海鑫 1 500 mm帶鋼熱連軋生產線

張永林,李克騫

(1.大連重工·起重集團有限公司設計研究院,遼寧 大連 116013;2.中國重型機械研究院有限公司,陜西 西安 710032)

1 概況

海鑫 1 500 mm熱連軋生產線設計年產量為220萬 t。主要產品有碳素結構鋼、優質碳素結構鋼、超低碳鋼、低合金高強度鋼、集裝箱用鋼、耐候鋼、管線鋼 (X70)、汽車梁及汽車結構用鋼、壓力容器、鍋爐用鋼、橋梁用鋼等鋼卷和鋼板。

這條生產線的全部設計、制造和技術總負責由大連重工·起重集團公司總承包。該生產線采用 12項新技術設計,水平已達到世界先進水平。

2 設備組成及技術參數

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

1 500 mm熱連軋生產線的平面布置見圖 1,原料及產品參數見表 1,設備參數見表 2。

表 1 原料及產品參數

表 2 1 500 mm熱連軋機主要技術參數

圖 1 海鑫 1 500 mm熱連軋廠平面布置示意圖

3 工藝流程簡述

1 500 mm帶鋼熱連軋生產線工藝流程見圖2。檢查合格的無缺陷熱態連鑄板坯,由運輸輥道送往稱量輥道,稱量后,運至爐尾在入爐輥道自動對中,然后由裝鋼機裝入 1#或 2#加熱爐內。

檢查不合格的缺陷熱態連鑄板坯,用吊車將熱坯料吊至板坯庫。

當連鑄工序事故及生產節奏不同步時,需部分冷坯裝爐:用吊車將冷坯料吊至運輸輥道上,將板坯依次送往稱量輥道上,稱重后運至入爐輥道,自動對中后由裝鋼機裝入 1#或 2#加熱爐內。

加熱爐為燃氣 (混合煤氣)步進式加熱爐,進出鋼方式為端進、端出。鋼坯在爐內加熱溫度為 1 150～1 250℃。

加熱好的坯料,由 1#或 2#出鋼機托出放到出爐輥道上,經粗除鱗箱除去爐生氧化鐵皮后,由輥道送往可逆粗軋機組軋制 (可逆軋制 5～7道次,立輥軋機之前設有高壓水除鱗裝置可以用于清除粗軋階段產生的二次氧化鐵皮)。回爐鋼坯由回爐輥道返運至原料跨,用吊車吊運堆放?？赡娲周垯C采用四輥可逆軋機,軋機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量。E1立輥軋機具有寬度自動控制功能 (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粗軋機的輥縫設有 APC系統(自動位置控制系統)及 AGC系統 (自動壓力控制系統)。軋機壓下螺絲下設有AGC缸,粗軋機后設有測寬儀。為縮短車間長度,在 R1末道次粗軋機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,經飛剪切除不規則的頭部(飛剪還可切除帶鋼尾部不規則部分)后,繼續運行至精軋機組。中間坯 (＞45 mm)直通熱卷箱,經飛剪切除不規則的頭部(飛剪還可切除帶鋼尾部不規則部分)后,也運行至精軋機組。精軋機組由一架立輥和七架平輥軋機組成,即E2、F1～F7。(F1E前設有精除鱗箱用于清除中間坯表面的次生氧化鐵皮)。軋件依次進入立 -平-平 -平 -平 -平 -平 -平軋機連續軋制。精軋機架間設有 6臺低慣量液壓活套裝置 (即 H1～H6),當軋件依次進入軋機時,兩架軋機之間的活套依次升起,通過套高調節系統使軋機自動調速,并通過張力調節系統使帶鋼在微張力、恒張力狀態下軋制,軋成所需要的帶鋼尺寸。精軋機組 F1～F7壓下系統為全液壓壓下,并設有液壓AGC自動厚度控制系統和正彎輥裝置,用于保證帶鋼全長范圍內的厚度精度及板形要求。F1～F7工作輥設有軸向竄輥裝置,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工作輥設有軋制潤滑,F2～F7前設有氧化鐵皮抑制裝置,F4～F7出口設有水壓除塵。

帶鋼尾部依次離開各架軋機時,活套裝置便自動下降復位。

精軋機架間設有噴水冷卻裝置,用于控制終軋溫度。

精軋機組后設置測厚儀和測寬儀,其中測厚儀參與液壓 AGC監控。精軋機組后還設置凸度儀和板形儀,凸度儀和板形儀參與彎輥和板型控制的監控。

帶鋼頭部從精軋末架出來,經一小段輥道空冷,進入帶鋼層流冷卻裝置,噴水管頭上、下對應,長度方向上分成若干組,分別對帶鋼上、下表面噴水冷卻,并能根據帶鋼厚度、鋼種、終軋溫度及軋制速度,自動調節噴水組數和數量,將帶鋼由終軋溫度冷卻至所要求的卷取溫度 (520～700℃左右)。

帶鋼頭部進入夾送輥后進行頭部定位,3個助卷輥設定規定位置,當帶鋼在卷筒上卷取前 3～5圈的過程中進行踏步控制,以保證鋼卷內圈不產生帶頭壓痕。當帶鋼在卷筒上卷取 5圈后,開始實行張力卷取。然后助卷輥打開,卷取機在恒張力狀態下卷取;帶鋼尾部通過夾送輥時,進行尾部定位,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,經卸卷小車卸卷并放置在打捆站上打捆;鋼卷經由 1號或 2號運卷小車運至鋼卷快速鏈上,鋼卷快速鏈將鋼卷快速移動至 1#步進運輸機上,1#步進運輸機又將鋼卷運輸至鋼卷提升裝置上,提升裝置帶回轉功能,鋼卷提升裝置回轉并將鋼卷升起到車間地平后,由 2#步進運輸機將鋼卷取走送至 1#固定臺架上,也可將鋼卷直接運至檢查線進行開卷檢查,檢查完畢后由檢查線上設備卷起來,將鋼卷返運至提升裝置上,由 2#步進運輸機將鋼卷取走;2#步進運輸機自帶稱重功能,稱重后在 2#步進運輸機上噴號,噴號后鋼卷被運至 1#固定臺架,3#步進運輸機取走 1#固定臺架的鋼卷至 2#固定臺架,4#步進運輸機轉 90°(鋼卷中心線不動)接在 2#固定臺架后,5#步進運輸機與 4#步進運輸機平行接在 1#固定臺架后,最后鋼卷在 4#步進運輸機或5#步進運輸機上冷卻,冷卻后的鋼卷用行車吊運至成品庫。

4 新技術的應用

1 500 mm熱連軋機應用了 12項成熟可靠的新技術。

(1)節約能源的連鑄坯的熱送熱裝技術。1 500 mm熱連軋生產線 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,由裝鋼機送入加熱爐,由于距離短,裝爐溫度一般可達到 600～700℃以上。

(2)先進的步進梁式加熱爐。加熱爐爐型及燃燒器配備合理,采用法國斯坦因數字化燃燒技術,應用寬火焰燒嘴加熱,6段爐溫控制,對鋼坯加熱靈活均勻。雙層框架步進機械保證鋼坯運行平穩、可靠。

(3)E1立輥軋機采用全液壓的壓下技術。為提高帶鋼的寬度精度,自主開發的 E1立輥軋機采用了全液壓的壓下技術,具有寬度位置控制(AWC),立輥的短行程控制 (SSC)等多種功能。一臺能力強大的臥式電機傳動使設備結構簡潔并工作可靠。

(4)軋機主傳動系統采用交交變頻控制技術。軋機主傳動系統采用目前世界最先進的 SIMADYND為核心的交交變頻傳動控制技術,采用全數字系統,并且全部實現網絡化設計,安全可靠,交換數據信息量大。

(5)具有帶芯移送功能的先進的熱卷箱技術。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,節能效果明顯。熱卷箱與粗軋機實行連軋連卷,縮短軋制線的長度,對合金鋼的生產及薄規格的中間坯的使用更為有效。帶芯的移送技術可以使已開卷的中間坯卷提前前移,為下一塊鋼板卷取創造條件,縮短軋制周期。

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

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

(8)精軋機采用工作輥連續竄輥調節系統和液壓彎輥系統?，F代化的熱連軋機,要保證良好的平直度,必須要達到一定的板形精度。海鑫1 500 mm精軋機組全部采用了工作輥的連續竄輥裝置 (WRS)。根據軋制模型的要求對工作輥進行橫移的預設定。并配有工作輥液壓彎輥裝置(WRB),壓力可調。保證高精度的產品質量。

(9)精軋機軋制采用工藝潤滑系統。精軋機設有軋制工藝潤滑系統,降低軋制壓力、減少軋制功率、延長軋輥壽命、提高帶鋼表面質量。軋制力平均降低 10±2%;輥耗平均降低 30±5%;軋制公里數平均延長 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。全液壓式卷取機具有對 3個助卷輥的位置控制及對帶頭的踏步控制、壓力控制和連續控制功能(AJC)。1#卷取機具有整體移出軋線的功能,使設備的維護安全方便。

(11)全液壓控制的卷取機前的側導板。卷取機前側導板采用全液壓的伺服控制系統,可以對側導板進行位置控制及側導板對帶鋼的壓力控制。可明顯提高帶鋼的卷取質量。

(12)采用全線的計算機自動管理。海鑫1 500 mm熱連軋機計算機控制系統采用兩級計算機控制技術,整個計算機硬件系統采用三級網絡結構,即以太光纖環網的管理監控層,現場總線和高速全局數據網的控制層,現場總線的設備層。整機控制水平達到國際同類產品水平,能夠實現全線的自動化生產。

5 新技術的完善與創新

為使生產線技術水平進一步提高還需要使設備及功能不斷地完善和創新,力求使其達到更高的水平。

(1)工作輥竄輥裝置的設置與改善。精軋機工作輥竄輥裝置的預設定,可實現 F1～F4軋機帶輥型工作輥的橫移,為前幾道次改善帶鋼金屬橫向流動提供了條件。F5～F7軋機竄輥設計為平輥的橫移,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,并根據鋼種和帶鋼的厚度、精軋出口的帶鋼溫度和速度進行帶鋼的冷卻,并可對帶鋼的動態溫度進行動態調整控制和補償。

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

6 結論

海鑫 1 500 mm熱連軋機具備世界先進水平。采用了連鑄坯熱裝熱送技術,帶芯移動的熱卷箱技術,全液壓厚度自動控制技術,工作輥一竄輥和液壓彎輥技術,經運行證明產品質量、產量均達到設計要求。但是,通過投產以來的運行,存在許多不足與尚需進一步完善的工作。

[1] 中國金屬學會熱軋板帶學術委員會.中國熱軋寬帶鋼軋機及生產技術[M].北京:冶金工業出版社,2004.

[2] 鄒家祥.軋鋼機械 [M].北京:冶金工業出版社,2000.

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