中國全連續(xù)棒材軋機(jī)的發(fā)展和進(jìn)步

1、1 、概述我國第一臺全連續(xù)棒材軋機(jī)是1961 年在首都鋼鐵公司建成的300mm小型軋機(jī)，全套設(shè)備由前蘇聯(lián)引進(jìn)。原設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為30萬t,后經(jīng)多次技術(shù)改造和改進(jìn)操作，實(shí)際年產(chǎn)能力達(dá)到82萬to改革開放以后，在80 年代大多引進(jìn)國外二手全連續(xù)棒材軋機(jī)，如 1988 年原上鋼一廠引進(jìn)了德國全連續(xù)棒材軋機(jī)，此后，沙鋼、漣源、 承德、 大連、 無錫、 陜西等廠均引進(jìn)了國外二手全連續(xù)棒材軋機(jī)。從 90 年代開始，我國開始引進(jìn)和合作制造當(dāng)時(shí)最先進(jìn)的全連續(xù)棒材軋機(jī)。這有兩類情況：一種是全線引進(jìn)國外設(shè)備，如1996 年唐山鋼鐵公司從意大利達(dá)涅利公司全線引進(jìn)的軋機(jī)，投產(chǎn)最大終軋速度達(dá)18m/s ,設(shè)計(jì)年產(chǎn)能力為6

2、0萬t,共設(shè)18臺機(jī)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(jìn)了達(dá)涅利或Pomili 公司的全連續(xù)棒材軋機(jī)。另一類是合作制造，由國內(nèi)公司技術(shù)總負(fù)責(zé)，部分引進(jìn)國外設(shè)備。到90 年代后期國內(nèi)設(shè)計(jì)制造的全連續(xù)棒材軋機(jī)（少量引進(jìn)）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(jī)，向莫桑比克提供40 萬 t/a 棒材軋機(jī)，最近又和巴西簽訂出口兩套長材軋機(jī)合同。我國 2009 年生產(chǎn)棒材5565.4 萬 t， 鋼筋 12150.55 萬 t， 合計(jì)約17716萬t,除了全連續(xù)棒材軋機(jī)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(jī)生產(chǎn)的。經(jīng)過多年努力，我國已建成或正在建

3、設(shè)的全連續(xù)棒材軋機(jī)有100臺以上，是世界上擁有該類軋機(jī)最多的國家，并且有以下進(jìn)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 10mm 35mm,現(xiàn)可 生產(chǎn)規(guī)格 10mm 60mm,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(jī)（80mm 300mm ）,由于年產(chǎn)能力不需過大 （已達(dá)80萬t100萬t/a）,故建成半連續(xù)軋機(jī)，包括1架可逆式粗軋機(jī)和6 架精軋機(jī)；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(dá)到德國 DIN 標(biāo)準(zhǔn)允許公差的

4、1/4；4）由于采用了多項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)，燃料、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(jī)的技術(shù)進(jìn)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(jī)全部采用 1520架軋機(jī)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(jī)終軋速度有很大提高，一般均在18m/s 以上，個(gè)別工廠如包頭鋼鐵公司于 2007 年投產(chǎn)的棒材軋機(jī)最大終軋速度達(dá)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(dá)60萬t80萬t,少數(shù)軋機(jī)如首鋼寶業(yè)集團(tuán)由達(dá)涅利公司引進(jìn)的棒材軋機(jī)，沙鋼新建No.3 棒材軋機(jī)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

5、；三是免去往復(fù)軋制，來回輸送，減少溫度損失，節(jié)約能耗；四是連續(xù)軋制，有利于控溫控軋，實(shí)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(diǎn)：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(dá)1000，煤氣也可進(jìn)行預(yù)熱，排煙溫度可低于150，熱效率可達(dá)到70以上，節(jié)能效果達(dá)20%30%,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?h 900 kg/m2?h ,提高產(chǎn)量 15%20%。我國新建全連續(xù)棒材軋機(jī)在有低熱值煤氣如高爐煤氣可提供作 為燃料時(shí)一般均采用此項(xiàng)技術(shù)。2.

6、3 熱裝熱送技術(shù)合格連鑄坯通過熱裝輥道，直接進(jìn)入加熱爐進(jìn)行加熱和均熱，熱裝溫度可達(dá)600以上，其效益非常明顯。（1）鋼坯入爐溫度每提高 100，可降低燃耗6左右。（2）提高生產(chǎn)率。加熱爐較冷裝料時(shí)可提高10左右。（3）減少燒損量、提高成材率。500 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(jī)時(shí)（特別是合金鋼棒材軋機(jī)）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(jī)即有5 道次Kocks/Danieli 減定徑機(jī)；大冶特鋼公司于2005 年投產(chǎn)的棒材軋機(jī)也從達(dá)涅利公司引進(jìn)減定徑機(jī)組，華菱集團(tuán)湘潭鋼鐵公司2006 年投產(chǎn)的棒材軋機(jī)從Kocks公司

7、引進(jìn)370mm三輻五機(jī)架減定徑機(jī)。海南光原公司、寧夏電投鋼鐵公司、大連鋼廠、河南濟(jì)源公司、邯鄲鋼鐵公司等都設(shè)有減定徑機(jī)，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(jī)架數(shù)各廠有所不同，優(yōu)質(zhì)鋼棒材軋機(jī)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(shí)現(xiàn)該工藝，需要采用高剛度大功率的軋機(jī)以及高效的快速冷卻系統(tǒng)和相關(guān)的控制數(shù)學(xué)

8、模型。具備超細(xì)晶粒鋼生產(chǎn)能力的棒材TMCP 生產(chǎn)線所生產(chǎn)的鋼材強(qiáng)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(hù)都十分有益。如撫順新?lián)徜?0 萬 t/a棒材軋機(jī)采用TMCP 工藝以 20MnSi 鋼批量生產(chǎn)出400MPa、500MPa 級高強(qiáng)度鋼筋，以Q235 成功生產(chǎn)出355MPa 、 400MPa 級高強(qiáng)度鋼筋。20MnSi 鋼、 Q235 鋼生產(chǎn)超細(xì)晶粒鋼筋（HRB400 ）代替強(qiáng)度低的HRB335 （ 20MnSi 鋼）可節(jié)約鋼材約14以上。將開軋溫度控制在950 左右， 在選擇軋機(jī)機(jī)架鋼度和主電機(jī)容量時(shí)均適應(yīng)此要求，以達(dá)到總體節(jié)能和減少金屬燒損

9、的效果。2.7 切分軋制對小規(guī)格棒材進(jìn)行切分軋制可以提高軋機(jī)生產(chǎn)率，并可使生產(chǎn)大、小規(guī)格時(shí)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(jī)（2006年投產(chǎn)）生產(chǎn)14mm以下棒材時(shí)進(jìn)行四切分軋制，16mm、18mm時(shí)進(jìn)行二切分軋制，25mm時(shí)單線軋制。 現(xiàn)已在我國新建棒材軋機(jī)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(shí)成功地采用五切分軋制。2.8 較大直徑棒材成卷收集運(yùn)輸（大盤卷）過去一般均在線材軋機(jī)上生產(chǎn)直徑至25mm鋼材成卷收集稱為盤條?，F(xiàn)在棒材軋機(jī)上也裝設(shè)工字輪盤卷作業(yè)線，可將直徑至O50mm棒材成卷收集外運(yùn)。如天津鋼鐵集團(tuán)棒材軋機(jī)，華菱湘潭鋼鐵公司棒材軋

10、機(jī)，包頭鋼鐵公司棒材軋機(jī)等，其中天鐵和包鋼均采用達(dá)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(dòng)控制系統(tǒng)一般采用二級自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制，可用編程序控制器進(jìn)行軋機(jī)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(shí)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(bào)表管理，整個(gè)生產(chǎn)線采用自動(dòng)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(jìn)了該項(xiàng)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(jī)無間隙的軋制棒材。它的優(yōu)點(diǎn)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(yùn)用此項(xiàng)技術(shù)的前提條件；2）鋼坯對焊成功率主要取決于