连续轧制属于金属塑变成型，分为纵向轧制和横向轧制，是用轧机把金属辗轧成各种不同断面的板材、棒材或异形材的方法。连续轧制工艺于20 世纪90 年代末开始应用,但技术上仍需要进一步完善。
简介
连续轧制属于金属塑变成型，分为纵向轧制和横向轧制，是用轧机把金属辗轧成各种不同断面的板材、棒材或异形材的方法。利用
闪光焊接在行进中连续地连接多个高温钢片，并通过对该连续化的钢片进行轧制，制造棒钢、线材等的连续轧制技术。
连续轧制工艺于20 世纪90 年代末开始应用,但技术上仍需要进一步完善。EBROS 连续轧制工艺通过对焊将钢坯连接起来, 连续向轧制线供应原料, 其优点超出任何其他现有的长材轧制技术。
世界上第一套连续轧制生产线于1998 年在东京制钢公司成功投产, 以127 m / s 的速度轧制线材。之后, 又有5 条生产线相继在中国和欧洲建成。
连续轧制系统的关键优点在于:
①提高生产率;
②提高收得率(无切头、短尺等);
③减轻机械部件(轧辊、导卫、吐丝机等)损耗;
④增大盘卷质量并可灵活调整。
由此显著降低了运行成本。连续轧制技术根本改变了原有的处理单块钢坯的长材轧制概念。原有的轧制过程包括料头进入轧机、轧制、料尾离开轧机、等待下块钢坯的间隔等步骤, 并且基于这一工艺过程而设计出现有的设备和控制系统。
连续轧制工艺主要受两个因素的影响:轧辊磨损和温度差。为补偿轧辊磨损, 需要对辊缝进行微调, 并且要考虑到材料延展的变化、维持机架间张力的需要、单体机架过载的可能性等。而采用静态压力控制的机组预冷却可以使温度均匀化, 减小温度的循环波动。
连续轧制工艺应尽可能保持稳定, 以使精轧机获得稳定的工艺条件。为此在实际生产中需要补偿一些影响因素, 如:
①入口来料钢坯头、尾温度可能不一致;
②焊接工艺造成温差;
③毛刺修磨操作造成横截面规格的微小偏差。
此外, 成品盘卷质量不再受钢坯质量的限制,跟踪功能必须用于质量判定以及准确的盘卷质量控制。
连续轧制方式
锻压零件与轧制零件同属塑性成形范畴，但在成形方式上不同。锻压零件为整体，断续成形；轧制局部，连续成形。正是成形方式上的变化，给零件成形带来创新的进展。
轧制零件与锻压零件相比较，其优点为：因轧制是局部成形，工作载荷只有整体模锻的秘十分之一，因此设备小得多，造价低得多，模具寿命高得多；由于轧制是连续成形的，所以生产效率高而工作噪音小，加上进出料容易实现机械化、自动化操作，与
锻压比属无公害生产。其缺点是：模具复杂、尺寸大、设备通用性差、工艺调整难度大等。上述特点，决定零件轧制技术适合批量大的零件生产与专业化工厂的生产。
连续轧制是冶金轧制的创新领域，由于该工艺的效率很高，但通用性不强，所以在中小型特殊钢厂轧制专业化工厂，实现冶金产品深度加工是发展方向。轧制零件与锻压零件比较，其显著的优越性已大锻压方法生产机器零件，是机械加工的创新性发展。由于零件轧制形状各异也很大，需要投入更在的力量。
温度控制
在理想情况下所有材料应有相同的加热和轧制周期。采用钢坯对焊工艺的新轧机的工艺布置可能非常接近这一条件, 但对现有轧机而言, 钢坯头、尾离开加热炉和到达第一机架之间有很大的时间差。
在工艺过程中, 钢坯焊接时的热量使较短的钢坯温度上升, 而钢坯两侧的表面温度又因焊机水冷夹钳的接触而降低。
工艺目标是在精轧入口保证材料温度稳定和实现对温度的控制。
典型的轧机入口温度曲线。当材料到达精轧机组时, 温差因焊接而得到明显改善,但因工艺布置而造成的料头、料尾的温差可能依然存在, 形成实际温度曲线。
控制系统的基础是根据前面材料的温度曲线而相应采取呈镜像的冷却制度。采用一个学习系统来监控冷却区域的条件, 并优化冷却水的压力制度以达到稳态条件。
实际生产中, 由于初始温度相当不稳定, 温度偏差可以控制到±10 ℃。冷却系统分成沿轧机分布的3 段, 每段包括配备压力控制的冷却水管、隔水板和空气刮板以及均温段。
假定料头和料尾的初始温度差为40 ℃(头1040 ℃, 尾1000 ℃)。第一段补偿后温度差减小一半(头1 000 ℃, 尾980 ℃), 第二段完成最终温差补偿(头尾均为960 ℃), 第三段则达到精轧要求的温度(头尾均940 ℃)。
采用2根冷却水管的设计, 第一根为紊流型,能够使降温幅度达到50 ℃范围;第二根为压力型,控制更为敏感, 但冷却能力仅为一半左右。
规格控制
规格控制经常被认为只是调整辊缝和主要用于补偿轧辊磨损, 但还有其他因素也会影响到规格和形状的变化。另外, 传统轧机的辊缝调节是在钢坯间隔时进行的, 而连续轧制工艺需要为精轧机组配备在线调节系统。
在线辊缝调节设备安装在精轧机组或定径机组的所有机架上, 但只有在最后2个机架上才激活规格控制和辊缝自动调节。辊缝自动调节不仅对连续轧制有好处, 对传统轧制也能带来以下优点:
①缩短轧机设定时间;
②缩短轧机启动时间;
③补偿轧辊磨损。
精轧机架的设计采用液压预张紧系统, 以克服轧辊分离力并保持轧辊机构与调节楔形相接触,通过
液压马达驱动楔形机构而调节轧辊轴线。
这样可以进行非常精细的调节, 从而实现微米级辊缝控制。特殊材质的使用加上活动部件的表面处理, 使系统的机械效率得到提高。系统的控制基于同冷却系统相同的学习理念而不是基于简单的直接反馈控制。
线材的最大、最小直径和截面积被精轧机组后面的测量仪连续记录下来, 首先检查指标是否处于可接受的范围内, 如果不是, 则进行初步调整;然后, 监控一定时间段内形状和规格的变化趋势。这样, 根据直径与截面积的关系, 即可判定是否有必要对圆形或椭圆形孔型进行调整。
还检查调节的限度, 以确保单个机架不发生过载, 且机架间保持张力。调节后再检查新的规格参数, 以保证得到了正确结果。如果结果不正确, 则根据已采取的调节措施和效果而进行进一步补偿。
最终结果同样储存在系统中, 建立由措施和结果组成的学习数据库。考虑到各个机架彼此有差异, 对每个机架建立单独的针对性的学习系统, 而不是对整个机组建立一个普遍性的系统。
机架间的差异由以下原因造成:
①机架形状的差异;
②机械间隙的差异;
③摩擦性能的差异;
④轧辊直径的差异;
⑤孔型尺寸的差异。
盘卷质量优化
采用连续轧制工艺生产盘卷的主要考虑, 首先是跟踪盘卷的成分以获得准确的质量数据(1 个盘卷可能由不止1块钢坯产出), 其次是生产质量符合用户要求的盘卷。盘卷分段是在集卷箱中进行的, 根据给出的信号启动隔板机构, 将连续的线材分隔为不同的盘卷, 其下方的盘卷托板连同选择的盘卷随后下降, 在分段剪区域被切割成单卷。
分段剪包括3套活动剪刃, 其中一套将单股线材拉到3个固定的剪刃位置之一进行切割。这一设计可以确保线材可能落入的任何区域都被覆盖。完成切割后盘卷被移走, 分段剪缩回, 以便隔板机构打开使下一个盘卷落到下方的盘卷托板上。
由于随着材料的积蓄, 质量不断增加, 在盘卷托板的液压回路上布置了一个专门的减震系统, 以保证材料下落造成的压力处于可接受的程度。
采用的标准设备设计能够适应直径达25 mm的合金钢材料, 且操作周期时间仅为40 s 。质量优化是基于轧机物流和时间进行的。在许多轧机上,由于机组张力有变化和轧辊有效直径有偏差, 造成材料的实际精轧速度存在偏差。这些偏差可通过以下任一种方法而补偿:
①使用给定的精轧速度, 但根据实际盘卷质量和预计盘卷质量的历史数据比较而引入一个补偿因数;
②使用钢坯质量, 并测量轧制钢坯所耗时间。
首选第二种办法, 因为它只需要对
氧化铁皮损失进行很少量的补偿(钢坯对焊时只有很少量材料损失)。这时, 根据钢坯的质量和焊机记录的周期时间, 很容易计算出材料的物流量。
对第一个盘卷, 利用紧靠集卷箱入口处的一个线卷检测器来触发时间计量的起点。引入一个修正系数来补偿其与隔板机构间的距离。随后的盘卷按照时间和物流计算而切割, 精度达到25 kg 以内。
总结
连续轧制系统与传统工艺相比有众多优点, 特别是线材轧机, 温度控制、规格控制和卷重优化等技术更加提高了连续轧制技术的性能。
该技术方案已在中国邢台、芬兰福迪亚等样板厂得到成功应用, 并取得了降低生产成本、提高生产率、提高收得率、灵活调整盘卷质量等出色结果。