秦皇島中厚板軋線主體及熱處理工藝

秦皇島中厚板軋線主體及熱處理工藝

0厚板氧鋼和漢王的發(fā)展在10月的“第15周”期間，鋼景山字段的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)整，以“改善、轉(zhuǎn)移、壓產(chǎn)、環(huán)保”為目標(biāo)。為了實(shí)現(xiàn)鋼“一業(yè)多地”和秦皇島板材公司的可持續(xù)發(fā)展，秦皇島新建了4000mm寬的鋼板車間。軋線主體設(shè)備由德國(guó)西馬克(SMS)及西門子(Siemens)公司提供,熱處理線由德國(guó)洛伊(LOI)公司提供,一期年生產(chǎn)各類中厚鋼板120萬(wàn)t,二期最終生產(chǎn)規(guī)模為180萬(wàn)t/年。1藝術(shù)設(shè)備的總結(jié)1.1產(chǎn)品規(guī)格鋼板厚度5～100mm,鋼板寬度1500～4100mm,鋼板長(zhǎng)度3000～18000mm。1.2產(chǎn)品交付時(shí)間產(chǎn)品交貨狀態(tài)分為控軋控冷交貨、熱處理交貨和普通熱軋交貨。一期控軋控冷交貨量占總產(chǎn)量的60%,二期占70%,熱處理交貨產(chǎn)品35萬(wàn)t。1.3所有原料均采用連鑄板，連鑄板厚度為150.320mmmm,寬度1200～2400mm,長(zhǎng)度2500～4100mm。1.4工藝寬厚板廠工藝流程如圖1所示。1.5翻板檢查設(shè)備一期軋線主體設(shè)備包括步進(jìn)式加熱爐一座、4300mm四輥精軋機(jī)一架、ACC快速冷卻裝置一套、四重式液壓熱矯直機(jī)一臺(tái)、冷床三座、翻板檢查臺(tái)架一座、在線超聲波探傷裝置一套、滾切式雙邊剪一臺(tái)、滾切式定尺剪一臺(tái)和成品收集裝置等。一期熱處理線設(shè)備包括拋丸機(jī)一套、翻板機(jī)一臺(tái)、輥底式無(wú)氧化輻射管?；癄t一座、輥底式無(wú)氧化輻射管淬火爐一座、輥式連續(xù)淬火機(jī)一套、十一輥矯直機(jī)一臺(tái)、步進(jìn)式冷床一座和標(biāo)號(hào)機(jī)等。二期預(yù)留設(shè)備有加熱爐一座、粗軋機(jī)及配套立輥軋機(jī)一套、在線淬火、剖分剪、第二條剪切線及成品下料裝置、冷矯機(jī)、平整機(jī)和涂漆線等。1.6表1顯示了主要設(shè)備的性能參數(shù)表71.7熱機(jī)制備技術(shù)高性能強(qiáng)力四輥精軋機(jī),同時(shí)裝備有高性能的液壓AGC壓下系統(tǒng)和液壓彎輥裝置;精軋機(jī)軋制采用形狀控制軋制(ASC)。預(yù)留CVC+技術(shù),用于凸度和板型控制。采用熱機(jī)軋制和控軋控冷技術(shù),預(yù)留直接淬火(DQ)。矯直采用全液壓十一輥四重式矯直機(jī)。鋼板冷卻采用滾盤式和步進(jìn)式冷床。高效剪切線,滾切式切頭分段剪、聯(lián)合式滾切切邊及剖分剪切機(jī)組和滾切式定尺剪,保證剪切效率及質(zhì)量。精軋主電機(jī)采用隱極式同步電動(dòng)機(jī),傳動(dòng)系統(tǒng)采用全數(shù)字大功率交交變頻調(diào)速系統(tǒng),輔傳動(dòng)全線采用帶公共直流母線的變頻調(diào)速。熱處理線采用輥底式無(wú)氧化?；癄t和無(wú)壓輥式連續(xù)淬火機(jī)。自動(dòng)化一級(jí)控制系統(tǒng)采用西門子高端產(chǎn)品TDC,自動(dòng)化二級(jí)系統(tǒng)數(shù)學(xué)模型采用物理模型加神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)自適應(yīng)。2該項(xiàng)目的內(nèi)部設(shè)計(jì)2.1中小型專用鋼板生產(chǎn)企業(yè)中厚板是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要鋼鐵材料,應(yīng)用十分廣泛,特別是在國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展階段。目前我國(guó)中厚板生產(chǎn)有以下幾個(gè)特點(diǎn):一是中厚板軋機(jī)裝備水平偏低,軋機(jī)規(guī)格偏小,熱處理能力不足;二是中厚板需求與生產(chǎn)能力基本平衡;三是寬厚規(guī)格的產(chǎn)品、高附加值產(chǎn)品還有很大的市場(chǎng)空間。從目前中厚板生產(chǎn)來(lái)看,普碳板生產(chǎn)對(duì)工藝、設(shè)備要求較低,國(guó)內(nèi)現(xiàn)有軋機(jī)完全可以滿足需求,市場(chǎng)趨于飽和;各類高性能的專用鋼板對(duì)生產(chǎn)工藝、設(shè)備要求高,國(guó)內(nèi)現(xiàn)有軋機(jī)難以滿足生產(chǎn)要求,造成高性能的專用鋼板市場(chǎng)緊缺。綜合考慮市場(chǎng)因素,確定首秦新建寬厚板軋機(jī)以高端專用鋼板為主要生產(chǎn)目標(biāo),具有很好的市場(chǎng)前景和發(fā)展空間。2.2培育城市面板生產(chǎn)首秦金屬材料公司設(shè)計(jì)規(guī)模為250萬(wàn)t板坯,考慮首秦板材公司3300mm軋機(jī)年產(chǎn)量約為60萬(wàn)t,需要板坯67萬(wàn)t;新建4300mm寬厚板軋機(jī)生產(chǎn)規(guī)模確定為180萬(wàn)t/年,需要板坯量為197萬(wàn)t。2.3前步工序生產(chǎn)軋機(jī)規(guī)格直接關(guān)系到市場(chǎng)需求、產(chǎn)品規(guī)格、產(chǎn)量規(guī)模、技術(shù)裝備水平、綜合投資等,另外產(chǎn)品規(guī)格又與前步工序煉鋼、連鑄等密切相關(guān)。軋機(jī)規(guī)格大,生產(chǎn)產(chǎn)品規(guī)格范圍就大,相應(yīng)產(chǎn)量高,投資大。綜合考慮,確定采用4300mm雙機(jī)架軋機(jī),與首鋼已有的兩套軋機(jī)形成系列,可以滿足不同用戶需求,首秦?zé)掍摳优涮?綜合投資相對(duì)可以接受,可以滿足市場(chǎng)絕大部分要求,市場(chǎng)覆蓋面超過(guò)95%。2.4確定技術(shù)方案寬厚板車間裝備水平與綜合投資、未來(lái)產(chǎn)品市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力等密切相關(guān)。綜合考慮,確定首秦寬厚板廠采用當(dāng)前先進(jìn)、實(shí)用的技術(shù),對(duì)于具有很好前景,但當(dāng)前還存在技術(shù)問(wèn)題的工藝、設(shè)備預(yù)留出今后可以實(shí)施的可能,車間整體裝備水平處于當(dāng)前國(guó)際先進(jìn)水平。3工藝設(shè)計(jì)的具體問(wèn)題3.1精軋板精軋?jiān)O(shè)備設(shè)計(jì)寬厚板車間生產(chǎn)產(chǎn)品極限厚度取決于原料情況和生產(chǎn)線裝備水平。首秦4300mm軋機(jī)在不采用鋼錠的前提下,最大產(chǎn)品厚度為100mm;最薄規(guī)格同樣取決于坯料和車間配置,產(chǎn)品規(guī)格越薄,要求的坯料厚度越小,還要考慮車間輥道、主軋機(jī)速度、軋輥直徑等的選擇,一般寬厚板廠把產(chǎn)品厚度最小定為6mm左右。從市場(chǎng)需求來(lái)看,厚度6mm以下、寬度在2000mm以上的薄板有一定的市場(chǎng),而這一規(guī)格的產(chǎn)品現(xiàn)有中板軋機(jī)很難生產(chǎn)?？紤]到這種情況,首秦寬厚板車間設(shè)計(jì)將最薄產(chǎn)品規(guī)格定為5mm。4300mm精軋機(jī)配備了工作輥竄輥和CVC+技術(shù),因此毛板最大寬度可達(dá)4200mm,成品鋼板寬度可達(dá)4100mm?？紤]到車間長(zhǎng)度、設(shè)備間距、冷床寬度和廠房跨度等綜合因素,軋制鋼板最大長(zhǎng)度為42m,成品鋼板最大長(zhǎng)度為28m。3.2軋鋼車間的裝配寬厚板的生產(chǎn)特點(diǎn)是產(chǎn)品品種多、規(guī)格范圍大、工藝流程長(zhǎng)、鋼板處理多樣化等。首秦4300mm車間可用的總圖長(zhǎng)度僅為700m,另外車間從北向南呈逐漸降低的地勢(shì),這為工藝平面的布置帶來(lái)了困難。在平面設(shè)計(jì)中,為確保軋線長(zhǎng)度,采用精整、剪切線折返的方式完成工藝布置,最終在700m長(zhǎng)的廠房?jī)?nèi)布置了1300m長(zhǎng)的生產(chǎn)線。另外根據(jù)整體地勢(shì)北高南低的狀況,采取逐步降低標(biāo)高的方式,減少土方施工量。軋鋼車間主軋區(qū)地坪比原料跨地坪降低2700mm,在保證主體設(shè)備同一標(biāo)高的前提下,后部成品運(yùn)輸區(qū)域地坪降低1100mm、火車運(yùn)輸區(qū)域采用“站臺(tái)式”處理。由于在主軋跨兩側(cè)分別布置了主電室和軋輥間,無(wú)論是主電室還是軋輥間都要求廠房封閉保溫,這種布置方式造成主軋跨區(qū)域通風(fēng)不暢。而此區(qū)域是寬厚板車間軋件熱量散失和產(chǎn)生粉塵的主要區(qū)域之一。最后方案通過(guò)在主軋跨與主電室之間設(shè)置一個(gè)9m通風(fēng)夾道解決了主軋跨的通風(fēng)和采光問(wèn)題,改善了車間環(huán)境。3.3主設(shè)備的選擇主體設(shè)備型式必須滿足生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品的工藝要求,并保證運(yùn)行穩(wěn)定,減少生產(chǎn)過(guò)程中的故障時(shí)間;同時(shí)結(jié)構(gòu)盡量簡(jiǎn)單,維護(hù)少,綜合造價(jià)低。3.3.1出鋼機(jī)出鋼出鋼中厚板車間連續(xù)加熱爐型式主要有推鋼式和步進(jìn)式兩種。步進(jìn)式加熱爐加熱板坯質(zhì)量好、燒損低、耐材損失少;加熱靈活,適合不同鋼種的加熱,可以滿足中厚板小批量、多品種的軋鋼要求;爐長(zhǎng)不受限制,單爐小時(shí)產(chǎn)量可以達(dá)到很高的水平,滿足軋機(jī)高產(chǎn)量要求。但是坯料長(zhǎng)度不能過(guò)短,爐底步進(jìn)機(jī)構(gòu)較為復(fù)雜,維修較難,熱耗較大,綜合造價(jià)較高。推鋼式加熱爐經(jīng)過(guò)不斷改良,板坯加熱質(zhì)量不斷提高。盡管產(chǎn)量限制,但由于它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,投資很少,特別是對(duì)于生產(chǎn)中小規(guī)格的中厚板車間仍是首選。為避免劃傷板坯,多采用出鋼機(jī)出鋼方式。綜合考慮這兩種加熱爐特點(diǎn),決定采用步進(jìn)式加熱爐。滿足生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品,提高產(chǎn)量,減少爐子數(shù)量,滿足工藝布置要求。3.3.2雙車架基礎(chǔ)一次施工軋機(jī)采用單機(jī)架或雙機(jī)架,取決于產(chǎn)量、投資、產(chǎn)品消耗及單位產(chǎn)品生產(chǎn)成本。雙機(jī)架車間產(chǎn)量至少是單機(jī)架的1.5倍,噸鋼產(chǎn)品綜合投資也要低于單機(jī)架車間;另外雙機(jī)架生產(chǎn),產(chǎn)品在不同的軋機(jī)上完成,減少換輥次數(shù),降低輥耗,有利于生產(chǎn)高質(zhì)量產(chǎn)品;但雙機(jī)架一次投資較高。綜合考慮,首秦4300mm寬厚板車間采用雙機(jī)架基礎(chǔ)一次施工完成,預(yù)留粗軋機(jī)設(shè)備的設(shè)計(jì)方案。在精軋機(jī)上設(shè)置了工作輥彎輥和工作輥竄輥裝置,并預(yù)留了CVC+技術(shù),在粗軋機(jī)機(jī)后預(yù)留了緊接式立輥軋機(jī),提高對(duì)板型的控制。3.3.3滾轉(zhuǎn)剪技術(shù)的應(yīng)用采用滾切式雙邊剪及滾切式定尺剪組成剪切線,并預(yù)留一條剪切線以滿足二期生產(chǎn)要求。目前常用的切邊剪有圓盤剪和滾切剪兩種。圓盤剪剪切效率高、剪切質(zhì)量好、造價(jià)低,但剪切鋼板厚度受到限制,最大厚度一般不大于30mm;滾切剪剪切效率高、剪切質(zhì)量好、最大剪切鋼板厚度可達(dá)50mm,但結(jié)構(gòu)復(fù)雜、造價(jià)高。目前常用的定尺剪有滾切式和鍘刀式兩種,前者剪切質(zhì)量高,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,后者容易出現(xiàn)剪切缺陷。考慮首秦產(chǎn)品質(zhì)量的高要求,采用滾切剪是必然的選擇。確定剪切線的生產(chǎn)能力主要取決于設(shè)備性能、操作間歇時(shí)間和設(shè)備作業(yè)率。一條剪切線提高生產(chǎn)能力的關(guān)鍵就是減少間歇時(shí)間。在近年新建的中板廠,剪切線配備板形儀測(cè)量出鋼板的平面板型尺寸、鐮刀彎大小、頭尾與兩側(cè)余量,通過(guò)工業(yè)計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)傳輸給自動(dòng)劃線機(jī),標(biāo)記出分段線以及切頭尾、試樣和定尺線,然后剪機(jī)剪切。一條由板型儀、劃線機(jī)、切頭分段剪、雙邊剪、定尺剪及標(biāo)號(hào)機(jī)組成的自動(dòng)化剪切線,基本能夠滿足車間180萬(wàn)t的年生產(chǎn)能力。3.3.4輥底式熱處理爐中厚板連續(xù)熱處理爐按運(yùn)送方式主要分為步進(jìn)式和輥底式;按加熱方式主要分為明火加熱和輻射管加熱。步進(jìn)式熱處理爐主要優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有輥印和劃傷,特別對(duì)特厚板處理有一定優(yōu)勢(shì),但鋼板最大輸送速度受到限制,無(wú)法與淬火機(jī)配套,只能用于鋼板正火、回火處理。輥底式熱處理爐主要優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械化和自動(dòng)化程度高,控制靈活精確。爐底輥均為單電機(jī)變頻驅(qū)動(dòng),速度可調(diào),能夠與淬火機(jī)配套,對(duì)鋼板進(jìn)行正火、回火及調(diào)質(zhì)處理。但對(duì)于特厚鋼板,需要增加輥壁和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。同時(shí),輥道易結(jié)瘤,產(chǎn)生輥印,影響鋼板表面質(zhì)量。目前國(guó)內(nèi)熱處理?；癄t主要采用雙步進(jìn)梁式明火熱處理爐和輥底式輻射管無(wú)氧化熱處理爐。典型供貨商分別是鳳凰爐窯公司和德國(guó)LOI熱工公司。與明火加熱相比,輻射管加熱在保護(hù)氣氛下溫度更均勻,鋼板質(zhì)量更好,性能更