中國全連續(xù)棒材軋機的發(fā)展和進步

1、1、概述我國第一臺全連續(xù)棒材軋機是1961年在首都鋼鐵公司建成的300mm小型軋機，全套設(shè)備由前蘇聯(lián)引進。原設(shè)計年產(chǎn)能力為30萬t，后經(jīng)多次技術(shù)改造和改進操作，實際年產(chǎn)能力達到82萬t。改革開放以后，在80年代大多引進國外二手全連續(xù)棒材軋機，如1988年原上鋼一廠引進了德國全連續(xù)棒材軋機，此后，沙鋼、漣 源、承德、大連、無錫、陜西等廠均引進了國外二手全連續(xù)棒材軋機。從90年代開始，我國開始引進和合作制造當(dāng)時最先進的全連續(xù) 棒材軋機。這有兩類情況：一種是全線引進國外設(shè)備，如1996年唐 山鋼鐵公司從意大利達涅利公司全線引進的軋機， 投產(chǎn)最大終軋速度 達18m/s，設(shè)計年產(chǎn)能力為60萬t,共設(shè)18

2、臺機架。隨后韶關(guān)鋼鐵 公司、淮陰鋼鐵公司、廣州鋼鐵公司等也引進了達涅利或Pomili公 司的全連續(xù)棒材軋機。另一類是合作制造,由國內(nèi)公司技術(shù)總負責(zé), 部分引進國外設(shè)備。到90年代后期國內(nèi)設(shè)計制造的全連續(xù)棒材軋機 （少量引進）也陸續(xù)建成投產(chǎn),并出口國外,如向阿曼提供30萬t/a全連續(xù)棒材軋機,向莫桑比克提供40萬t/a棒材軋機,最近又和巴 西簽訂出口兩套長材軋機合同。我國2009年生產(chǎn)棒材5565.4萬t,鋼筋12150.55萬t,合計約17716萬t,除了全連續(xù)棒材軋機生產(chǎn)了相當(dāng)多部分外，其中一部分 系由半連續(xù)棒材軋機生產(chǎn)的。經(jīng)過多年努力, 我國已建成或正在建設(shè)的全連續(xù)棒材軋機有100臺以上,

3、是世界上擁有該類軋機最多的國家,并且有以下進展：1）生產(chǎn)率大幅提高。過去一套棒材生產(chǎn)線年產(chǎn)能力約30萬t50萬t，現(xiàn)在提高到80萬t100萬t;2）品種顯著增加。過去一般生產(chǎn)規(guī)格為 10mm35mm,現(xiàn)可 生產(chǎn)規(guī)格 10mm60mm，并且可生產(chǎn)直徑為 50mm大盤卷；此外, 為生產(chǎn)特殊鋼大直徑棒材, 興澄特鋼和首鋼寶業(yè)均先后建 設(shè)了大規(guī)格棒材軋機（80mm300mm），由于年產(chǎn)能力不需過大 （已達80萬t100萬t/a）,故建成半連續(xù)軋機,包括1架可逆式 粗軋機和6架精軋機；3）由于增加減定徑設(shè)備,產(chǎn)品精度顯著增加,一般均可達到德國DIN標(biāo)準(zhǔn)允許公差的1/4；4）由于采用了多項先進技術(shù),燃料、

4、金屬消耗顯著降低,有害 氣體排放減少,成本降低。2、全連續(xù)棒材軋機的技術(shù)進步2.1全連續(xù)無扭高速軋制我國新建現(xiàn)代化棒材軋機全部采用1520架軋機連續(xù)軋制，為 避免軋制過程扭曲，粗、中、精軋均采用平、立交替布置，精軋機終 軋速度有很大提高，一般均在18m/s以上，個別工廠如包頭鋼鐵公 司于2007年投產(chǎn)的棒材軋機最大終軋速度達35m/s。全連續(xù)無扭高速軋制帶來的好處， 一是生產(chǎn)率有很大提高， 年產(chǎn) 能力達60萬t80萬t，少數(shù)軋機如首鋼寶業(yè)集團由達涅利公司引進 的棒材軋機， 沙鋼新建No.3棒材軋機年產(chǎn)能力均為100萬t/a；二是 無扭軋制、提高了產(chǎn)品質(zhì)量；三是免去往復(fù)軋制，來回輸送，減少溫 度

5、損失，節(jié)約能耗；四是連續(xù)軋制，有利于控溫控軋，實行TMCP工藝。2.2新型蓄熱式加熱爐采用新型蓄熱式加熱爐的優(yōu)點： 一是可利用低熱值煤氣如純高爐 煤氣；二是預(yù)熱溫度高，空氣預(yù)熱溫度可達1000C,煤氣也可進行預(yù)熱，排煙溫度可低于150C,熱效率可達到70%以上，節(jié)能效果 達2030，從而也減少CO2和NO2的排放量；三是提高加熱 爐生產(chǎn)率，爐底應(yīng)力由以往的500kg/m2?h600kg/m2?h提高到850kg/m2?h900kg/m2?h，提高產(chǎn)量15%20%。我國新建全連續(xù)棒材軋機在有低熱值煤氣如高爐煤氣可提供作 為燃料時一般均采用此項技術(shù)。2.3熱裝熱送技術(shù)合格連鑄坯通過熱裝輥道， 直接

6、進入加熱爐進行加熱和均熱， 熱 裝溫度可達600C以上，其效益非常明顯。（1）鋼坯入爐溫度每提 高100C,可降低燃耗6%左右。（2）提高生產(chǎn)率。加熱爐較冷裝 料時可提高10%左右。（3）減少燒損量、提高成材率。500C熱裝 可降低燒損量0.5%1.0%。2.4增加減、定徑設(shè)備在新建全連續(xù)棒材軋機時 （特別是合金鋼棒材軋機） 多增加減定 徑設(shè)備，如江陰興澄特鋼于2006年夏投產(chǎn)的棒材軋機即有5道次Kocks/Danieli減定徑機；大冶特鋼公司于2005年投產(chǎn)的棒材軋機也 從達涅利公司引進減定徑機組，華菱集團湘潭鋼鐵公司2006年投產(chǎn) 的棒材軋機從Kocks公司引進370mm三輥五機架減定徑機

7、。海南 光原公司、寧夏電投鋼鐵公司、大連鋼廠、河南濟源公司、邯鄲鋼鐵 公司等都設(shè)有減定徑機，對提高產(chǎn)品精度、解決棒材軋制過程中溫度 控制問題都有明顯的效果。設(shè)置減定徑機架數(shù)各廠有所不同，優(yōu)質(zhì)鋼棒材軋機大多設(shè)置5架，也有設(shè)置4架的。2.5 TMCP技術(shù)TMCP技術(shù)的原理是通過控制軋制溫度和軋制后冷卻速度、 冷卻 的開始溫度和終止溫度， 最終控制鋼材的組織類型、 形態(tài)和分布來提 高鋼材的力學(xué)性能，通過TMCP利用鋼材余熱可替代正火，淬火-回 火（回火需離線）處理，改善鋼材的力學(xué)性能，減少熱處理消耗。為 實現(xiàn)該工藝，需要采用高剛度大功率的軋機以及高效的快速冷卻系統(tǒng) 和相關(guān)的控制數(shù)學(xué)模型。具備超細晶粒

8、鋼生產(chǎn)能力的棒材TMCP生產(chǎn)線所生產(chǎn)的鋼材強 度高，可節(jié)約合金資源。與一般工藝生產(chǎn)出來的鋼筋相比，可大量節(jié) 約鋼材，對資源利用、環(huán)境保護都十分有益。如撫順新?lián)徜?0萬t/a棒材軋機采用TMCP工藝以20MnSi鋼批量生產(chǎn)出400MPa、500MPa級高強度鋼筋，以Q235成功生產(chǎn)出355MPa、400MPa級 高強度鋼筋。20MnSi鋼、Q235鋼生產(chǎn)超細晶粒鋼筋（HRB400）代 替強度低的HRB335（20MnSi鋼）可節(jié)約鋼材約14以上。2.6低溫軋制將開軋溫度控制在950C左右，在選擇軋機機架鋼度和主電機容量時均適應(yīng)此要求，以達到總體節(jié)能和減少金屬燒損的效果。2.7切分軋制對小規(guī)格棒材

9、進行切分軋制可以提高軋機生產(chǎn)率，并可使生產(chǎn) 大、小規(guī)格時產(chǎn)量差別不大，以利于協(xié)調(diào)生產(chǎn)，增加加熱爐等設(shè)備利 用率，沙鋼三棒材軋機 （2006年投產(chǎn)） 生產(chǎn)14mm以下棒材時進 行四切分軋制， 16mm、18mm時進行二切分軋制，25mm時單 線軋制。現(xiàn)已在我國新建棒材軋機上廣泛使用。 江西萍鄉(xiāng)鋼鐵公司二 軋廠生產(chǎn) 10mm螺紋鋼筋時成功地采用五切分軋制。2.8較大直徑棒材成卷收集運輸（大盤卷）過去一般均在線材軋機上生產(chǎn)直徑至25mm鋼材成卷收集稱為盤條。現(xiàn)在棒材軋機上也裝設(shè)工字輪盤卷作業(yè)線，可將直徑至50mm棒材成卷收集外運。如天津鋼鐵集團棒材軋機，華菱湘潭鋼 鐵公司棒材軋機， 包頭鋼鐵公司棒材

10、軋機等， 其中天鐵和包鋼均采用 達涅利公司開發(fā)的工字輪棒材卷取作業(yè)線。2.9優(yōu)化的自動控制系統(tǒng)一般采用二級自動控制系統(tǒng)， 實現(xiàn)數(shù)字控制， 可用編程序控制器 進行軋機設(shè)定參數(shù)高速程序控制和微張力活套控制、物料跟蹤控制 等。生產(chǎn)管理級可實現(xiàn)軋制程序、工藝參數(shù)優(yōu)化管理、生產(chǎn)信息和生 產(chǎn)報表管理，整個生產(chǎn)線采用自動化操作生產(chǎn)。3無頭軋制國際上棒材無頭軋制已有三種形式， 一是連鑄坯焊接棒材無頭軋 制；二是中間坯焊接無頭軋制；三是鑄軋型無頭軋制。應(yīng)用比較多的 是連鑄坯焊接型無頭軋制。 我國唐山鋼鐵公司曾引進了該項技術(shù)和設(shè) 備，其工藝是合格連鑄坯經(jīng)加熱爐加熱后在出爐輥道上將前一塊尾部 和后一塊頭部焊接后直送軋機無間隙的軋制棒材。它的優(yōu)點是：1）減少去頭去尾廢鋼，減少短尺產(chǎn)品，提高了成材率；2）由于無間隙生產(chǎn)提高了生產(chǎn)率；3）減少了維修成本；4）如生產(chǎn)大盤條，盤卷單重不受坯重影響。但該工藝未得到廣泛使用和推廣，其原因是：1）提供無缺陷連鑄坯是運用此項技術(shù)的前提條件；2）鋼坯對焊成功率主要取決于對接鋼