淺論冶金軋鋼生產(chǎn)新技術(shù)

賁海峰

（江蘇甬金金屬科技有限公司，江蘇 南通 226300）

現(xiàn)階段的社會經(jīng)濟領(lǐng)域，對于鋼鐵產(chǎn)品的需求量急劇增大，鋼鐵產(chǎn)品的生產(chǎn)規(guī)模日漸擴大，但因為人們對產(chǎn)品質(zhì)量的追求，鋼鐵企業(yè)的產(chǎn)品生產(chǎn)中，必須要通過技術(shù)創(chuàng)新來提升其產(chǎn)品生產(chǎn)質(zhì)量，保障產(chǎn)品加工精度。冶金軋鋼作為鋼鐵企業(yè)的關(guān)鍵性技術(shù)，在當下技術(shù)不斷發(fā)展的今天，出現(xiàn)了越來越多的新型技術(shù)，這些新技術(shù)的應(yīng)用不僅能夠滿足產(chǎn)品效率和質(zhì)量提升的要求，一些還兼具節(jié)能環(huán)保的特點，有利于帶動行業(yè)的現(xiàn)代化發(fā)展。未來的冶金軋鋼領(lǐng)域，要注重新型工藝的推廣，以幫助企業(yè)在市場上贏得更大的競爭力。

1 軋鋼生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的現(xiàn)狀分析

就當下國內(nèi)鋼鐵企業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀來看，軋鋼生產(chǎn)領(lǐng)域的工藝技術(shù)取得了顯著的發(fā)展成果，隨著這一領(lǐng)域人們工藝研發(fā)力度的加大，軋鋼工藝技術(shù)處于快速發(fā)展的階段下，針對不同的功能和性能的產(chǎn)品，可選擇對應(yīng)的軋鋼工藝?，F(xiàn)階段的軋鋼工藝主要包含了以下幾種：①半無頭軋制工藝，這一工藝中融合了多種的先進工藝與技術(shù)；②超薄規(guī)格軋制工藝，在這一工藝的應(yīng)用過程中，應(yīng)遵循從熱到冷的原則；③鋼軌、熱處理軋制工藝，這一工藝下有效發(fā)揮了噴風冷卻的作用，技術(shù)應(yīng)用效果突出；④管控冷卻工藝，這一技術(shù)下，集管層流冷卻是關(guān)鍵性的技術(shù)，將這一技術(shù)與壓力噴射冷卻技術(shù)有效結(jié)合后，產(chǎn)品質(zhì)量更高[1]。

2 冶金軋制生產(chǎn)新技術(shù)

2.1 超薄精密不銹鋼板帶板形控制關(guān)鍵技術(shù)

就當下冷軋工藝的應(yīng)用現(xiàn)狀來看，冷軋不銹鋼板帶的生產(chǎn)過程中，極易出現(xiàn)板形缺陷，而針對這一問題，往往是由于軋制過程中，帶材在寬度方向上存在著不均勻的變形情況，正是因為不均勻變形，導(dǎo)致板形厚度無法保持一致，帶材寬度方向上同步伴隨著相互作用的殘余內(nèi)應(yīng)力，在該殘余應(yīng)力超過薄板側(cè)壓、側(cè)剪屈曲失穩(wěn)臨界應(yīng)力的條件下，鋼帶經(jīng)前屈曲和后屈曲過程，達到了新的內(nèi)力平衡狀態(tài)，從外觀上看，存在有各種的翹曲浪形分布[2]。

軋制過程中面臨著各種的復(fù)雜條件影響，軋制力、軋輥凸度受到摩擦條件、軋輥直徑、張力、軋制速度等的干擾較大，當這些影響因素未得到有效控制的條件下，板形無法達到預(yù)期標準。因此，冶金軋制生產(chǎn)中，為有效進行板帶板形的有效控制，可采取以下幾種技術(shù)：

（1）凸字形輥箱結(jié)構(gòu)設(shè)計。對于不銹鋼板帶軋制過程而言，板帶存在軋制力、彎輥力等多重作用力的影響，在這些力的共同作用下，輥系極易發(fā)生明顯的彈性變形，在板帶上形成有載輥縫。鋼帶的變形正是在有載輥縫的作用下所形成的，而有載輥縫的形狀是決定斷面形式的直接因素，如果要在軋制過程中實現(xiàn)對板帶板形的科學控制，就需要通過對有載輥縫形狀的控制來實現(xiàn)。

森吉米爾二十輥軋機輥系時嚴格依據(jù)1-2-3-4呈現(xiàn)塔形布設(shè)，表現(xiàn)出上下的完全對稱性，具體如圖1所示，不同輥子之間在受到一定的摩擦作用力以后，會同步產(chǎn)生一定的傳動。帶材在兩個不同的工作輥之間軋制，而第一中間輥可在軋制的過程中實現(xiàn)軸向調(diào)整，精準對板形加以控制；支撐輥裝置中存在有偏心調(diào)整機構(gòu)的配備，B、C輥能夠在軋制過程中有效進行軋機的壓下調(diào)整、徑向輥形調(diào)整[3]。F、G輥可負責完成軋制線的標高調(diào)整，A、H和D、E輥則可負責軋輥輥徑的補償調(diào)整。在軋制過程中，經(jīng)由專業(yè)數(shù)學模型的構(gòu)建，可自動在該模型內(nèi)依據(jù)軋輥直徑、鋼帶寬度情況來精準定位工作輥，以將板厚、板形都控制在正常范圍內(nèi)。

圖1 森吉米爾二十輥軋機輥系布置形式

大多數(shù)的森吉米爾二十輥軋機為整體式輥箱結(jié)構(gòu)，輥箱呈現(xiàn)出梅花瓣形狀，而在該梅花瓣內(nèi)，分別安裝有四個背襯軸承。梅花瓣狀的輥箱對于加工精度有著嚴格的要求，在軋制過程中必須要通過定位精度的控制來將尺寸公差控制在正常的范圍內(nèi)，只有這樣，軋輥之間才可保持高度的配合，確保軸系受力的正常傳遞，達到板厚、板形控制的理想效果。我國的技術(shù)發(fā)展條件下，其加工水平有限，無法達到輥箱加工精度的標準，使得在長時間的軋制生產(chǎn)中，板帶質(zhì)量無法滿足預(yù)期要求，先進二十輥軋機更多地依賴的是進口。因為森吉米爾軋機整體牌坊機構(gòu)本身存在一定的局限性，使得其輥系的自由度也存在一定的限制，軋輥偏心裝置的偏心量相對較小，這也就決定了森吉米爾軋機的開口度相對較小。

出于原先森吉米爾二十輥軋機結(jié)構(gòu)方面所存在的不足，相關(guān)領(lǐng)域的專家逐步提出了凸字形輥箱結(jié)構(gòu)，具體構(gòu)成如圖2，這種結(jié)構(gòu)條件下，完全可實現(xiàn)數(shù)控龍門銑的新型加工工藝，來提升加工效率的同時提升加工精度，保障了輥箱加工精度目標的全面實現(xiàn)。此外，這一新型結(jié)構(gòu)下，軋輥在輥箱內(nèi)完全可以根據(jù)自身的需求來進行對應(yīng)的布置，具有極高的靈活度，可達到自由壓下和調(diào)節(jié)的標準，將輥縫和輥形都控制在正常標準內(nèi)。

圖2 分體式凸字形輥箱

凸字形輥箱的安裝、維修都具有極高的便捷性，因為為上下分體結(jié)構(gòu)，再加上其自身的開口度相對較大，使得穿帶、換輥操作都十分便捷。因為在這一結(jié)構(gòu)體系下，軸系調(diào)整能力大大提升，也就可以保持工作輥輥徑的最大允許磨損量可以維持在9～11mm范圍內(nèi)，輥耗大大降低。

（2）側(cè)向間隙消除技術(shù)。冷軋過程中，常常存在零部件的受力失效、磨損、軋槽位置變化等情況，這些問題如果得不到及時有效的處理，可能會導(dǎo)致前期已經(jīng)調(diào)節(jié)好的輥縫尺寸無法保持，導(dǎo)致產(chǎn)品精度不夠。傳統(tǒng)的二十輥軋機中，一般是利用修磨墊片的方式來對輥箱和機架間隙加以控制的，且輥箱或者軸承座與機架之間的間隙無法完全消除，使得冷軋鋼帶的厚度公差難以達到標準，產(chǎn)品存在嚴重的質(zhì)量問題。

而在當下的技術(shù)發(fā)展條件下，一些企業(yè)逐步研究出了一種輥箱側(cè)向間隙消除方法，在對應(yīng)的裝置內(nèi)，配備有液壓缸和活塞桿，二者之間有效連接，且液壓缸固定于機架位置上，活塞桿抵住箱體，經(jīng)由對液壓缸的科學控制，也就可以將間隙參數(shù)控制在正常標準內(nèi)，消除輥箱與機架前后左右的間隙[4]。在這一技術(shù)條件下，軋輥在輥箱內(nèi)的安裝精度顯著提升，經(jīng)由背襯軸承與中間輥的科學配合，冷軋板厚度公差完全可以達到對應(yīng)的要求。

2.2 表面粗糙度控制技術(shù)

（1）工作輥加工方法。冷軋過程中，鋼帶表面的粗糙度也是產(chǎn)品質(zhì)量評估的一個重要方面，其粗糙度大小是由工作輥表面粗糙度和表面微觀結(jié)構(gòu)所決定的。通常情況下，軋輥表面要經(jīng)由毛化處理來使得其表面微觀凸峰加以全面硬化，而鋼帶表面的硬度相對偏小。而從理論分析的角度來看，只要冷軋過程中的軋制力足夠大，就可以使得軋輥表面微觀結(jié)構(gòu)、鋼帶的表面粗糙度都達到相應(yīng)的要求。

根據(jù)復(fù)印原理，如果要有效實現(xiàn)對鋼帶表面粗糙度的控制，可通過對軋輥表面粗糙度的控制來實現(xiàn)，在冷軋?zhí)幚硪院螅ぷ鬏伇砻嫖⒂^形態(tài)中的很大一部分都會直接復(fù)制給鋼帶表面。在生產(chǎn)領(lǐng)域，如果采用的是480mm輥徑冷軋作業(yè)時，對于壓下率有著嚴格的標準，只有當壓下率達到了70%時，才可能盡可能接近工作輥的表面粗糙度；而如果選用的是70mm輥徑的工作輥冷軋，其壓下率只需要達到20%，就可以使得其工作輥的粗糙度達到要求?，F(xiàn)階段的生產(chǎn)條件下，冷軋不銹鋼工作輥輥徑大多保持在50mm～80mm之間，由于到了最終的軋制環(huán)節(jié)，鋼帶的厚度異常小，給后續(xù)的壓下工序?qū)嵤砹艘欢ǖ碾y度，前幾道壓下量相對大一些，使得在軋輥表面的部分微觀幾何結(jié)構(gòu)可正常復(fù)制于鋼帶表面，而從整個生產(chǎn)工作流程來看，冷軋后最終的鋼帶表面粗糙度卻是由最后一道次精控工作輥表面儲粗糙度所決定的。因為工作輥表面粗糙度是影響鋼帶表面粗糙度的關(guān)鍵性因素，因此，在冷軋過程中，為使得冷軋鋼帶表面的粗糙度有所降低，在軋制過程中需進行磨輥工藝的全面優(yōu)化，經(jīng)由對工作輥表面粗糙度的科學控制，使得產(chǎn)品質(zhì)量得以提升[5]。在當下的技術(shù)發(fā)展條件下，針對工作輥加工流程，應(yīng)將其表面粗糙度控制在正常標準內(nèi)隨后開展拋光處理，并在拋光過程中注意拋光壓力的科學控制。

（2）軋制油分級凈化技術(shù)。在冷軋不銹鋼的生產(chǎn)環(huán)節(jié)，軋制油起著不可替代的作用，軋制油表現(xiàn)出良好的極壓性和潤滑性，這就使得經(jīng)由在相應(yīng)的軋制過程中，完全可以在鋼帶和軋輥表面形成耐壓、耐熱的潤滑膜，大大降低摩擦系數(shù)，提高軋制力，使得鋼帶形狀、厚度、平整度和光亮度均能夠達到相應(yīng)的標準。在軋制過程中，為提升軋制油的循環(huán)利用次數(shù)，大多數(shù)的專業(yè)設(shè)備中都配備有污油反沖洗過濾系統(tǒng)。但在生產(chǎn)過程中，反沖洗過濾系統(tǒng)自身的凈油能力十分有限，無法保持油泥分離的良好效果，大量污泥會在此條件下進入到凈油箱內(nèi)，在下一循環(huán)工作開展時，這些污泥在濾網(wǎng)上大量堆積，大大縮短了濾網(wǎng)使用壽命。而每次的濾芯更換時的成本投資非常高，可能會導(dǎo)致企業(yè)存在巨大的經(jīng)濟損失。

為解決冷軋過程中所出現(xiàn)的這一問題，在當前的市場上逐步出現(xiàn)了軋制油分級凈化技術(shù)，經(jīng)由這一技術(shù)的科學應(yīng)用，使得軋制油潔凈度得以顯著提高。反沖洗過濾系統(tǒng)內(nèi)存在有多個過濾缸的配置，且在每個過濾缸內(nèi)都有4層濾網(wǎng)，每層濾網(wǎng)內(nèi)都包含了很多的濾芯。在軋制工序?qū)嵤┲校塾拖鋬?nèi)的油直接進入到了過濾缸內(nèi)，在長達幾個小時的過濾處理后，過濾出來的清潔軋制油直接進入到了凈油箱內(nèi)，借助于高壓氣體，也就可以對濾芯加以反復(fù)沖洗，隨后含油污泥陸續(xù)進入到了分級沉淀罐內(nèi)，在強大的沉淀作用下，油泥分離效果相對良好，經(jīng)由相應(yīng)的調(diào)查，污泥凈化率相對較高。

2.3 厚度在線檢測實時調(diào)控技術(shù)

冷軋不銹鋼生產(chǎn)過程中，對厚度的調(diào)節(jié)和控制也極為重要，為保障良好的控制效果，往往要借助于厚度自動控制系統(tǒng)來完成，這一系統(tǒng)的控制過程具有一定的自動化和智能化特點，可在軋制過程中實現(xiàn)動態(tài)化監(jiān)控，使得板厚、板形的調(diào)節(jié)能力得以增強。在自動厚度控制系統(tǒng)中包含有測厚儀、電氣控制裝置、矯正厚度偏差的執(zhí)行機構(gòu)，在該系統(tǒng)負責進行相應(yīng)的厚度監(jiān)測和調(diào)節(jié)的過程中，測厚儀負責對帶材厚度加以連續(xù)的監(jiān)測，且所監(jiān)測到的數(shù)值也可以實時在存儲在對應(yīng)的模塊中，與此同時，也可以將偏差信號快速輸入到電氣控制裝置內(nèi)。在電氣控制裝置中的對應(yīng)模塊可快速進行偏差信號的進一步處理，隨后在得到對應(yīng)的處理結(jié)果后，由指令執(zhí)行機構(gòu)來進行對應(yīng)的厚度控制。

3 結(jié)語

當下的冶金行業(yè)發(fā)展中，軋制工藝的發(fā)展迅猛，新型軋制工藝的出現(xiàn)克服了傳統(tǒng)工藝所存在的諸多不足，在給生產(chǎn)提供了技術(shù)和工藝支持的前提下，也保障了產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量，給企業(yè)創(chuàng)造了巨大的發(fā)展?jié)摿?。未來隨著軋制生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展，行業(yè)將朝著現(xiàn)代化的方向邁進。