海鑫 1 500 mm帶鋼熱連軋生產(chǎn)線

張永林,李克騫

(1.大連重工·起重集團(tuán)有限公司設(shè)計(jì)研究院,遼寧 大連 116013;2.中國(guó)重型機(jī)械研究院有限公司,陜西 西安 710032)

1 概況

海鑫 1 500 mm熱連軋生產(chǎn)線設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為220萬 t。主要產(chǎn)品有碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、超低碳鋼、低合金高強(qiáng)度鋼、集裝箱用鋼、耐候鋼、管線鋼 (X70)、汽車梁及汽車結(jié)構(gòu)用鋼、壓力容器、鍋爐用鋼、橋梁用鋼等鋼卷和鋼板。

這條生產(chǎn)線的全部設(shè)計(jì)、制造和技術(shù)總負(fù)責(zé)由大連重工·起重集團(tuán)公司總承包。該生產(chǎn)線采用 12項(xiàng)新技術(shù)設(shè)計(jì),水平已達(dá)到世界先進(jìn)水平。

2 設(shè)備組成及技術(shù)參數(shù)

1 500 mm熱連軋生產(chǎn)線為半連續(xù)式軋制。全線主要設(shè)備有:2臺(tái)步進(jìn)式加熱爐、1架四輥萬能軋機(jī)、1架熱卷箱、1架轉(zhuǎn)鼓式切頭飛剪、7架四輥精軋機(jī)、1套帶鋼層流冷卻裝置、2架全液壓式地下卷取機(jī)。全線設(shè)備總重 12 000 t。

1 500 mm熱連軋生產(chǎn)線的平面布置見圖 1,原料及產(chǎn)品參數(shù)見表 1,設(shè)備參數(shù)見表 2。

表 1 原料及產(chǎn)品參數(shù)

表 2 1 500 mm熱連軋機(jī)主要技術(shù)參數(shù)

圖 1 海鑫 1 500 mm熱連軋廠平面布置示意圖

3 工藝流程簡(jiǎn)述

1 500 mm帶鋼熱連軋生產(chǎn)線工藝流程見圖2。檢查合格的無缺陷熱態(tài)連鑄板坯,由運(yùn)輸輥道送往稱量輥道,稱量后,運(yùn)至爐尾在入爐輥道自動(dòng)對(duì)中,然后由裝鋼機(jī)裝入 1#或 2#加熱爐內(nèi)。

檢查不合格的缺陷熱態(tài)連鑄板坯,用吊車將熱坯料吊至板坯庫。

當(dāng)連鑄工序事故及生產(chǎn)節(jié)奏不同步時(shí),需部分冷坯裝爐:用吊車將冷坯料吊至運(yùn)輸輥道上,將板坯依次送往稱量輥道上,稱重后運(yùn)至入爐輥道,自動(dòng)對(duì)中后由裝鋼機(jī)裝入 1#或 2#加熱爐內(nèi)。

加熱爐為燃?xì)?(混合煤氣)步進(jìn)式加熱爐,進(jìn)出鋼方式為端進(jìn)、端出。鋼坯在爐內(nèi)加熱溫度為 1 150～1 250℃。

加熱好的坯料,由 1#或 2#出鋼機(jī)托出放到出爐輥道上,經(jīng)粗除鱗箱除去爐生氧化鐵皮后,由輥道送往可逆粗軋機(jī)組軋制 (可逆軋制 5～7道次,立輥軋機(jī)之前設(shè)有高壓水除鱗裝置可以用于清除粗軋階段產(chǎn)生的二次氧化鐵皮)?；貭t鋼坯由回爐輥道返運(yùn)至原料跨,用吊車吊運(yùn)堆放?？赡娲周垯C(jī)采用四輥可逆軋機(jī),軋機(jī)本體具有較高的剛度,能夠提高中間坯的厚度精度和板形質(zhì)量。E1立輥軋機(jī)具有寬度自動(dòng)控制功能 (AWC)和液壓短行程功能(SSC),以便控制帶坯寬度和改善頭部形狀。R1粗軋機(jī)的輥縫設(shè)有 APC系統(tǒng)(自動(dòng)位置控制系統(tǒng))及 AGC系統(tǒng) (自動(dòng)壓力控制系統(tǒng))。軋機(jī)壓下螺絲下設(shè)有AGC缸,粗軋機(jī)后設(shè)有測(cè)寬儀。為縮短車間長(zhǎng)度,在 R1末道次粗軋機(jī)組具有與熱卷箱連軋連卷功能。

圖 2 工藝流程框圖

軋出合格的中間坯 (25～45 mm)再由輥道送往熱卷箱卷成熱卷,然后鏟頭、開卷移送至開卷工位,將開卷后的帶鋼頭部引出,經(jīng)飛剪切除不規(guī)則的頭部(飛剪還可切除帶鋼尾部不規(guī)則部分)后,繼續(xù)運(yùn)行至精軋機(jī)組。中間坯 (＞45 mm)直通熱卷箱,經(jīng)飛剪切除不規(guī)則的頭部(飛剪還可切除帶鋼尾部不規(guī)則部分)后,也運(yùn)行至精軋機(jī)組。精軋機(jī)組由一架立輥和七架平輥軋機(jī)組成,即E2、F1～F7。(F1E前設(shè)有精除鱗箱用于清除中間坯表面的次生氧化鐵皮)。軋件依次進(jìn)入立 -平-平 -平 -平 -平 -平 -平軋機(jī)連續(xù)軋制。精軋機(jī)架間設(shè)有 6臺(tái)低慣量液壓活套裝置 (即 H1～H6),當(dāng)軋件依次進(jìn)入軋機(jī)時(shí),兩架軋機(jī)之間的活套依次升起,通過套高調(diào)節(jié)系統(tǒng)使軋機(jī)自動(dòng)調(diào)速,并通過張力調(diào)節(jié)系統(tǒng)使帶鋼在微張力、恒張力狀態(tài)下軋制,軋成所需要的帶鋼尺寸。精軋機(jī)組 F1～F7壓下系統(tǒng)為全液壓壓下,并設(shè)有液壓AGC自動(dòng)厚度控制系統(tǒng)和正彎輥裝置,用于保證帶鋼全長(zhǎng)范圍內(nèi)的厚度精度及板形要求。F1～F7工作輥設(shè)有軸向竄輥裝置,可以改變軋輥凸度并使軋輥磨損均勻,以改善終軋板形和提高軋輥使用壽命,為自由軋制 (SFR)提供可能。

F1～F7工作輥設(shè)有軋制潤(rùn)滑,F2～F7前設(shè)有氧化鐵皮抑制裝置,F4～F7出口設(shè)有水壓除塵。

帶鋼尾部依次離開各架軋機(jī)時(shí),活套裝置便自動(dòng)下降復(fù)位。

精軋機(jī)架間設(shè)有噴水冷卻裝置,用于控制終軋溫度。

精軋機(jī)組后設(shè)置測(cè)厚儀和測(cè)寬儀,其中測(cè)厚儀參與液壓 AGC監(jiān)控。精軋機(jī)組后還設(shè)置凸度儀和板形儀,凸度儀和板形儀參與彎輥和板型控制的監(jiān)控。

帶鋼頭部從精軋末架出來,經(jīng)一小段輥道空冷,進(jìn)入帶鋼層流冷卻裝置,噴水管頭上、下對(duì)應(yīng),長(zhǎng)度方向上分成若干組,分別對(duì)帶鋼上、下表面噴水冷卻,并能根據(jù)帶鋼厚度、鋼種、終軋溫度及軋制速度,自動(dòng)調(diào)節(jié)噴水組數(shù)和數(shù)量,將帶鋼由終軋溫度冷卻至所要求的卷取溫度 (520～700℃左右)。

帶鋼頭部進(jìn)入夾送輥后進(jìn)行頭部定位,3個(gè)助卷輥設(shè)定規(guī)定位置,當(dāng)帶鋼在卷筒上卷取前 3～5圈的過程中進(jìn)行踏步控制,以保證鋼卷內(nèi)圈不產(chǎn)生帶頭壓痕。當(dāng)帶鋼在卷筒上卷取 5圈后,開始實(shí)行張力卷取。然后助卷輥打開,卷取機(jī)在恒張力狀態(tài)下卷取;帶鋼尾部通過夾送輥時(shí),進(jìn)行尾部定位,助卷輥依次壓向鋼卷,使帶鋼尾部卷緊,并使帶鋼尾部壓在鋼卷下方,保證不散卷。

帶鋼成卷后,經(jīng)卸卷小車卸卷并放置在打捆站上打捆;鋼卷經(jīng)由 1號(hào)或 2號(hào)運(yùn)卷小車運(yùn)至鋼卷快速鏈上,鋼卷快速鏈將鋼卷快速移動(dòng)至 1#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)上,1#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)又將鋼卷運(yùn)輸至鋼卷提升裝置上,提升裝置帶回轉(zhuǎn)功能,鋼卷提升裝置回轉(zhuǎn)并將鋼卷升起到車間地平后,由 2#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)將鋼卷取走送至 1#固定臺(tái)架上,也可將鋼卷直接運(yùn)至檢查線進(jìn)行開卷檢查,檢查完畢后由檢查線上設(shè)備卷起來,將鋼卷返運(yùn)至提升裝置上,由 2#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)將鋼卷取走;2#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)自帶稱重功能,稱重后在 2#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)上噴號(hào),噴號(hào)后鋼卷被運(yùn)至 1#固定臺(tái)架,3#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)取走 1#固定臺(tái)架的鋼卷至 2#固定臺(tái)架,4#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)轉(zhuǎn) 90°(鋼卷中心線不動(dòng))接在 2#固定臺(tái)架后,5#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)與 4#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)平行接在 1#固定臺(tái)架后,最后鋼卷在 4#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)或5#步進(jìn)運(yùn)輸機(jī)上冷卻,冷卻后的鋼卷用行車吊運(yùn)至成品庫。

4 新技術(shù)的應(yīng)用

1 500 mm熱連軋機(jī)應(yīng)用了 12項(xiàng)成熟可靠的新技術(shù)。

(1)節(jié)約能源的連鑄坯的熱送熱裝技術(shù)。1 500 mm熱連軋生產(chǎn)線 60%以上的連鑄坯直接由連鑄車間熱送到軋鋼車間的上料輥道上,由裝鋼機(jī)送入加熱爐,由于距離短,裝爐溫度一般可達(dá)到 600～700℃以上。

(2)先進(jìn)的步進(jìn)梁式加熱爐。加熱爐爐型及燃燒器配備合理,采用法國(guó)斯坦因數(shù)字化燃燒技術(shù),應(yīng)用寬火焰燒嘴加熱,6段爐溫控制,對(duì)鋼坯加熱靈活均勻。雙層框架步進(jìn)機(jī)械保證鋼坯運(yùn)行平穩(wěn)、可靠。

(3)E1立輥軋機(jī)采用全液壓的壓下技術(shù)。為提高帶鋼的寬度精度,自主開發(fā)的 E1立輥軋機(jī)采用了全液壓的壓下技術(shù),具有寬度位置控制(AWC),立輥的短行程控制 (SSC)等多種功能。一臺(tái)能力強(qiáng)大的臥式電機(jī)傳動(dòng)使設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔并工作可靠。

(4)軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用交交變頻控制技術(shù)。軋機(jī)主傳動(dòng)系統(tǒng)采用目前世界最先進(jìn)的 SIMADYND為核心的交交變頻傳動(dòng)控制技術(shù),采用全數(shù)字系統(tǒng),并且全部實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化設(shè)計(jì),安全可靠,交換數(shù)據(jù)信息量大。

(5)具有帶芯移送功能的先進(jìn)的熱卷箱技術(shù)。熱卷箱的使用可大大的減少中間坯的頭尾溫差,并可減少中間坯的溫度的損失,節(jié)能效果明顯。熱卷箱與粗軋機(jī)實(shí)行連軋連卷,縮短軋制線的長(zhǎng)度,對(duì)合金鋼的生產(chǎn)及薄規(guī)格的中間坯的使用更為有效。帶芯的移送技術(shù)可以使已開卷的中間坯卷提前前移,為下一塊鋼板卷取創(chuàng)造條件,縮短軋制周期。

(6)精軋切頭飛剪的優(yōu)化剪切。帶鋼采用滾筒式飛剪,減少板坯切頭、切尾長(zhǎng)度,提高收得率,切頭采用圓弧剪刃,保證軋件順利咬入精軋機(jī)組,減少精軋咬鋼事故率,飛剪具有優(yōu)化剪切功能。精軋切頭飛剪采用帶頭的準(zhǔn)確定位系統(tǒng),通過對(duì)帶頭及帶尾位置的捕測(cè),將切頭、切尾控制在最佳范圍,有效地提高帶鋼的收得率。

(7)精軋機(jī)采用全液壓厚度自動(dòng)控制系統(tǒng)(液壓 AGC)。精軋 F1～F7采用全液壓的厚度控制系統(tǒng)。它具有恒輥縫控制系統(tǒng)及輥縫的自動(dòng)控制功能,使帶鋼縱向厚度的均勻性得以保證,帶鋼厚度精度達(dá)到較高的水平。并設(shè)有全液壓、高響應(yīng)的液壓活套裝置,實(shí)現(xiàn)微張力和恒張力軋制。精軋機(jī)組設(shè)置液壓式上階梯墊裝置。精軋機(jī)組還配有全自動(dòng)的快速換輥裝置。

(8)精軋機(jī)采用工作輥連續(xù)竄輥調(diào)節(jié)系統(tǒng)和液壓彎輥系統(tǒng)?，F(xiàn)代化的熱連軋機(jī),要保證良好的平直度,必須要達(dá)到一定的板形精度。海鑫1 500 mm精軋機(jī)組全部采用了工作輥的連續(xù)竄輥裝置 (WRS)。根據(jù)軋制模型的要求對(duì)工作輥進(jìn)行橫移的預(yù)設(shè)定。并配有工作輥液壓彎輥裝置(WRB),壓力可調(diào)。保證高精度的產(chǎn)品質(zhì)量。

(9)精軋機(jī)軋制采用工藝潤(rùn)滑系統(tǒng)。精軋機(jī)設(shè)有軋制工藝潤(rùn)滑系統(tǒng),降低軋制壓力、減少軋制功率、延長(zhǎng)軋輥壽命、提高帶鋼表面質(zhì)量。軋制力平均降低 10±2%;輥耗平均降低 30±5%;軋制公里數(shù)平均延長(zhǎng) 30±5%;油耗量為 0.2±0.05 kg/t鋼。

(10)帶踏步控制的全液壓式的三輥卷取機(jī)。全液壓式卷取機(jī)具有對(duì) 3個(gè)助卷輥的位置控制及對(duì)帶頭的踏步控制、壓力控制和連續(xù)控制功能(AJC)。1#卷取機(jī)具有整體移出軋線的功能,使設(shè)備的維護(hù)安全方便。

(11)全液壓控制的卷取機(jī)前的側(cè)導(dǎo)板。卷取機(jī)前側(cè)導(dǎo)板采用全液壓的伺服控制系統(tǒng),可以對(duì)側(cè)導(dǎo)板進(jìn)行位置控制及側(cè)導(dǎo)板對(duì)帶鋼的壓力控制?？擅黠@提高帶鋼的卷取質(zhì)量。

(12)采用全線的計(jì)算機(jī)自動(dòng)管理。海鑫1 500 mm熱連軋機(jī)計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用兩級(jí)計(jì)算機(jī)控制技術(shù),整個(gè)計(jì)算機(jī)硬件系統(tǒng)采用三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),即以太光纖環(huán)網(wǎng)的管理監(jiān)控層,現(xiàn)場(chǎng)總線和高速全局?jǐn)?shù)據(jù)網(wǎng)的控制層,現(xiàn)場(chǎng)總線的設(shè)備層。整機(jī)控制水平達(dá)到國(guó)際同類產(chǎn)品水平,能夠?qū)崿F(xiàn)全線的自動(dòng)化生產(chǎn)。

5 新技術(shù)的完善與創(chuàng)新

為使生產(chǎn)線技術(shù)水平進(jìn)一步提高還需要使設(shè)備及功能不斷地完善和創(chuàng)新,力求使其達(dá)到更高的水平。

(1)工作輥竄輥裝置的設(shè)置與改善。精軋機(jī)工作輥竄輥裝置的預(yù)設(shè)定,可實(shí)現(xiàn) F1～F4軋機(jī)帶輥型工作輥的橫移,為前幾道次改善帶鋼金屬橫向流動(dòng)提供了條件。F5～F7軋機(jī)竄輥設(shè)計(jì)為平輥的橫移,并配合工作輥的彎輥得到良好的板形。

(2)高效的層流冷卻溫度的控制。根據(jù)帶鋼的組織性能要求,選擇所需的冷卻曲線和帶鋼溫度分布曲線,并根據(jù)鋼種和帶鋼的厚度、精軋出口的帶鋼溫度和速度進(jìn)行帶鋼的冷卻,并可對(duì)帶鋼的動(dòng)態(tài)溫度進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整控制和補(bǔ)償。

(3)熱軋工藝潤(rùn)滑裝置。海鑫 1 500 mm熱連軋機(jī)設(shè)置工藝潤(rùn)滑裝置,對(duì)軋輥的使用周期的延長(zhǎng)有很大的作用。并可降低軋制力節(jié)約能源。即在軋件進(jìn)入輥縫前,向軋件表面噴涂潤(rùn)滑物質(zhì),形成潤(rùn)滑膜,由于潤(rùn)滑膜與軋輥的接觸時(shí)間只有百分之幾秒,所以潤(rùn)滑膜在燒掉前可以起到潤(rùn)滑作用,從而降低軋制力,減輕軋輥磨損,避免很快出現(xiàn)凹坑和麻點(diǎn),同時(shí)也降低了電耗和輥耗。

6 結(jié)論

海鑫 1 500 mm熱連軋機(jī)具備世界先進(jìn)水平。采用了連鑄坯熱裝熱送技術(shù),帶芯移動(dòng)的熱卷箱技術(shù),全液壓厚度自動(dòng)控制技術(shù),工作輥一竄輥和液壓彎輥技術(shù),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,通過投產(chǎn)以來的運(yùn)行,存在許多不足與尚需進(jìn)一步完善的工作。

[1] 中國(guó)金屬學(xué)會(huì)熱軋板帶學(xué)術(shù)委員會(huì).中國(guó)熱軋寬帶鋼軋機(jī)及生產(chǎn)技術(shù)[M].北京:冶金工業(yè)出版社,2004.

[2] 鄒家祥.軋鋼機(jī)械 [M].北京:冶金工業(yè)出版社,2000.

[3] 徐德貴.萊蕪 1 500 mm熱連軋帶鋼生產(chǎn)線工藝和設(shè)備特點(diǎn)[J].軋鋼,2006,23(3):35-37.