近年来，在工字钢以及型钢的生产方面开发出许多新技术，如近终形连铸、新型轧机机架以及新的孔型设计方法。然而小方坯以及大规格半成品的生产却很少引起生产者的关注，尽管这方面的生产者多于轨梁产品的生产者。在小规格特殊钢（ SBQ ）棒材的生产方面，做出了几点改进，如形变热处理轧制和在线热处理。因此，以下将对生产尺寸范围在50 ～200 mm 或更大规格的 SBQ 小方坯和半成品的设备进行讨论。对大多数 SBQ 生产者来说，保持并增强企业的竞争力是当务之急，这就要求其生产设施不仅要满足客户不断增加的产品要求，而且生产成本较低。

生产新思路有许多不同的轧制工艺可进行小方坯、半成品以及 SBQ 棒材的生产，如可逆式轧制和连续轧制。用于锻造业以及汽车行业的这些产品必须满足高质量标准，同时为提高竞争力必须降低生产成本。一般情况下，可逆式轧机用于大规格产品的生产，但是采用传统的可逆式轧机很难满足如此高的质量要求，因为其未配备精确的调整和控制系统。小规格尺寸正常情况下通过连轧机进行生产，质量方面的要求比较容易满足。如果要满足小公差要求，可添加定径机组实现。定径机组的采用尽管可扩大所生产的钢种范围以及产品尺寸范围，但其轧辊、导板以及轧机的更换造成成本大幅上扬。因此，特殊钢小方坯以及棒材的生产新思路必须满足以下要求：产品质量改善；自动化程度提高；灵活度增强；转换成本降低。通过引入新技术（机架采用新的布置方式）、液压调整以及自动化系统，半连续轧机可实现年产能70万 t SBQ 产品的构想。表1列出两种小方坯生产新思路：一是可逆式轧制；二是半连续轧制。

可逆式轧制可逆式轧机机架可沿轧制线进行移动，并配备了液压调整系统，该系统具备如下优势：精确调整；带负荷调整能力；尺寸自动控制（ AGC ）；过载保护；轧机机架零位调整和校验；减少维修。液压压下系统的优势已通过带钢热轧机和冷轧机以及型钢轧机的应用得到证实。该系统的引入使小方坯轧机也获得这些优势，而且，其采用固定轧制线的布置方式允许安装棒规，从而实现每道次后的产品尺寸测量，并把测量结果反馈给尺寸自动控制系统。为获得产品的小公差，必须极为重视轧辊的零位调整和校验。轧辊负载条件下，液压调整系统可实现轧辊接触，而且轧辊每次更换后，完成轧辊弹性模量的测量。采用该系统所获得的公差将优于目前类似轧机所取得的公差。此外，轧机采用紧凑式箱体机架设计，该设计已在型钢轧机上得到验证，其通过实现轧机机架的快速更换，提高轧机设备的利用率。轧辊以及特殊钢生产所需的导板可在15分钟内完成更换过程。与传统机架相比，该机架具备如下优势：轧辊和导板的快速更换；紧凑式机架设计；提高机架刚度；轧辊和导板的准备过程离线进行；减少维修。

半连续轧制上述可逆式轧制工艺的生产率受单架可逆式机架的限制，很难提高。要想获得较高的生产率，半连续轧制是最好的选择。半连续轧制工艺的布置方式就是在单架可逆式轧机之后安装4架精轧机，从而减少可逆式轧机的轧制道次，增加生产率。此外，由于轧机机架的小公差设计，依据产品尺寸范围，公差可达到1／4 ASTM 标准或更高标准。精轧机采用平／立交替布置，而且采用分体设计，从而实现箱体包括轧辊、轴承座、支撑梁以及导板作为一个整体的更换。箱体的准备过程包括孔型和导板的对中均在轧辊车间完成。此外，精轧机架也配备液压调整系统，从而实现轧辊的带负载零位调整和校验。立式机架与水平机架采用同样设计，轧辊更换时立式机架必须翻转90度。精轧机架具有如下优势：紧凑式、刚性设计；箱体快速更换；通过液压系统实现精确调整；通过尺寸自动控制系统实现棒材尺寸控制，该系统可实现带负载调整；自动实现轧辊的零位调整和校验。在轧辊更换过程中，与介质的所有连线（液压油和液压水）仍保持连接。这样可防止粉尘进入系统，而且也可保证调整系统的所有位置对自动化系统来说是已知的。此外，避免了轧辊更换过程中的手工接线。精轧机架可采用单孔型设计或多孔型设计。如果需要，轧辊也可采用组装设计。

棒材测量仪安装在最后精轧机架之后，并与4架精轧机架的尺寸自动控制系统（ ASC ）相连。从而对成品的尺寸包括高度、宽度以及椭圆度进行监测，并把相对应的监测结果返回到控制系统，实现轧件高度和宽度的带负载调整，从而使产品达到理想的尺寸公差。尺寸自动控制系统是阶梯式组织的级联系统，该系统由3级组成，处于1级的液压定位控制（ HPC ）系统保证无负载情况下的辊缝稳定；处于2级的尺寸自动控制（ AGC ）系统保证载荷作用下的辊缝保持理想状态；处于3级的监测器控制（ MON ）系统保证轧件高度与宽度之间保持某种稳定的关联。机架间的张力控制是极为重要的，因为轧件尺寸变化必然导致轧制速度变化，从而导致张力变化。对小方坯尺寸来说，循环控制是不可能的，因此必须采用其它的方法，有可能采用数学模型或形状控制等直接方法。安装在台湾中钢棒材轧机上的尺寸自动控制系统可使棒材长度方向的公差尺寸小于0．1 mm 。安装在4架精轧机架的该系统除完成压下道次外，还完成定径道次。因此，采用该系统后无需添加定径机组，从而可降低投资成本以及运营成本。在精加工方面，需要热锯完成棒材的切割过程。切割后的棒材到达循环式冷床，该冷床通过特殊驱动系统完成所有圆钢以及方钢的翻转过程，从而使棒材均匀冷却，获得更好的正直度。此外，还可安装进一步的在线加工设施，如锻造和去毛刺。依据所生产的钢种，可实施在线热处理加工，包括：形变热处理轧制；奥氏体退火；淬火以及回火。

　　表1　小方坯生产单架新思路

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                             初始断面尺寸mm  成品尺寸mm  年产能t

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可逆式轧制（单架可逆式轧机）  150～350方       Ø50～150     50万

半连续轧制（单架可逆式轧机    250～350方       Ø50～150     70万

＋平/立交替布置4架连轧机）

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