賈 鋒

（大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司設(shè)計(jì)研究院 遼寧大連 116013）

1 概況

鑫科1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線于2014年建成投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為4萬(wàn)t，主要產(chǎn)品為銅及銅合金（C11000、C10200、C26000、C26800、C27000、C19210、C19400等）。該生產(chǎn)線除加熱爐外，其余設(shè)備設(shè)計(jì)、制造及技術(shù)全部由大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司負(fù)責(zé)。

2 設(shè)備組成及技術(shù)參數(shù)

1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線為單機(jī)架可逆式軋制，卷取方式為無(wú)芯卷取。全線主要設(shè)備有：1臺(tái)步進(jìn)式加熱爐、1架二輥可逆熱軋機(jī)、2臺(tái)軋邊機(jī)、2臺(tái)導(dǎo)尺、1套快冷裝置、1套冷卻裝置、1架液壓剪、1臺(tái)無(wú)芯卷取機(jī)。

1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線平面布置見(jiàn)圖1，原料及產(chǎn)品參數(shù)見(jiàn)表1，設(shè)備主要參數(shù)見(jiàn)表2。

3 工藝流程簡(jiǎn)述

1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線工藝流程見(jiàn)圖2。經(jīng)檢查合格無(wú)缺陷的鑄坯，由吊車(chē)吊運(yùn)至入爐裝置，然后由入爐裝置運(yùn)送至加熱爐加熱。鑄坯在爐內(nèi)均勻加熱后（溫度為78 0～98 0℃），由加熱爐出料裝置將鑄坯放在受料輥道上。

表1 原料及產(chǎn)品參數(shù)表

表2 設(shè)備主要參數(shù)表

圖1 1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線平面布置圖

鑄坯出爐后，受料輥道、輸入輥道及工作輥道啟動(dòng)，將鑄坯送到軋機(jī)入口側(cè)。當(dāng)對(duì)中檢測(cè)元件檢測(cè)到鑄坯到達(dá)后發(fā)出指令，輥道停止運(yùn)轉(zhuǎn)，入口側(cè)導(dǎo)尺工作，將鑄坯進(jìn)行導(dǎo)正后，導(dǎo)尺退回至后極限位置。此時(shí)，軋機(jī)以咬入速度運(yùn)行、電動(dòng)壓下裝置按軋制規(guī)程要求預(yù)設(shè)輥縫，入口側(cè)軋邊機(jī)和導(dǎo)尺（按工藝要求）根據(jù)來(lái)料寬度設(shè)定開(kāi)口度，出口側(cè)導(dǎo)尺和出口軋邊機(jī)為最大開(kāi)度位置，軋輥及接軸處于平衡狀態(tài)。之后，入口運(yùn)輸輥道及工作輥道按工藝要求的速度啟動(dòng)將鑄坯送往軋機(jī)，軋邊機(jī)首先咬住鑄坯并協(xié)助送料，軋機(jī)咬住鑄坯并對(duì)其進(jìn)行軋制。

鑄坯咬入軋機(jī)后，軋機(jī)逐漸升速至要求的軋制速度進(jìn)行穩(wěn)定軋制。當(dāng)入口側(cè)檢測(cè)元件發(fā)現(xiàn)鑄坯尾部離開(kāi)時(shí)，軋機(jī)降速進(jìn)行甩尾軋制，在鑄坯離開(kāi)軋機(jī)后主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止，并將鑄坯停在出口側(cè)輥道上，完成第一道次軋制。此時(shí)，軋機(jī)電動(dòng)壓下裝置啟動(dòng)，擺好第二道次軋制的輥縫，入口側(cè)軋邊機(jī)和導(dǎo)尺打開(kāi)至最大位置，出口側(cè)軋邊機(jī)和導(dǎo)尺擺好開(kāi)口度，準(zhǔn)備就緒后，主電動(dòng)機(jī)反向啟動(dòng)至咬入速度。

出口側(cè)輸出輥道和工作輥道反向啟動(dòng)至要求速度將軋件送向軋機(jī)，軋邊機(jī)首先咬住鑄坯并協(xié)助送料，軋機(jī)咬住鑄坯并對(duì)其進(jìn)行軋制。

軋件咬入軋機(jī)后，軋機(jī)逐漸升速至要求的軋制速度進(jìn)行穩(wěn)定軋制，當(dāng)出口側(cè)檢測(cè)元件發(fā)現(xiàn)軋件尾部離開(kāi)時(shí)，軋機(jī)降速進(jìn)行甩尾軋制，當(dāng)軋件離開(kāi)軋機(jī)后主傳動(dòng)電動(dòng)機(jī)停止，并將鑄坯停在入口側(cè)輥道上完成第二道次軋制。

第三道次同第一道次，第四道次同第二道次，依此類(lèi)推，直至將軋件軋制到產(chǎn)品要求厚度的成品。

根據(jù)軋制工藝的要求，針對(duì)不同材質(zhì)的銅軋件，對(duì)需要淬火的材料在最后一道次軋制的同時(shí)，由快冷裝置對(duì)軋件進(jìn)行在線淬火。

無(wú)淬火要求的軋件軋制成要求的厚度（14～17mm）時(shí)，由出口側(cè)輥道運(yùn)送至冷卻裝置，對(duì)帶材進(jìn)行冷卻，使之溫度降至60℃以下，經(jīng)液壓剪切頭尾后，由無(wú)芯卷取機(jī)進(jìn)行卷取，最后由天車(chē)卸卷、打捆、吊入成品庫(kù)。

圖2 1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線工藝流程

4 主要設(shè)備特點(diǎn)

4.1 二輥可逆熱軋機(jī)

1000mm二輥可逆熱軋機(jī)主要由以下幾部分組成：機(jī)架裝配、工作輥系、壓下裝置、主傳動(dòng)裝置、上工作輥平衡裝置、接軸托架、軸端卡板、盒式冷卻、平臺(tái)及排煙罩等。二輥可逆軋機(jī)的作用是在熱狀態(tài)下，將一定厚度（180～250mm）的鑄坯，經(jīng)若干道次軋制后，生產(chǎn)出要求厚度的帶材。

機(jī)架裝配是1000mm二輥可逆熱軋機(jī)的骨架，是其他部件的承重裝置，同時(shí)也承受軋制過(guò)程中的軋制力。機(jī)架裝配由操作側(cè)牌坊、傳動(dòng)側(cè)牌坊、底座、上橫梁、滑板、換輥軌道等部分組成。牌坊為高剛度閉式鑄鋼結(jié)構(gòu)，兩側(cè)牌坊與底座、上橫梁連成一體，牌坊窗口內(nèi)側(cè)安裝有滑板，用來(lái)使軋輥裝配在牌坊內(nèi)定位和滑動(dòng)，牌坊底部裝有換輥軌道，用來(lái)更換軋輥時(shí)支撐輥系。

工作輥系分為上、下工作輥裝配，軸承座采用鑄鋼件。輥系主要由軋輥、軸承座、導(dǎo)板、滑板、深溝球軸承、雙列圓錐軸承、四列圓柱滾子軸承等組成。四列圓柱滾子軸承用來(lái)承受軋制力，雙列圓錐滾子軸承承受軸向力，深溝球軸承用來(lái)將傳動(dòng)側(cè)軸承座在工作輥上定位。

壓下裝置由壓下電動(dòng)機(jī)、壓下減速機(jī)、壓下螺絲、壓下螺母、軸承盒、制動(dòng)器等組成，壓下減速機(jī)形式是圓柱齒輪帶動(dòng)蝸輪蝸桿機(jī)構(gòu)，通過(guò)蝸輪內(nèi)部的花鍵帶動(dòng)壓下螺絲旋轉(zhuǎn)，由壓下螺絲與壓下螺母的螺紋副實(shí)現(xiàn)升降運(yùn)動(dòng)。

主傳動(dòng)裝置由電動(dòng)機(jī)、聯(lián)軸器、減速機(jī)、萬(wàn)向聯(lián)軸器、接軸平衡等部分組成。減速機(jī)為復(fù)合式減速機(jī)，可實(shí)現(xiàn)對(duì)上下工作的單獨(dú)驅(qū)動(dòng)。接軸平衡用來(lái)對(duì)萬(wàn)向聯(lián)軸器的重量進(jìn)行平衡。

上工作輥平衡裝置由平衡缸、鎖架、平衡梁等部分組成，用來(lái)消除從軋輥輥頸到壓下螺母之間所有的間隙，如軋輥軸承處、螺絲端部與球面墊間、壓下螺絲與壓下螺母間的間隙等，減小軋件咬入時(shí)的沖擊載荷。平衡梁為焊接結(jié)構(gòu)，設(shè)有鎖架，用來(lái)防止平衡缸旋轉(zhuǎn)。

接軸托架主要由底座、托架及油缸等組成，用于在換輥時(shí)托住萬(wàn)向接軸及軸套，使新輥方便裝入。油缸及托架安裝在底座上，底座與牌坊把合，托架在液壓缸的作用下可實(shí)現(xiàn)對(duì)接軸軸套的夾緊與松開(kāi)。

軸端卡板由卡板、液壓缸和支座等組成，用來(lái)對(duì)軋輥進(jìn)行軸向定位，工作時(shí)關(guān)閉，換輥時(shí)打開(kāi)?？ò逶谝簤焊椎淖饔孟驴蓪?shí)現(xiàn)打開(kāi)與關(guān)閉。

4.2 軋邊機(jī)

軋邊機(jī)由機(jī)架、軋邊輥裝配、傳動(dòng)裝置等組成，位于軋機(jī)機(jī)架輥與工作輥道之間，機(jī)架與二輥軋機(jī)牌坊相連。軋邊機(jī)作用是對(duì)板坯側(cè)邊進(jìn)行軋制，能調(diào)節(jié)帶材的寬度規(guī)格，獲得寬度均勻、邊緣整齊的帶材，降低金屬的消耗系數(shù)，同時(shí)使板坯對(duì)準(zhǔn)軋制線。根據(jù)工藝要求可使用不同輥面的軋邊輥，軋邊輥軸承采用雙列圓錐滾子軸承，軸承潤(rùn)滑采用干油潤(rùn)滑，機(jī)架為鑄鋼件；傳動(dòng)裝置包括傳動(dòng)電機(jī)、減速機(jī)、傳動(dòng)軸等部分，減速機(jī)采用硬齒面齒輪傳動(dòng)，電機(jī)尾部安裝有編碼器，以測(cè)量軋邊輥的速度；傳動(dòng)軸采用萬(wàn)向接軸，可在一定范圍內(nèi)擺動(dòng)。軋邊輥的側(cè)壓裝置為液壓式，壓下量控制及開(kāi)口度顯示均通過(guò)內(nèi)置于側(cè)壓缸的位移傳感器測(cè)量。

4.3 導(dǎo)尺

導(dǎo)尺由傳動(dòng)裝置、同步軸、導(dǎo)板、立導(dǎo)輥等部分組成，位于軋機(jī)工作輥道上，作用是按軋制工藝要求將軋件對(duì)準(zhǔn)軋制中心線。導(dǎo)尺傳動(dòng)裝置形式為齒輪齒條結(jié)構(gòu)，在液壓缸的驅(qū)動(dòng)下使傳動(dòng)側(cè)及操作側(cè)導(dǎo)板同時(shí)相向或背離軋制中心線運(yùn)動(dòng)，從而對(duì)軋件進(jìn)行對(duì)中。導(dǎo)尺兩個(gè)齒輪經(jīng)同步軸連接，使兩側(cè)同步工作。導(dǎo)尺采用壓力控制，當(dāng)液壓缸壓力達(dá)到設(shè)定值時(shí)，即認(rèn)為軋件已經(jīng)對(duì)中，此時(shí)，發(fā)出指令，液壓缸活塞縮回，導(dǎo)板打開(kāi)。

4.4 快冷裝置和冷卻裝置

快冷裝置由上噴淋裝置、下噴淋裝置、翻轉(zhuǎn)裝置、側(cè)噴裝置、空氣吹掃裝置等組成，其作用是通過(guò)大量呈層流狀的水，沖刷銅帶上下表面，在較大接觸面積上與熱銅帶進(jìn)行充分地?zé)峤粨Q，讓銅帶在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)對(duì)帶材進(jìn)行快速冷卻（淬火），使帶材的溫度由700℃降至300℃以下，完成淬火工序?？炖溲b置采用上下噴淋的方式，分段進(jìn)行快速冷卻（淬火），最大限度地提高冷卻效果。為了便于生產(chǎn)和維護(hù)，上噴淋裝置采用可擺動(dòng)的形式，工作時(shí)，上集管水平位于輥道正上方，對(duì)帶材進(jìn)行快速冷卻（淬火）。當(dāng)快速冷卻（淬火）不工作、輥道檢修或處理事故時(shí)，可用液壓缸將上噴淋裝置向斜后方旋轉(zhuǎn)50°，將上集管組移出輥道外，方便吊車(chē)操作?？焖倮鋮s（淬火）裝置共分6段，粗調(diào)4段，精調(diào)2段。快速冷卻（淬火）效果控制的好壞，對(duì)熱銅帶的金相組織和各種機(jī)械性能起著決定性的作用?？焖倮鋮s（淬火）的每一段后面設(shè)有一組側(cè)噴水，覆蓋整個(gè)銅帶寬度，用以將已經(jīng)與銅帶進(jìn)行過(guò)熱交換的熱水沖掉，以免影響下一段冷卻效果。在整個(gè)快速冷卻（淬火）段的前后各設(shè)有一排吹掃空氣，用以將水霧吹除，保證層流段前后檢測(cè)儀表或熱金屬檢測(cè)器的正常工作?？焖倮鋮s（淬火）的冷卻水由高位水箱供給，設(shè)定水箱水面標(biāo)高＋7m，水箱作成圓形，全長(zhǎng)20m，貯水量約60m3。水箱下設(shè)有低位通長(zhǎng)大直徑水管（Φ600mm左右），以減少層流水的壓力或水量分布不勻，各集管從大直徑水管中引出，上集管每段制作成一個(gè)焊接管式組件，兩端用旋轉(zhuǎn)接頭與進(jìn)水管相通?？焖倮鋮s（淬火）裝置中還包括兩個(gè)氣罐，一個(gè)供前后吹掃用氣，一個(gè)供氣動(dòng)柜控制薄膜閥的開(kāi)閉。

冷卻裝置結(jié)構(gòu)組成、工作原理與快冷裝置相同。冷卻裝置共分4段，水箱全長(zhǎng)10m，貯水量約40m3。

4.5 液壓剪

液壓剪位于冷卻裝置之后，無(wú)芯卷取機(jī)之前，由上刀架、下刀架、下梁、導(dǎo)柱、左機(jī)架、右機(jī)架、液壓缸等部分組成，其作用是剪切帶材在軋制過(guò)程中開(kāi)裂的頭部和尾部，當(dāng)軋制過(guò)程出現(xiàn)事故時(shí)，兼做事故剪。液壓剪上剪刃固定在上刀架上，下剪刃固定在下刀架上，液壓缸活塞桿與下刀架連接，缸體擺軸與下梁連接，上刀架、下刀架、下梁通過(guò)導(dǎo)柱聯(lián)接，形成一個(gè)矩形框架，可以在機(jī)架內(nèi)滑動(dòng)。當(dāng)液壓剪剪切時(shí)，液壓缸進(jìn)油，活塞桿伸出使上刀架、導(dǎo)柱及下梁向下運(yùn)動(dòng)到上刀架極限位置停止，此時(shí)，液壓缸繼續(xù)進(jìn)油，活塞桿推動(dòng)下刀架向上運(yùn)行，上下兩剪刃重合，完成剪切工作。

4.6 無(wú)芯卷取機(jī)

無(wú)芯卷取機(jī)由卷取機(jī)機(jī)架、彎曲輥、夾送輥、導(dǎo)板、萬(wàn)向接軸、分配箱、減速機(jī)和電機(jī)等部分組成，作用是將冷卻后的銅帶卷成銅卷，卷取方式為無(wú)芯卷取。卷取機(jī)機(jī)架為焊接結(jié)構(gòu)，用于承受其他部件的重量，同時(shí)也承受卷取過(guò)程中產(chǎn)生的力。夾送輥、彎曲輥開(kāi)口度分別由液壓缸控制，缸體內(nèi)設(shè)位移傳感器進(jìn)行位置檢測(cè)。無(wú)芯卷取機(jī)主電機(jī)為一臺(tái)直流電機(jī)，經(jīng)減速機(jī)減速后，由分配箱分配、通過(guò)萬(wàn)向接軸連接驅(qū)動(dòng)上下夾送輥和三個(gè)彎曲輥。卷取機(jī)出卷位置設(shè)有側(cè)擋板，分別由兩側(cè)的液壓缸驅(qū)動(dòng)，可以在卷取時(shí)對(duì)銅卷端面進(jìn)行夾緊，控制成品卷塔形在合格范圍之內(nèi)。

5 新技術(shù)的應(yīng)用

鑫科1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線應(yīng)用了5項(xiàng)可靠的新技術(shù)。

1）軋機(jī)采用全液壓AGC壓下，液壓缸采用位移傳感器對(duì)走行距離進(jìn)行檢測(cè)，液壓壓力檢測(cè)采用壓力傳感器以及壓力繼電器。配有液壓微調(diào)系統(tǒng)，具有自動(dòng)位置控制、恒壓控制、壓力補(bǔ)償、過(guò)載保護(hù)、卡坯卸載等功能。

2）軋機(jī)傳動(dòng)控制方面，角度檢測(cè)采用絕對(duì)值編碼器，電機(jī)做閉環(huán)控制采用增量型編碼器。

3）采用高溫計(jì)對(duì)軋制溫度進(jìn)行在線檢測(cè)，軋件跟蹤采用對(duì)射式激光檢測(cè)器以及壓力傳感器檢測(cè)。

4）軋輥冷卻采用盒式分段冷卻，盒式冷卻裝置安裝在上工作輥的兩側(cè)，主要由快換接頭、冷卻盒、噴嘴、壓輥等組成，可繞安裝在軸承座上的軸轉(zhuǎn)動(dòng)，壓輥在盒式冷卻裝置重力作用下壓緊在軋輥上，使冷卻盒在不同輥徑下都能緊靠軋輥，將冷卻后的乳化液收集起來(lái)。盒式冷卻可根據(jù)控制要求在上工作輥輥身方向?qū)崿F(xiàn)分段冷卻，并對(duì)冷卻液進(jìn)行回收，減少帶材溫降，提高成品質(zhì)量。

5）快冷裝置及冷卻裝置采用層流冷卻，具有在線淬火、冷卻功能。根據(jù)帶材的組織性能要求，選擇所需的冷卻曲線和帶材溫度分布曲線，根據(jù)材質(zhì)和帶材的厚度進(jìn)行冷卻，對(duì)帶材的溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整控制和補(bǔ)償。

6 結(jié)論

鑫科1000mm銅板帶可逆熱軋生產(chǎn)線具備世界先進(jìn)水平，采用了全液壓寬度和厚度控制技術(shù)、軋輥輥縫分段冷卻控制技術(shù)、無(wú)芯卷取技術(shù)等，經(jīng)運(yùn)行證明，產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)量均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。但是，通過(guò)投產(chǎn)運(yùn)行以來(lái)，存在許多不足之處尚需進(jìn)一步進(jìn)行完善和改進(jìn)。

［1］張虎.800mm銅板帶熱軋機(jī)主機(jī)的配置特點(diǎn)［J］.有色金屬加工，2011（4）.

［2］韓晨.國(guó)內(nèi)銅板帶生產(chǎn)技術(shù)與加工裝備現(xiàn)狀［J］.中國(guó)重型裝備，2012（1）.

［3］鄒家祥.軋鋼機(jī)械（3版）.北京：冶金工業(yè)出版社，2000.2.