安钢第二炼轧厂3500MM炉卷轧机卷筒国产化设计与应用
安钢炉卷轧机工艺技术简介
安钢炉卷轧机工艺技术简介¹欧阳瑜侯斌李力(安阳钢铁股份有限公司)摘要对现代炉卷轧机装备、设备布置、生产工艺情况进行了分析,介绍了安钢炉卷轧机生产线的工艺布置方案、产品定位和生产线主要设备。
关键词炉卷轧机产品定位工艺布置THE INTRODUOTION ABOUT ANGANG STEC KEL MILL PRODUCTIONLINE.S PROCESS TEC HNIC IANOuyang Yu Hou Bin Li Li(Anyang Iron&Steel Group Co.,Ltd)ABSTRACT The equip ment、general layout and process abou t the modern Steckel mill has been discussed.This paper has In-troduced the Anyang iron&steel company.s Steckel mill production line general layou t、product mix and the main eq uipments.KEY WORDS Steckel mill Product mi x General layout0前言安阳钢铁股份有限公司目前正在建设一条集炼钢、炉外精炼、连铸和轧钢四位于一体的具有当今世界先进水平的炉卷轧机生产线,设计年产110万吨中厚钢板。
该工程分两期进行建设,一期工程预计2005年底投产,主要建设内容有炼钢连铸、加热炉、炉卷轧机和精整线,建成后将主要生产单张板材;二期增建一台地下卷取机和一条钢板横切机组,建成后将具有同时生产钢卷和横切钢板的能力。
1炉卷轧机生产工艺简介世界上第一台炉卷轧机于20世纪30年代在美国出现,由于使用了具有保温作用的卷取炉,减少了轧制过程中轧件的温降,在生产变形抗力大的钢种时具有一定的优势,最初主要用于生产不锈钢等钢种。
安钢炉卷轧机卷轧张力控制
绍 了 变 频 器 带 速 度 限 制 功 能 的转 矩 控 制 功 能 。实 际 生 产 运 行 表 明 ， 轧 张 力 稳 定 ， 行 可 靠 。 卷 运
（ ８Ｓ ｃｎ ｔｅｍａ ｉｇ ＆ Ｒｏｌｎ ａ ｔ Ａｎ ａ ｇ Ｉｏ ＆ Ｓｔｅ ． ｄ， ｙ ｎ ５ ０ ４， ｅ ａ Ｃ ｉ ａ ｅｏ ｄ Ｓ ｅ ｌ ｋｎ ｌｉ ｇ Ｐｌ ｎ ， ｙ ｎ ｒｎ ｅｌＣｏ Ｌｔ Ａｎ ａ ｇ ４ ５ ０ Ｈ ｎ ｎ， ｈ ｎ ）
Ａ ｂ ｔ ａ ｔ：ｎ ｔ ｔ ｃ ｌｍ ｉｌｔ ｎｓｏ ｏｎ ｒ ｌ ｔ ｅ ｈｅｓ ｒｐ ｔ ｎｓｏ ｏｎ ｔ ｎｔｉ ｐ ｎｄ ｄ ｕｐｏ ｃ ｕ ａ ｙｏｆ ｓｒ ｃ Ｉ ｈｅｓ ｅ ｋｅ ｌ ｅ ｉｎ ｃ ｔ ｏ ，ｏ ｋｅ ｐ ｔ ｔ ｉ ｅ ｉｎ ｃ ｓ ａ ｓｄｅ ｅ ｅ ｎａ ｃ ｒ ｃ
关 键 词 ： 卷 轧 机 ； 力 控 制 ； 力损 失 ； 矩 炉 张 张 转
中图 分 类 号 ： ＴＭ９ １ ２ 文献 标 识 码 ： Ｂ
Ｔｅ ｉ ｎ Ｃｏ ｒ ｌｏ ｎｓｏ ｎｔｏ ｆＡＮ ＧＡＮＧ ｔ ｃ ｌＭ ｉｌ Ｓ ｅ ｋｅ ｌ
ＦＥＮ Ｇ Ｃｈｕａ — ｎｇ ｎ ｂｉ
穿 带长度 一 定 。卷 取 一 圈后 ， 动系 统 由速度 控 传
机 为单机 架 ４辊 可逆 轧 机 ， ４辊 轧 机 的两侧 布 在
置 了 ２个 卷取 炉 ， 主 要 作用 为 在 可 逆 卷取 轧 制 其 过程 中 ， 轧件 进 行 保 温 。每 个 炉 子 中都有 一 个 对
安钢3500mm炉卷轧机高压水粗除鳞系统问题分析
精炼一连铸一轧钢”四位一体 的短流程生产线 ，投 产 于 ２０ ０５年 ｌ 月 ， ０ 设计 能力 ｌ０万 ｔ ， 料 尺寸 ： ｌ ／ 坯 年 １０Ｘ １Ｏ ５ ６ ０～３ ５ ８ ０～１０ ０ ２ ０Ｘ６ ０ ８０ ｍｍ，产 品规 格 ：
４５～ ０Ｘ１０ ． ５ ６ ０～３ ５ ６ ０ ２ ０× ０ ０—１ ０ ０ ｍ， 品钢 种 ： ８０ｍ 产
安钢 ３０ ｍ 炉卷 生产 线高 压水 粗 除鳞 系统 主 ５０ ｍ 要 由泵 站 、高压 水输 送 管路 、高 压水 控 制 阀组 、预 充 水控 制 阀组 、粗 除 鳞箱 等 几部 分构 成 。其 中 ，粗 除鳞箱 中有 ２ 套 喷射集 管 ，用 一备 一 。每套 喷射 系 统 分 为上 下 集管 分 别 喷射 钢 板 上表 面 和 下表 面 ，上
１ 前 言
中若 不 能有 效 清 除 ，会 产 生表 面质 量 缺陷 ，严 重 时 会 影 响使 用 。所 以 ，为 满足 用户 对 钢板 表 面质 量和 表 面 粗糙 度 越来 越 高 的要 求 ，在 轧 制过 程 中必 须进
安钢 ３０ｒ 炉卷轧 机生产 线是 一条集 “ 钢一 ５０ ｍ ａ 炼
专钢 拔
Ｃｌ Ｅ Ｎ０Ｌ Ｙ ＳＣ Ｔ ＣＨ ＯＧ
安钢 ３ ０ ｒｍ 炉卷 轧机高压水粗 除鳞 系统 问题分 析 ５０ ａ
裴 学智 徐筱 芗 詹建标
（ 安阳钢铁股份有限公 司）
摘
要 本文介绍 了安钢炉卷轧机粗除鳞高压水系统的基本原理及主要参数， 并着重分析实用的解决方案 ，并取得很好 的使用效果 ，为高强度级别 的钢板产品开发奠
行除鳞 ，目 前应用最广泛的是高压水除鳞方式 。 ２ 高 压水 粗除 鳞原理 及主 要参 数
低 合金 高强 度钢 板 、管 线钢 、船板 、压 力 容器 板 、 低 碳贝 氏体 钢板 、桥 梁 钢板 、高层 建筑 钢 板等 。该 生 产线 的投 产 ，为安 钢 中厚板 产 品的 品种 开发 、产
我国现有中厚板及炉卷轧机基本情况统计表
180
完工
合计
2007年
1360
1
舞钢
河南
4100mm轧机
2007年5月
2000-3800
120
完工
2
马钢
安徽
2300/2300轧机改造为2500
2007年1月
1500-2300
120
完工
3
三钢
福建
3000mm中板轧机
2007年一季度
100
完工
4
湘钢
湖南
3500mm中厚板轧机二期
2007年
120
完工
2
营口中板
辽宁
增产
2006年1月
1800-2200
40
完工
3
太钢临汾
山西
3300mm中板轧机改造
2006年2月
1400-2000
20
完工
4
新余钢铁
江西
3800毫米重式四辊轧机
2006年2月
2000-3500
100
完工
5
西城钢铁
江苏
3000mm四辊轧机
2006年3月
1000-1800
100
完工
江西
2400/2500双机架(3+4辊)轧机
5-25
1400-2000
100
28
新余钢铁
江西
3800毫米宽厚板工程
6-100
2000-3500
100
29
春冶钢铁
上海
2350mm中板生产线
5-20
1400-1800
100
原浦钢生产线
30
宝钢股份
安钢炉卷机组轧钢计划的分析与改进
文 章编 号 ：０ ２ １７ （０ ２ ０ — ０ ７ ０ １０ — ７ ９ ２ １ ）３ ０ ３ — ３
安 钢 炉 卷 机 组 轧 钢 计 划 的分 析 与 改 进
口 张济涛 孙延斌
摘
李卫 东 樊建 刚
要： 结合安钢炉卷机组 的生产现状及生产 中出现的一些问题 ， 从轧钢计划 的单元编排着手 ， 针对
１双加 热炉能力不平衡 ．
示。其中 ｌ 加热炉加热能力强 、 装炉面积大， 且对装炉
坯料规格无太 多限制 ， 在生产中担负着主要的加热任
务。２ 加热炉加热能力低 ， 且对坯料规格要求较细， 在生
产中主要是弥补单炉加热能力的不足， 以保证轧制节奏
为更好地发挥轧机的生产能力 ， 安钢决定在炉卷轧
流畅性和满足离线钢板处理能力是轧制计划编排时需 要考虑的两个因素。
订单的完成质量。
，—— — —— —— ——— —— 、
， —— — ——。— —— — —— —
１ 伸 道 卜 冷 长 ｌ－ ｌ延 辊 【． 缓 切 Ｉ一 …一 … …－ ＇ － ．
’’
（ 度＞ ０ ｌ（ 度＞０ ｌ 厚 １ ）ｌ ０ 厚 ５】
式（ ） 厶为轧制长度， １中： 厶为坯料长度 ， 为坯料宽
度， 为轧制 目 标厚度 ， 为轧制宽度 ， 为金属损失补 偿率。
４ 精整工序多， ． 环节复杂
炉卷产线的精整工序包括 了火切 、 、 探伤 圆盘剪切 边、 取样、 横剪 、 修磨 、 冷矫、 打号及跺板入库等多个环 节， 各工序之间频繁穿插着钢板的离线或在线（ 如图２
、
安钢炉卷生产工艺及问题分析
安钢炉卷轧机生产线的平面布置如图 １ 所示。其主
炉卷轧机辊系弹性变形与应用研究_王道远
图 3 不同轧制力下辊间压扁 1—单位轧制力 10. 71kN /mm; 2—单位轧制力
12. 5kN /mm; 3—单位轧制力 13. 57kN /mm
随着轧制力的增加 ,整个辊缝形状也变得不 平缓 ;辊间压扁在没有弯辊力的条件下中间部分 更加的凸起 ,辊间压扁因此变得更加不均匀 ,因 此需要采用合适的弯辊力 。 3. 3 弯辊力对辊系变形的影响
炉卷轧机辊系有限元分 析中 , 必须 对工 作 辊 /支撑辊之间的接触问题进行处理 。由于在接 触区 ,其边界条件即力或位移均是未知量 ,这类 问题在有限元分析中属于状态非线性问题 。根 据辊系受力与变形的特点 ,本文采用 ANSYS提供 的面对 面 柔 性 接 触 处 理 [ 15 ] , 接 触 单 元 对 选 用 TARGE170与 CONTA173。为了保证接触问题求 解时的收敛性 ,要对接触问题的解法 、法向接触 刚度 、渗透量及载荷步等有关控制参数进行合理 设置 。ANSYS软件在处理接触问题时默认的法 向接触刚度因子 FKN = 1. 0,接触表面渗透量的 大小取决于接触刚度 ,过大的接触刚度可能会引 起总刚度矩阵病态 ,一般应选取大的接触刚度以 保证接触渗透小到可以接受 ,但如接触刚度过小 则对计算精度产生影响 。本文采用的渗透量容 差系 数 FTLON = 0. 1, 初 始 靠 近 因 子 ICONT = 0. 76074E - 2,采用增广拉格朗日法求解 。在分 析时应检查接触状态 ,检查目标面和接触面的法 向是否正确等 ,以保证能得到准确的收敛结果 。
图 4 不同弯辊力下辊间压扁曲线 1—FW = 0; 2—FW = 400kN; 3—FW = 800kN
由图 4可以看出在不同的弯辊力条件下的 辊间压扁 。无弯辊力时 ,压扁量中间最大 ,辊间 压扁从中间到两边大致呈二次分布 ,沿着辊身方 向逐渐减小 ,在边部压扁量最小 。随着弯辊力的
安钢3500mm炉卷轧机5mm薄规格生产实践
第25卷总第100期2019年第3期特钢技术Special Steel TechnologyVol.25(100)2019.No.3DIO:DOI:10.16683/KI.ISSN1674-0971.2019.3043前言安钢3500mm炉卷机组宽厚板生产线投产于2005年，为全套意大利达涅利公司引进生产线。
3500mm炉卷轧机为单机架，前后各设置一个卷取炉，轧机具备液压厚度自动控制、自动弯辊、轧辊热凸度等多项先进技术，主导产品包括高强板、管线钢、容器板、桥梁板等8大品种。
目前宽厚板主要是生产厚度8mm以上的钢板，更薄的钢板在生产过程中极易出现板形、轧废等质量问题，生产稳定性差、轧成率低，成本高，批量生产能力较弱。
安钢炉卷产线2010成功开发厚度6mm薄规格，并形成批量、稳定生产能力。
但是厚度5mm的开发长期得不到突破，主要原因为：轧制近末道次时，钢板头部和尾部温差大，对应轧制力波动大，造成板形差，出现甩尾挂框、边浪等现象，甚至轧废。
本文针对厚度5mm薄规格生产中的主要问题，从计划编排、坯料准备、加热制度、压下规程设定、板形控制等方面进行攻关，成功开发出5mm薄规格钢板，生产稳定、质量良好，热轧、切边状态交货的5mm×2500mm的单轧钢板，厚度偏差执行N 类公差，实际厚度4.75mm，实际宽度2510mm，钢板平直，无浪形，无镰刀弯，无斜切,各项指标均满足GB/T709标准要求。
1生产工艺优化1.1生产计划编排厚度5mm薄规格是炉卷轧机生产的极限规格，轧制后期的板形控制对于生产的稳定性极其重要，良好的轧制计划对于创造良好的板形提供有利条件。
轧制计划编排需要重点关注轧辊热凸度的建立及规格的良好过渡。
通常，工作辊的轧制吨位在3000t左右，使用前期，辊型凸度较大且不稳定，使用后期，随着轧辊磨损增大，凸度增加，同时边部减薄严重，对于板形控制不利。
因此，5mm薄规格生产宜安排在工作辊的中前期，即在轧制吨位500t~1200t时进行轧制，轧前采用厚度8mm规格材安钢3500mm炉卷轧机5mm薄规格生产实践娄军魁饶静潘宋军（安阳钢铁股份集团公司，河南安阳455004）摘要：针对安钢3500mm炉卷轧机薄规格生产中存在的主要问题，从计划编排、坯料准备、加热制度、压下规程设定、板形控制等方面进行控制和改进，成功开发出厚度5mm薄规格钢板，生产稳定、质量良好，满足用户要求。
3500mm炉卷轧机支承辊断裂原因分析
通过对不同断 口的观察 与分析 ， 几乎所有断 口都起源于碳化物与夹杂的聚集区。即起源于低 倍 下 肉眼可 见 的 白色 斑点状 及 网状偏 析 。 由于 白
色 斑点 状及 网状 偏 析 是 由颗粒 状 碳 化 物 及 炉渣 、
（ １ ） 碳化物分布不均匀。主要 体现在低倍下 的 白色斑点 状偏 析及 网状偏 析 。这是 原始 铸锭 在
打 碎形成 弥 散分 布 ， 严 重 割 裂 了金 属 基 体 的连 续 性， 降 低 了合 金 强度 与塑 韧性 ， 并 产 生 应 力集 中 ， 从 而导致 事 故辊萌 生 断裂源 。 无论 是 裂纹 源区 ， 还是裂 纹 扩展 区 ， 断 口形貌 均 以解理 脆性 断 裂 为 主 ， 表 明该 事 故 辊 系 典 型脆
凝 固过 程 中受钢 的冶 炼 质 量 、 浇 注条 件 及 冷 却 结 晶特 点共 同影 响 的结 果 。原始 铸锭组 织 中存在 严 重 的碳 化物 分 布不 均 匀 ， 锻 造 及 锻后 退 火 又 不 充
低熔点夹杂 、 氧化物等组成的集合体 ， 造成合金塑 韧性极度降低 ， 并产生应力集中， 促成裂纹萌生。 尤 其是 处
锭 在浇 注时 形成 翻皮 ， 内部 夹 杂及 碳 化 物 聚集 非
分， 使碳化物不均匀现象未能得到有效改善。正
是 由于碳化 物不 均 匀 ， 也 造 成 了基 体 组 织 品粒 大 小 分布 不均 匀 ， 尤 其是 贫碳 区容 易产生 过热 ， 形 成
粗 大组 织 。
常严重。翻皮在锻造过程 中没有被压合 ， 夹杂物 及 碳化 物聚集 也 未在 锻造及 锻后 热处理 过程 中被
《 大型铸 锻件》
ＨＥＡＶＹ ＣＡＳ ＴＩ ＮＧ ＡＮＤ ＦＯＲＧＩ ＮＧ
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
安钢第二炼轧厂3500MM炉卷轧机卷筒国产化设计与应用朱龙
【摘要】详细阐述安铜3500mm炉卷轧机卷取炉进口铸造卷筒使用现状和失效分析，并设计新型焊接卷筒，提高使用寿命，降低备件成本。
【期刊名称】《中国新技术新产品》
【年(卷),期】2011(000)022
【总页数】1页(P157-157)
【关键词】3500mm炉卷轧机;进口铸造卷筒;失效分析;焊接卷筒
【作者】朱龙
【作者单位】安阳钢铁股份公司第二炼轧厂,河南安阳455004
【正文语种】中文
【中图分类】TG23
前言
安阳钢铁公司第二炼轧厂2005年10月投产一条3500mm炉卷轧机生产线，在轧机两侧配置了机前和机后两座卷取炉，卷筒采用国外进口件，价值650万元。
使用3-6个月时间，卷筒表面开始出现严重裂纹失效现象，沿卷筒穿带槽口产生大尺寸贯穿性裂纹，并逐步向两侧延伸发展（见图一、图二）。
后来通过与山东烟台蓝鲸金属修复有限公司的合作，对产生裂纹失效的卷筒进行焊接修复，修复后的卷筒使用效果，在此基础上对卷筒的制作工艺进行重新设计，改变制作工艺，生产
出焊接卷筒，不仅大大提高了使用寿命，降低成本消耗，而且开创了卷筒制造新工艺，使卷筒备件国产化，取得了显著的效果。
图一1＃卷筒窗口南端裂纹
图二 1＃卷筒窗口北端裂纹1卷取炉的结构及工作原理
卷取炉主要作用是在中厚板、钢带的可逆轧制过程中，对轧件进行卷取、保温，保证带钢头、尾部的终轧温度，而且还能够降低轧辊的损耗，以保证产品的最终质量。
该生产线采用的卷取炉形式为底部封闭式，卷取炉内直径为1900mm的中空合金钢卷筒，能够承受的额定温度为1100℃。
卷筒上带有槽口，用于咬入带钢的前端，带钢通过台式倾动板导入槽口，然后在轧制过程中带钢绕着卷筒进行卷取，带钢在卷取过程中会产生张力，目的是要消除带钢松弛以防止带钢在卷入第一圈时被扯出卷筒的狭槽。
卷取炉内安装有烧嘴，可使炉内温度保持在一定的范围内，但卷取炉只能起到保温作用，而不具有对带钢进行加热的功能。
2 卷筒存在的问题及分析
2.1 存在问题
该卷筒直径1900mm，长5230mm，材质ASTM A297HK25（奥氏体耐热钢），属于特大型铸件，截面构造变化复杂，如此大尺寸的卷筒采用整体模型一次铸造在同类设备中极为少见。
经过使用发现：在很短的时间内即出现严重的大尺寸贯穿性裂纹而造成破坏性失效，表现为典型的脆性断裂特征。
2.2 分析
经北京科技大学材料学院进行的扫描电镜及能谱分析初步结果显示，在卷筒断口处晶界合金偏析严重，断口形貌为沿晶断裂的热疲劳裂纹，且铸态组织特别粗大。
图三粗大晶粒及裂纹沿晶断裂
图四粗大晶粒和沿晶裂纹扩展
按照材料断裂理论分析，疲劳断裂分为两个阶段即裂纹的萌生和裂纹的发展，由于铸造卷筒本体大量存在裂纹，也即省略了第一阶段，而筒体材料的脆性特征也大大加快了裂纹的发展速度。
铸造卷筒母体材料的晶界异相和成分偏析是导致晶界脆化的内在因素，是导致卷筒大断面沿晶断裂的主因。
铸造卷筒整体铸造后必须以及其缓慢的速度冷却，又无法再次进行高温固溶处理，所以晶界异相的产生也就无法避免。
3 焊接卷筒的材料设计
选择焊接卷筒的设想由于铸造卷筒的早期失效主要是无法实现高温固溶处理，加之由于二炼轧在线炉卷辊筒系国外厂家独家生产，极其高昂的价格和低寿命使设备运行成本居高不下，因此，我们大胆尝试焊接卷筒，以铸造卷筒为基础雏形，根据焊接工艺的特点重新进行设计。
3.1 基本钢种的选定
基本钢种的选定主要考虑：1、工况条件对热疲劳性能的影响；2、制作过程的工
艺性；3、市场采购机会。
依据上述原则焊接卷筒拟采用310S（国产牌号为
0Cr25Ni20）
3.2 含碳量的选定及微量元素的作用
310S的含碳量为0.04%,而铸造卷筒的含碳量达0.16%以上。
低的含碳量有利于
阻止晶界在高温下导致的合金扩散和富集，从而强化高温应力疲劳强度；添加的铌、铝、氮等微量元素可进一步改善高温热疲劳性能。
3.3 经过固溶处理的锻造和轧制材料的断裂韧性
高温固溶处理是保证310S耐热钢性能的极为重要的工艺保证。
为此进行的对比试验显示出令人信服的实验结果：1、所选310S锻造和轧制钢材在炉卷条件下具备
良好的热疲劳抗力，无初时裂纹缺陷，并且具有优良的强韧配合；2、在炉卷条件下长期服役也不会产生内部组织变化和晶界脆化；3、在长期使用后还具备良好的
焊接性能，为以后的修复提供了必要的技术准备。
4 结构设计和强度校核
4.1 结构强度设计的基本构想
由于铸造卷筒的早期失效主要是材料热处理工艺的无法实现造成的，所以在焊接卷筒结构强度设计时以铸造卷筒为参照系，在结构形式上参考了飞机和潜艇的龙骨框架结构，从而增强焊接卷筒的抗冲击载荷能力，如图三所示。
图五焊接卷筒龙骨架结构示意图
4.2 整体强度分析与校核
强度的分析与校核由东北大学机械学院用现有最流行强度计算软件进行，主要使用第四强度理论的有限元法进行运算，换算为强度系数之比达到了1.21,基本实现了预定强度目标。
材料加权分析及性价比预期
在焊接卷筒结构强度增加的基础上，由于大量采用了轧板及无缝钢管，其综合强度的增加十分显著。
虽然高温强度参数缺失，但依据常温强度的计算仅材料的重新选择所获得的强度系数便可达1.5以上.如此焊接卷筒和铸造卷筒的强度比便达到1.71，即便考虑到高温的影响，这样一个结果也符合改造的预期。
再加上热轧材料的无缺口效应，其服役使用周期将达到可靠实用的程度。
焊接卷筒的设计寿命为：保质期一年，免维护使用两年，修复使用五年。
5 生产应用
焊接卷筒2010年1月上线使用，在使用中基本参数正常，运转平稳，一个月后开盖检查，表面完好，经测量卷筒本身没有发生变形；表明焊接卷筒的刚度和强度达到了设计要求。