现代短流程冷轧薄带钢联合生产体系简介

    正像经验表明的那样，根据生产的产品种类及数量，碳钢冷轧薄带钢产品联合生产体系可含不同的轧制及轧后加工设备。因此，冷轧薄带钢产品联合生产体系有小型、中型及大型之分。
    小型联合生产体系的设计生产规模由数万吨至10-30万t/a不等。这种小型联合生产体系一般有单机架可逆式轧机一座(很少两座)及完成最低限度所需各种下游作业用的设备(除鳞，退火，涂保护层，剪切等设备)。各项轧后预加工可以在下游厂，也可在别的工厂进行。
    中型联合生产体系的生产能力在80-100至150-200万t/a之间。这是一种专业化联合生产体系，装有一台工作机架数量为4-6架(近年来为5-6架)的现代连续式轧机以及除鳞、退火、平整、剪头尾、涂保护层、横切及包装等各种设备。不久前，这种体系曾是最为流行的和主要的冷轧带钢产品联合生产体系。
    大型联合生产体系规模最大，可年产冷轧薄带钢200-400万t。这种大规模联合生产体系是名符其实的联合企业，由更完备的各种设备组成：有辊身长1700-2420mm工作机架5-6架，各种
    作业，例如除鳞??冷轧，冷轧??退火??平整等都不间断地进行。这样，不但能提高生产能力，而且还可保证更好的产品质量，更长的设备使用寿命，因而保证更高的生产效率。
    根据以上所述，可得出结论：截至目前尚未创建出年产冷轧薄带钢产品10-30至80-100万t的联合生产体系(或最佳设计方案)。靠增加小型联合生产体系单机架可逆式轧机机架数，或靠中型联合体系采用技术性能较低连续式轧机解决此问题不是合理的。这是因为前者所轧带纲精度较差，钢消耗系数较高及逆轧效率较低；而后者单位投资及单位生产费用都相当高。但实际上很需要有这样规模的联合生产体系(即所谓的短流程联合生产体系)来生产各种冷轧薄带钢，这样的联合生产体系便于运作，能更灵活、更有效地适应市场需要，而其产品能成功地与大、中型联合生产体系产品竞争。
    目前国外正在创建规模为年产500-100万t冷轧薄带钢的现代短流程联合生产体系。创建这种短流程联合体系的合理性是绝对与采用产量相同及可生产较薄热轧带钢(1.2-1.8nlm)CSP薄板坯连铸连轧机组这一事实相关联的。在冷轧机上用厚度较小的热轧带钢作原料，自然需用的机架(道次)数就少，能达到更高的生产能力可生产出更薄的冷轧带钢。这些确实都是很重要的因素，但并非是创建这样的冷轧薄带钢联合生产体系的唯一理由。
    目前，为生产冷轧薄带钢开发生产规模为10-30至80-100万t/a短流程联合生产体系的基本框架工艺中，正在创建高产单机架或双机架可逆式冷轧机(即CCM一紧凑式冷轧机)的方向上探索最佳技术方案。由于热轧带钢带卷单位重量增至20-28t/m以及由于传动电机特性提高(这可缩短逆转时的加速及制动时间)、轧制速度加快到20-25m/s和轧机装有工艺参数高效调控系统，可逆式冷轧薄带钢轧机已具备提高其生产能力的各种有利条件。此外，实现上述各项措施还可减少轧钢生产废料(头尾剪切)，提高产品质量(首先是尺寸精度)及改进可逆式轧机生产技术经济指标。
    高产可逆式冷轧薄带钢轧机的产品，按质量及价格这两个尺度衡量完全有竞争力。1997-1998年美国投产的头一批这类轧机运转经验就可证明这一点。首套1625高产单机架可逆式轧机建于美国纽柯公司希克曼钢厂。其设计年产量为93.6万t冷轧薄带钢(80万t为普通冷轧薄带，13.6万t为光轧冷轧薄带)。首套1875双机架可逆式轧机目前正在Steel Dynamics公司的一家钢厂顺利运转。此轧机装有四辊式机架，可用22.5m/s的速度车L制0.38-2.18mm厚的冷轧薄带钢，其所用的半成品原料是CSP生产厂供给的2.03-3.96mm厚热轧带钢。该冷轧机产量在100万t/s，由四人操作。
    特别值得注意的CCM双机架可逆式冷轧机。这种轧机的设备组成包括两座可逆式四辊机架，两台卷取机及一台开卷机。这种轧机既可采用一般的连续轧制，也可采用可逆轧制。前者用一个道次完成轧制。可逆轧制则是用两个道次、三个道次或更多道次完成轧制。同时，在完成最后一个道次的最后一座机架上可以采用辊身直径较小及表面糙度不同的工作辊，从而可轧制更薄的冷轧带钢或规定表面糙度的冷轧薄带钢。
    然而，目前尚无双机架可逆式冷轧机生产能力方面的资料。这样就很难与其它冷轧机进行对比来评价各种条件，例如与连续式冷轧机及单机架可逆式冷轧机进行这方面的对比。为获得这方面资料，本文将各种冷轧机的小时生产能力作了对比研究。这些轧机是：双机架可逆式冷轧机，单机架可逆式冷轧机及这样一些连续式冷轧机；1700四机架连续式轧机，1200、1700、2030五机架连续式轧机及1400六机架连续式轧机。在研究中，可逆式及连续式轧机的轧辊辊身长度、原料热轧带钢及成品冷轧带钢厚度、压下制度、轧制速度及其它技术条件取为相同。在此基础上计算了上述每种冷轧机最大或最优速度轧制下的小时生产能力。单机架及双机架可逆式轧机的最大轧制速度为25m/s。所以选用此法，是因为此方法考虑了可逆式轧机及连续式轧机基本工艺参数及技术性能对生产能力的影响，以及该方法能十分准确预测小时生产能力。
    从研究可以得知，单机架可逆式冷轧机及双机架可逆式冷轧机的相对小时生产能力分别是1200、1400、1700及2030连续式冷轧机的19%-28%及43%-65%，而且较低的数字对应着较多的机架数。例如，1400双机架可逆式冷轧机的小时生产能力为1400连续式六机架轧机的48%-50%，或为1700连续式四机架冷轧机的60%-65%。同时还应指出的是，可逆式冷轧机的单位相对小时生产能力(一座机架的小时生产能力)总是高于连续式轧机一座机架的单位相对小时生产能力；而且双机架可逆式冷轧机的这一指标要比单机架可逆式冷轧机的高得多。这说明，随着可逆式轧机机架数的增加，道次数在减少，因而轧制一卷带钢时的加速及制动时间也随之变少。
    促使可逆式冷轧机相对小时生产能力或单位相对小时生产能力提高的另一因素是：与连续轧制相比，可逆轧制能为更充分、更合理利用机械及电气设备创造条件。以六机架连续式冷轧机生产断面尺寸为0.18x 855mm超薄带钢为例就足以说明这一点。此时所用1400轧机每座机架的设计轧制力为20MN，所配传动电机容量NдB=6400kW。技术上的限制是最后一座机架的轧制功率-0.92。同时头座机架的传动电机是以发电机的方式运转，而2-4号机架的传动电机负荷为47%-60%。在用1400双机架可逆式冷轧机轧制断面尺寸为0.18x855mm超薄冷轧带钢时仅靠改变轧制速度制度就可将头两个道次轧制速度提高50%-100%。实际上这可使传动电机负荷达到 100%，保证38.5%的相对小时生产能力，尽管此时最大轧制速度(25m/s)比连续式六机架冷轧机轧制速度(33m/s)低24%。实际上，可为1400双机架可逆式冷轧机制定出更合理的张拉制度以及轧制变形制度以及速度制度，使其机械及电气设备充分而均匀地承担负荷，达到最高的相对小时生产能力。
    最后，连续式五机架轧机的许多轧制制度在双机架可逆式轧机上可以用两个、而不是用三个道次来完成。这样就可使其相对小时生产能力从43%?48%提高到54%-63%。
    从研究所获数据可以得出这样结论：高速双机架可逆式冷轧机的生产能力可达到多机架连续式冷轧机生产能力的48%-65%。此外，双机架可逆式冷轧机具有操作灵活及轧制工艺力大的特点。因此可将这种高产双机架可逆式冷轧机推荐为生产规模为数十万到100万t/a、生产各种冷轧薄带及超薄带钢的最佳生产体系。
    作为1200(1400)轧机(可逆式)及平整轧机的工作机架，合理的选择是采用工作辊直径为400-460mm的现代四辊式机架，配以工作辊轴向串辊装置及可在轧制中对轧辊外形施加有效作用的装置。此外，短流程联合生产体系的各种设备必需配备必要的控制仪表装置及自动化系统，用来调整技术参数及进行过程控制。
    上述短流程联合生产体系用于生产厚度为0.15-0.25mm单轧超薄冷轧带钢、最小厚度为0.10-0.12mm双轧超薄冷轧带钢以及厚度为0.35-0.50mm冷轧薄带钢。在采用最大轧制速度为 25m/s、辊身长1200mm的轧机时，随产品品种的不同此联合生产体系的生产能力可变化于25-30万t/a超薄带钢(其中5万t为双轧超薄带钢)与60-65万t/a之间(其中10万t超薄带钢，包括5万t双轧超薄带钢)。而在采用1400轧机的联合生产体系时，生产能力分别提高到30-35至70-80万t/a。
    如果用短流程联合生产体系生产厚0.35-2.0mm、宽1000-1500-1700-1850mm冷轧薄带钢，则双机架可逆式轧机装用1700-2000四辊式机架。这时平整机可为单机架机，不设镀锡及镀铬 机组。这样的联合生产体系生产能力可达到60-120万t/a。
    通过连续式、单机架与双机架可逆式冷轧机小时生产能力的对比研究，可以确认双机架可逆式冷轧机具有操作灵活、轧制工艺技术条件广泛及相对生产能力高(达多机架连续式冷轧机生产能力的48%-65%)等突出优点。因此可将此轧制工艺推荐为短流程联合生产体系中生产冷轧超薄带钢及薄带钢的最佳方案。