CN116673321A - 一种高速线材柔性化生产线 - Google Patents

Abstract

本发明为一种高速线材柔性化生产线，包括沿轧制方向顺序设置的精轧机组和减定径机组，精轧机组包括沿轧制方向顺序设置的多组精轧模块轧机，每组精轧模块轧机均包括两架精轧机，且每组精轧模块轧机中的两架精轧机均由同一台电机集中驱动。本发明能减少现有精轧机组需空过两机架且成品机架速度不变时，精轧机组各机架辊环调整所需的生产准备时间，生产作业效率更高，且生产方式更加灵活。

Description

一种高速线材柔性化生产线

技术领域

本发明是关于冶金轧钢高速线材生产技术领域，尤其涉及一种高速线材柔性化生产线。

背景技术

线材一般是指直径为5.0～26mm的热轧圆钢或相当该断面的异形钢，如带肋钢筋，因以盘卷状态交货，统称为线材或盘条。高速线材具有产品尺寸(Φ5.0～Φ26mm)及钢种范围广、轧制速度快(最高可达115m/s)等特点。目前高线高速区布置主要采用“10机架集中传动机组”(如图1所示，此种布置包括沿轧制方向顺序设置的水箱05、精轧机组01、水箱05、吐丝机03和风冷线04，精轧机组01采用高线10机架集中传动)及“8机架集中传动精轧机组+4机架集中传动减定径机组”(如图2所示，摩根轧机“8+4”布置)两种布置方式，与之对应不同的规格及钢种范围，前者最高终轧速度105m/s，后者最高终轧速度可达115m/s。

典型的高速线材“8+4”布置高速区生产线布置图如图2所示，主要包括沿轧制方向顺序设置的精轧机组01、水箱05、减定径机组02、水箱05、吐丝机03和风冷线04，精轧机组01采用8机架集中传动(即8台轧机采用一台电机集中驱动)，减定径机组02采用4机架集中传动(即4台轧机采用一台电机集中驱动)。此种生产线布置对应的孔型系统排布如下表1所示，可以分为基本孔型和调整孔型，其中基本孔型是指基圆为正圆时的孔型，是在轧辊或辊环车削后得到的孔型；调整孔型是在基本孔型的基础上通过调整辊缝得到的孔型，其基圆不再是正圆。一般将精轧机组中第1架轧机至第8架轧机对应的孔型代码分别记作K12～K5，减定径机组中第1架轧机至第4架轧机对应的孔型代码分别记作K4～K1。

用此孔型系统生产时，低速区只有一种基本孔型，即单一孔型，无论生产哪种规格，该架轧机只需空过或调整辊缝即可向高速区精轧机组提供所要求的料型尺寸，不需要因为成品尺寸的改变而更换轧辊。但高速区存在以下不足：

表1：现有技术中的孔型系统排布表

其中，表1中实体黑色图案代表基本孔型，实体空心图案代表调整孔型，“╳”代表空过。

(1)精轧机组为8机架集中传动，采用固定速比，每架轧机辊环线速度最高值均为固定值，各机架辊环线速度最高值随机架数逐渐增大。

生产最小规格产品如5.5mm，成品线速度(即K1的轧制速度)为115m/s时，精轧机组第8架轧机K5线速度为其最高值74m/s，第6架轧机K7最高线速度为47m/s，由于速比固定，此时电机转速也达到设计最高值。

生产6.5mm及以上规格时，精轧机组需空过部分机架。例如生产6.5mm规格时，精轧机组需空过两个机架；但因各轧机的最高线速度为固定值无法调整，为了达到最高的成品线速度115m/s(K1轧制速度)，保证产量，精轧机组必须空过K12、K11轧机，采用K10～K5六架轧机进行轧制；同时，为保证减定径机组需要的料型尺寸，此时需将K12～K7机架的辊环换至K10～K5机架，空过K12、K11机架。生产准备时间长，影响生产作业率。

(2)精轧机组各机架之间采用固定的机械延伸，即延伸率固定，速比固定。采用同规格的入口料型尺寸时，出口料型尺寸范围小。

(3)减定径机组为4机架(2架减径机，2架定径机)集中传动，减径机用于进一步缩小产品尺寸，定径机用于对产品的形状进行调整，使其断面更圆；K4与K3之间、K3与K2之间、K2与K1之间分别采用多个机械延伸档位，通过对各机架间的机械延伸进行组合，以满足来料料型尺寸及成品规格的工艺要求。但是，此种方式换挡箱设备结构复杂，投资大；一般各机架间有4个机械延伸档位，4机架之间换挡的排列组合方式较多，操作复杂，而且由于减径机各机架间只提供了4种机械延伸，延伸组合不灵活。

由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种高速线材柔性化生产线，以克服现有技术的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高速线材柔性化生产线，能减少现有精轧机组需空过两机架且成品机架速度不变时，精轧机组各机架辊环调整所需的生产准备时间，生产作业效率更高，且生产方式更加灵活。

本发明的目的是这样实现的，一种高速线材柔性化生产线，包括沿轧制方向顺序设置的精轧机组和减定径机组；精轧机组包括沿轧制方向顺序设置的多组精轧模块轧机，每组精轧模块轧机均包括两架精轧机，且每组精轧模块轧机中的两架精轧机均由同一台电机集中驱动。

在本发明的一较佳实施方式中，每组精轧模块轧机均采用单一速比或者双速比。

在本发明的一较佳实施方式中，精轧机组共具有四组精轧模块轧机。

在本发明的一较佳实施方式中，减定径机组包括沿轧制方向顺序设置的两架减径机和一组定径模块轧机，每架减径机分别由一台电机单独驱动；定径模块轧机包括两架定径机，且两架定径机由同一台电机集中驱动。

在本发明的一较佳实施方式中，两架减径机的壳体固设在一起构成模块结构。

在本发明的一较佳实施方式中，定径模块轧机采用固定速比，位于轧制方向末端的定径机采用固定延伸率。

在本发明的一较佳实施方式中，在精轧机组之前沿轧制方向还顺序设有粗轧机组、中轧机组和预精轧机组。

在本发明的一较佳实施方式中，在粗轧机组与中轧机组之间、中轧机组与预精轧机组之间、预精轧机组与精轧机组之间分别设有一台飞剪。

在本发明的一较佳实施方式中，在减定径机组之后沿轧制方向还顺序设有吐丝机和风冷线。

在本发明的一较佳实施方式中，在精轧机组和减定径机组之间以及减定径机组和吐丝机之间均设有水箱。

由上所述，本发明中的生产线，将现有全部机架集中传动的精轧机组拆分为多组精轧模块轧机，各组精轧模块轧机之间可采用不同的延伸，且可以分别各自调速，调节灵活；因此，精轧机组需要空过两机架且保证成品机架速度不变时，只需空过最后两架轧机并调整其它机架的速度即可，无需将部分机架的辊环整体后移更换。精轧机组此种方式减少了现有精轧机组需空过两机架且成品机架速度不变时，精轧机组各机架辊环调整所需的生产准备时间，生产作业效率更高。同时，各组精轧模块轧机之间可按需调节延伸，使得生产工艺更加灵活，扩大了精轧机组来料及出口料型的尺寸范围。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1：为现有中采用“10机架集中传动机组”布置的高速区生产线布置图。

图2：为现有中采用“8+4”布置的高速区生产线布置图。

图3：为本发明提供的高速线材柔性化生产线的布置图。

其中，图1至图3中的箭头代表轧制方向。

附图标号说明：

现有技术：

01、精轧机组；02、减定径机组；03、吐丝机；04、风冷线；05、水箱。

本发明：

1、精轧机组；11、精轧模块轧机；111、精轧机；2、减定径机组；21、减径机；22、定径模块轧机；221、定径机；3、吐丝机；4、风冷线；5、水箱。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。

如图3所示，本实施例提供一种高速线材柔性化生产线，包括沿轧制方向顺序设置的精轧机组1和减定径机组2，精轧机组1包括沿轧制方向顺序设置的多组精轧模块轧机11，每组精轧模块轧机11均包括两架精轧机111，且每组精轧模块轧机11中的两架精轧机111均由同一台电机集中驱动。

由此，本实施例中的生产线，将现有全部机架集中传动的精轧机组拆分为多组精轧模块轧机11，各组精轧模块轧机11之间可采用不同的延伸，且可以分别各自调速，调节灵活；因此，精轧机组1需要空过两机架且保证成品机架速度不变时，只需空过最后两架轧机并调整其它机架的速度即可，无需将部分机架的辊环整体后移更换。精轧机组1此种方式减少了现有精轧机组需空过两机架且成品机架K1速度不变时，精轧机组各机架辊环调整所需的生产准备时间，生产作业效率更高。同时，各组精轧模块轧机11之间可按需调节延伸，使得生产工艺更加灵活，扩大了精轧机组1来料及出口料型的尺寸范围。

需要说明的是，这里所说的柔性化是指灵活化、更加灵活的意思，整个生产线生产方式更加灵活；这里所说的高速线材中的“高速”是指近30年来，随着装备及自动化技术水平的不断提高，轧制速度不断提高的一种描述，故“高速线材”是对线材生产线的统称。

具体而言，每组精轧模块轧机11均采用单一速比或者双速比；采用单一速比时，各精轧模块轧机11可以在一个挡速范围内调速；采用双速比时，各精轧模块轧机11可以在两个挡速范围内进行调速，调速范围更大，更加灵活。

上述精轧机组1中模块轧机的数量根据需要而定，例如本实施例中精轧机组1共具有四组精轧模块轧机11，也即共具有八架精轧机111。

进一步地，减定径机组2包括沿轧制方向顺序设置的两架减径机21和一组定径模块轧机22，每架减径机21分别由一台电机单独驱动；定径模块轧机22包括两架定径机221，且两架定径机221由同一台电机集中驱动。

如此，减定径机组2拆分为两个单独传动的减径机21和一组定径模块轧机22，两架减径机21分别采用一台电机驱动，两架减径机21组可按需调节延伸。减定径机组2此种方式解决了现有减定径机组由于根据工艺要求而进行机械延伸组合带来的换档箱机械结构复杂、工艺调整复杂等问题；同时两架减径机21(K4与K3)之间、减径机21与定径机221之间(K3与K2)可灵活调整延伸，使得减定径机组2整体生产工艺更加灵活。

优选地，两架减径机21的壳体固设在一起构成模块结构。这两架减径机21也可称为一组单传模块轧机，两机架各自采用一台电机驱动，同时两机架构成一个模块，结构更加紧凑，占地更小，更节省空间。

另外，定径模块轧机22采用固定速比，位于轧制方向末端的定径机221采用固定延伸率；同时定径模块轧机22应采用单一的、较小的、固定机械延伸，以保证成品尺寸精度及稳定性。对于减定径机组2，两架减径机21以及第一架定径机的延伸率均可调；第二架定径机的延伸率为固定机械延伸，不会因电机转速的改变而改变，且定径模块轧机22采用固定速比，可有效保证成品尺寸精度；但定径模块轧机22的电机可以调速，以配合两架减径机21的延伸率改变。

进一步地，精轧机组1中的各架轧机的孔型沿轧制方向依次交替采用椭圆形孔型和圆形孔型，两架减径机21沿轧制方向分别采用椭圆形孔型和圆形孔型，两架定径机221均采用圆形孔型。每组精轧模块轧机11中的两架精轧机111均按照顶交45°交叉布置，可以降低设备重心，满足了精轧机组1高速运行时的稳定性，同时也方便更换辊环以及精轧机111设备维护。

在精轧机组1之前沿轧制方向还顺序设有粗轧机组、中轧机组和预精轧机组。粗轧机组、中轧机组和预精轧机组与现有排布相同，具体数量也可以按照现有方式布置；具体是，粗轧机组包括六架粗轧机，中轧机组包括六架中轧机，预精轧机组包括六架预精轧机，粗轧机组中的各架粗轧机、中轧机组中的各架中轧机以及预精轧机组中的各架预精轧机均按照平立交替布置，且各架粗轧机、各架中轧机以及各架预精轧机分别由一台电机单独驱动。粗轧机组中的第一架粗轧机和第二架粗轧机的孔型采用箱型系统，第三架粗轧机至第六架粗轧机的孔型依次交替采用椭圆形孔型和圆形孔型；粗轧机组中各架粗轧机以及预精轧机组中各架预精轧机的孔型均依次交替采用椭圆形孔型和圆形孔型。

进一步地，在粗轧机组与中轧机组之间、中轧机组与预精轧机组之间、预精轧机组与精轧机组1之间分别设有一台飞剪，用于轧件的切头、尾及碎断。

在减定径机组2之后沿轧制方向还顺序设有吐丝机3和风冷线4；在精轧机组1和减定径机组2之间以及减定径机组2和吐丝机3之间均设有水箱5；具体水箱5的数量根据需要而定，以对轧件进行冷却，以保证轧件的变形能够达到要求。

进一步地，以粗轧机组、中轧机组、预精轧机组均包括六架轧机，精轧机组1包括四组精轧模块轧机11，减定径机组2包括两架减径机21和两架定径机221为例，此种生产线布置对应的孔型系统排布如下表2所示。

采用此孔型系统生产5.5mm及6.0mm规格时，精轧机组1的四组精轧模块轧机11全部投用。生产5.5mm规格时，精轧机组1的八架精轧机111均采用基本孔型(第二架精轧机、第四架精轧机、第六架精轧机和第八架精轧机的孔型对应的基圆直径分别为13.4mm、10.8mm、8.60mm和6.85mm)，此时成品轧制速度(K1)、第四组精轧模块轧机轧制速度(K5)、第三组精轧模块轧机轧制速度(K7)、第二组精轧模块轧机轧制速度(K9)、第一组精轧模块轧机轧制速度(K11)大致分别为：115m/s、74.2m/s、47.1m/s、29.87m/s、19.4m/s。生产6.0mm规格时，八架精轧机111全部采用调整孔型(第二架精轧机、第四架精轧机、第六架精轧机和第八架精轧机的孔型高度分别为13.8mm、11.2mm、8.9mm和7.1mm)，成品速度为115m/s时，精轧机组1中各精轧模块轧机11分别微小提高速度即可。

生产6.5mm规格时，精轧机组1需空过两个道次，此时只需空过第四组精轧模块轧机(即第八架精轧机K5和第七架精轧机K6)，前六架精轧机111均采用调整孔型(第二架精轧机、第四架精轧机和第六架精轧机的孔型高度分别为14.1mm、11.1mm和8.85mm)，第一组精轧模块轧机～第三组精轧模块轧机(K12～K7)根据成品速度K1要求，各自调速即可。如成品速度K1为115m/s时，第三组精轧模块轧机、第二组精轧模块轧机及第一组精轧模块轧机的K7、K9、K11轧制速度分别为：62.2m/s、39.87m/s、24.76m/s。生产其他规格时，以此类推。无论生产哪个规格时，精轧机组1的各精轧模块轧机11可分别采用调整孔型且分别调整电机转速，以实现调整精轧机组1的四组精轧模块轧机11能耗，使得精轧机组1整体能耗趋于最优化。

表2：本实施例中的孔型系统排布表

其中，表2中实体黑色图案代表基本孔型，实体空心图案代表调整孔型，“╳”代表空过；整个生产线共有30架轧机，共分30道次；每轧制一次就算作一个道次。

本实施例中的精轧机组1将现有8机架集中传动的精轧机组1拆分为四组精轧模块轧机11，即“2+2+2+2”模式，四组精轧模块轧机11采用不同的速比，各精轧模块轧机11采用单一或双速比，可分别调速；如生产6.5mm规格精轧机组1需空过两机架且成品机架K1速度不变时，只需空过K5、K6即可，生产其他规格，以此类推。同时各模块之间可按需调节延伸，增加了出口料型的尺寸范围。

更详细地，上述所说的速比是指电机的输入速度与减速箱输出速度的比值，每架轧机的延伸率＝入口料型的截面积/出口料型的截面积，每架轧机的延伸率也等于后一架轧机的速度/前一架轧机的速度。对于不同生产规格，确定孔型排布时，以精轧机组1和减定径机组2为例，需要先根据预精轧机组中最后一架轧机出口的料型尺寸(即第六架预精轧机，例如本实施例中其出口料型尺寸的基圆直径为17.1mm，该尺寸可根据实际需要调整)和所要生产的产品规格尺寸计算平均延伸率，保证平均延伸率在常用范围内时确定是否需要空过及需空过机架数，以确定生产道次；然后修正每道次的延伸率，计算每机架的料型截面积，计算每道次的料型尺寸(宽和高)，再计算每道次的孔型尺寸，进而可以确认该架轧机是采用基本孔型还是采用调整孔型；接下来根据产量确定产品最高速度后，从后往前便可以计算出各个道次的速度。

现有8机架集中传动的精轧机组，各辊环的辊缝只能微调，延伸率和速度也只能微调，调整幅度有限，且调速时只能8机架同时调高或同时调低，调节不灵活。而本实施例中的精轧机组1采用四组精轧模块轧机11，每组精轧模块轧机11包括两个精轧机111，每组精轧模块轧机11单独采用一台电机驱动，采用单一或双速比，可分别调速，且调速范围大。每组精轧模块轧机11内部的延伸率是固定的，但是各组精轧模块轧机11之间的延伸率是可调的。以第一组精轧模块轧机和第二组精轧模块轧机为例，两者之间的延伸率也即第三架精轧机的延伸率；由于第三架精轧机的延伸率可调，因此，这两组精轧模块轧机11之间的延伸率可调。每组精轧模块轧机11之间可通过更换辊环或使用调整孔型，达到各精轧模块轧机11之间延伸率的调整，并可调节各自电机转速以解决因延伸率改变而产生速度加减问题。

因此，精轧机组1需空过两架轧机且成品机架速度不便时，无需将K7～K12机架的辊环整体后移更换而空过K11、K12，只需空过K5、K6即可，只需对各精轧模块轧机11之间的延伸率以及各自电机转速进行调整即可，生产方式更加灵活，提高了生产线整体作业率。

本实施例中的减定径机组2将现有减定径机组2拆分为一组单传模块轧机及一组定径模块轧机22，即“1+1+2”模式。减径机21采用一组单传模块轧机，其两架轧机(K3、K4)分别采用1台电机驱动，两机架间可按需调节延伸；两架减径机21之间可通过更换辊环或使用调整孔型而实现延伸率的调整，并可调节各自电机转速以满足延伸改变后所需的轧制速度。定径机221采用一组定径模块轧机22，为了保证成品尺寸精度及稳定性，定径机221模块轧机两机架之间采用单一的、较小的、固定机械延伸。

减定径机组2的两架减径机21之间、减径机21与定径机221之间的延伸，可按工艺要求灵活调整；两架减径机21与定径机221可单独分别调整电机转速，以满足延伸调整后轧制速度的要求。此种设置，当减定径机组2来料料型尺寸不变时，成品规格范围更广；相反，当成品规格不变时，减定径机组2来料料型尺寸范围更广。使得减定径机组2整体生产工艺更加灵活，生产组织更加简便，去掉了繁琐的延伸率组合匹配，简化了设备结构，降低了设备维护难度。减定径机组2的定径机221为出成品机架，故采用模块轧机，定径模块轧机22的两个道次之间采用单一的、较小的、固定的机械延伸率，以实现成品机架生产稳定、延伸波动小、成品尺寸精度高。

综上，本实施例的生产线提供了一种更加灵活的高速线材柔性化生产方式，其高速线材高速区的生产方式具有如下优点：

(1)减少了精轧机组1生产准备时间，提高了综合作业率；

(2)精轧机组1的各精轧模块轧机11间可调整的延伸率，使得精轧机组1生产工艺更加灵活；

(3)简化了现有减定径机组2设备结构，降低了工艺调整难度；

(4)减径机21两机架之间、减径机21与定径机221之间可调整的延伸率，使得减定径机组2生产工艺更加灵活。

精轧机组1及减定径机组2作为高线和主要设备，对成品质量起到决定性的作用。本实施例中精轧机组1及减定径机组2的生产工艺方式，对高线生产线作业率提升、节能降耗等具有积极的作用。

以上仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作出的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (10)

1.一种高速线材柔性化生产线，其特征在于，包括沿轧制方向顺序设置的精轧机组和减定径机组；

所述精轧机组包括沿轧制方向顺序设置的多组精轧模块轧机，每组所述精轧模块轧机均包括两架精轧机，且每组所述精轧模块轧机中的两架所述精轧机均由同一台电机集中驱动。

2.如权利要求1所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

每组所述精轧模块轧机均采用单一速比或者双速比。

3.如权利要求1所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

所述精轧机组共具有四组所述精轧模块轧机。

4.如权利要求1所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

所述减定径机组包括沿轧制方向顺序设置的两架减径机和一组定径模块轧机，每架所述减径机分别由一台电机单独驱动；所述定径模块轧机包括两架定径机，且两架所述定径机由同一台电机集中驱动。

5.如权利要求4所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

两架所述减径机的壳体固设在一起构成模块结构。

6.如权利要求4所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

所述定径模块轧机采用固定速比，位于轧制方向末端的所述定径机采用固定延伸率。

7.如权利要求1所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

在所述精轧机组之前沿轧制方向还顺序设有粗轧机组、中轧机组和预精轧机组。

8.如权利要求7所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

在所述粗轧机组与所述中轧机组之间、所述中轧机组与所述预精轧机组之间、所述预精轧机组与所述精轧机组之间分别设有一台飞剪。

9.如权利要求1所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

在所述减定径机组之后沿轧制方向还顺序设有吐丝机和风冷线。

10.如权利要求9所述的高速线材柔性化生产线，其特征在于，

在所述精轧机组和所述减定径机组之间以及所述减定径机组和所述吐丝机之间均设有水箱。