青拓中小型材特鋼生產(chǎn)線的新工藝和新技術(shù)應(yīng)用

袁少平

(青山鋼鐵青拓集團(tuán)有限公司，福建 寧德 352000)

青拓集團(tuán)擁有20余年專業(yè)生產(chǎn)鎳鐵合金歷史，主要從事鎳鐵合金冶煉生產(chǎn)加工及經(jīng)營銷售的集團(tuán)公司，為了提高鎳鐵合金國際競爭力，以寧德市福安為國內(nèi)發(fā)展重點(diǎn)，加大投資，堅(jiān)定不移地做大做強(qiáng)鎳鐵合金事業(yè)。青山鋼鐵旗下青拓集團(tuán)-福建青拓實(shí)業(yè)股份有限公司，新建集鎳鉻鐵、精煉、連鑄、熱裝熱送連軋為一體的短流程不銹鋼生產(chǎn)基地。配套年產(chǎn)50萬噸鎳鉻鐵合金項(xiàng)目，90萬噸特鋼新材料冶煉項(xiàng)目，2條不銹鋼特鋼高速全連軋線材生產(chǎn)線和1條不銹鋼特鋼中小型材全連軋生產(chǎn)線。軋線于2018年09月正式熱負(fù)荷試車生產(chǎn)。鎳鉻鐵合金冶煉采用“制塊機(jī)—還原爐”工藝，包括制塊機(jī)——預(yù)還原、全封閉還原爐熔煉（粗煉）完成液態(tài)鐵合金成分和溫度的調(diào)整，最終變成鎳鉻鐵合金。主要設(shè)備有：1個(gè)制塊機(jī)、1個(gè)580m3還原爐及相應(yīng)配套設(shè)施。年產(chǎn)90萬噸特鋼新材料冶煉生產(chǎn)系統(tǒng)，主要設(shè)備有：1臺(tái)180m2燒結(jié)機(jī)、1座1200m3高爐、2臺(tái)100t合金熔化爐、2臺(tái)100tAOD爐、1臺(tái)100tLF爐、2臺(tái)100tVOD爐、1臺(tái)1機(jī)1流板坯連鑄機(jī)、1臺(tái)1機(jī)8流方坯連鑄機(jī)、2座脫磷站、1座600t/d活性石灰豎窯，同步配套建設(shè)煤粉噴吹系統(tǒng)、除塵系統(tǒng)、余壓發(fā)電系統(tǒng)以及公輔設(shè)施等。

本文重點(diǎn)介紹中小型材特鋼軋鋼生產(chǎn)線的新工藝、新技術(shù)。生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)、裝備配置代表了當(dāng)前國際先進(jìn)工藝水平，是國內(nèi)首條專業(yè)化生產(chǎn)不銹鋼角鋼、槽鋼的連鑄連軋工藝型材生產(chǎn)線，其生產(chǎn)的產(chǎn)品規(guī)格覆蓋范圍廣，成品規(guī)格涵蓋將近30個(gè)品種，軋制工藝復(fù)雜，生產(chǎn)組織跨度大，在國內(nèi)尚屬首例?？筛鶕?jù)市場銷售訂單量靈活更換產(chǎn)品系列，提高市場競爭力及盈利能力。其生產(chǎn)的不銹鋼、特鋼的角鋼、槽鋼產(chǎn)品也將走在國內(nèi)市場的前沿，版主開發(fā)典型節(jié)鎳鋼種304D[1]系列型材將成為國內(nèi)代龍頭表品牌。

中小型材特鋼生產(chǎn)線設(shè)計(jì)規(guī)模為年產(chǎn)70萬噸。產(chǎn)品規(guī)格：φ25～ 90mm圓鋼；3#～12.5#角 鋼；5#～16a槽 鋼；20～40mm六角鋼。

主要代表鋼種牌號(hào)：400系不銹鋼430、410；300系代表鋼號(hào) ：304D、304、316、321；200系代表鋼號(hào) ：201、D665等。

1 型材軋制工藝流程

1.1 生產(chǎn)工藝簡述

熱送工藝：連鑄坯輸送輥道將合格的連鑄坯熱送至鋼坯提升機(jī)，經(jīng)提升機(jī)提升至加熱爐上料輥道進(jìn)行輸送，進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱補(bǔ)嘗。冷送工藝：冷坯經(jīng)液壓步進(jìn)式冷坯上料臺(tái)架輸送至加熱爐上料輥道，經(jīng)上料輥道，進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱。

加熱爐為側(cè)進(jìn)側(cè)出的步進(jìn)式加熱爐。根據(jù)鋼種要求，連鑄坯被加熱到1150～1250℃，經(jīng)輥道出爐，進(jìn)入粗軋機(jī)組進(jìn)行軋制。出爐輥道處設(shè)廢坯剔除臺(tái)架，加熱不合格的鋼坯經(jīng)臺(tái)架剔除后，經(jīng)吊車吊至過跨臺(tái)車，返回原料跨，待處理。

角鋼、槽鋼生產(chǎn)工藝簡述：

粗軋機(jī)組由四架Φ750軋機(jī)和兩架Φ650組成，均為高剛度短應(yīng)力線軋機(jī)，平、立交替布置。軋件經(jīng)粗軋機(jī)組軋制后，軋成Φ90mm中間坯。并由1#飛剪切去頭部，粗軋后采用脫頭軋制。

粗軋機(jī)組軋制后的軋件經(jīng)中間保溫輥道送入一中軋機(jī)組軋制。一中軋機(jī)組由一架Φ650mm和五架Φ550mm軋機(jī)組成，平、立交替布置，經(jīng)該機(jī)組根據(jù)不同成品要求軋出不同規(guī)格的方或六角或橢圓等中間坯，經(jīng)2#飛剪切頭后進(jìn)入二中軋機(jī)組進(jìn)行軋制。

二中軋機(jī)組由六架Φ450mm平輥軋機(jī)組成，軋件經(jīng)該機(jī)組軋制六道次后經(jīng)3#飛剪切頭后進(jìn)入精軋機(jī)組軋制。

精軋機(jī)組由四架Φ350mm平輥軋機(jī)組成，軋件經(jīng)該機(jī)組軋制2～4道次軋出型鋼成品。

軋后的型鋼經(jīng)倍尺剪分段后上步進(jìn)式冷床上冷卻，小規(guī)格角鋼按照矯直機(jī)及固定剪的剪切要求成組，經(jīng)剪定尺的小規(guī)格角鋼經(jīng)1#過跨臺(tái)架過跨，由過跨臺(tái)架輸出輥道輸送至檢查碼垛臺(tái)架，經(jīng)輸出輥道輸送至打捆機(jī)進(jìn)行打捆、稱重、收集、入庫等。

大規(guī)格的角鋼及槽鋼，經(jīng)冷床輸出輥道成組輸送至編組臺(tái)架，根據(jù)冷鋸的鋸切能力編組后，經(jīng)編組臺(tái)架輸出輥道運(yùn)送至冷鋸區(qū)，由定尺機(jī)配合，進(jìn)行鋸切定尺。切定尺的成品型鋼經(jīng)2#、3#過跨臺(tái)架過跨，經(jīng)過跨臺(tái)架輸出輥道輸送至檢查碼垛臺(tái)架，由碼垛機(jī)進(jìn)行碼垛后，經(jīng)輸出輥道輸送至打捆機(jī)進(jìn)行打捆、稱重、收集入庫等操作。

1.2 工藝流程簡圖

圖1 生產(chǎn)工藝流程簡圖

2 車間平面布置

車間主廠房由原料跨、主軋跨、軋輥間、成品跨等組成。各跨間具體布置參數(shù)：

2.1 加熱爐跨

跨度為24m，總長49m，軌面標(biāo)高+14m，跨內(nèi)設(shè)16t單梁橋式吊車2臺(tái)，A5工作制，用于加熱爐的檢修。

2.2 主軋跨軋線主要設(shè)備均布置在跨內(nèi)的+5.00m平臺(tái)上

主軋跨跨度36m，長399m，柱間距為12m、15m、18m，軌面標(biāo)高+14m，跨內(nèi)設(shè)25/5t吊鉤橋式吊車兩臺(tái)、10t吊鉤橋式吊車一臺(tái)，A5工作制，用于軋線設(shè)備檢修。操作平臺(tái)標(biāo)高為+5.00m，跨間地坪標(biāo)高為±0.0m。

2.3 軋輥機(jī)修間

跨度為18m，長207m，跨內(nèi)設(shè)25/5t吊鉤橋式吊車，10t吊鉤橋式地面操作吊車、10t吊鉤橋式吊車各一臺(tái)，用于軋線檢修設(shè)備的吊運(yùn)?？鐑?nèi)地坪標(biāo)高為±0.00m。

2.4 成品跨

跨度為30m，長375m，軌面標(biāo)高+12m，跨內(nèi)設(shè)20t吊鉤橋式吊車三臺(tái)臺(tái)，A6工作制，用于成品吊運(yùn)，跨內(nèi)地坪標(biāo)高為±0.00。

2.5 主電室毗鄰車間主軋跨布置。

型鋼軋鋼生產(chǎn)線工藝設(shè)備布置簡圖如下：

圖2 型鋼軋鋼生產(chǎn)線布置簡圖

3 車間裝備水平

（1）連鑄熱裝熱送全線連軋工藝

（2）車間采用高架布置，加熱爐和軋線大部分設(shè)備布置在車間內(nèi)標(biāo)高為+5.0m的混凝土平臺(tái)上。這種布置地下工作量小，便于設(shè)備、管線、電氣橋架等的布置、管理和維護(hù)。

（3）加熱爐采用側(cè)裝側(cè)出蓄熱步進(jìn)梁式、分布式換向系統(tǒng)、蜂窩體式高效蓄熱式燒嘴，集西門子工業(yè)微機(jī)和PLC自動(dòng)燃燒控制系統(tǒng)，具有生產(chǎn)操作靈活，鋼坯加熱溫度均勻，氧化燒損少和節(jié)能等優(yōu)點(diǎn)。

（4）全線22架軋機(jī)。其中粗軋機(jī)組為6架，軋機(jī)為φ750mm×4+φ650mm×2，平-立交替布置；一中軋機(jī)組6架，軋機(jī)為φ650mm×1+φ550×5，平-立交替布置；二中軋機(jī)組6架，軋機(jī)為φ450×6，全平布置；精軋機(jī)組4架，軋機(jī)為φ450×1+φ350×3，全平，均由交流電機(jī)單獨(dú)傳動(dòng)。全線軋機(jī)均選用DANIELI式短應(yīng)力線軋機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是：

——軋機(jī)的應(yīng)力線短、剛性好、軋件的尺寸精度高；

——實(shí)現(xiàn)了對(duì)稱調(diào)整，輥縫調(diào)整相對(duì)軋線對(duì)稱，保證了軋制線固定，從而使得導(dǎo)位裝置的調(diào)整、安裝、維護(hù)都很方便，減少了操作事故和工藝事故，提高了成材率和作業(yè)率；

——沒有傳統(tǒng)的軋機(jī)牌坊，設(shè)備重量輕，軋機(jī)占地小，布置緊湊；

建立營養(yǎng)管理制度，組建了決策層、實(shí)施層、保障層的三階梯營養(yǎng)管理架構(gòu)。科主任及護(hù)士長擔(dān)任決策層，主要承擔(dān)科室之間的溝通協(xié)調(diào)工作；科室醫(yī)生及護(hù)理人員組成實(shí)施層，在患者入院24小時(shí)內(nèi)完成營養(yǎng)風(fēng)險(xiǎn)的篩查；膳食營養(yǎng)、康復(fù)科及護(hù)理部的人員組成保障層。

——機(jī)架整體更換，孔型和導(dǎo)衛(wèi)在軋輥間進(jìn)行預(yù)調(diào)整，在線調(diào)整少，軋機(jī)的效率高；

（5）飛剪

由于型鋼軋制中間料剪切斷面較大且有異形斷面，全線設(shè)置了三臺(tái)啟停工作制的曲柄連桿式飛剪，保證軋件的頭尾剪切質(zhì)量，并保證在事故狀態(tài)下有效碎斷及倍尺功能。4號(hào)飛剪為高速倍尺剪，保證小規(guī)格軋件的優(yōu)化剪切。

（6）冷床

選用結(jié)構(gòu)形式合理的120m×14.5m步進(jìn)齒條式冷床，輸出側(cè)酸套水霧冷卻功能，保證大規(guī)格軋件在冷床上均勻冷卻。

（7）矯剪聯(lián)合線

引進(jìn)意大利達(dá)涅利DANIELI多線矯直機(jī)Multistrand Straightening machines對(duì)于小規(guī)格角鋼采用矯剪聯(lián)合線對(duì)其進(jìn)行成組矯直后同步定尺剪切。保證成品的端部質(zhì)量及生產(chǎn)效率。填補(bǔ)了國內(nèi)中小型連續(xù)多線矯直作業(yè)生產(chǎn)線技術(shù)空白。矯直機(jī)系統(tǒng)是影響多品種小型型鋼生產(chǎn)線產(chǎn)量一個(gè)至關(guān)重要的因素。如小型型鋼下冷床后能對(duì)多根軋件同時(shí)在線長尺矯直，是一種比較好的生產(chǎn)方式，可以與軋制節(jié)奏匹配，提高產(chǎn)量。但是這種多線矯直機(jī)我國還未國產(chǎn)化，所以我國的小型型鋼生產(chǎn)線多采用國產(chǎn)的單線矯直機(jī)，對(duì)長尺軋件單根矯直。雖然目前國產(chǎn)單線矯直機(jī)的矯直速率有所提高，矯直較小規(guī)格的小型型鋼（如4#角鋼）時(shí)，可以達(dá)到6m/s的矯直速率，但與多線矯直機(jī)相比，單線矯直還是很大程度上限制了產(chǎn)線的小時(shí)產(chǎn)量[2]。

圖3 型鋼軋鋼生產(chǎn)線布置簡圖

（8）編組臺(tái)架

將經(jīng)過矯直的型鋼及沒有經(jīng)過矯直的圓鋼進(jìn)行編組成排，便于冷鋸對(duì)軋件進(jìn)行成排鋸切。使冷床輸出能力翻倍，達(dá)到連續(xù)輸出的目的。編組臺(tái)架名義尺寸：108m×6m

（9）冷鋸

對(duì)于大規(guī)格的角鋼、全部規(guī)格的槽鋼及全部規(guī)格的圓鋼，采用冷鋸進(jìn)行定尺鋸切，選用三臺(tái)冷鋸，其中一臺(tái)為固定鋸，另外兩臺(tái)為移動(dòng)鋸，可根據(jù)尺寸要求移動(dòng)。選用的鋸片為合金齒鋸，有效保證鋸切效率及鋸切后型材端部質(zhì)量。鋸片直徑：Φ1600mm，鋸片圓周速度：80～100m/s，鋸片前進(jìn)速度：Max.0～130mm/s。

（10）碼垛臺(tái)架

由于本工程生產(chǎn)鋼種的特殊性，不銹鋼等部分特鋼產(chǎn)品不具有磁性，無法實(shí)現(xiàn)全部自動(dòng)化電磁吸附碼垛成捆[3]。結(jié)合車間生產(chǎn)規(guī)格系列多、設(shè)計(jì)產(chǎn)能較大等特點(diǎn)，本工程選用雙翻轉(zhuǎn)式全自動(dòng)電磁型鋼碼垛機(jī)×2+半自動(dòng)化機(jī)械人工碼垛機(jī)×4，以適應(yīng)型鋼連軋節(jié)奏和產(chǎn)品規(guī)格的多樣化，完成對(duì)型鋼的碼垛及打包，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同型鋼的碼垛要求。

4 工藝技術(shù)特點(diǎn)

4.1 軋制能力及孔型計(jì)算

以角鋼3#、5#、8#、10#孔型系統(tǒng)為例，對(duì)應(yīng)鋼坯尺寸（mm）180×180×8500，各機(jī)架布置型式及軋制能力計(jì)算如下表：

表1 不銹鋼角鋼孔型系統(tǒng)圖及軋制能力計(jì)算

4.2 Multistrand straightener多線矯直機(jī)技術(shù)

引進(jìn)意大利DANIELI設(shè)備，位于冷床出口側(cè)，用于在線成排軋件如角鋼、槽鋼等矯直。

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：牌坊式雙支撐，十輥多線矯直。上輥驅(qū)動(dòng)、下輥為惰輥。可用移動(dòng)托架進(jìn)行十組矯直輥同步一次整體更換，大大提高換輥?zhàn)鳂I(yè)效率。上排輥可實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓齒輪馬達(dá)垂直調(diào)整。下排輥可實(shí)現(xiàn)機(jī)械液壓軸向調(diào)整。

圖4 多線矯直機(jī)換輥布置

表2 角鋼矯直機(jī)能力校核

表3 槽鋼矯直機(jī)能力校核

5 結(jié)束語

我國不銹鋼型材業(yè)市場雛形初現(xiàn)，我國不銹鋼型材制造業(yè)10年前產(chǎn)量甚微，沒有專業(yè)化生產(chǎn)工廠，只有個(gè)別的中小鋼廠或普通（黑）民營私人生產(chǎn)企業(yè)配備不銹鋼型材生產(chǎn)設(shè)備，以橫列式機(jī)組、二輥、三輥可逆式軋機(jī)等落后生產(chǎn)設(shè)備為主，為機(jī)械、航空、化工等提供工業(yè)用角鋼、槽鋼、方鋼等不銹鋼型材，生產(chǎn)基地主要集中在長三角與珠三鋼一帶經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)。國內(nèi)目前專業(yè)化生產(chǎn)不銹鋼角鋼與槽鋼的中大型企業(yè)屈指可數(shù)，在長三角一帶有部分民營企業(yè)用半連軋生產(chǎn)線及落后的軋機(jī)設(shè)備在小批量訂單式代加工生產(chǎn)為主。據(jù)鋼狗網(wǎng)不完全統(tǒng)計(jì)，從國內(nèi)的市場格局看，目前，我國不銹鋼角鋼、槽鋼、六角鋼生產(chǎn)集中在江蘇興化戴南。其中以泰州市大明不銹鋼有限公司、江蘇宏誠不銹鋼制品有限公司、興化市兆馳機(jī)械科技有限公司軋制代加工為主。本生產(chǎn)線的工藝設(shè)計(jì)、裝備配置代表了當(dāng)前國際先進(jìn)工藝水平，其規(guī)劃及生產(chǎn)的不銹鋼角鋼、槽鋼產(chǎn)品也將以標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品在國內(nèi)市場推廣，代替目前市場上的三無產(chǎn)品。