歐美寬帶鋼常規(guī)流程直接軋制技術(shù).doc

歐美寬帶鋼常規(guī)流程直接軋制技術(shù)王麗娟王廷溥摘要：分析了歐美直接軋制技術(shù)的主要對(duì)策，針對(duì)速度補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、緩沖，過程控制和性能預(yù)報(bào)等措施加以論述，提出可行的直接軋制方案。關(guān)鍵詞：寬帶鋼；直接軋制；補(bǔ)償；控制The direct rolling technology for conventional hot wide stripmill used in Europe and America WANGLi-juan,WANGTing-pu(The State Key Lab.of rolling Automation, Northeast University,Shenyang 110006,China)Abstract:The main methods of direct rolling technology for conventional wide strip mill in Europe and America are analyzed. The speed, temperature compensation, buffer, process control and property prediction, etc.are especially discussed, a feasible direct rolling scheme has been put forward.Keywords:wide strip;direct rolling; compensation;control1前言80年代后期，鑄坯直接軋制技術(shù)已經(jīng)成熟，意大利塔蘭托廠實(shí)現(xiàn)了直接軋制工藝，即無缺陷連鑄坯不經(jīng)加熱爐直接軋制成材。這項(xiàng)技術(shù)需采取鑄軋速度匹配措施、有效的中間保溫和緩沖措施、自由程序軋制、高精度過程控制及采用質(zhì)量管理系統(tǒng)。鑄軋速度匹配和無缺陷、溫度均勻的鑄坯是實(shí)現(xiàn)直接軋制生產(chǎn)的前提；具有高精度過程預(yù)報(bào)系統(tǒng)的控制模型是連續(xù)化生產(chǎn)的保證。下面就速度補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、緩沖、進(jìn)程控制和性能預(yù)報(bào)等措施加以說明。2速度補(bǔ)償速度補(bǔ)償可通過輥道輸送鑄坯直接軋制實(shí)現(xiàn)1。速度補(bǔ)償可保證鑄軋生產(chǎn)的銜接與匹配，使多種鑄坯運(yùn)輸速度形成柔性環(huán)節(jié)，能適應(yīng)軋制節(jié)奏變化，滿足生產(chǎn)要求。這種布置方式可保證工藝連續(xù)化、連鑄和軋鋼總體布置一體化。韓國(guó)光陽(yáng)鋼鐵廠、意大利塔蘭托廠、美國(guó)鋼鐵公司南芝加哥廠等都采用了這種方式。3溫度補(bǔ)償3.1保溫罩技術(shù)溫度補(bǔ)償可保證鑄坯總體溫度和邊角溫度滿足軋制要求。保溫罩根據(jù)逆輻射原理，用耐火陶瓷纖維做成絕熱氈，受熱面覆以金屬屏膜，在輥道上配以多段(每段長(zhǎng)5m)、可以單獨(dú)移進(jìn)移出，1982年首次在英國(guó)BSC的Lackency廠應(yīng)用。美國(guó)LTV鋼公司克利夫蘭廠于1984年開始，在2030mm熱帶軋機(jī)間輥道上配有上、下保溫罩，終軋溫度為870。意大利Taranto廠的雙流板坯連鑄機(jī)采用高溫坯生產(chǎn)技術(shù)2，鑄坯一次切割后溫度達(dá)1200，經(jīng)2.3min從帶有保溫罩的輥道被送往相距290m的大立輥軋機(jī)進(jìn)行調(diào)寬軋制，其前有長(zhǎng)50m,1800kW的電感應(yīng)邊部補(bǔ)償加熱裝置或燒嘴式加熱爐，加熱時(shí)間為8min。在粗軋和精軋機(jī)組間還設(shè)有板坯邊緣加熱裝置，見圖1。圖1意大利塔蘭托廠車間布置1-結(jié)晶器；2-噴霧冷卻；3-保溫裝置；4-切割；5-保溫裝置；6-去毛刺機(jī)；7-回轉(zhuǎn)臺(tái)；8-輥道；9-打印機(jī)；10-邊部加熱器；11-熱通道；12-彎輥；13-移輥3.2邊角部分加熱在連鑄-加熱-軋制一體化的連續(xù)生產(chǎn)線中，為向軋制段提供溫度均勻的板坯，可采用感應(yīng)加熱和燃?xì)饧訜岱绞健５y點(diǎn)在于，板坯不同區(qū)域內(nèi)溫度變化速度不同，尤其是板坯邊部冷卻速度高于芯部。因此，標(biāo)準(zhǔn)加熱裝置必須對(duì)不同厚度、寬度和材質(zhì)的板坯都能提供一個(gè)均勻的溫度范圍。最普通的邊部加熱線圈有縱向磁感應(yīng)器、槽式感應(yīng)器、橫向磁感應(yīng)器和行波感應(yīng)器4種類型，主要通過主磁通的取向來判別?？v向磁感應(yīng)加熱器加熱時(shí)間短且高效，放置在軋機(jī)前，可補(bǔ)償連鑄產(chǎn)品的冷卻效應(yīng)，并可為熱軋機(jī)提供溫度均勻的軋件。在邊部感應(yīng)加熱系統(tǒng)的開發(fā)中，主要問題是帶材或板坯原始溫度分布的測(cè)定。因?yàn)殍T坯出連鑄機(jī)時(shí)，存在較大的溫度不均區(qū)，如果不測(cè)定，會(huì)使原始溫度較高的芯部存在過熱危險(xiǎn)。而連鑄后溫度分布測(cè)定能力和電磁邊部效應(yīng)原理相結(jié)合，可以獲得線圈設(shè)計(jì)、頻率選擇等最佳系統(tǒng)參數(shù)。總之，獲得均勻溫度分布的主要困難之一是同一線圈加熱不同幾何形狀(即厚度和寬厚)產(chǎn)品引起的，但這一問題在縱向磁感應(yīng)器中不如其他類型感應(yīng)線圈明顯C型邊部加熱器是采用橫向磁感應(yīng)原理對(duì)薄板坯和帶鋼邊部進(jìn)行加熱的可選方案。該加熱器由帶C型磁芯的典型互感器型結(jié)構(gòu)組成，板坯或帶鋼穿過互感器的開口(空氣隙)，由于加熱器的特殊位置，渦電流主要在板坯或帶鋼邊部感應(yīng)產(chǎn)生，同時(shí)因其芯部密度很低，所以可對(duì)板坯或帶鋼邊部進(jìn)行充分加熱。4緩沖和補(bǔ)充供坯措施緩沖、補(bǔ)充供坯措施是直接軋制技術(shù)中的柔性環(huán)節(jié)。由于連鑄和軋機(jī)能力不匹配或不確定，因而緩沖供坯措施用來處理短期或長(zhǎng)期的生產(chǎn)不連續(xù)現(xiàn)象。保溫坑是長(zhǎng)期緩沖、存儲(chǔ)鑄坯的措施。加熱爐處理低溫鑄坯的時(shí)間可以起到短期緩沖和保證產(chǎn)量不降低的作用。輥道運(yùn)輸速度的變化可保持1030min的緩沖時(shí)間。這些措施可保證鑄軋生產(chǎn)的連續(xù)化。5過程控制過程控制進(jìn)行預(yù)設(shè)定計(jì)算和控制直接軋制的各種狀態(tài)。5.1加熱爐過程優(yōu)化系統(tǒng)為了節(jié)省能源，在實(shí)現(xiàn)加熱爐自動(dòng)控制中加入過程優(yōu)化系統(tǒng)，主要提供每個(gè)爐溫控制區(qū)的設(shè)定值、計(jì)算目標(biāo)值和根據(jù)爐長(zhǎng)優(yōu)化目標(biāo)再加熱曲線3。生產(chǎn)條件的高比率變動(dòng)，例如，冷到熱裝載或反之，軋機(jī)停轉(zhuǎn)，或是不連續(xù)生產(chǎn)時(shí)，僅能通過一系列全面的獨(dú)立規(guī)則來觀察并處理，結(jié)果使模型越來越復(fù)雜，最后不能維持。在這種狀態(tài)下，一種新的使用模糊邏輯模式的爐子控制模型出現(xiàn)并被開發(fā)使用。該模糊控制器中，所有值包括溫度偏差、區(qū)域溫度和燃料流，首先轉(zhuǎn)換為變量，最后變量值被轉(zhuǎn)換為新的區(qū)域溫度設(shè)定值。該系統(tǒng)能對(duì)所有生產(chǎn)條件提供穩(wěn)定、允許的設(shè)定值。5.2過程自動(dòng)化德國(guó)Salzgitter寬帶熱軋廠的過程自動(dòng)化裝備達(dá)到了現(xiàn)代化水平，時(shí)間利用率、過程安全性，設(shè)備利用率和產(chǎn)品質(zhì)量的實(shí)質(zhì)性改進(jìn)已經(jīng)完成，自由程序軋制已經(jīng)實(shí)現(xiàn)，節(jié)省了可觀的保養(yǎng)費(fèi)4。設(shè)備現(xiàn)代化中，精軋機(jī)組的液壓壓下控制系統(tǒng)和絕對(duì)AGC,具有標(biāo)準(zhǔn)自適應(yīng)物理模型的新的過程計(jì)算機(jī)(含材料特性和過程技術(shù))及設(shè)備的全邏輯功能(含材料跟蹤、順序和軋制順序控制)，整個(gè)軋制數(shù)據(jù)管理功能并入過程自動(dòng)化系統(tǒng)，中心工作站與過程控制、測(cè)試數(shù)據(jù)顯示，數(shù)據(jù)歸檔和評(píng)價(jià)，及一個(gè)開發(fā)和模擬環(huán)境相通。過程自動(dòng)化裝備使產(chǎn)品質(zhì)量、生產(chǎn)量和設(shè)備利用率等目標(biāo)得到實(shí)現(xiàn)，合同的保證值和設(shè)備的保證率前所未有。高精度過程模型，對(duì)于程序變動(dòng)數(shù)量無限制，因而所有操作過程更靈活、效率更高。6性能預(yù)報(bào)計(jì)算機(jī)輔助質(zhì)量控制能精確預(yù)測(cè)在線熱軋帶的屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率。系統(tǒng)根據(jù)生產(chǎn)條件經(jīng)物理和工藝模型計(jì)算質(zhì)量參數(shù)，模型覆蓋了在熱軋機(jī)中微觀結(jié)構(gòu)變化的整個(gè)范圍，近來該系統(tǒng)可完善所有自動(dòng)在線控制的質(zhì)量參數(shù)。Voest-Alpine Industrieanlagenbau(VAI)的CAQC系統(tǒng)，是從煉鋼到熱軋的一體化系統(tǒng)。第一階段，板帶軋制后立即預(yù)測(cè)熱軋性能；第二階段，系統(tǒng)自動(dòng)修正順流進(jìn)程中的生產(chǎn)條件(如精軋溫度)，以補(bǔ)償軋制中逆流進(jìn)程出現(xiàn)的偏差(如成分分析)。這些性能主要由煉鋼區(qū)化學(xué)分析和熱軋進(jìn)程條件確定。性能預(yù)測(cè)系統(tǒng)可減少熱帶抽樣檢查；避免普通測(cè)試，減少總過程時(shí)間；可對(duì)整個(gè)帶長(zhǎng)進(jìn)行力學(xué)性能預(yù)測(cè)，普通測(cè)試限于卷的頭尾部；現(xiàn)存鋼種的質(zhì)量?jī)?yōu)化工具和新鋼種的質(zhì)量技術(shù)工具；減少能量損耗；減少合金成分；均勻熱帶產(chǎn)品。7直接軋制設(shè)計(jì)方案直接軋制可保證無缺陷高溫鑄坯連續(xù)化生產(chǎn)。特點(diǎn)是鑄軋間輥道速度可以調(diào)整，保證連鑄和軋制速度的銜接匹配；均熱爐和邊部加熱器溫度補(bǔ)償，保證鑄坯總體和邊角溫度。過程控制需要高精度預(yù)報(bào)模型。工藝流程：連鑄邊部加熱保溫罩C型邊部加熱器粗軋。保證無缺陷鑄坯熱裝直接軋制是傳統(tǒng)的加熱爐熱裝軋制，是直接軋制生產(chǎn)中長(zhǎng)時(shí)間生產(chǎn)事故的有效緩沖方式。工藝流程：連鑄加熱爐粗