热卷箱技术在热轧带钢生产中的应用与发展

梁荣军

【摘 要】随着热轧钢卷箱生产技术的推广和应用，热卷箱的生产工艺也在不断的发展和完善。热卷箱从第一代带芯棒的热卷箱逐渐发展到第二代无芯棒的热卷箱，第三代无芯棒带保温板的热卷箱。

【关键词】热卷箱；带钢；热连轧；

本文详细分析了热卷箱技术在热轧机中的应用和发展，热卷箱结构和操作设备。提出了热卷箱的技术特点，指出了热卷箱使用中应注意的问题。

一、热卷箱工作方式

1.卷取方式。热卷箱各部件处于准备状态位置：各侧导板打开到准备位置，输入辊、导辊、底辊升起，开卷臂处于准备位置，芯轴缩回，弯曲辊辊缝设定好，拨卷器处于下降位置，各辊子沿卷取方向运转。首先，带坯经输入辊进入到弯曲辊间。通过撞击下弯曲辊，上弯曲辊间的护板、上弯曲辊，带坯头部弯曲向下继续前进，撞击到导辊上，完成带坯的头部弯曲。由于撞击到导辊后，带坯头部运行受阻，而后续部分仍继续向前运行，于是，头部以后的部分通过弯曲辊以带坯头部为枢轴运转，其弯曲表面与导辊接触，并对坯头部进行绕卷，完成了卷心的成形过程。此后，带坯在导辊与底辊所构成的“篮筐”中运转。随着卷径的增大，上弯曲辊上升，钢卷的重心也逐渐前移，同时，导辊上升前移，与钢卷保持低压力接触，底辊逐渐下落，保持与带卷接触。随着带卷重心的继续前移、下降，完全落到两个底辊上，导辊不再前移。此时，卷取即将完成，剩余的带尾在带卷直径、卷取速度等因素共同影响下，尾部停在距卷心向下15°位置上，完成尾部定位。然后，芯轴插入带卷内径，开卷臂落下，钎头插入带卷与尾部的间隙，并向下压平带坯头部，底辊、夹送辊、工作辊道沿开卷方向运转。当带坯头部通过夹送辊，夹送辊落下，矫直带坯头部，送入精轧机组。

2.直通方式。在直通情况下，输入辊、导辊、底辊均处于水平状态，即轧件可以不进入弯曲辊卷取，而是由输入辊直接引向精轧机组，这种直接通过热卷箱的特点，具有在任何时间内均可转为不用热卷箱卷取的灵活性。同时，不影响轧机的轧制节奏。

二、热卷箱的技术特点

1.缩短延伸辊道长度。当带坯在粗轧机最后一道次轧制未完时，其头部进入热卷箱开始进行卷取，并以带卷形式存放于热卷箱处，使带坯长度受延伸辊道长度的限制减少，即在单位宽度卷重相同条件下，使用热卷箱可缩短粗轧机后延伸辊道长度约25000mm，随着延伸辊道长度的减短，主轧跨、主电室等厂房相应减短，从而降低了建设投资。换言之，在热轧旧厂改造时，利用热卷箱可以在不延长延伸辊道的条件下增加产品单位宽度卷重，从而提高产量。

2.提高带坯温度，降低带坯头、尾温差。由于热卷箱将带坯卷取成钢卷，带坯的热辐射面积大幅度减少，从而使带坯的温降速度大幅度下降；另外，在热卷箱的卷取和开卷过程中，带坯的头、尾调换了方向，使带坯在轧制过程中进一步减小了头尾温差。

3.实现精轧机组等温恒速轧制，提高带钢质量和成材率。由于卷取后的中间带坯头尾温差小，不必要求精轧机为保证终轧温度所采用的升速轧制，即采用热卷箱后，精轧机可以采用恒速轧制。精轧机组采用恒速轧制和带坯温度的均匀性，保证了更为稳定的轧制条件，有助于沿带钢全长方向上保持恒定的带钢板形、改善沿带钢全长方向机械性能的均匀性、提高产品尺寸精度；另外，带坯的温度均匀性和恒速轧制允许带坯头部进入精轧机的温度较低，有利于改善产品表面质量。升速后带钢尾端的最大精轧速度是决定输出辊道长度的一个重要因素，采用恒速轧制就为缩短输出辊道的长度提供了可能性。使用热卷箱不仅减小了中间坯的头尾温差。并且使用热卷箱后上下表面发生变化，其上下表面温差减小，轧制过程中产生的二次氧化铁皮剥落效果特别明显，其未剥落的氧化铁皮较疏松，经精除鳞，表面质量大为改观。

4.降低主电机功率和减少精轧机架数。中间带坯由热卷箱卷取后进行保温，开卷后进入精轧机的温度较高，金属变形抗力相对较小；精轧机采用恒速轧制，最大轧制速度相对较低（与不带热卷箱相比）。变形抗力和轧制速度是影响主电机功率最大的两个因素，因此在产品大致相同的条件下，采用热卷箱的精轧机主电机功率可以降低。由于采用热卷箱保温，中间坯厚度可以减薄，从而降低精轧机轧制负荷。以上两个因素为减少精轧机架数或生产不锈钢、高强度钢产品创造了条件。对于不锈钢（300系列）生产，由于不锈钢加热温度不宜过高（边裂），轧制过程中变形抗力较高，特别是不锈钢在980℃以下其变形抗力会急剧上升，因此在生产不锈钢过程中要保持精轧入口温度在1040℃左右，使用热卷箱对生产不锈钢极为有利，特别是在生产2.0×1250×L极限规格优势更明显。

5.提高成材率。当精轧机、卷取机等后部工序出故障时，在粗轧机正在轧制的板坯可以继续进行，并在热卷箱卷取、存放，保温时间可以达到10 min，为后部故障工序的处理赢得了时间，避免了因后部工序微小故障而导致下一块带坯作废。为了进一步提高成材率，可在轧线旁设置保温炉。当后部工序发生较大故障，处理时间较长时，可将卷取成钢卷的带坯装入保温炉内进行保温、加热，故障处理完毕后，再将钢卷吊至轧线进行开卷、轧制。生产实践证明在轧线旁设置了保温炉，对挽救带坯发挥了较大作用。

6.降低能耗由于帶坯经热卷箱卷取后的保温效果比较好，加热炉相应可以降低出炉温度，在节约燃料的同时也减少了氧化铁皮的产生；带坯头尾温差小，精轧机采用恒速轧制，减少了轧机电机功率的付出，根据波鸿厂的计算和实际统计资料，采用热卷箱可节约精轧机电耗10%。

三、热卷箱技术在热连轧厂的应用和发展

根据热卷箱技术特点，热卷箱在热连轧厂主要应用于以下几个方面：增大产品卷重、扩大产品范围，适用于旧厂改造，热卷箱的技术基本上是围绕着提高带坯温度和温度均匀性进行完善和发展的：第二代无芯轴热卷箱与第一代带芯轴热卷箱相比，根据实验资料，2000 mm宽的带卷在卷取30s、开卷120 s条件下，带芯轴热卷箱内卷温度下降51.4℃，而无芯轴热卷箱内卷温度下降5.6℃，减少了90%；第三代无芯轴、带隔热板热卷箱与第二代热卷箱相比，进一步提高了带坯边部温度的均匀性。热卷箱目前使用中的注意事项。（1）开卷时1#CR的开卷角度设计参数需结合现场情况不断优化，如果不合理经常会出现开卷后出现头部翘头，无法正常进入夹送辊。（2）热卷箱各设备的速度控制程序必须根据实际卷形情况不断调整，如果不理想将出现整体热卷较松，尾部经常跑偏，无法正常开卷。（3）由于热卷箱各动作完全采用模拟计算和HMD检测相结合来进行控制，对于HMD的维护要求较高，同时该环境较为恶劣，因此HMD故障而导致废钢的情况时有发生，必须加强维护。（4）生产不锈钢和生产碳钢的弯曲辊辊缝、速度控制、尾部定位各不相同，在生产实践中必须摸索相关数据逐渐分开控制，将会对热卷箱的稳定使用带来方便。（5）卷取的卷形、内径在生产过程中必须重点进行跟踪和控制。调整不理想将造成内径减小，止推销动作不正常引起双层剪切，椭圆卷、钩形卷、松卷将造成钢卷开卷跑偏等现象。（2）划伤是热卷箱的一大缺陷，为了有效地改善、减轻划伤，其开卷臂的控制时序、开卷臂压力设定、铲头的形式及维护必须不断完善。

总之，自20世纪70年代热卷箱问世以来，近30年来，热轧钢卷技术不断改进和发展，在热轧机生产中发挥着越来越重要的作用。

参考文献：

[1]王凤，探讨热卷箱技术在热轧带钢生产中的应用.2018.

[2]李丹阳，浅谈热卷箱技术在热轧带钢生产中的应用与发展.2017

（作者单位：宝钢集团新疆八一钢铁有限公司）