘磨损和重车，可根据被剪切钢板厚度对重叠量进行调节选择。
（3）主传动多采用直流双电机，经中间同步轴传动两对刀盘，可根据不同钢板的厚度和不同钢板的强度极限来灵活选择剪切速度，同时还可以低速爬行处理剪切事故，保持了电机功率的成分利用。
（4）采用螺旋刀刃的滚筒式碎边剪，可以提高剪切速度，效率高，质量好。 （5）但是只适用于剪切厚度不大于25 mm的钢板。 3.5.2.3 滚切式剪切机
该种剪切机是20世纪70年代初德国研制开发出来的。其剪切钢板的切口光滑、板材变形小、切边平直度高、能耗小、寿命长、产量高，特别使用适用于宽厚板的切边、切头尾及切定尺和纵向切分。
其剪切过程分为6个阶段：起始位置→剪切位置→左侧位置→中部剪切→右侧剪切→结束位置（起始位置），如图3.5所示：
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图3.5 滚切剪的剪切过程
1—起始位置；2—剪切位置；3—左侧剪切；4—中部剪切；5—右侧剪切；6—结束位置
滚切机的主要优点：
（1）滚切剪的上剪刃是半径很大的圆弧形状，在剪切过程中，沿钢板剪切方向上下剪刃的重合量变化较小，在开口度相同的情况下，滚切剪上剪刃行程比斜刃剪剪刃行程小30%～40%，而且滚切剪的偏心半径较小，剪切力一定时，剪切力矩小。
（2）滚切剪的上剪刃行程小，对被剪切钢板的压弯变形小，避免了钢板端部和棱边的弯曲，剪切质量好。
（3）滚切剪的剪切速率大，剪切效率高。 （4）滚切剪有快速换剪刃装置，换刀时间短。
（5）滚切剪剪切钢板的最大厚度达到50 mm，比其他剪切机大。
（6）滚切剪有上下剪刃间隙调整装置，上下剪刃的间隙可根据钢板厚度进行调整，间隙调整精度高，速度快，且切口干净毛刺少。
（7）滚切剪机组采用计算机控制，钢板运送和长度测量装置由夹送辊和测长辊或激光测长装置组成，定尺精度高，使用维修方便。
综上所述，本设计选择滚切式剪切机。 3.5.2.4 火焰切割机
厚度大于50 mm的钢板一般采用火焰切割的方式进行钢板的头尾剪切、边部剪切。在宽厚板厂使用的火焰切割机主要有移动式自动火焰切割机和固定架式火焰切割机，其基本装置是氧气切割器，以及安装切割器的电动小车或电动台车。火焰切割具有切割效率高、切割成本低、投资少、维护简单方便等优点，所以其在宽厚板生产领域得到广泛的应用。
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