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轧机详细介绍

  轧机详细介绍_计算机软件及应用_IT/计算机_专业资料。第一章 轧钢设备 基本知识 本章将讲述的主要内容 (1)简单介绍轧钢机的发展历史,并简单介绍轧钢机的基 本工作原理; (2)简要介绍轧钢工艺及产品,使同学们能从感性上了解 轧钢生产过程及主要产品;

  第一章 轧钢设备 基本知识 本章将讲述的主要内容 (1)简单介绍轧钢机的发展历史,并简单介绍轧钢机的基 本工作原理; (2)简要介绍轧钢工艺及产品,使同学们能从感性上了解 轧钢生产过程及主要产品; (3)简明讲解轧钢机的分类 (4)轧钢机主辅设备的基本组成和结构 (5)轧钢机的标称方法 (6)轧钢机的新发展 重点掌握:轧钢机分类方法;主机列及工作机座组成及各 部分作用; 难点内容:轧钢机新技术,要求能有一定的感性认识即可, 后面详述。 1.1 轧钢生产工艺流程及其产品 轧钢生产:将钢锭或连铸坯轧制成钢材的过程。 工艺流程:轧钢生产过程要经过多种工序,这些工序按顺 序的排列。 基本工序:坯料准备、坯料加热、钢的轧制、精整。 钢材:一种具备了一定质量标准(尺寸、形状、性能), 并可直接供社会使用的产品。 国际习惯划分: 长材:铁道用钢材、型钢、棒材、钢筋、盘条等 扁平材(即钢板):厚度与宽度、长度比相差较大的平板 管材:两端开口并具中空断面,长度与周边比较大的钢材 其他钢材 1.2 轧钢机的定义和组成 1.2.1. 定义 狭义定义:轧制钢材的机械设备。它使轧件在旋转的轧辊间产生塑 性变形,轧出所需断面形状和尺寸的钢材。即主要设备——主机列。 (厚板、中板、薄板、轨梁、槽钢、角钢、螺纹钢筋、线材等) 广义定义:用于轧制钢材生产工艺全部所需的主要设备和辅助设备 的成套机组。包括轧制,运输、翻钢、冷却、剪切、矫直等设备。 1.2.2. 组成:主要设备和辅助设备 主要设备:主机列。包括工作机座(机架、轴承、调整装置、导 卫)、传动装置(齿轮、减速机、连轴节)和主电机。 辅助设备:主机列之外的其它设备。车间的自动化程度越高,重量 所占的比例越大。(是主要设备重量的3~4倍) 1.3 轧钢机分类 1.3.1 轧钢机按用途分类:可直观显现轧机的主要性能参 数和所生产的产品形状、尺寸。 1.3.2 按结构分类:根据轧辊在机座中的布置形式 1.3.2.1轧辊水平布置 (1)二辊式轧钢机 (2)三辊式轧机 三辊劳特式轧机 (3)四辊轧机 (4)多辊式轧机 泰勒 轧机 六辊 轧机 HC HC 轧机 (偏)(八)辊轧机 偏八 偏十 双偏八 十二辊轧机 二十辊轧机 三十二辊轧机 三十六辊轧机(成品厚度:0.0007~0.0008mm ) PC轧机 CVC轧机 CBS轧机 行星轧机 1.3.2.2 具有垂直轧辊的轧机和万能轧机 (1)立辊式轧机 (2)二辊万能式轧机 (3)H型钢轧机 (4)平立式轧机组 1.3.2.3轧辊倾斜布置的轧机 (1)斜辊式轧机 (2)450式轧机 (3)150/750式轧机 (4)三辊Y型轧机 1.3.2.4 轧辊具有其它不同布置形式的轧机 (1)摆锻式轧机 (2)横轧机 1.2.3按轧钢机的布置形式分类 (1)单机座式轧机 (2)横列式轧机 (3)纵列式轧机 (4)半连续式轧机 (5)连续式轧机 (6)串(顺)列往复式(跟踪式、越野式)轧机 (7)布棋式轧机 (8)复二重式轧机 1.4 主机列的构成及各部分的作用 二辊冷轧机 飞轮:轧制时,冲击负荷作用下,系统减速,负载的一部 分有飞轮放出储存的动能来克服。轧件轧出后(空载), 负载突减,主电机带动飞轮加速,飞轮储存能量。 目的:降低轧制时主电机尖峰负荷,增加空载时的主电机 负荷,从而使负荷均匀化。 储存能量: 适用范围(1)轧制时间〈间隙时间;(2)轧辊不可逆。 Ⅰ主电机;Ⅱ传动机构(装置);Ⅲ工作机座 主电机:为轧辊旋转提供动力的设备 传动机构:通常由减速机、齿轮座、连接轴和连轴器等部件组成 工作机座(1)机架:在其窗口内安装轧辊的轴承 (2)轧辊:轧件在其间被轧制(压缩变形) (3)轧辊轴承:用于轧辊的支承和定位 (4)轧辊调整装置及上辊平衡装置:前者用于调整轧辊间的距离,后者用来消除上轴承 座与压下系统间的间隙 (5)导位装置:用来使轧件按照规定的位置、方向和状态准确进出孔型 (6)轨座(地脚板)机架安装在轨座上,轨座固定在基础上 不同类型轧机,工作机座组成部分大体一致。 型钢轧机工作机座简图 1.5 常见辅助设备结构特点和作用 1.6 轧钢机的标称 标称内容:(1)产品类别(2)辊身尺寸(3)轧辊数目 (4)轧机台数(5)轧机布置(6)轧机工作制度 (1)钢坯和型钢轧机: 用轧辊名义直径标称。因为它与能够轧制的最大断面尺寸有关。 如果在一个轧钢车间中装有若干列或有若干架轧机时,则以最后一架精轧机的轧辊 名义直径作为轧钢机的标称。 例:1150二辊可逆初轧机 800三辊可逆/760×2三辊/650二辊两列横列式大型型钢轧机 (2)钢板轧机 用辊身长度标称,因为与能够轧制的钢板的最大宽度有关。 例: φ100/φ400×500四辊可逆冷轧板带轧机 1700二辊可逆/1700四辊可逆/1700×2四辊轧机/1700×7四辊连轧热带钢轧机 (3)钢管轧机 用其所轧钢管最大外径来标称。 例:400轧管机组 1.7 轧钢机和技术新发展 1.7.1 我国政府颁布的淘汰技术 2005年7月8日,中国国家发改委颁布的《钢铁产业发 展政策》第十七条:叠轧薄板轧机、普钢初轧机及开坯用 中型轧机、三辊劳特式中板轧机、复二重式线材轧机、横 列式小型轧机、热轧窄带钢轧机、直径76mm以下热轧无 缝管机组等落后工艺技术装备。 1.7.2 热轧板带轧钢机技术的新进展 (1)连铸坯连续铸轧直接将金属熔体“轧制”成半成品带坯 或成品带材的工艺称为连续铸轧。这种工艺的显著特点是其 结晶器为两个带水冷系统的旋转铸轧辊,熔体在其辊缝间完 成凝固和热轧两个过程,而且在很短的时间内(2—3s)完成的。 直接轧制即“连铸一切断一加热或补热一轧制”方式的组 合。连铸坯拉出铸机后切断成定尺,在线的进行铸坯的均热 或边部补偿加热后进入轧机,连铸与轧制在同一作业线上, 但不是同步轧制。 (2)在线)定宽压力机 (3)宽度自动控制(AWC):根据设在精轧机前后的测宽仪、 温度计、立辊上的压力传感器测得的参数,及时、动态地调 整立辊宽度,以求得减小轧件全长上的宽度偏差。目前 5mm以下。 (4)厚度液压控制(AGC): 板材轧机采用液压压下来提高板厚精度的技术。近20 年主要是通过完善的检测装置和采用新的控制技术来提高 来提高精度水平。目前,新建的热带钢轧机都采用了长行 程的液压缸代替原来笨重的电动压下机构。由于液压压下 具有可变刚度的功能,机架牌坊的立柱断面也可减少,设 备重量大大减轻。目前精度达30微米。 (5)板形控制:板形控制主要是通过变更轧辊凸度来控制。 为了增大轧辊凸度调整效果,开发了多种新型轧机。主要 有三种:1)横移工作辊:HC、CVC轧机;2)三菱重工及 新日铁开发的PC轧机,通过调整工作辊交叉角来形成不同 凸度辊缝;3)石川岛播磨开发的,在支撑辊中间设置液压 油腔,在其中注入高压油从而调整支撑辊凸度的VC轧机。 (6)控制轧制:适当控制加热温度、轧制温度、变形条件, 使钢材具有所需要的金相组织和较好的力学性能,从而使有 些品种可取消轧后的常化和调制处理,简化生产工艺。要求 轧机具有大的刚度和能力。控制终轧温度是通过控制带钢入 口温度和机架间冷却水,目前控制精度达15K。 控制冷却:控制热轧后钢材的冷却速度以改善钢材组 织提高钢材性能。热带钢轧机上,上表面通过层流冷却,钢 板下表面通过采用喷雾冷却和喷水冷却。为保证钢板内在质 量,带钢卷取温度精度控制要很严,现达到15K。 (7)卷板箱和保温罩 卷板箱(热卷箱):设在热带轧机粗轧与精轧之间,将 粗轧轧出的带坯卷成卷,减少了带坯散热面积,调换了带坯 头尾。从而减少温降,头尾温差,在20度左右,无须升速轧 制,从而精轧机组电机功率减少,能耗下降。 保温罩:在中间 辊道设置,作用 同上,广泛采用。 (8)卷取机:改进有助卷辊、液压伸缩等控制,卷筒多级 涨缩,以避免头尾压痕和迅速建立稳定的卷取张力和方便 卸卷。 (9)无头轧制:20世纪90年代始于日本千叶。将粗轧后的 带坯在中间辊道上焊合起来,并连续不断地通过精轧机组轧 制。效果:1)带坯在精轧机轧制只穿一次带,头部废品减 少,产品质量大大提高;2)减少带钢头部穿带难度,缓和 穿带速度限制,从而可以轧制更薄的带钢;3)带钢全长在 同一速度下轧制,终轧和卷取温度均匀,力学性能也均匀; 4)减少精轧机轧制薄带钢甩尾、叠轧等操作故障,提高金 属收得率和作业率。 (10)薄(中厚)板坯连铸连轧。被认为是当今最成功的技术。 1989年在美国纽柯克劳福兹维尔厂采用西马克的CSP技术建成第 一条生产线mm厚的薄板坯,经直通式隧道炉 均温后,直接进入精轧机轧成2.5~12.7mm的带钢。与传统热带钢 轧机相比:1)建设费用省20~34%;2)降低能耗70~80%;3) 生产周期短,可大幅降低流动资金占有量;4)吨钢成本下降80~ 100美元;5)经济规模在80~200万吨,非常适合日益兴起的短流 程小钢厂采用。 (11)其他:德马克ISP连铸机,铸出60~80mm有液芯的铸坯, 由紧靠连铸机的3个机架液芯铸轧成13~30mm厚带坯,经感应加 热和卷取炉保温后送至精轧机轧成带。 达涅利的FTSR连铸机铸出50~75mm的带坯,切成定尺,经横向 移动板坯的步进式均热炉均温加热后,送往精轧机轧制。 蒂平斯的TSP连铸机铸出100~125mm的板坯,经剪切在常规的加 热炉中均热,然后在炉卷轧机上轧制。 曼内斯曼和美国Chaparral开发的UHTS连铸成90mm厚板坯,经感 应加热后在大压下行星轧机上轧成2mm带钢,然后在4辊精轧上轧 成0.7mm带钢。 1.7.3 冷轧板带钢轧钢机技术的新发展 (1)酸洗-冷轧联合 串列式轧机和连续酸洗线直接连接,将传统分开放置的机 组连接成一个联合机组,能力匹配,因而很快得到推广。 由于连续退火线生产能力比串列式轧机低得多,一般不联 合。 (2)连续退火 20世纪70年代后期,日本开发了能生产深冲板的连续退火 技术,迅速推广,到1995年全世界达54套。连续退火技术 不断发展,带钢在炉内一次冷却技术、带钢炉内控制技术、 板形控制技术、在线检测技术都达到了一个新水平。 (3)全氢罩式退火 20世纪70年代后期,奥地利艾伯纳公司开发出强对流全氢 退火炉,80年代初德国罗意公司开发出高频率全氢退火炉。 优点:生产效率提高约1倍,产品深冲性能良好,表面光 洁,特别适合生产规模不大,品种多、批量小的冷轧带卷。 迅速推广,90年代,建成1000多座。 (4)板形控制技术 1)普遍使用液压弯辊技术 2)改善了工艺润滑剂性能及其控制手段,润滑剂能沿辊身 长度分成几十个段并分别控制流量喷撒。 3)使用板形仪及灵敏的液压系统,板形仪能准确地测板形 4)采用轧辊倾斜自动调整系统 5)研制出一批能有效控制板形的新型轧机。 (5)涂镀层生产技术的发展 最有成效的涂镀层生产有热镀锌、热镀锌铝、热镀铝锌及锌 铁合金,电镀锌、电镀锌镍,有机涂层板、减震板,电镀锡、 低镍镀锡、电镀铬,热镀铝、热镀铅铝等。 除了热镀、电镀,已开始气相镀。气相镀不受镀层金属限制, 而且复层、合金化容易。 1.7.4 型钢技术的新发展 (1)连铸坯直接热装 可逆式步进冷床的成功开发,可做到灵活调节连铸坯的生产 和供应,使用这种冷床,可补偿短暂的轧制中断(如换辊)。 当轧机继续工作后,冷床上存储的连铸坯与直接从连铸机拉 出的连铸坯一起更具需要送入加热炉。当停机时间过长或轧 机生产效率较低时,不需要的连铸坯可通过冷床输出、储存。 (2)近终形连铸坯 20世纪80年代以来,大型轨梁轧机的重要新技术之一就是 近终形连铸坯的采用,将连铸设备与轧制设备紧凑布置, 缩短生产流程,省去大型开坯机,减少设备数量,降低成 本。SMS公司的生产方法称为紧凑式钢梁生产法(CBP)。 该方法,比普通连铸坯,生产效率提高10%以上,成本降 低2%;比轧钢坯效率提高8-10%,降低能耗30%。 (3)柔性轧制设备的开发 柔性轧制:用一套轧制设备可生产不同尺寸规格、不同断面 形状、不同钢种材料、不同性能等级的多种产品。 世界上已投产了多种具有柔性轧制能力的新型型钢连轧机组。 开发出以下柔性轧制新技术:H型钢自由尺寸轧制,延伸道 次的无孔型轧制,多辊万能孔型轧制等。 柔性型钢连轧机组一般都装有平-立轧机转换装置,既适应 平-立轧制方圆断面产品,又能满足水平轧制异型断面产品。 (4)切分轧制技术 20世纪70年代,在连续小型轧机上成功应用切分法生产螺纹 钢筋,目前切分轧制广泛采用切分辊设备和切分轮设备。 辊切法:利用轧辊孔型的特殊设计,在变形过程中同时将轧 件分开。但孔型设计要合理准确。 切分轮:利用不带传动的,安装在轧机出口处,将已具备切 分形状的轧件切开,这种方法在连轧机上普遍采用。 可实现不同规格产品同样的高速度轧制,新建的小型连轧机 组一般都采用切分轧制技术。 (5)精密轧制新设备 又称紧公差轧制,公差控制在国际通用标准(DIN、JIS、 AISI)规定公差范围的1/4-1/10。 设备特点:小辊径、短辊身、单孔型轧辊;高刚度、紧凑式 轧机结构;采用平立布置得2-3个孔型;采用小压下量。 典型轧机:PR高精度轧机、Tekisum定径机、PSB定径机、 CGS定径机等 1.7.5 线)大压下定径机(HRSM)作预精整机 这种预精整机由3个机架组成,其压下量范围为6-25%,覆 盖了整个产品轧制时的变形要求。采用两套孔型系统,既能 满足其后高速精轧机的需求,使用几种甚至一种规格的入口 坯料,就能轧制出具有精确尺寸偏差的产品。 (2)双模块高速精轧机(TMB) 达涅利-摩格沙玛公司开发。把传统的大模块精轧机组分成 两组:第一模块为固定式,第二模块安装在滑板(小车)上 为移动式,当作成品机架。采用这种可横移的成品机架,卡 大大节省更换机架的时间。精轧速度可达115m/s。 (3)高速切头切尾 剪机为回转式飞剪,由一台微处理器控制换向器速度和剪 刀位置相匹配,以确保切头长度的精确设定。对吐丝机尤 其有利,这样,在输送冷却线上就省去了修剪工序,提高 了盘卷质量并节省了人员。 (4)V字形微型轧机 摩根公司开发的新轧机。利用该公司性能优良的第6代V字 形精轧机轧辊箱结构组合成微型模块式轧机。可有2个或4 个机架组成。 摩根(Morgan)450精轧机组在当前线材生产中 占主导地位,现在的摩根型 45“轧机最高设计 速度为14om/s。摩根型45。精轧机组是由8一10架(多 为10 架)轧机组成的整体机组,各架轧机以很短的中 心距(约400一60omm)成直线 组合排列,机组总长只 有sm左右。所有机架由一台或二台直流电机成组传 动, 电机经增速器、三联齿轮箱、上下主轴、精密伞齿 轮和斜齿轮带动轧辊转动, 取消了普通轧机的接轴和 联轴器,使各回转部分得到动平衡,保证轧机在高速 下 运行平稳,消除了振动,因而可进行高速无扭轧制。使 用由合金钢辊轴和 耐磨性好的碳化钨辊套组成的组合 式小辊径轧辊,以液压螺母无键连接方式将 辊套固定 在辊轴上,装卸方便。轧辊可对称调整,通过螺杆同时 调节两轴的 偏心套在保持轧制线不变的情况下,改变 轧辊开口度。碳化钨辊套上刻有两个 (新建轧机为4 个)轧糟,当一个轧槽磨损后可使用另一个,且每对车L 辊可重 磨19一20次,显著提高了轧辊的使用寿命。采 用小辊径轧辊,提高了道次延 伸率和产品尺寸精度。车L 辊使用承载能力大的液体摩擦轴承或静压轴承,摩 擦 系数低、寿命长、抗振性好、不发热、无噪音。轧机采 用油雾润滑的滚动 导板,可在高速下连续工作。相邻讥 架轧辊轴线。 交角,不仅便于 消除氧化铁皮,而且实现了高速无扭轧制,使轧制速度 可以 达到14om/s。 (5)减径定径机 摩根公司1993年开发的专利技术设备。由4架V型结构的悬 臂梁式轧机组成,2架减径,2架定径。减径机和定径机可 单独从轧制线上移出或移进,机组移出时由导槽取代其位置。 (6)轧件外形测量仪系统和热态在线测径装置及涡流探伤 可对轧制过程有更多的了解,可对线材从头至尾的尺寸精度 和表面状态进行检测,可把不合格产品降到最少。 (7)吐丝机的新发展和装有线圈分配器的集卷系统 最新设计的倾斜式吐丝机不仅根据线材尺寸大小可调整倾 角和设有控制最后线圈尺寸大小的控制装置,而且可以快 速更换吐丝管,更换时间缩短至4分钟。这种吐丝机设有振 动监测装置和吐丝管内铁皮吹除装置。 集卷系统中的线圈分配器,使线圈下落过程中沿圆周均匀 分布,使线圈更密实整齐,使盘卷高度降低,使后工序放 线)控制轧制和控制冷却装置 由专门的微处理器通过水流量调节阀实现各个水冷段入口 水流量的连续调节,从而达到轧件温度的实时控制。 用于提高螺纹钢筋强度和改善焊接及弯曲性能的回火工艺 设备(穿水冷却)日臻完善。 控制冷却包括水冷和风冷,水冷装置可实现温度自动闭环 控制。最新的散卷控制冷却装置能实现超延迟冷却,其冷 却速度小于0.5度/秒(如用于高合金钢),也能实现超快速 冷却,冷却速度达70度/秒。在散卷控制冷却输送机上边设 有水雾装置,下边为高速(亚音速)鼓风机。 1.7.6 无缝钢管技术装备的新发展 (1)连铸管坯取代轧制管坯 连铸管坯直径范围80-560mm,钢种包括碳素钢、合结构、 不锈耐热钢等,其表面和内部质量及尺寸公差都优于轧制 管坯,基本可以不经修磨,直接送去轧制。与模铸-轧制管 坯相比,从钢水到成材,金属收得率提高10-15%,节省能 源40-50%,降低成本20-25%。日本、德国、美国、意大 利、加拿大等基本上采用连铸管坯,正在开发空心连铸坯。 (2)锥形辊穿孔机 现在普遍以锥形辊穿孔机取代使用多年的曼内斯曼桶形辊 穿孔机。轧辊辊径在出口方向逐渐加大与金属流动速度增 加相一致,从而减少了管坯周向切应力,减少了管内外表 面缺陷和金属扭曲。 (3)三辊限动芯棒连续轧管机 突出优点:由于芯棒与钢管接触时间短,钢管温降少,因 此可取消定径前的再加热,节省能耗及投资。 (4)定径、减径机 以往小直径的减径机多采用三辊式,现在大直径的定径机采 用三辊式的也在增多。 (5)在线热处理 以石油管和管线钢管为主要产品的钢管车间,利用轧制余热 并严格控制轧制温度和适当调整钢的化学成分,使钢管在线 直接淬火和常化,以取代传统离线的热处理炉,已在实际生 产中广泛应用。 (6)精整设备 采用长尺娇直,减少了管端产生压痕的概率。采用硬质合 金圆盘锯或带锯成排锯切。 质量检验:普遍放置漏磁加超声或超声波加涡流的联合探 伤机组,以检测表面和内部缺陷。 总结 本章需要重点掌握的内容: (1)有关轧钢设备基本知识的基本概念及标称方法 (2)轧钢机分类方法 (3)按照不同分类方法进行分类的各种轧钢机的基本工 作原理。 (4)主机列基本组成及各部分作用 (5)工作机座的基本构成及各部分作用 思考题 1、什么是轧钢机? 2、轧钢机主机列有哪几部分组成?画出三辊式轧机的主机 列简图。说明各部分作用? 3、一般轧机的工作机座由那些部件组成?主要作用分别是 什么? 4、轧钢机如何分类? 5、轧钢机按用途可分为那些类? 6、轧钢机按构造可分为那些类? 7、什么是单机座式轧机 8、什么是横列式轧机 9、什么是纵列式轧机 10、什么是半连续式轧机 11、什么是连续式轧机 12、什么是串列往复式轧机 13、什么是布棋式轧机 14、轧钢辅助设备分那些类? 15、轧钢机的命名法?