王曉燕 靳 熙 杜永軍
(安陽(yáng)鋼鐵股份有限公司)
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(lái)越高,同時(shí)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(duì)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(chǎng)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。
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(lái),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(wàn)。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(duì)主機(jī)進(jìn)行擴(kuò)容(擴(kuò)容前后對(duì)比見表1),進(jìn)行提速增產(chǎn),目前年產(chǎn)達(dá)到90余萬(wàn)噸。
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(duì)比
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(wú)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]。
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(lái)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。
按照方案中設(shè)定的電機(jī)功率優(yōu)化目標(biāo),現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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。
設(shè)計(jì)2#出口扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)、對(duì)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。
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(duì)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
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(duì)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(duì)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(wàn) 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(wàn) t、平均班產(chǎn)872.03 t)產(chǎn)量提升2.16萬(wàn)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(duì)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%。
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(chǎng)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(duì)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(shí)問答.北京:冶金工業(yè)出版社,2003:239-268.