寶鋼5m取料機(jī)厚板軋機(jī)的研制

寶鋼5m取料機(jī)厚板軋機(jī)的研制

股骨5m厚走廊是中國第一個(gè)大型現(xiàn)代厚帶機(jī)的專用車輛。該項(xiàng)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(xiàng)目遵循“一次規(guī)劃、分階段實(shí)施”的政策。一期建設(shè)1架精軋機(jī),設(shè)計(jì)年產(chǎn)量為140萬t;預(yù)留的粗軋機(jī)及配套精整設(shè)施建成后,最終規(guī)模將擴(kuò)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(fù)荷試車一次成功,2006年5月首次實(shí)現(xiàn)月達(dá)產(chǎn)。目前該套軋機(jī)大批量生產(chǎn)船板、高強(qiáng)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(jìn)入國際市場。1工藝平面布置寬厚板軋機(jī)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(xiàng)目技術(shù)方案論證期間,對(duì)平面布置進(jìn)行多次大的優(yōu)化,充分考慮厚板生產(chǎn)特點(diǎn),在優(yōu)化物流順暢方面做了大量的方案對(duì)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(diǎn)。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(jī)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(shí)無合同板坯在此跨臨時(shí)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(jì)劃在線切割成定尺坯。二次切割線設(shè)備主要由對(duì)中裝置、測長儀、噴印機(jī)、火焰切割機(jī)、去毛刺機(jī)組成。連鑄板坯的熱送、熱裝工藝,從連鑄與厚板軋機(jī)的平面布置及計(jì)算機(jī)系統(tǒng)均已考慮,在試生產(chǎn)期間已進(jìn)行物流、信息流的測試,目前熱裝比已達(dá)到20%,實(shí)現(xiàn)項(xiàng)目初期目標(biāo)。厚板軋機(jī)共設(shè)2座連續(xù)步進(jìn)式加熱爐,加熱爐采用雙排裝料;同時(shí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、設(shè)備制造均由國內(nèi)完成,從試生產(chǎn)實(shí)踐看,工藝及設(shè)備配置合理,設(shè)備運(yùn)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(jī)之間,設(shè)置高壓水除鱗裝置,由上下2對(duì)噴水集管組成,上噴水梁高度可根據(jù)板坯厚度進(jìn)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(jì)上提高了高壓水工作壓力。軋制線采用雙5m機(jī)架布置,精軋機(jī)架參數(shù)采用大力矩、高剛性、高軋制速度,以實(shí)現(xiàn)低溫控軋工藝。立輥機(jī)架與水平機(jī)架呈近接式布置。控軋控冷(TMCP)技術(shù)是當(dāng)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(jìn)行控軋工藝、計(jì)算機(jī)控制功能的測試,結(jié)合鋼種拓展及新產(chǎn)品試制,進(jìn)行控軋工藝調(diào)試,目前已采用控軋工藝生產(chǎn)高強(qiáng)度船板、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)板、海洋平臺(tái)用板等高等級(jí)鋼種,可實(shí)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(duì)產(chǎn)量的負(fù)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(shí)現(xiàn)差異化冷卻工藝。目前已進(jìn)行了高強(qiáng)度船板、管線板、高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)板控冷工藝試驗(yàn),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(jìn)一步提高溫度控制精度。精軋機(jī)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(duì)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(diǎn)式設(shè)定模型、高響應(yīng)絕對(duì)AGC功能;同時(shí)在水平機(jī)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(dá)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(jìn)一步在確保單點(diǎn)式測厚儀運(yùn)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(duì)AGC功能,在水平機(jī)架上實(shí)施矩形化為目標(biāo)的平面形狀控制。同時(shí)配置與水平機(jī)架成近距離布置的立輥機(jī)架,通過立輥機(jī)架的AWC短行程(SSC)功能,進(jìn)一步改善鋼板平面形狀,提高寬度絕對(duì)精度。水平機(jī)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(jìn)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(dòng)在道次間歇時(shí)間內(nèi)完成,采用高次CVC曲線方程,熱試車期間對(duì)曲線進(jìn)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(duì)厚度≤6mm鋼板軋制過程板形控制功能進(jìn)一步優(yōu)化中。熱矯直機(jī)采用強(qiáng)力、全液壓型式,滿足TMCP型高強(qiáng)度鋼板低溫矯直的需要,經(jīng)過熱試車調(diào)試,熱矯直機(jī)投入正常,矯直效果良好。2.3剪切線采用步進(jìn)式冷床,使得鋼板冷卻過程中表面無滑傷。厚度≤50mm的鋼板進(jìn)入寬冷床冷卻,>50mm的鋼板進(jìn)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(tái)輸入輥道,由橫移設(shè)備送入檢查臺(tái)。在檢查臺(tái)上,鋼板由人工直接進(jìn)行表面檢查。先進(jìn)行上表面的檢查,再由翻板機(jī)翻轉(zhuǎn)180°,檢查下表面,原設(shè)計(jì)在檢查臺(tái)架進(jìn)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(jìn)行,改在剪切后實(shí)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(jī)采用先進(jìn)的自動(dòng)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(duì)厚度≤60mm的鋼板進(jìn)行全板面(100%)自動(dòng)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(yùn)行正常,實(shí)現(xiàn)了多標(biāo)準(zhǔn)在1套設(shè)備上進(jìn)行自動(dòng)評(píng)定,同時(shí)為工廠內(nèi)部探傷檢驗(yàn)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(jī),具有效率高、能力強(qiáng)、質(zhì)量高等特點(diǎn),基本適應(yīng)寶鋼厚板廠的產(chǎn)品定位。剪切線采用自動(dòng)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(jī)下達(dá)的剪切指令,對(duì)鋼板進(jìn)行優(yōu)化剪切。在熱試車期間考慮到實(shí)際生產(chǎn),還增加了余長板的自動(dòng)化剪切、下線鋼板再上線的自動(dòng)化剪切、剪切公差的自動(dòng)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(jìn)、自動(dòng)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(hào)火焰切割機(jī),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(hào)火焰切割機(jī),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(duì)剪切線輸出的鋼板進(jìn)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(shí),人工對(duì)表面、邊部、平直度等進(jìn)行目測檢查,對(duì)質(zhì)量不合格鋼板,利用剪后橫移臺(tái)架或橫移吊車送至中轉(zhuǎn)跨,根據(jù)缺陷類別,決定對(duì)鋼板進(jìn)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(tái)架上進(jìn)行修磨。經(jīng)人工檢測平直度達(dá)不到要求的鋼板,通過剪切線后的橫移修磨臺(tái)架或橫移吊車送至冷矯直機(jī)上進(jìn)行冷矯直。冷矯直機(jī)采用9/5輥?zhàn)冚仈?shù)矯直機(jī),對(duì)于薄規(guī)格產(chǎn)品采用小輥距9輥矯直,對(duì)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(jī)擴(kuò)大50%,部分熱處理后鋼板能采用冷矯直工藝。對(duì)于厚規(guī)格鋼板,平直度達(dá)不到定貨要求時(shí),利用壓力矯直機(jī)進(jìn)行壓平處理,確保平直度能達(dá)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(jī)。鋼板在該熱處理線上可進(jìn)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?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)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(jī)采用輥壓型式,淬火后鋼板溫度均勻,淬火機(jī)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(chǔ)備用鋼等在內(nèi)的高強(qiáng)度板。3生產(chǎn)準(zhǔn)備及試生產(chǎn)5m寬厚板軋機(jī)的開工準(zhǔn)備及熱負(fù)荷試車由寶鋼負(fù)責(zé)實(shí)施。本著生產(chǎn)準(zhǔn)備“早啟動(dòng)、早落實(shí)”的要求,項(xiàng)目主合同簽訂后,就著手組織技術(shù)人員編寫生產(chǎn)準(zhǔn)備大綱,明確生產(chǎn)準(zhǔn)備內(nèi)容及主要節(jié)點(diǎn),保證了生產(chǎn)準(zhǔn)備所涉及的技術(shù)、人員、資材、備件準(zhǔn)備等按計(jì)劃推進(jìn)。開工熱負(fù)荷試車方案按照生產(chǎn)準(zhǔn)備大綱要求進(jìn)行編制,在設(shè)備調(diào)試階段與外商設(shè)備方進(jìn)行2次大范圍的技術(shù)研討,在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了優(yōu)化調(diào)整,又根據(jù)冷負(fù)荷試車階段實(shí)際情況對(duì)部分內(nèi)容進(jìn)行補(bǔ)充、完善,在模擬軋鋼階段最終確定下來。生產(chǎn)準(zhǔn)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(fù)荷試車一次成功奠定了基礎(chǔ)。按照熱負(fù)荷試車總體時(shí)間進(jìn)度,安排鋼板規(guī)格、鋼種拓展計(jì)劃。鋼種按照強(qiáng)度級(jí)別分類,按確定的類別次序進(jìn)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(dá)到極限尺寸。自熱負(fù)荷試車開始后,厚板廠以滿足熱負(fù)荷試車為前提條件,邊調(diào)試邊生產(chǎn)。2005年4月底進(jìn)入兩班生產(chǎn)、6月上旬進(jìn)入了三班生產(chǎn)(四班三運(yùn)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(shí)現(xiàn)月達(dá)產(chǎn),產(chǎn)能提升速度好于預(yù)定目標(biāo)。熱試車開始以來實(shí)績見圖2。根據(jù)熱負(fù)荷試車進(jìn)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(hào)高爐爐殼、奧運(yùn)工程、CCTV高層建筑、戰(zhàn)略石油儲(chǔ)備、核電、管線、高強(qiáng)度船板等高等級(jí)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(dá)4800mm,最大長度達(dá)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(bǔ)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(gè)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(jī)1年多試生產(chǎn)實(shí)踐表明,該套軋機(jī)平面布置合理、選用的裝