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普锐特冶金技术为巴西圣保罗州Cubatão的Usinas Siderúrgicas de Minas Gerais S.A. (Usiminas)提供了一套热带钢轧机。 这套于2012 年投产的轧机采用了先进技术,包括配备了轧机稳定装置以减轻振动的 第三代对辊交叉执行机构,完全满足了不同厚度众多钢种的带钢凸度和 板形指标要求。

长期以来,为了扩大产量,人们一直在努力提高轧制速 度。同时,为了能够以大压下量轧制高强钢种,需要的 轧制力也越来越大。这些方面的共同作用加剧了轧机的 振动,对机械部件寿命、运行稳定性和轧机产能都造成 了不利影响。

与传统钢种相比,特殊产品的轧制,比如管线钢、双相 钢(DP)、相变诱发塑性钢(TRIP)、高强度低合金钢 (HSLA)、无间隙原子钢(IF)和电工钢,需要轧机能够达 到更大的带钢凸度控制范围。因此,对新建热带钢轧机的 带钢凸度控制能力提出了越来越高的要求。有鉴于此,普 锐特冶金技术将成熟的对辊交叉轧机技术和新型轧机稳 定装置(MSD)结合起来,以满足如今的热轧要求。

供货范围和轧机参数

Usiminas二号热带钢轧机是全世界的同类型轧机中 最先进的之一,采用了对辊交叉轧制技术和MSD方案。 普锐特冶金技术提供了整条轧制线,包括了土建设计和 配套设施,比如轧辊间设备、水处理系统、压缩空气站、 天车、通风和空调系统以及消防灭火系统。表1归纳了轧 机和产品的主要数据,图1示意了轧制线的主要配置。

表1
图1:USIMINAS二号热带钢 轧机投产时的配置

轧制线设备

轧制线包括了一套4辊可逆式粗轧机(R2),它采用了液 压辊缝控制,还在入口侧配备了立辊轧机(图2)。长行 程液压自动宽度控制(HAWC)保证了宽度的精确性, 还具有易维护的特点。安装在精轧机前的差速式转鼓切 头飞剪保证了中间坯的规整(图3)。

精轧机由6个串列式布置的4辊机架(F1 – F6)组成。所 有精轧机架都配备了液压自动厚度控制(HAGC),以调 节工作辊辊缝。配备了MSD的对辊交叉辊安装在机架 F1 – F4上。机架F5和F6配备了工作辊窜辊,能够在带 钢宽度相同的轧制规程内延长轧辊寿命,因为周期性窜 动能够避免工作辊局部磨损和产生台阶。为了有效控制 平直度,机架F5和F6采用了工作辊正弯辊和负弯辊制 度。F5和F6还安装了MSD。

每个机架间区域都布置了液压活套,以进行质量流控制 和速度调节。作为每个活套反馈控制的基础,机架间带 钢张力根据液压力和/或压头数据计算得到。每个机架 入口侧的轧制油给油器进一步减轻了轧辊磨损和减少 了带钢表面缺陷。而且,给油器还降低了电耗。

在精轧机之后的层流冷却段,喷嘴向带钢的上下表面喷 水。总共安装了15个不同的冷却回路,它们分成提供快 速冷却的强力冷却回路、用于常规冷却的普通冷却回路 和用于卷取前温度控制的精密冷却回路(图4)。冷却段 的长度和水流量既满足DP和TRIP钢的生产需要,也适 用于传统碳钢钢种的生产。

热轧线安装了两台地下卷取机。采用快速打开控制 (QOC)技术的三组助卷辊保证了顺利和高质量的卷 取。QOC技术使每根助卷辊都能随带钢头部引起的厚 度突变而抬步,从而减少内层带钢上的带头压痕。芯轴 能够卷取厚规格的高强度带钢,还采用了一种称为无级 膨胀的独特设计,有利于提高卷取的质量。其特点是, 在带钢卷取过程中芯轴直径能够连续增大,而在等待带 钢时芯轴直径设定在小于正常值。芯轴在第二层完成卷 绕后开始膨胀,从而有助于带钢紧密地卷绕。依靠这一 设计,在卷取过程中很早就能建立卷取张力,从而避免 松卷。

图2: 配有立辊轧机的二号热带钢轧机粗轧机架
图3: 差速式转鼓切头飞剪
图4: 带钢层流冷却
图5: 通过交叉布置工作辊而改变辊缝

配备轧机稳定装置的对辊交叉轧机

热轧带钢的凸度主要由轧辊的弹性变形而引起。由于轧 制工艺不可避免地存在这个问题,需要增加一种执行机 构,以便可靠和精确地轧制出具有合适凸度的带钢。尤 其是在轧制规程改变或其他原因造成工艺条件波动的 情况下,这一点更加重要。

成对交叉辊轧机通过交叉布置轧辊而在上下工作辊之 间形成一个变化的辊缝,从而控制凸度(图5)。每根工 作辊的中部稍细,两端逐渐变得略粗。不仅工作辊,而 且支承辊也是交叉布置,对辊交叉由此得名。通过使相 互接触的工作辊和支承辊保持平行,二者之间的推力和 磨损降至最低水平。

对辊交叉轧机最早开发于上世纪80年代,此后不断进 行设计改进。Usiminas轧机采用了第三代成对交叉辊 系统,与之前的系统相比有如下优点:

  • 只靠对辊交叉轧机本身就能提高带钢凸度和平直度 的控制能力
  • MSD的配置在要求严格的轧制条件下提高了运行的 稳定性
  • 需要的部件数量减少了75%,简化了维修

全面满足要求

普锐特冶金技术为Usiminas提供的二号热带钢轧机 采用了一些世界上最先进的热轧技术,对于以出色的带 钢凸度和板形控制能力轧制薄规格先进钢种的大压下 量轧机的各方面要求全部得到满足。该轧机的特点是产 能大,运行稳定,维护少。