鍍錫基板生產(chǎn)工藝及裝備

供稿|張維, 費彩華, 張雙明, 秦秀貞 / ZHANG Wei, FEI Cai-hua, ZHANG Shuang-ming, QIN Xiu-zhen

內(nèi)容導(dǎo)讀

文章簡要介紹了中國鍍錫基板的生產(chǎn)現(xiàn)狀和鍍錫基板的生產(chǎn)工藝流程.遷安思文科德薄板科技有限公司與東北大學(xué)聯(lián)合開發(fā)建設(shè)一條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化電鍍錫基板生產(chǎn)線,80萬t酸洗冷軋聯(lián)合機組可軋制0.18 mm的超薄帶鋼.文章重點介紹了該在建鍍錫基板生產(chǎn)裝備及工藝(酸洗-冷連軋機組、雙機架平整兼二次冷軋機組)的基本情況,對雙機架平整機組采用的關(guān)鍵技術(shù)進行了分析.

為實現(xiàn)唐山地區(qū)鋼鐵行業(yè)轉(zhuǎn)型,開發(fā)具有高技術(shù)含量和高附加價值的鋼鐵產(chǎn)品,遷安思文科德薄板科技有限公司(簡稱思文科德)與東北大學(xué)聯(lián)合開發(fā)建設(shè)一條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化電鍍錫基板生產(chǎn)線,80萬t酸洗冷軋聯(lián)合機組可軋制0.18 mm的超薄帶鋼,鍍錫板成功投產(chǎn)后將填補區(qū)域空白,適應(yīng)區(qū)域市場的需要.

本文對我國鍍錫基板生產(chǎn)工藝流程進行了簡單介紹,并詳細介紹了在建鍍錫基板生產(chǎn)線的裝備情況.

生產(chǎn)現(xiàn)狀

隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,食品、輕工、汽車及家電工業(yè)等領(lǐng)域?qū)Πb材料的需求不斷增加[1].另一方面,新的包裝材料也大量出現(xiàn),為了提高市場競爭力,鍍錫板產(chǎn)品的厚度從原來的0.20~0.22 mm向0.15~0.18 mm轉(zhuǎn)變,并且對鍍錫板的機械性能、板形以及表面質(zhì)量的要求進一步提高[2].對冷軋鍍錫基板的制造設(shè)備及工藝的要求也越來越高,寶鋼冷軋薄板廠在帶鋼一次冷軋與退火后進一步減薄,可獲得機械性能優(yōu)異,帶材強度與硬度較高的二次冷軋型鍍錫基板,該產(chǎn)品的表面粗糙度與板形質(zhì)量也完全符合用戶的需要[3].

目前,國內(nèi)鍍錫板生產(chǎn)企業(yè)僅有武鋼、寶鋼、衡水薄板、中粵馬口鐵和中粵浦項能保持連續(xù)生產(chǎn)外,其他鍍錫板生產(chǎn)廠家均為斷續(xù)生產(chǎn),主要原因就是缺乏質(zhì)量合格的鍍錫基板,完全依賴進口,目前市場上能采購到的國產(chǎn)鍍錫基板主要來自衡水薄板公司,國產(chǎn)鍍錫基板存在很大的空缺[4].另一方面,國內(nèi)鍍錫基板的生產(chǎn)企業(yè)大多采用的是進口設(shè)備,投資巨大,且設(shè)備維護困難.廣東中山中粵馬口鐵工業(yè)有限公司為解決鍍錫基板依靠進口的難題,開發(fā)出一條1100 mm六輥UCM單機架可逆式冷軋機組生產(chǎn)鍍錫基板[5];國內(nèi)的電鍍錫基板多采用可逆軋機生產(chǎn)的一次冷軋鍍錫基板,二次冷軋型極薄鍍錫基板僅寶鋼冷軋薄板廠引進了首條生產(chǎn)線,經(jīng)過生產(chǎn)研發(fā)形成了一套具有自己核心特色的生產(chǎn)工藝.

遷安思文科德薄板科技有限公司與東北大學(xué)聯(lián)合開發(fā)建設(shè)了一條具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)化電鍍錫基板生產(chǎn)線.思文科德項目包括下列生產(chǎn)線:一條80萬t酸洗冷軋聯(lián)合機組、兩條電解脫脂機組(400和600 m/min)、全氫罩式退火機組,單機架平整機組和雙機架平整機組(帶二次冷軋)、電鍍錫機組、拉矯重卷機組、剪切機組,共計7條主要生產(chǎn)線和眾多的輔助機組.此項目的關(guān)鍵技術(shù)和設(shè)備均為國內(nèi)自主研發(fā)設(shè)計,主要冷軋產(chǎn)品的能力及規(guī)格見表1.冷軋薄板的鋼種有CQ、DQ、DDQ、HSS.電鍍錫商品卷有T2.5、T3、T4、T5.預(yù)留生產(chǎn)硅鋼的能力.生產(chǎn)最大鋼卷重28 t,最大鋼卷外徑2100 mm,最大卷單重為23 kg/mm.一些高端產(chǎn)品為冷軋后的鋼卷經(jīng)清洗和全氫罩式退火,進行二次冷軋后成為具有優(yōu)異性能的二次冷軋型鍍錫基板.最終產(chǎn)品市場定位在應(yīng)用于食品包裝和制罐行業(yè)的鍍錫板.

表1 思文科德薄板生產(chǎn)產(chǎn)品的能力和規(guī)格

常用工藝

鍍錫基板的一個完整的生產(chǎn)工藝流程為:煉鋼-連鑄-熱軋-酸洗-冷軋-連續(xù)退火(或電解脫脂-罩式退火)-平整(或二次軋制).影響鍍錫基板質(zhì)量的因素主要涉及成分和性能、厚度精度、板型精度、表面質(zhì)量等四個方面.其中,成分和性能問題通過煉鋼、連鑄、熱軋工藝過程的控制予以解決,采購的熱軋帶鋼為首鋼、唐鋼等國內(nèi)一流鋼鐵企業(yè),可以保證鍍錫基板的化學(xué)成分和嚴格控制夾雜物的尺寸與分布;厚度精度的控制通過冷軋液壓AGC技術(shù)的成熟比較容易保證,板形和表面質(zhì)量是國內(nèi)冷軋鍍錫基板比較難以控制和解決的,通過計算機控制系統(tǒng)和在線檢測儀表并結(jié)合一些技術(shù)手段進行控制,在實際生產(chǎn)過程中逐步完善.

保證鍍錫基板質(zhì)量的關(guān)鍵技術(shù)是冷軋基板的尺寸精度控制,必須通過軋制及其前后工序采用相應(yīng)技術(shù)措施予以解決.目前鍍錫基板的冷軋生產(chǎn)工藝流程主要有以下三種:一種是熱軋帶鋼經(jīng)過一次冷軋減薄獲得要求厚度,隨后經(jīng)歷退火和平整處理,即為一次冷軋鍍錫基板,該種鍍錫板的厚度通常為0.2~0.5 mm;一種是帶鋼經(jīng)過一次冷軋并完成退火后,在進行第二次較大壓下量的冷軋減薄,隨后進行平整,即為二次冷軋鍍錫基板,此工藝鍍錫板的厚度為0.15~0.2 mm;還有一種是采用可逆軋機將酸洗后的帶鋼經(jīng)奇數(shù)道次的可逆軋制,可獲得0.15~0.2 mm厚的鍍錫基板,大多數(shù)鍍錫基板的生產(chǎn)企業(yè)多采用此種生產(chǎn)工藝.

生產(chǎn)流程

思文科德鍍錫基板的生產(chǎn)工藝流程,如圖1所示:熱軋帶鋼經(jīng)酸軋聯(lián)合機組進行一次軋制,可獲得的厚度最薄為0.18 mm,為獲得清潔的帶鋼表面需進行脫脂處理,去除軋制油殘留物;隨后進行全氫罩式退火(至退火工藝完成后轉(zhuǎn)至電鍍錫工序,則比較適合生產(chǎn)極軟級別的鍍錫基板).

0.18 ~0.55 mm規(guī)格的一次冷軋鍍錫基板可經(jīng)單機架平整或雙機架平整保證板材的板形和表面質(zhì)量;0.15~0.18 mm規(guī)格的鍍錫基板經(jīng)雙機架平整機的第一機架進行軋制,第二機架進行平整,經(jīng)二次冷軋獲得的超薄鍍錫基板具有一次冷軋鍍錫基板所不具備的剛性和強度.

平整工藝包括干平整和濕平整兩種,經(jīng)平整工藝調(diào)整可獲得客戶要求的表面形貌.

圖1 鍍錫基板生產(chǎn)工藝流程

設(shè)備與技術(shù)

酸軋聯(lián)合機組

該酸洗冷連軋機組是在常溫狀態(tài)下,將材質(zhì)為碳素結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼、IF鋼、低合金高強鋼等鋼種、厚度為1.8~4.0 mm、寬度為750~1300 mm的帶鋼酸洗后經(jīng)冷連軋機連續(xù)軋制成各類規(guī)格的具有所需厚度、表面粗糙度的冷軋帶卷.為達到優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)和高效的要求,冷軋機組采用酸洗-軋機聯(lián)合機組.

入口段上料采用步進梁、梭車、鋼卷小車、雙開卷機設(shè)計,提高上料節(jié)奏;設(shè)有電動調(diào)節(jié)剪刃間隙的雙層液壓剪,完成帶頭、帶尾的剪切;采用1臺高性能激光焊機對帶鋼頭尾進行焊接,保證生產(chǎn)線的連續(xù)運行.

工藝段酸洗槽前設(shè)有1臺破鱗拉矯機,能有效的疏松帶鋼表面的氧化鐵皮,加快化學(xué)除鱗的速度,并能改善來料板形.采用先進的淺槽紊流酸洗工藝,酸洗時間短,酸洗效率高.酸槽入口設(shè)有預(yù)清洗和倒帶沖洗裝置.采用PPH酸槽,雙層密封槽蓋,酸槽壽命長、便于維護、且能降低酸耗.采用五級串級逆流漂洗工藝,水耗低,清洗效果好;還設(shè)有防停車斑系統(tǒng).

出口段設(shè)有轉(zhuǎn)塔式圓盤剪,可在線更換剪刃,節(jié)省停機時間,剪邊精度高,毛刺少.酸洗段共設(shè)有三組活套,保證酸軋機組連續(xù)運行.

為滿足穩(wěn)定軋制、良好的板形控制能力和大壓下量的要求,軋機采用五機架六輥連軋機,壓下能力強,厚度、板形控制能力強,產(chǎn)品精度高,成材率高.軋機通過以下配置實現(xiàn)板形控制功能和高的橫向剛度功能:工作輥正負彎輥、中間輥正彎輥、中間輥竄輥、單邊壓下調(diào)整;軋制線標高設(shè)計為+1700 mm,便于帶鋼的輸送和軋輥的運輸.

工作輥、中間輥采用換輥車實現(xiàn)快速換輥.換輥車設(shè)置在車間地坪±0位置,操作方便.軋制線調(diào)整采用階梯塊加斜楔自動調(diào)整.軋機工作輥和中間輥換輥車可直接開進磨輥間,減少軋輥吊運次數(shù),提高效率.

機組自動化系統(tǒng)由L1(一級)基礎(chǔ)自動化級,L2(二級)過程自動化級組成,預(yù)留三級接口.No.5軋機出口設(shè)置板形儀,配合No.5軋機的工作輥正負彎輥、中間輥正彎輥、精細分段冷卻噴射系統(tǒng)實現(xiàn)板形閉環(huán)控制.軋機設(shè)置4套激光測速儀.軋機設(shè)置5套X射線測厚儀.軋機所設(shè)的乳化液噴射梁,可根據(jù)帶鋼寬度的變化進行自動分段控制.根據(jù)軋制計劃的變化和鋼種生產(chǎn)的不同要求,設(shè)置3個乳化液循環(huán)系統(tǒng).通過核心參數(shù)的控制酸軋機組最薄的軋制厚度可達到0.18 mm.

采用雙卷筒回轉(zhuǎn)式卷取機,設(shè)備布置緊湊,提高軋機作業(yè)率.機組出口設(shè)置離線檢查站,用于快速檢查帶鋼上、下表面.機組出口設(shè)置自動上套筒裝置.機組出口設(shè)置步進梁卸卷運輸系統(tǒng)、并設(shè)有鋼卷稱重裝置.

雙機架平整機組

雙機架平整機(帶二次冷軋)機組,年處理量36.18萬t.處理品種:電鍍錫產(chǎn)品(DR產(chǎn)品)、冷軋產(chǎn)品.生產(chǎn)規(guī)格范圍:厚度0.15~1.8 mm,寬度750~1300 mm.采用UCM雙機架六輥(帶二次冷軋)平整機.

雙機架平整機的原料來自全氫罩式退火爐和連續(xù)退火機組,其中:鍍錫基板主要由連續(xù)退火機組生產(chǎn),冷軋板主要由罩式爐生產(chǎn).由于鍍錫基板連續(xù)退火機組緩建,雙機架平整機組將有相當一段時期,鍍錫基板由罩式爐生產(chǎn).雙機架平整機總的生產(chǎn)規(guī)模為361800 t/a,其中,鍍錫基板181100 t/a;二次冷軋產(chǎn)品29500 t/a;冷軋產(chǎn)品151200 t/a.

一次冷軋型鍍錫基板入口0.18~0.55 mm,出口0.18~0.55 mm;二次冷軋型鍍錫基板入口0.22~0.40 mm,出口0.15~0.25 mm;一次冷軋型鍍錫基板產(chǎn)品等級T2.5、T3、T4、T5,帶鋼寬度750~1050 mm,帶鋼厚度0.18~0.55 mm,所需原料卷來自連續(xù)退火機組和罩式退火爐.二次冷軋型鍍錫基板的產(chǎn)品等級DR7、DR8、DR9、DR10;帶鋼寬度750~1050 mm;帶鋼厚度0.15~0.25 mm.

平整機主要技術(shù)參數(shù):機組形式為雙機架UCM六輥平整機(兼二次冷軋);傳動方式是1#機架上下工作輥單獨傳動,2#機架下工作輥傳動.操作模式包括干平整、二次冷軋、濕平整;延伸率:干平整的是最大2.5%、最小為0.5%;濕平整是最大3.0%;二次冷軋是最大40%;壓下系統(tǒng)采用全液壓壓上;軋制壓力:No.1機架最大15 MN;No.2機架最大15 MN.

為了滿足平整/二次冷軋生產(chǎn)出高品質(zhì)產(chǎn)品的要求,應(yīng)用了如下技術(shù):

(1) 采用具有很強的板形控制能力的UCM機型和板形自動控制系統(tǒng),用以保證良好的帶鋼平直度;采用高精度輥縫位置控制(AGC)、高精度Moog伺服閥控制、高精度檢測儀表(Sony磁尺、X射線測厚儀、激光測速儀、張力計等)保證高精度厚度偏差.

(2) 鍍錫板雙機架采用干平整工藝,表面質(zhì)量好于濕平整;二次冷軋時,2#機架采用濕平整,將帶鋼表面的鐵粉和乳化液等清洗掉,保證出口帶鋼表面干凈;平整冷軋板時,可采用2#機架單機模式,既可干平整,也可濕平整,保證優(yōu)良的表面質(zhì)量.

(3) 機組可實現(xiàn)自動穿帶、自動甩尾控制;機組速度最佳化控制;不同操作模式快速切換,保證了高的生產(chǎn)效率.

(4) UCM機型具有大壓下率控制特點,配合高穩(wěn)定性、連續(xù)性控制系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)1#機架大壓下率控制,減少DR9軋制道次,可實現(xiàn)一次成材.

(5) 乳化液系統(tǒng)、吹掃系統(tǒng)最佳化,節(jié)省乳化液消耗和壓縮空氣消耗;機組穩(wěn)定性、連續(xù)性操作程度高,節(jié)省電耗.

結(jié)束語

五機架UCM連軋機組具有成材率高、精度高、產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定的優(yōu)點.酸軋聯(lián)合機組為遷安思文科德薄板科技有限公司與東北大學(xué)共同開發(fā),提升了冷軋裝備制造能力.通過企業(yè)與高校自主研發(fā),降低了設(shè)備投資成本,結(jié)合寶鋼二次冷軋的生產(chǎn)經(jīng)驗和鍍錫基板生產(chǎn)機組的實際情況,調(diào)試投產(chǎn)后可生產(chǎn)出0.15~0.18 mm的厚度均勻、表面質(zhì)量優(yōu)良的超薄鍍錫基板,滿足市場的需求.

[1] 宋加. 鍍錫板生產(chǎn)發(fā)展及國內(nèi)市場.軋鋼,1999, (3):61-64.

[2] 傅作寶.冷軋薄鋼板生產(chǎn).北京: 冶金工業(yè)出版社, 1996: 1-9.

[3] 李秀軍.二次冷軋技術(shù)應(yīng)研究.寶鋼技術(shù), 2006, 21: 61-66.

[4] 李秀軍.寶鋼1220二次冷軋機組極薄鍍錫板核心生產(chǎn)工藝的開發(fā). 上海金屬, 2007, 29(5): 41-44.

[5] 馬亞麗, 鐘捷.淺談電鍍錫板的生產(chǎn)工藝技術(shù). 制造業(yè)自動化,2008(3): 82-84.