鑫科1000mm铜板带可逆热轧生产线

2014-11-06贾锋

冶金设备 2014年1期

贾锋

（大连华锐重工集团股份有限公司设计研究院辽宁大连 116013）

1 概况

鑫科1000mm铜板带可逆热轧生产线于2014年建成投产，设计年产量为4万t，主要产品为铜及铜合金（C11000、C10200、C26000、C26800、C27000、C19210、C19400等）。该生产线除加热炉外，其余设备设计、制造及技术全部由大连华锐重工集团股份有限公司负责。

2 设备组成及技术参数

1000mm铜板带可逆热轧生产线为单机架可逆式轧制，卷取方式为无芯卷取。全线主要设备有：1台步进式加热炉、1架二辊可逆热轧机、2台轧边机、2台导尺、1套快冷装置、1套冷却装置、1架液压剪、1台无芯卷取机。

1000mm铜板带可逆热轧生产线平面布置见图1，原料及产品参数见表1，设备主要参数见表2。

3 工艺流程简述

1000mm铜板带可逆热轧生产线工艺流程见图2。经检查合格无缺陷的铸坯，由吊车吊运至入炉装置，然后由入炉装置运送至加热炉加热。铸坯在炉内均匀加热后（温度为78 0～98 0℃），由加热炉出料装置将铸坯放在受料辊道上。

表1 原料及产品参数表

表2 设备主要参数表

图1 1000mm铜板带可逆热轧生产线平面布置图

铸坯出炉后，受料辊道、输入辊道及工作辊道启动，将铸坯送到轧机入口侧。当对中检测元件检测到铸坯到达后发出指令，辊道停止运转，入口侧导尺工作，将铸坯进行导正后，导尺退回至后极限位置。此时，轧机以咬入速度运行、电动压下装置按轧制规程要求预设辊缝，入口侧轧边机和导尺（按工艺要求）根据来料宽度设定开口度，出口侧导尺和出口轧边机为最大开度位置，轧辊及接轴处于平衡状态。之后，入口运输辊道及工作辊道按工艺要求的速度启动将铸坯送往轧机，轧边机首先咬住铸坯并协助送料，轧机咬住铸坯并对其进行轧制。

铸坯咬入轧机后，轧机逐渐升速至要求的轧制速度进行稳定轧制。当入口侧检测元件发现铸坯尾部离开时，轧机降速进行甩尾轧制，在铸坯离开轧机后主传动电动机停止，并将铸坯停在出口侧辊道上，完成第一道次轧制。此时，轧机电动压下装置启动，摆好第二道次轧制的辊缝，入口侧轧边机和导尺打开至最大位置，出口侧轧边机和导尺摆好开口度，准备就绪后，主电动机反向启动至咬入速度。

出口侧输出辊道和工作辊道反向启动至要求速度将轧件送向轧机，轧边机首先咬住铸坯并协助送料，轧机咬住铸坯并对其进行轧制。

轧件咬入轧机后，轧机逐渐升速至要求的轧制速度进行稳定轧制，当出口侧检测元件发现轧件尾部离开时，轧机降速进行甩尾轧制，当轧件离开轧机后主传动电动机停止，并将铸坯停在入口侧辊道上完成第二道次轧制。

第三道次同第一道次，第四道次同第二道次，依此类推，直至将轧件轧制到产品要求厚度的成品。

根据轧制工艺的要求，针对不同材质的铜轧件，对需要淬火的材料在最后一道次轧制的同时，由快冷装置对轧件进行在线淬火。

无淬火要求的轧件轧制成要求的厚度（14～17mm）时，由出口侧辊道运送至冷却装置，对带材进行冷却，使之温度降至60℃以下，经液压剪切头尾后，由无芯卷取机进行卷取，最后由天车卸卷、打捆、吊入成品库。

图2 1000mm铜板带可逆热轧生产线工艺流程

4 主要设备特点

4.1 二辊可逆热轧机

1000mm二辊可逆热轧机主要由以下几部分组成：机架装配、工作辊系、压下装置、主传动装置、上工作辊平衡装置、接轴托架、轴端卡板、盒式冷却、平台及排烟罩等。二辊可逆轧机的作用是在热状态下，将一定厚度（180～250mm）的铸坯，经若干道次轧制后，生产出要求厚度的带材。

机架装配是1000mm二辊可逆热轧机的骨架，是其他部件的承重装置，同时也承受轧制过程中的轧制力。机架装配由操作侧牌坊、传动侧牌坊、底座、上横梁、滑板、换辊轨道等部分组成。牌坊为高刚度闭式铸钢结构，两侧牌坊与底座、上横梁连成一体，牌坊窗口内侧安装有滑板，用来使轧辊装配在牌坊内定位和滑动，牌坊底部装有换辊轨道，用来更换轧辊时支撑辊系。

工作辊系分为上、下工作辊装配，轴承座采用铸钢件。辊系主要由轧辊、轴承座、导板、滑板、深沟球轴承、双列圆锥轴承、四列圆柱滚子轴承等组成。四列圆柱滚子轴承用来承受轧制力，双列圆锥滚子轴承承受轴向力，深沟球轴承用来将传动侧轴承座在工作辊上定位。

压下装置由压下电动机、压下减速机、压下螺丝、压下螺母、轴承盒、制动器等组成，压下减速机形式是圆柱齿轮带动蜗轮蜗杆机构，通过蜗轮内部的花键带动压下螺丝旋转，由压下螺丝与压下螺母的螺纹副实现升降运动。

主传动装置由电动机、联轴器、减速机、万向联轴器、接轴平衡等部分组成。减速机为复合式减速机，可实现对上下工作的单独驱动。接轴平衡用来对万向联轴器的重量进行平衡。

上工作辊平衡装置由平衡缸、锁架、平衡梁等部分组成，用来消除从轧辊辊颈到压下螺母之间所有的间隙，如轧辊轴承处、螺丝端部与球面垫间、压下螺丝与压下螺母间的间隙等，减小轧件咬入时的冲击载荷。平衡梁为焊接结构，设有锁架，用来防止平衡缸旋转。

接轴托架主要由底座、托架及油缸等组成，用于在换辊时托住万向接轴及轴套，使新辊方便装入。油缸及托架安装在底座上，底座与牌坊把合，托架在液压缸的作用下可实现对接轴轴套的夹紧与松开。

轴端卡板由卡板、液压缸和支座等组成，用来对轧辊进行轴向定位，工作时关闭，换辊时打开。卡板在液压缸的作用下可实现打开与关闭。

4.2 轧边机

轧边机由机架、轧边辊装配、传动装置等组成，位于轧机机架辊与工作辊道之间，机架与二辊轧机牌坊相连。轧边机作用是对板坯侧边进行轧制，能调节带材的宽度规格，获得宽度均匀、边缘整齐的带材，降低金属的消耗系数，同时使板坯对准轧制线。根据工艺要求可使用不同辊面的轧边辊，轧边辊轴承采用双列圆锥滚子轴承，轴承润滑采用干油润滑，机架为铸钢件；传动装置包括传动电机、减速机、传动轴等部分，减速机采用硬齿面齿轮传动，电机尾部安装有编码器，以测量轧边辊的速度；传动轴采用万向接轴，可在一定范围内摆动。轧边辊的侧压装置为液压式，压下量控制及开口度显示均通过内置于侧压缸的位移传感器测量。

4.3 导尺

导尺由传动装置、同步轴、导板、立导辊等部分组成，位于轧机工作辊道上，作用是按轧制工艺要求将轧件对准轧制中心线。导尺传动装置形式为齿轮齿条结构，在液压缸的驱动下使传动侧及操作侧导板同时相向或背离轧制中心线运动，从而对轧件进行对中。导尺两个齿轮经同步轴连接，使两侧同步工作。导尺采用压力控制，当液压缸压力达到设定值时，即认为轧件已经对中，此时，发出指令，液压缸活塞缩回，导板打开。

4.4 快冷装置和冷却装置

快冷装置由上喷淋装置、下喷淋装置、翻转装置、侧喷装置、空气吹扫装置等组成，其作用是通过大量呈层流状的水，冲刷铜带上下表面，在较大接触面积上与热铜带进行充分地热交换，让铜带在规定的时间内对带材进行快速冷却（淬火），使带材的温度由700℃降至300℃以下，完成淬火工序。快冷装置采用上下喷淋的方式，分段进行快速冷却（淬火），最大限度地提高冷却效果。为了便于生产和维护，上喷淋装置采用可摆动的形式，工作时，上集管水平位于辊道正上方，对带材进行快速冷却（淬火）。当快速冷却（淬火）不工作、辊道检修或处理事故时，可用液压缸将上喷淋装置向斜后方旋转50°，将上集管组移出辊道外，方便吊车操作。快速冷却（淬火）装置共分6段，粗调4段，精调2段。快速冷却（淬火）效果控制的好坏，对热铜带的金相组织和各种机械性能起着决定性的作用。快速冷却（淬火）的每一段后面设有一组侧喷水，覆盖整个铜带宽度，用以将已经与铜带进行过热交换的热水冲掉，以免影响下一段冷却效果。在整个快速冷却（淬火）段的前后各设有一排吹扫空气，用以将水雾吹除，保证层流段前后检测仪表或热金属检测器的正常工作。快速冷却（淬火）的冷却水由高位水箱供给，设定水箱水面标高＋7m，水箱作成圆形，全长20m，贮水量约60m3。水箱下设有低位通长大直径水管（Φ600mm左右），以减少层流水的压力或水量分布不匀，各集管从大直径水管中引出，上集管每段制作成一个焊接管式组件，两端用旋转接头与进水管相通。快速冷却（淬火）装置中还包括两个气罐，一个供前后吹扫用气，一个供气动柜控制薄膜阀的开闭。

冷却装置结构组成、工作原理与快冷装置相同。冷却装置共分4段，水箱全长10m，贮水量约40m3。

4.5 液压剪

液压剪位于冷却装置之后，无芯卷取机之前，由上刀架、下刀架、下梁、导柱、左机架、右机架、液压缸等部分组成，其作用是剪切带材在轧制过程中开裂的头部和尾部，当轧制过程出现事故时，兼做事故剪。液压剪上剪刃固定在上刀架上，下剪刃固定在下刀架上，液压缸活塞杆与下刀架连接，缸体摆轴与下梁连接，上刀架、下刀架、下梁通过导柱联接，形成一个矩形框架，可以在机架内滑动。当液压剪剪切时，液压缸进油，活塞杆伸出使上刀架、导柱及下梁向下运动到上刀架极限位置停止，此时，液压缸继续进油，活塞杆推动下刀架向上运行，上下两剪刃重合，完成剪切工作。

4.6 无芯卷取机

无芯卷取机由卷取机机架、弯曲辊、夹送辊、导板、万向接轴、分配箱、减速机和电机等部分组成，作用是将冷却后的铜带卷成铜卷，卷取方式为无芯卷取。卷取机机架为焊接结构，用于承受其他部件的重量，同时也承受卷取过程中产生的力。夹送辊、弯曲辊开口度分别由液压缸控制，缸体内设位移传感器进行位置检测。无芯卷取机主电机为一台直流电机，经减速机减速后，由分配箱分配、通过万向接轴连接驱动上下夹送辊和三个弯曲辊。卷取机出卷位置设有侧挡板，分别由两侧的液压缸驱动，可以在卷取时对铜卷端面进行夹紧，控制成品卷塔形在合格范围之内。

5 新技术的应用

鑫科1000mm铜板带可逆热轧生产线应用了5项可靠的新技术。

1）轧机采用全液压AGC压下，液压缸采用位移传感器对走行距离进行检测，液压压力检测采用压力传感器以及压力继电器。配有液压微调系统，具有自动位置控制、恒压控制、压力补偿、过载保护、卡坯卸载等功能。

2）轧机传动控制方面，角度检测采用绝对值编码器，电机做闭环控制采用增量型编码器。

3）采用高温计对轧制温度进行在线检测，轧件跟踪采用对射式激光检测器以及压力传感器检测。

4）轧辊冷却采用盒式分段冷却，盒式冷却装置安装在上工作辊的两侧，主要由快换接头、冷却盒、喷嘴、压辊等组成，可绕安装在轴承座上的轴转动，压辊在盒式冷却装置重力作用下压紧在轧辊上，使冷却盒在不同辊径下都能紧靠轧辊，将冷却后的乳化液收集起来。盒式冷却可根据控制要求在上工作辊辊身方向实现分段冷却，并对冷却液进行回收，减少带材温降，提高成品质量。

5）快冷装置及冷却装置采用层流冷却，具有在线淬火、冷却功能。根据带材的组织性能要求，选择所需的冷却曲线和带材温度分布曲线，根据材质和带材的厚度进行冷却，对带材的温度进行动态调整控制和补偿。