寶鋼5m取料機厚板軋機的研制

寶鋼5m取料機厚板軋機的研制

股骨5m厚走廊是中國第一個大型現(xiàn)代厚帶機的專用車輛。該項目由國內(nèi)技術(shù)主導(dǎo)，介紹最新的技術(shù)和設(shè)備。建設(shè)項目遵循“一次規(guī)劃、分階段實施”的政策。一期建設(shè)1架精軋機,設(shè)計年產(chǎn)量為140萬t;預(yù)留的粗軋機及配套精整設(shè)施建成后,最終規(guī)模將擴大至180萬t。一期工程主作業(yè)線合同于2002年6月18日簽訂,2002年9月28日開工建設(shè),2005年3月1日熱負荷試車一次成功,2006年5月首次實現(xiàn)月達產(chǎn)。目前該套軋機大批量生產(chǎn)船板、高強度結(jié)構(gòu)板、鍋爐及壓力容器板等,專用板比例已超過2/3,部分產(chǎn)品已進入國際市場。1工藝平面布置寬厚板軋機位于寶鋼一煉鋼廠原冷錠堆場及物資倉庫區(qū)域,工廠的長度及寬度均受到現(xiàn)有場地的限制,在項目技術(shù)方案論證期間,對平面布置進行多次大的優(yōu)化,充分考慮厚板生產(chǎn)特點,在優(yōu)化物流順暢方面做了大量的方案對比研究。從1年多試生產(chǎn)情況來看,目前的工藝平面布置能適應(yīng)厚板小批量、多品種生產(chǎn)特點。一期主廠房由板坯接收跨、板坯跨、加熱爐區(qū)、主軋跨、主電室、磨輥間、冷床跨、剪切跨、中轉(zhuǎn)跨、熱處理跨、涂漆跨以及末端成品跨等組成,工廠平面布置及一期設(shè)備構(gòu)成見圖1。2生產(chǎn)工藝及技術(shù)2.1板坯庫及加熱爐寬厚板軋機所需的連鑄板坯通過輥道直接輸送至厚板廠板坯接收跨。暫時無合同板坯在此跨臨時堆放,接收跨可堆放板坯約1萬t,從試生產(chǎn)情況看,堆放能力能滿足板坯周轉(zhuǎn)、堆放需求。有合同的倍尺連鑄坯經(jīng)橫移裝置直接從入庫輥道過跨到板坯二次切割線,按計劃在線切割成定尺坯。二次切割線設(shè)備主要由對中裝置、測長儀、噴印機、火焰切割機、去毛刺機組成。連鑄板坯的熱送、熱裝工藝,從連鑄與厚板軋機的平面布置及計算機系統(tǒng)均已考慮,在試生產(chǎn)期間已進行物流、信息流的測試,目前熱裝比已達到20%,實現(xiàn)項目初期目標。厚板軋機共設(shè)2座連續(xù)步進式加熱爐,加熱爐采用雙排裝料;同時設(shè)置1座車底式加熱爐,目前車底式爐主要加熱短尺料及特厚初軋板坯。板坯庫及加熱爐區(qū)域工藝、設(shè)備、計算機系統(tǒng)的設(shè)計、設(shè)備制造均由國內(nèi)完成,從試生產(chǎn)實踐看,工藝及設(shè)備配置合理,設(shè)備運行正常。2.2軋制線在連續(xù)式加熱爐輸出輥道與預(yù)留粗軋機之間,設(shè)置高壓水除鱗裝置,由上下2對噴水集管組成,上噴水梁高度可根據(jù)板坯厚度進行調(diào)整,考慮將來合金鋼、低溫用鋼等難除鱗鋼種的生產(chǎn),在設(shè)計上提高了高壓水工作壓力。軋制線采用雙5m機架布置,精軋機架參數(shù)采用大力矩、高剛性、高軋制速度,以實現(xiàn)低溫控軋工藝。立輥機架與水平機架呈近接式布置?？剀埧乩?TMCP)技術(shù)是當代厚板廠生產(chǎn)高檔次產(chǎn)品必須具備的。熱試車開始不久就進行控軋工藝、計算機控制功能的測試,結(jié)合鋼種拓展及新產(chǎn)品試制,進行控軋工藝調(diào)試,目前已采用控軋工藝生產(chǎn)高強度船板、高強度結(jié)構(gòu)板、海洋平臺用板等高等級鋼種,可實現(xiàn)異鋼種、不同規(guī)格多塊板坯多模式交叉控軋,減輕控軋工藝對產(chǎn)量的負面影響。加速冷卻裝置采用噴射冷卻和層流冷卻組合式,通過不同組合使用,可實現(xiàn)差異化冷卻工藝。目前已進行了高強度船板、管線板、高強度結(jié)構(gòu)板控冷工藝試驗,開始步入批量營業(yè)性生產(chǎn),在以后的大生產(chǎn)中主要是通過模型優(yōu)化、功能完善來進一步提高溫度控制精度。精軋機采用高精度軋制技術(shù),以提高鋼板尺寸精度及外形質(zhì)量,滿足用戶對高精度厚板產(chǎn)品的需求。高精度軋制技術(shù)包括:厚度控制技術(shù)、平面形狀控制技術(shù)、板形控制技術(shù)。(1)多功能厚度控制技術(shù)在控制上采用了高精度多點式設(shè)定模型、高響應(yīng)絕對AGC功能;同時在水平機架出口側(cè)近距離布置γ線測厚儀,減小監(jiān)控AGC控制盲區(qū),改善鋼板頭尾厚度精度。目前厚度精度控制水平已達到保證值要求,開始承接高厚度精度要求LNG船板訂單。在下一步提高厚度控制精度工作中,還將進一步在確保單點式測厚儀運行穩(wěn)定性和優(yōu)化監(jiān)控AGC功能上開展工作。(2)平面形狀控制技術(shù)通過絕對AGC功能,在水平機架上實施矩形化為目標的平面形狀控制。同時配置與水平機架成近距離布置的立輥機架,通過立輥機架的AWC短行程(SSC)功能,進一步改善鋼板平面形狀,提高寬度絕對精度。水平機架平面形狀控制功能已正常投入,控制效果明顯,立輥控制功能在進一步優(yōu)化中。(3)板形控制技術(shù)采用CVCPLUS和工作輥彎輥板形控制技術(shù)。工作輥竄動在道次間歇時間內(nèi)完成,采用高次CVC曲線方程,熱試車期間對曲線進行了調(diào)整,目前凸度調(diào)節(jié)能力能滿足大生產(chǎn)要求,CVC板形控制功能投入正常,目前對厚度≤6mm鋼板軋制過程板形控制功能進一步優(yōu)化中。熱矯直機采用強力、全液壓型式,滿足TMCP型高強度鋼板低溫矯直的需要,經(jīng)過熱試車調(diào)試,熱矯直機投入正常,矯直效果良好。2.3剪切線采用步進式冷床,使得鋼板冷卻過程中表面無滑傷。厚度≤50mm的鋼板進入寬冷床冷卻,>50mm的鋼板進入特厚板冷床冷卻。經(jīng)冷床冷卻后的鋼板,由輥道送至檢查臺輸入輥道,由橫移設(shè)備送入檢查臺。在檢查臺上,鋼板由人工直接進行表面檢查。先進行上表面的檢查,再由翻板機翻轉(zhuǎn)180°,檢查下表面,原設(shè)計在檢查臺架進行在線修磨功能,受環(huán)境溫度、人員安全性等因素限制不再進行,改在剪切后實施。根據(jù)寶鋼厚板廠現(xiàn)有場地及主導(dǎo)產(chǎn)品,本套軋機采用先進的自動超聲波探傷裝置。該裝置采用多通道寬束脈沖反射式探頭,可對厚度≤60mm的鋼板進行全板面(100%)自動連續(xù)探傷,設(shè)備安裝在切頭剪入口側(cè),呈在線布置,目前設(shè)備運行正常,實現(xiàn)了多標準在1套設(shè)備上進行自動評定,同時為工廠內(nèi)部探傷檢驗提供了方便。剪切線采用SMSDemag公司開發(fā)的多軸多偏心滾切式剪切機,具有效率高、能力強、質(zhì)量高等特點,基本適應(yīng)寶鋼厚板廠的產(chǎn)品定位。剪切線采用自動化剪切技術(shù),根據(jù)鋼板形狀檢測裝置(PSG)的測量數(shù)據(jù)及上位機下達的剪切指令,對鋼板進行優(yōu)化剪切。在熱試車期間考慮到實際生產(chǎn),還增加了余長板的自動化剪切、下線鋼板再上線的自動化剪切、剪切公差的自動化設(shè)定、取樣優(yōu)化等功能,使之成為目前國內(nèi)裝備先進、自動化程度及生產(chǎn)效率最高的剪切線。2.4精整精整區(qū)域設(shè)備及工藝包括:火焰切割、質(zhì)量檢查及修磨、冷矯直、熱處理、涂漆等。在剪切線跨內(nèi)設(shè)置了1號火焰切割機,用于切割剪切線離線鋼板及復(fù)雜組合子板;中轉(zhuǎn)跨內(nèi)設(shè)置2號火焰切割機,用于特厚板的切割和取樣。為了確保成品鋼板的外觀質(zhì)量,對剪切線輸出的鋼板進行表面、尺寸、外形檢查。鋼板在輸送過程中通過表面檢查站時,人工對表面、邊部、平直度等進行目測檢查,對質(zhì)量不合格鋼板,利用剪后橫移臺架或橫移吊車送至中轉(zhuǎn)跨,根據(jù)缺陷類別,決定對鋼板進行修磨、矯直或其它處理。需要修磨的鋼板,可在剪后的橫移修磨臺架上進行修磨。經(jīng)人工檢測平直度達不到要求的鋼板,通過剪切線后的橫移修磨臺架或橫移吊車送至冷矯直機上進行冷矯直。冷矯直機采用9/5輥變輥數(shù)矯直機,對于薄規(guī)格產(chǎn)品采用小輥距9輥矯直,對厚規(guī)格產(chǎn)品采用大輥徑5輥矯直,鋼板有效矯直厚度范圍比常規(guī)矯直機擴大50%,部分熱處理后鋼板能采用冷矯直工藝。對于厚規(guī)格鋼板,平直度達不到定貨要求時,利用壓力矯直機進行壓平處理,確保平直度能達到用戶要求。一期設(shè)置了1條熱處理線,采用輻射管加熱無氧化輥底式爐及輥壓式淬火機。鋼板在該熱處理線上可進行正火、淬火、回火等熱處理。鋼板入爐前,先經(jīng)拋丸處理,除去表面氧化鐵皮,熱處理鋼板通過輻射管加熱,爐內(nèi)為全密封式,中間通高純度氮氣作為保護氣,以防止加熱過程中鋼板氧化和爐輥結(jié)瘤。熱處理后鋼板表面質(zhì)量好,受到用戶高度贊賞。在投產(chǎn)初期就完成BB503高爐爐殼板的生產(chǎn)。淬火機采用輥壓型式,淬火后鋼板溫度均勻,淬火機已完成最小8mm淬火工藝調(diào)試,在這套設(shè)備上已大批量生產(chǎn)了包括石油儲備用鋼等在內(nèi)的高強度板。3生產(chǎn)準備及試生產(chǎn)5m寬厚板軋機的開工準備及熱負荷試車由寶鋼負責實施。本著生產(chǎn)準備“早啟動、早落實”的要求,項目主合同簽訂后,就著手組織技術(shù)人員編寫生產(chǎn)準備大綱,明確生產(chǎn)準備內(nèi)容及主要節(jié)點,保證了生產(chǎn)準備所涉及的技術(shù)、人員、資材、備件準備等按計劃推進。開工熱負荷試車方案按照生產(chǎn)準備大綱要求進行編制,在設(shè)備調(diào)試階段與外商設(shè)備方進行2次大范圍的技術(shù)研討,在此基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化調(diào)整,又根據(jù)冷負荷試車階段實際情況對部分內(nèi)容進行補充、完善,在模擬軋鋼階段最終確定下來。生產(chǎn)準備工作的充分及生產(chǎn)方人員的及早介入現(xiàn)場安裝、調(diào)試,技術(shù)方案的周密、合理,為熱負荷試車一次成功奠定了基礎(chǔ)。按照熱負荷試車總體時間進度,安排鋼板規(guī)格、鋼種拓展計劃。鋼種按照強度級別分類,按確定的類別次序進行試軋,生產(chǎn)工藝按常規(guī)、控溫、控軋、控軋控冷工藝逐步展開,尺寸從易軋規(guī)格開始逐步過渡到極厚、極窄、寬厚、寬薄等難軋規(guī)格,軋制長度逐步達到極限尺寸。自熱負荷試車開始后,厚板廠以滿足熱負荷試車為前提條件,邊調(diào)試邊生產(chǎn)。2005年4月底進入兩班生產(chǎn)、6月上旬進入了三班生產(chǎn)(四班三運轉(zhuǎn)),從7月開始在滿足調(diào)試及考核的前提下,以期貨合同組織生產(chǎn),2006年5月順利實現(xiàn)月達產(chǎn),產(chǎn)能提升速度好于預(yù)定目標。熱試車開始以來實績見圖2。根據(jù)熱負荷試車進展,結(jié)合市場需求,同步開展新產(chǎn)品開發(fā)及產(chǎn)品規(guī)格的拓展。完成了用于寶鋼2號高爐爐殼、奧運工程、CCTV高層建筑、戰(zhàn)略石油儲備、核電、管線、高強度船板等高等級厚板產(chǎn)品的試軋并供貨。已提供了厚度范圍6~150mm,最大寬度達4800mm,最大長度達22m的厚板,某些規(guī)格如特厚板、寬薄板、高厚度精度船板等填補了國內(nèi)空白,鋼種方面目前已能大批量生產(chǎn)市場急需的船板、橋梁板、建筑結(jié)構(gòu)用鋼板、容器鍋爐板,基本覆蓋了厚板產(chǎn)品的各個領(lǐng)域。表1為熱試車以來產(chǎn)品按用途分類各自所占比例。4結(jié)語寶鋼5m寬厚板軋機1年多試生產(chǎn)實踐表明,該套軋機平面布置合理、選用的裝