王曉燕 靳 熙 杜永軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

隨著鋼鐵行業(yè)棒材連軋技術(shù)快速發(fā)展，自動(dòng)化程度越來越高，同時(shí)市場競爭日趨激烈，本著節(jié)約資源、降低成本和效益最大化的原則，安鋼第一軋鋼廠為進(jìn)一步挖掘棒材半連軋機(jī)組工藝潛力，加快新技術(shù)更新?lián)Q代應(yīng)用步伐，對Φ300 mm棒材半連軋機(jī)組現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進(jìn)行分析研究，通過均衡優(yōu)化加熱、軋制等工藝參數(shù)，解決現(xiàn)場瓶頸問題，機(jī)組產(chǎn)能得到進(jìn)一步提升，減少了金屬消耗和能源消耗，取得了良好的效果。

1 工藝概況

安鋼Φ300 mm棒材機(jī)組是一條50年代末期建成并投產(chǎn)的橫列式棒材機(jī)組。近年來，多次進(jìn)行技改革新、深挖潛力，尤其是2003年實(shí)施大修改造后，采用半連續(xù)式布置，工藝布局為：1×Φ500 mm/7×Φ400 mm/3×Φ320 mm，加熱設(shè)備為端進(jìn)端出連續(xù)推鋼式加熱爐，設(shè)計(jì)加熱能力為70 t/h，爐子有效尺寸為22.62 m ×6.38 m。生產(chǎn)規(guī)格為：Φ20 mm ～Φ32 mm，改造后年產(chǎn)達(dá)到60萬。Φ300 mm機(jī)組生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 Φ300 mm機(jī)組工藝流程

近幾年通過逐步對主機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容(擴(kuò)容前后對比見表1)，進(jìn)行提速增產(chǎn)，目前年產(chǎn)達(dá)到90余萬噸。

2 存在問題

2.1 設(shè)備能力使用不均衡

主機(jī)擴(kuò)容后2#、3#主機(jī)功率富裕量大，隨著成品速度的提升，轉(zhuǎn)速過高在Ф22 mm規(guī)格表現(xiàn)的更加突出，而且由于整體規(guī)格的增大，生產(chǎn)Ф25 mm規(guī)格時(shí)1#飛剪的最大剪切速度已經(jīng)超過額定速度0.7 m/s;4#孔型在大規(guī)格軋制時(shí)呈立橢圓，頭部變形不好控制，容易帶耳子，造成成品缺陷。

表1 Φ300 mm棒材機(jī)組部分主機(jī)擴(kuò)容后對比

2.2 加熱爐能力不足

原加熱爐設(shè)計(jì)能力為70 t/h，目前小時(shí)產(chǎn)量最高已達(dá)到130 t/h，已接近設(shè)計(jì)能力近一倍，加熱能力嚴(yán)重不足，在現(xiàn)行的工藝制度下鋼坯加熱溫度無法保證，待溫時(shí)間增加，嚴(yán)重制約機(jī)組產(chǎn)能進(jìn)一步發(fā)揮。同時(shí)加熱溫度越高，燃料消耗也越高［1］。

3 改進(jìn)措施

3.1 確定優(yōu)化方案

打破原有設(shè)計(jì)理念，采取反向思維，不按照工藝設(shè)計(jì)規(guī)格來要求設(shè)備匹配，而是按照現(xiàn)有設(shè)備能力重新設(shè)計(jì)軋制參數(shù)，通過優(yōu)化料型、改進(jìn)孔型系統(tǒng)，使延伸系數(shù)和設(shè)備能力高度匹配。依據(jù)電機(jī)特性，使正常生產(chǎn)中達(dá)到Ф500 mm軋機(jī)和1～4架按額定功率的85%、5～7架按額定功率的75%、8～10架按按額定功率的80%作為優(yōu)化設(shè)計(jì)的目標(biāo)，使電器設(shè)備達(dá)到最節(jié)能的工作狀態(tài)。優(yōu)化后增大Φ25 mm～Φ32 mm規(guī)格4#軋機(jī)出口料型斷面，降低1#飛剪剪切速度，使精軋機(jī)組道次變形量和總延伸系數(shù)增大。

3.2 優(yōu)化工藝參數(shù)

按照方案中設(shè)定的電機(jī)功率優(yōu)化目標(biāo)，現(xiàn)場收集大生產(chǎn)實(shí)踐數(shù)據(jù)，分析設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)溫度控制制度和設(shè)備能力進(jìn)行對軋制工藝參數(shù)重新設(shè)計(jì)優(yōu)化，均衡各架次延伸率，制定新的料型標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行大生產(chǎn)試驗(yàn)，最終確定最優(yōu)化的工藝標(biāo)準(zhǔn)，納入工藝圖表實(shí)施。

3.3 優(yōu)化設(shè)計(jì)關(guān)鍵架次孔型系統(tǒng)

設(shè)計(jì)2#出口扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)、對9#出口導(dǎo)衛(wèi)進(jìn)行加高設(shè)計(jì)、成品進(jìn)口雙道設(shè)計(jì)、其他個(gè)架次導(dǎo)板及出口衛(wèi)管進(jìn)行設(shè)計(jì)，修改Ф22 mm、Ф25 mm橫肋加工標(biāo)準(zhǔn)，重新設(shè)計(jì)4#孔型系統(tǒng)，改進(jìn)前后4#孔型系統(tǒng)如圖2所示。

3.4 優(yōu)化加熱制度

根據(jù)重新設(shè)計(jì)優(yōu)化的工藝參數(shù)，結(jié)合設(shè)備能力的匹配度，對加熱爐溫度控制制度進(jìn)行優(yōu)化。實(shí)踐表明，同一加熱爐加熱溫度越低，加熱能力越高［2］。因此可以采取降低軋制溫度的措施，提高加熱爐加熱能力，滿足生產(chǎn)需求。

圖2 改進(jìn)前后4#孔型系統(tǒng)示意圖

4 實(shí)施效果

1)設(shè)備負(fù)荷得到均衡分布，解決了設(shè)備制約生產(chǎn)工藝發(fā)揮的瓶頸環(huán)節(jié)。優(yōu)化前后關(guān)鍵架次主電機(jī)平均負(fù)荷率對比見表2。

表2 優(yōu)化前后關(guān)鍵架次主電機(jī)平均負(fù)荷率對比

2)產(chǎn)能進(jìn)一步得到提高。2011年帶肋鋼筋完成產(chǎn)量 88.5 萬 t，平均班產(chǎn) 893.82 t，較實(shí)施前的(2009年實(shí)際完成70.86萬 t、平均班產(chǎn)872.03 t)產(chǎn)量提升2.16萬t(全年生產(chǎn)帶肋鋼筋990.55個(gè)班次，班產(chǎn)提高 21.79 t)。

3)加熱溫度降低，氧化燒損和煤耗降低，節(jié)約了金屬消耗和能源。根據(jù)軋機(jī)負(fù)荷對加熱溫度進(jìn)行控制，每次下降10℃，最終開軋溫度控制在1050℃和1070℃之間，軋制溫度降低100℃左右。2011年煤氣單耗114.62 m3/t，氧化燒損0.56%，較實(shí)施前(2009 年實(shí)際完成 124.5 m3/t、0.87%)，煤氣單耗降低了9.88 m3/t，氧化燒損降低了0.31%。

5 結(jié)語

安鋼Φ300 mm半連軋棒材機(jī)組結(jié)合各架次設(shè)備能力，系統(tǒng)考慮，反向思維，通過優(yōu)化孔型系統(tǒng)和加熱爐溫度制度，均衡軋制工藝參數(shù)，在較小的投資基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)工藝和設(shè)備能力系統(tǒng)上的完全匹配，進(jìn)一步挖掘了工藝潛力，解決了現(xiàn)場瓶頸問題，機(jī)組產(chǎn)能得到進(jìn)一步提升，減少了金屬消耗和能源消耗，對同類型機(jī)組設(shè)備擴(kuò)容后的工藝改進(jìn)具有一定的借鑒意義。

［1］ 陸鐘武.火焰爐.北京：冶金工業(yè)出版社，1994：142-144.

［2］ 劉文，王興珍.軋鋼生產(chǎn)基礎(chǔ)知識問答.北京：冶金工業(yè)出版社，2003：239-268.