CN102172834A - 一种单机架连续轧制的生产线及其工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种单机架连续轧制生产线，其包括：依次设置的至少一个开卷机、切头尾剪切及焊接机、入口活套、入口张力辊、单机架多辊轧机、出口张力辊，以及若干转向辊。其生产工艺，包括：板带开卷输出，经入口剪切机头尾切除并焊接后进入入口活套，再通过入口张力辊并进入单机架多辊轧机进行轧制，轧制后的板带经出口张力辊及若干转向辊转向后，板带头部返回到引入初始板带的入口剪切机，经头部切除并与板带的尾部进行焊接，形成一个连续闭环的连续轧制，直至轧制完成后卷取。本发明可确保一定数目板带的高效连续轧制，同时显著提高板带的各项质量指标控制精度。

Description

一种单机架连续轧制的生产线及其工艺

技术领域

本发明涉及冷态金属板带的连续轧制技术，本发明主要用于实现对高硬度金属板材，如不锈钢冷轧板、硅钢及高强钢等，以及极薄厚度金属板带的连续性轧制生产，以提高这类极端规格金属板带冷态轧制的生产效率与质量稳定性，有效提高产品质量及其控制能力。

背景技术

冷态轧制极端规格的金属性板材，如冷轧取向硅钢、高牌号的无取向硅钢以及冷轧不锈钢等，由于这类材质硬度极高，其屈服强度与抗拉强度明显高于普通钢板，同时其延伸率显著降低，硬度极高，故此其轧制生产的难度也显著地高于普通钢板，然而为了按照下游用户的苛刻需求(如高精度的厚度控制标准、同板差控制精度以及板形控制精度等)，因此目前流行的多机架连续性酸轧产线难以满足对这类材质的连续性生产要求，生产企业往往采用单机架-多辊轧机进行单个卷次的可逆式生产，且这种单机架轧机通常选用森吉米尔轧机。

森吉米尔轧机属于二十辊轧机，为了获得对极限规格板材的轧制能力，其工作辊辊径更小，通常为几十毫米至一百多毫米不等，正是因为工作辊辊径过小，造成其轧制速度受到严重制约，基于已有的生产实际可知其最高轧制线速度为800m/min，且这种极限速度通常是在单个钢卷的最后一个道次的非头尾段，因此其综合统计的平均轧制速度非常低；同时由于采用单卷式往返可逆轧，其头尾部一定长度内的断面精度控制十分困难，造成头尾质量严重不合格，目前主要采用切除报废的方式。因此现有极端规格材质采用二十辊单机架的可逆轧制生产比之普通板材的多机架连续性生产来说，其存在两大致命缺点且无法克服：成材率低下与生产效率低下。

采用多机架连续轧制的成材率高、生产效率高以及成本低等众多优点已经被业界所共知，然而多机架的轧机通常为四六辊轧机，单个机架的极限轧制力成为制约技术实现的瓶颈。

基于此，国内外诸多生产企业与科研单位均针对性的提出各类新颖的技术方案，以提高这类极限规格板带的轧制生产效率与生产稳定性。针对实现多辊轧机的连续性方面，JP2007-144484A公开了一种同时控制多架二十辊轧机的连续轧制技术，这种控制需要对现有的单机架多辊轧机进行多个轧机的窜联布置，设计的经费投入非常之高，其实际使用存在较大的投入限制；对于多辊轧机的板形控制方面，JP2003-048009A和JP10-166021A，主要公开了一系列对多辊轧机的板形控制方式，这种方式并没有针对性地对带头尾一定长度内的板形进行创新性的改进。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续性单机架轧制生产装置，以能实现对极限规格板带进行的连续性单机架轧制生产。通过对多个钢卷进行头尾焊接以及轧机前和/或后布置活套的方式，实现对一定数目钢卷的连续性无头轧制，以显著改善目前的这种单个钢卷式可逆轧制方法，对冷态轧制极端规格板材的生产效率与产品质量有了极大提高。

为实现上述目的，本发明的连续性单机架轧制生产装置包括：依次设置的开卷机、切头尾剪切及焊接机、入口活套、入口张力辊、单机架多辊轧机、出口张力辊，任选的出口活套、任选的飞剪机及任选的卷取机，以及若干转向辊。

根据需要，在上述设置基础上，还可以在出口张力辊之后设置具备存储板带的出口活套。

根据需要，在上述设置基础上，还可以在出口活套之后或出口张力棍之后设置飞剪机。

根据需要，在上述设置基础上，还可以在张力辊之后、出口活套之后或飞剪机之后设置卷取机。

在本发明的上述连续性单机架轧制生产装置中，优选单机架多辊轧机为六辊或六棍以上单机架多辊轧机，更优选为单机架十八辊轧机或单机架二十辊轧机，最优选为二十辊森吉米尔轧机。

本发明还提供一种连续性单机架轧制生产工艺。该工艺包括：板带开卷输出，经入口剪切机头尾切除并焊接后进入具备存储板带功能的入口活套，出入口活套后通过入口张力辊并进入单机架多辊轧机进行轧制，轧制后的板带经出口张力辊及若干转向辊转向后，板带头部返回到引入初始板带的入口剪切机，经头尾切除并与板带的尾部进行焊接，形成一个连续闭环的连续轧制，直至轧制完成后卷取。

根据本发明的工艺，还可以采用两个或两个以上开卷机，对若干卷板带连续轧制，在第一卷板带的尾部开卷后以及尾部进行头尾切除前，第二卷板带的头部经头尾切除后与第一卷板带的尾部焊接成一体，然后进入入口活套，依次类推；第一卷板带头部经轧制、剪切、转向后返回引入初始板带的入口剪切机，再经头尾切除后与最后一卷板带的尾部进行焊接，形成一个连续闭环的连续轧制，直至轧制完成后卷取。

根据本发明的工艺，在还设置有出口活套时，轧制后的板带经出口张力辊，进入出口活套，再经转向返回引入初始板带的入口剪切机。

根据本发明的工艺，在还设置有出口活套、飞剪机及卷取机时，连续轧制后的板带经出口张力辊，进入出口活套，再经飞剪机剪切后，转向进入卷取机。

本发明是利用一定数目的带卷进行头尾焊接，形成一个无头的连续性闭环，并利用已有的单机架多辊轧机进行连续性的变厚度、多道次的轧制生产，确保这一定数目板带的高效连续轧制，同时显著提高板带的各项质量指标控制精度。

本发明的连续性单机架轧制生产线中，还可以设置最多两个的单机架形式的多辊轧机，其单机架的轧辊数量为六个或六个以上，如单机架十八辊轧机或单机架二十辊轧机，优选二十辊森吉米尔轧机等。

本发明的连续性单机架轧制生产线中，包括不超过两个的活套装置，当设置一个活套时，则该活套安置在入口张力辊之前；当设置两个活套时，则在入口张力辊之前设置一个入口活套以及在出口张力辊之后设置一个出口活套。

本发明的连续性单机架轧制生产线中，至少包括一个开卷机与一个卷取机，对于某些产房空间受限区域，可采用一台机组，该机组同时具备开卷与卷曲的功能，如同现有单机架可逆轧的开卷-卷曲机组功能类似；同时，也可采用两个开卷机与一个卷取机的形式，其目的是提高开卷轧制期间的生产速度。

本发明的连续性单机架轧制生产线中，一次性连续轧制的板带卷数目最大值受产线长度、活套中存储量限制，通常，产线总长度与活套存储量最大值之和A应小于或等于总板卷在轧制的倒数第二道次时的总长度值B，其数学表达形式如下(具体的详细尺寸会因为活套的布置位置、产线内穿带长度等而有一定差异)：

$A\≤B=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i$ (公式1)

式中：L_i为每一卷带钢在倒数第二道次轧制后的总长度值，n为产线中一次性能连续轧制的钢卷数。

本发明的连续性单机架轧制生产线中，在各钢卷之间的焊缝通过单机架轧机的辊缝时，为保证通板顺行，需要降低轧制速度、张力等工艺参数水平，以降低轧制断带等异常停机风险。

本发明的连续性单机架轧制生产线可运用于极限规格钢板的冷态轧制生产，如冷轧硅钢、不锈钢，或高碳钢，同时也适用于轧制生产有色金属，如铜材、铝材等。

附图说明

图1为现有的传统单机架轧机的生产线布置图。

图2为本发明的单机架连续轧制生产线的一种实施方式。

图3为本发明的单机架连续轧制生产线的一种实施方式。

图4为本发明的单机架连续轧制生产线的一种实施方式。

图5为本发明的单机架连续轧制生产线的一种实施方式。

图6为本发明的单机架连续轧制生产线的一种实施方式。

附图标记说明

1带钢、2剪切机、3焊机、4、4′出入口张力辊、5单机架轧机、6、6′出入口活套、7飞剪机、8、8′开卷机、9卷取机、10、10′、10″、10″转向辊、具备切换功能的转向辊11、11′。

具体实施方式

以下结合附图通过具体实施方式对本发明的特点进行较为详细的说明。

如上文所述，极限规格的冷态金属性板带材的轧制生产，需要单机架多辊轧机进行轧制生产，现有技术的单机架轧制，如图1所示，板带经过开卷机8开卷后经过转向辊10″，进入单机架多辊轧机5进行轧制，再经转向辊11，在卷取机9上卷取，再可逆地进行下一道次轧制。

为保证轧制生产的连续性、稳定性以及产品质量的可控性，本发明主要采用以下几点措施：

1)多辊单机架轧制：利用多辊轧机的小轧制力、大轧制压力的特点，实现对极端规格产品的冷态轧制生产；

2)焊接头尾：从第一卷板带开始，其尾部与第二卷板带的头部进行焊接，当最后一卷板带的尾部脱离开卷机并进入剪切机与焊机后，第一卷板带的头部通过焊机与其进行焊接，实现在这一定数目的卷内进行连续性的无头轧制；

3)连续张力轧制：利用无头轧制的特点，实现每一卷带材的头、尾段的几十米区域能进行同张力条件的稳定轧制，提高了这一区域的轧制调控能力，这在提高带钢长度质量合格率的前提下显著降低了头尾切除量，直接提高了金属收得率。

根据本发明的单机架连续轧制的生产线的一种实施方式，如图2所示，包括两个开卷机8和/或8′，切头尾剪切机2，头尾焊接机3，一个可存储板带的入口活套6，一个具备提供轧制张力的S辊组，如入口张力辊4，单机架多辊轧机5，出口张力辊4′，出口活套6′，一个飞剪机7及一个卷取机9。板带1经过开卷机8、8′开卷输出后，经过转向辊10″后进入切头尾剪切机2，进行头尾切除；剪切后的金属板带1头尾运行至焊机3后，前一卷板带1的尾部与后一卷板带1的头部进行搭接对焊后，形成连续板带1后进入活套6；在活套6出口串联有张力辊4，为单机架多辊轧机5提供入口张力，在单机架多辊轧机5的出口同样设置有张力辊4′，其目的是为单机架多辊轧机5提供出口张力；板带1通过单机架多辊轧机5及出口张力辊4′后，立刻进入出口活套6′；在活套6′出口安装有飞剪机7及安装于其后的卷取机9，在活套6′出口同样连接有转向辊组10、10′、10″，顺次将板带1引入初始的入口剪切机2与焊机3，确保第一卷板带的头部能与最后一卷板带的尾部在焊接3中进行焊接，形成一个连续的闭环，为单机架的连续性轧制生产提供保证。完成连续轧制后的板带最后在卷取机9上卷取。

该装置的工作方式为：冷态金属性板带1经过开卷机8开卷后经过转向辊10″后进入切头尾剪切机2，其头部被切除，形成完整的剪切断面并以最快速度向前窜带，其窜带流程为：首先进入活套6(此时活套6为最小存储状态)，而后进入入口张力辊4、单机架多辊轧机5以及出口张力辊4′，在入、出口张力辊4、4′的作用下进行了第一道次的轧制，此时入口活套6的板带1进入速度比单机架多辊轧机5的轧制速度大，因此在单机架多辊轧机5以一定速度开始轧制第一卷板带1时，入口活套6已经开始陆续存储板带1，这种存储的目的是为了保证第一卷板带1尾部与第二卷板带1的头部焊接时(板带需要在静止(速度为零)状态下进行焊接)进行缓冲；轧后的板带1存储至出口活套6′中(此时活套6′同样为最小存储状态，且保持最小存储状态不变)，顺利通过活套6′之后，通过飞剪机7，此时飞剪机7处于打开状态，让板带1通过而不进行剪切，此时板带1的头部开始陆续进入转向辊10与10′，当板带头部快要到达10″处时，板带1头部停止运行保持静止，此时通过增大出口活套6′的存储量的方式保证后续钢卷的陆续轧制生产。一旦第一卷板带开卷完毕，板带1尾部在剪切机2作用下剪切光整后停留在焊机3的待焊接区域，此时开卷机8′的第二卷板带的头部已经顺次完成了头部剪切，并进入焊机3的待焊接区，此时在焊机3的作用下第一卷板带1的尾部与第二卷板带1的头部进行了焊接后，沿着第一卷板带1的窜带路径顺次行进，如此直到规定的一定数目板卷的最后一卷板带1开卷完毕之后，其尾部顺次通过剪切机2完成尾部切除后进入焊机3，并停留在焊机3的待焊接区，当第一卷板带1的头部开始进入剪切机2(此时剪切机2为打开状态，不进行剪切)，进入焊机3的待焊区并与最后一卷板带1的尾部进行焊接，形成一个巨大的板带闭环，这个板带闭环中包括的卷数为所有开卷的板带卷数目之和。

根据本发明的一种实施方式，参见图2，与上述实施方式的不同之处是设置一个开卷机8。冷轧钢板1经过开卷机8开卷后经过转向辊10″后进入切头尾剪切机2，其头部被切除，形成完整的剪切断面并以最快速度向前窜带，其窜带流程为：首先进入活套6(此时活套6为最小存储状态)，而后进入入口张力辊4、单机架多辊轧机5以及出口张力辊4′，在入、出口张力辊4、4′的作用下进行了第一道次的轧制生产，此时入口活套6的钢板1进入速度比单机架轧机5的轧制速度大，因此在单机架5以一定速度开始轧制第一卷板带1时，入口活套6已经开始陆续存储板带1，这种存储的目的是为了保证第一卷钢板1尾部与第二卷钢板2头部焊接时(板带需要在静止(速度为零)状态下进行焊接)进行缓冲；轧后的钢板1存储至出口活套6′中(此时活套6′同样为最小存储状态，且保持最小存储状态不变)，顺利通过活套6′之后，通过飞剪机7，此时飞剪机7处于打开状态，让钢板1通过而不进行剪切，此时钢板1的头部开始陆续进入转向辊10与10′，当钢板1头部快要到达10″处时，钢板1头部停止运行保持静止，此时通过增大出口活套6′的存储量的方式保证后续钢卷的陆续轧制生产。一旦第一卷开卷完毕，钢板1尾部在剪切机2作用下剪切光整后停留在焊机3的待焊接区域，此时将第二卷板带装到开卷机8上，第二卷的头部顺次完成头部剪切，并进入焊机3的待焊接区，此时在焊机3的作用下第一卷钢板1的尾部与第二卷钢板1的头部进行了焊接后，沿着第一卷钢板1的窜带路径顺次行进，如此直到规定一定数目板卷的最后一卷开卷完毕之后，其尾部顺次通过剪切机2完成尾部切除后进入焊机3，并停留在焊机3的待焊接区，此时第一卷板带1的头部开始进入剪切机2(此时剪切机2为打开状态，不进行剪切)，进入焊机3的待焊区并与最后一卷的尾部进行焊接，形成一个巨大的钢板闭环，这个钢板闭环中包括的钢卷数量为所有头尾焊接的卷数之和。

针对开卷的形式不同，可举出一些变化的形式。

一种实施方式，如图3所示，设置的机组8为当第一卷钢板1在开卷机8中开卷结束后，将带钢1尾部的速度设置为零，同时利用轧机5的入口活套6中存储的带钢保证轧机5的稳定轧制生产，此时开卷机8立刻下装第二卷钢板并开卷，直到第二卷头部切除后于静止的第一卷尾部在焊机3的焊接作用下连接好，此时钢板1再向活套6中进行存储，且轧机5的轧制速度保持稳定。如此方式，重复性使用在第二卷与第三卷之间，直到本产线所能容纳的最大一卷为止。当带钢1轧至最后一个道次，即运行至轧机5的出口后，钢板1可利用在轧机5后独立设置的卷取机9与飞剪机7进行定长剪切、卷曲。

一种实施方式，如图4所示，在以上所描述的实施方式基础上，也可以利用具备开卷-卷曲功能的机组8实现卷曲，此时飞剪机7设置在机组8的后面，确保轧制至目标规格的带钢1在具备切换功能的转向辊11、11′的作用下进行反向运行，直至进入飞剪机7与机组8，实现定长剪切与卷曲。

一种实施方式，如图5所示，在以上所描述的实施方式基础上，根据需要仅设置一个入口活套6，以及利用具备开卷-卷曲功能的机组8实现卷曲，此时飞剪机7设置在机组8的后面，确保轧制至目标规格的带钢1在具备切换功能的转向辊11、11′的作用下进行反向运行，直至进入飞剪机7与机组8，实现定长剪切与卷曲。

另外一种实施方式，如图5所示，在以上所描述的实施方式基础上，根据需要仅设置一个出口活套6′，以及利用具备开卷-卷曲功能的机组8实现卷曲，此时飞剪机7设置在机组8的后面，确保轧制至目标规格的带钢1在具备切换功能的转向辊11、11′的作用下进行反向运行，直至进入飞剪机7与机组8，实现定长剪切与卷曲。

除此，以上各种方式还可以任意组合。

本发明充分利用头尾焊接与活套的存储功能，实现对冷态极端规格的金属性材质的半连续性轧制生产。由于本专利所采用技术成熟，实施容易，推广应用完全可行。另一方面，本专利能很好的适应公司进一步提升产品竞争力的要求，提高极限规格产品的轧制产能、提高这类材质的轧后质量水平与金属收得率。因此，本发明在冷轧生产领域具有广阔的应用前景。本发明不仅适用于冷态钢板的轧制生产，也可运用于铜箔、铝箔的冷态轧制生产。

虽然以上借助于具体实施方式描述了本发明的特点，但是应该理解的是，这里具体的描述不应理解为对本发明的范围的实质限定，本领域普通技术人员在不脱离本发明构思的前提下对上述实施方式作出的各种改变和改进，都应属于本发明所保护的范围。

Claims (8)

1.一种单机架连续轧制生产线，包括：依次设置的至少一个开卷机、切头尾剪切及焊接机、入口活套、入口张力辊、单机架多辊轧机、出口张力辊，任选的出口活套、任选的飞剪机、任选的卷取机，以及若干转向辊。

2.如权利要求1所述的单机架连续轧制生产线，其特征在于，所述的单机架多辊轧机为六辊及六辊以上单机架多辊轧机；优选为单机架十八辊轧机或单机架二十辊轧机；更优选为二十辊森吉米尔轧机。

3.如权利要求1或2所述的单机架连续轧制生产线，其特征在于，所述开卷机是具有开卷和卷取功能的机组。

4.一种单机架连续轧制生产工艺，包括：板带开卷输出，经入口剪切机头尾切除并焊接后进入具备存储板带功能的入口活套，出入口活套后通过入口张力辊并进入单机架多辊轧机进行轧制，轧制后的板带经出口张力辊及若干转向辊转向后，板带头部返回到引入初始板带的入口剪切机，经头部切除并与板带的尾部进行焊接，形成一个连续闭环的连续轧制，直至轧制完成后卷取。

5.如权利要求4所述的单机架连续轧制生产工艺，其特征在于，若干卷板带连续轧制，在第一卷板带的尾部开卷后以及尾部进行头尾切除后，第二卷板带的头部切除后与第一卷板带的尾部焊接成一体，然后进入入口活套，依次类推；第一卷板带头部经轧制、剪切、转向后返回引入初始板带的入口剪切机，再经头部切除后与最后一卷板带的尾部进行焊接，形成一个连续闭环的连续轧制，直至轧制完成后卷取。

6.如权利要求4或5所述的单机架连续轧制生产工艺，其特征在于，轧制后的板带经出口张力辊，进入出口活套，再经转向返回引入初始板带的入口剪切机。

7.如权利要求4-6任一所述的单机架连续轧制生产工艺，其特征在于，连续轧制后的板带经出口张力辊，进入出口活套，再经飞剪机剪切后，转向进入卷取机。

8.如权利要求4-7任一所述的单机架连续轧制生产工艺，其特征在于，生产线总长度与活套存储量最大值之和A小于或等于总板卷在轧制的倒数第二道次时的总长度值B，其数学表达形式如下：

$A\≤B=\underset{i=1}{\overset{i=n}{\mathrm{\Σ}}}{L}_i$

式中：L_i为每一卷带钢在倒数第二道次轧制后的总长度值，n为生产线中能一次性连续轧制的钢卷数。

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