大型國(guó)產(chǎn)化罩式爐群的管理與實(shí)踐

潘禮雙陳昌宇

(廣西柳州鋼鐵集團(tuán)公司冷軋板帶廠，廣西545002)

摘要：介紹了柳鋼國(guó)產(chǎn)化罩式爐群的基本情況，并從爐區(qū)生產(chǎn)組織優(yōu)化、退火工藝優(yōu)化、設(shè)備管理優(yōu)化三方面介紹了國(guó)產(chǎn)化罩式爐群的生產(chǎn)管理實(shí)踐和生產(chǎn)指標(biāo)的優(yōu)化方法。

關(guān)鍵詞：罩式爐群；國(guó)產(chǎn)化；優(yōu)化管理

中圖分類(lèi)號(hào)：TG155文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

收稿日期：2015—02—28

Management and Practice of Heavy Cover Furnace Group in Domestic

Pan Lishuang, Chen Changyu

Abstract：Principle status of heavy cover furnace group in domestic in Liuzhou Steel has been described. Production management practice and production target optimization measure for domestic cover furnace group have been illustrated from optimization of furnace zone production and orgnization, annealing technique and equipment management.

Key words：cover furnace group; domestic; optimization management

1柳鋼罩式爐群基本情況

全氫罩式退火爐是冷軋板帶生產(chǎn)的重要設(shè)備，此前國(guó)內(nèi)各鋼鐵企業(yè)已投產(chǎn)的大規(guī)模罩式爐群主要以德國(guó)LOI公司和奧地利EBNER公司的罩式爐為主。近年來(lái)，隨著罩式退火爐國(guó)產(chǎn)化技術(shù)的日益成熟，大規(guī)模的國(guó)產(chǎn)化罩式退火爐群在部分鋼鐵企業(yè)建成投產(chǎn)。柳鋼冷軋廠二冷軋工程全氫罩式退火爐機(jī)組于2013年7月份全部建成投產(chǎn)，機(jī)組包含104座國(guó)產(chǎn)爐臺(tái)、配置55臺(tái)加熱罩、51臺(tái)冷卻罩，呈品字形布置于長(zhǎng)300 m、寬36 m的罩式退火爐跨內(nèi)，是世界上單一跨內(nèi)爐臺(tái)數(shù)目最多的罩式退火爐機(jī)組。機(jī)組由上海寶信軟件股份有限公司設(shè)計(jì)供貨，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量175萬(wàn)噸，單個(gè)爐臺(tái)平均年產(chǎn)鋼量16 800 t。投產(chǎn)初期，由于柳鋼冷軋廠缺乏大規(guī)模罩式爐群生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)以及國(guó)產(chǎn)化設(shè)備存在較多設(shè)計(jì)缺陷和隱患，導(dǎo)致該爐群的平均日產(chǎn)只有4 300 t～4 400 t，單個(gè)爐臺(tái)年產(chǎn)鋼量只有15 000 t左右，比設(shè)計(jì)的產(chǎn)量目標(biāo)相距甚遠(yuǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)內(nèi)先進(jìn)水平。2014年冷軋廠要完成260萬(wàn)噸、爭(zhēng)取完成280 t的產(chǎn)量指標(biāo)，二退火機(jī)組成了完成產(chǎn)量指標(biāo)的最大瓶頸。如何提高二退火機(jī)組產(chǎn)能，增加退火卷的產(chǎn)量，是冷軋廠2014年生產(chǎn)工作的重點(diǎn)和難點(diǎn)。為提高二退火機(jī)組產(chǎn)能，冷軋廠退火車(chē)間采取多種增產(chǎn)措施，提高機(jī)組管理水平，深挖機(jī)組產(chǎn)量潛能。本文主要對(duì)國(guó)產(chǎn)罩式爐群的增產(chǎn)措施進(jìn)行闡述和總結(jié)。

2主要措施

2.1優(yōu)化生產(chǎn)組織

(1)優(yōu)化退火上料組成，扣緊各生產(chǎn)環(huán)節(jié)節(jié)奏，減少爐臺(tái)等待臺(tái)時(shí)。

在沒(méi)有建立爐區(qū)堆垛信息系統(tǒng)的情況下，通過(guò)人工比對(duì)各規(guī)格各鋼種的退火工藝時(shí)間，結(jié)合二退火機(jī)組的實(shí)際情況，制定切合二退火機(jī)組實(shí)際的上料指導(dǎo)原則。均衡每個(gè)班次DC03等退火工藝時(shí)間超長(zhǎng)的鋼種的數(shù)量，以每班裝爐15爐為基準(zhǔn)，在裝出爐數(shù)多于15爐的班次，多上DC03等退火工藝時(shí)間長(zhǎng)的鋼種，把該班次的裝出爐數(shù)調(diào)到其他班次；反之在裝爐數(shù)低于15爐時(shí)，暫停上DC03等退火工藝時(shí)間長(zhǎng)的鋼種，把其他班次的裝出爐調(diào)整至本班次。通過(guò)調(diào)整每個(gè)班次的上料組成來(lái)調(diào)整退火機(jī)組的生產(chǎn)節(jié)奏，均衡每天三個(gè)班次的裝出爐數(shù)，平衡行車(chē)的作業(yè)量，減少爐臺(tái)工藝時(shí)間結(jié)束時(shí)因?yàn)樾熊?chē)工作量大而未能按時(shí)裝出爐的現(xiàn)象。在均衡爐區(qū)行車(chē)工作量的同時(shí)還可均衡每個(gè)班次加熱罩、冷卻罩的使用量，避免爐臺(tái)出現(xiàn)集中加熱或者集中冷卻，在爐臺(tái)集中加熱結(jié)束后無(wú)冷卻罩可換或集中冷卻完成出爐后無(wú)加熱罩點(diǎn)火的現(xiàn)象，減少爐臺(tái)的工藝等待臺(tái)時(shí)。

制定嚴(yán)格的換罩點(diǎn)火制度，要求每個(gè)班接班后在前兩個(gè)小時(shí)需換罩的爐臺(tái)必須在達(dá)到工藝換罩的20 min內(nèi)換罩完畢，兩小時(shí)以后的爐臺(tái)換罩間隔時(shí)間不得超過(guò)1 h。裝出爐時(shí)從松開(kāi)內(nèi)罩出爐到裝爐完畢扣罩點(diǎn)火，間隔周期不能超過(guò)3 h。要求各生產(chǎn)班組需要根據(jù)當(dāng)班的生產(chǎn)情況合理的安排轉(zhuǎn)卷裝爐出爐換罩點(diǎn)火，扣緊每個(gè)環(huán)節(jié)的工作節(jié)奏，提高退火區(qū)域的工作效率，減少爐臺(tái)操作等待臺(tái)時(shí)。

(2)優(yōu)化爐臺(tái)組垛，提高裝爐系數(shù)。

二退火機(jī)組設(shè)計(jì)的最大裝爐直徑為2 050 mm，最大裝爐高度為5.6 m，最大裝爐重量可達(dá)108 t/爐，平均入爐量98 t/爐。由于上游工序連鑄和熱軋的原因，供給冷軋廠的坯料大小不均，1 250 mm寬度的鋼卷卷重主要有25 t、23 t及20 t三種規(guī)格。如果全為20 t的1 250 mm卷入爐生產(chǎn)，則裝爐重量只有80 t左右，裝爐系數(shù)只有約74%，與設(shè)計(jì)平均入爐重量相距甚遠(yuǎn)，對(duì)生產(chǎn)影響較大。針對(duì)這一問(wèn)題，冷軋廠生產(chǎn)調(diào)度部門(mén)與集團(tuán)公司總調(diào)度室積極溝通，降低20 t 1 250 mm卷的供料比例。把20 t 1 250 mm卷盡量以外銷(xiāo)冷硬卷形式進(jìn)行銷(xiāo)售，減少20 t 1 250 mm卷進(jìn)入退火機(jī)組的數(shù)量。裝爐時(shí)普遍采取1 250 mm卷裝4卷、1 000 mm卷裝5卷的形式，避免1 250 mm卷和1 000 mm混裝，最大限度的利用爐臺(tái)的裝爐高度。通過(guò)以上措施以保障二退火機(jī)組平均裝爐量大于92 t/爐，裝爐系數(shù)穩(wěn)定在約85%以上。較高的裝爐系數(shù)為產(chǎn)量的提高提供了必要的保障。裝爐的平均重量與產(chǎn)量的關(guān)系情況見(jiàn)表1。

2.2優(yōu)化退火工藝

(1)在原有的工藝的基礎(chǔ)上，對(duì)厚度1.3 mm以上的SPCC品種進(jìn)行鋼卷熱電偶插片試驗(yàn)，SPCC鋼種厚規(guī)格的均熱段時(shí)間平均減少3 h。得到結(jié)果以后第一時(shí)間擴(kuò)大試驗(yàn)數(shù)量，從4月開(kāi)始，厚度1.3 mm以上的SPCC品種按改進(jìn)后的工藝生產(chǎn)，消除了以往生產(chǎn)厚規(guī)格比例增大時(shí)爐區(qū)生產(chǎn)節(jié)奏混亂的現(xiàn)象，有效提高爐臺(tái)生產(chǎn)厚規(guī)格的生產(chǎn)效率。厚度1.3 mm以上的SPCC品種工藝改進(jìn)前后力學(xué)性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表2。

(2)寬度1 000 mm的SPCC及DC01牌號(hào)的鋼卷，退火保溫段比原退火工藝縮短60 min，試驗(yàn)卷的性能屈服和抗拉值略低于平均值，但是伸長(zhǎng)率則高于平均值，試驗(yàn)卷均無(wú)出現(xiàn)粘結(jié)協(xié)議品。改進(jìn)后的工藝在二退火機(jī)組逐步推廣。改進(jìn)后鋼卷的力學(xué)性能數(shù)據(jù)對(duì)比見(jiàn)表3。

(3)提高冷卻時(shí)保護(hù)氣體的循環(huán)量，加快鋼卷冷卻速度。采用全氫罩式退火的形式對(duì)冷硬卷進(jìn)行熱處理，當(dāng)退火溫度冷卻至550℃以下時(shí)，鋼卷的冷卻速度對(duì)鋼卷的性能和表面質(zhì)量已不構(gòu)成影響，因此加快噴淋段的冷卻速度可以縮短整個(gè)退火的工藝時(shí)間。為加快冷卻段550℃至出爐的冷卻速度，退火車(chē)間核實(shí)爐臺(tái)循環(huán)風(fēng)機(jī)電機(jī)及葉輪的最大載荷轉(zhuǎn)速，確認(rèn)設(shè)備的能力可以滿(mǎn)足冷卻段的高轉(zhuǎn)速運(yùn)行后，調(diào)整冷卻段550℃至出爐的循環(huán)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速，轉(zhuǎn)速由1 500 r/min提高到2 100 r/min，提高爐內(nèi)保護(hù)氣體的循環(huán)量，同時(shí)還把出爐溫度由95℃降到82℃，其它退火工藝保持不變。通過(guò)比較，調(diào)整后整體的冷卻時(shí)間比原來(lái)縮短約1 h～3 h不等，且鋼卷表面不會(huì)出現(xiàn)粘結(jié)和氧化色等質(zhì)量問(wèn)題。

表1　爐臺(tái)平均裝爐重量和產(chǎn)量、出爐率對(duì)比關(guān)系表

表2　厚度1.3mm以上的SPCC品種工藝

表3　寬度1 000 mm的SPCC及DC01牌號(hào)鋼卷工藝

2.3改善設(shè)備管理

制定退火機(jī)組攻關(guān)方案，開(kāi)展有針對(duì)性的設(shè)備故障處理和設(shè)備隱患攻關(guān)活動(dòng)，解決退火爐機(jī)組存在的設(shè)備問(wèn)題及隱患，確保退火生產(chǎn)安全穩(wěn)定運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)2～4段退火時(shí)間準(zhǔn)點(diǎn)率≥97%，全程退火時(shí)間準(zhǔn)點(diǎn)率≥90%。

(1)優(yōu)化加熱罩燒嘴點(diǎn)火及燃燒系統(tǒng)。

由于燒嘴及其控制器的設(shè)計(jì)選型存在缺陷，加熱罩燒嘴結(jié)構(gòu)不合理，燃燒筒極易燒損。原配置的燃燒控制器為寶信公司自行設(shè)計(jì)研發(fā)，在爐區(qū)高溫的環(huán)境中穩(wěn)定性較差，故障率高。導(dǎo)致二退火機(jī)組的燒嘴在投產(chǎn)后不久即出現(xiàn)燒嘴點(diǎn)不著火，燃燒筒嚴(yán)重?zé)龘p無(wú)法使用的現(xiàn)象，對(duì)生產(chǎn)造成很大影響。為解決這個(gè)問(wèn)題，對(duì)加熱罩燒嘴進(jìn)行了整體設(shè)計(jì)改造，優(yōu)化燒嘴配火盤(pán)角度由 15°變成 30°，使燒嘴噴出的火焰長(zhǎng)度變長(zhǎng)，消除火焰在燃燒筒內(nèi)旋轉(zhuǎn)燃燒的現(xiàn)象；在燒嘴芯的煤氣管兩側(cè)增加兩根更換燒嘴點(diǎn)火電極的導(dǎo)管，在燒嘴點(diǎn)火電極出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)可以實(shí)現(xiàn)在線更換；把原來(lái)加熱罩燒嘴的國(guó)產(chǎn)控制器全部更換為熱穩(wěn)定性良好的德國(guó)KROM公司IFD258系列燒嘴控制器。以上改造使得燒嘴的燃燒筒壽命由原來(lái)的不滿(mǎn)3個(gè)月提升至8個(gè)月以上，燒嘴故障率下降60%。

(2)選用新的內(nèi)罩材質(zhì)，改進(jìn)內(nèi)罩的設(shè)計(jì)方案，延長(zhǎng)內(nèi)罩使用壽命。

二退火機(jī)組內(nèi)罩原來(lái)工程使用的的材質(zhì)為06Cr23Ni13，高溫穩(wěn)定性稍差。在加熱罩燒嘴火焰沖刷區(qū)，內(nèi)罩的壁厚只有6 mm，導(dǎo)致內(nèi)罩在使用了1年左右時(shí)燒嘴段因筒體漲鼓、變形而無(wú)法使用。變形的內(nèi)罩在更換加熱罩時(shí)會(huì)卡住加熱罩的底盤(pán)而使加熱罩無(wú)法吊起，影響生產(chǎn)并存在重大安全隱患。為解決此問(wèn)題，在內(nèi)罩材質(zhì)選擇方面，選用06Cr25Ni20和0Cr20Ni14Si2這兩種材質(zhì)替代原來(lái)的06Cr23Ni13。優(yōu)化內(nèi)罩筒體壁厚，在加熱罩燒嘴火焰沖刷區(qū)全部采用8 mm厚的筒體。改善內(nèi)罩水槽排水，把原來(lái)0°角的水槽改成負(fù)3°角 ，去除水槽上蓋，避免水槽在生產(chǎn)使用過(guò)程中出現(xiàn)被壓折上翹現(xiàn)象，使水槽排水更加順暢。通過(guò)以上措施減少了加熱罩底部保溫被水槽殘余冷卻水浸泡而損壞的現(xiàn)象，改善了爐底保溫，杜絕了加熱罩卡內(nèi)罩的現(xiàn)象，同時(shí)內(nèi)罩的平均壽命至少延長(zhǎng)30%以上。

(3)統(tǒng)籌爐區(qū)設(shè)備檢修，利用生產(chǎn)間隙開(kāi)展計(jì)劃?rùn)z修，保障設(shè)備運(yùn)行穩(wěn)定。

罩式爐為連續(xù)生產(chǎn)設(shè)備，如出現(xiàn)問(wèn)題時(shí)需全線停機(jī)檢修，耗時(shí)長(zhǎng)，對(duì)生產(chǎn)的影響很大且浪費(fèi)能源。針對(duì)這一問(wèn)題，冷軋廠退火車(chē)間采取單臺(tái)爐循環(huán)檢修的模式。制定單臺(tái)設(shè)備的定修周期，規(guī)定爐臺(tái)閥站、加熱罩、冷卻罩、內(nèi)罩的檢修時(shí)間間隔，統(tǒng)籌安排單個(gè)爐臺(tái)閥站、加熱罩、冷卻罩計(jì)劃?rùn)z修。在加熱罩使用數(shù)量少，冷卻罩?jǐn)?shù)量使用多時(shí)，計(jì)劃安排加熱罩更換底部保溫、燒嘴處理方面的檢修，減少爐臺(tái)等待加熱罩的現(xiàn)象。

限定退火區(qū)域每月每臺(tái)行車(chē)的計(jì)劃?rùn)z修時(shí)長(zhǎng)，根據(jù)退火機(jī)組每班的裝出爐數(shù)量安排行車(chē)的計(jì)劃?rùn)z修。在裝出爐數(shù)量少的班次提前備好生產(chǎn)用料，統(tǒng)一由退火車(chē)間通知各行車(chē)管理部門(mén)，計(jì)劃安排行車(chē)進(jìn)行同步檢修，減少行車(chē)的檢修臺(tái)時(shí)，提高行車(chē)的實(shí)際作業(yè)率。

(4)優(yōu)化備件采購(gòu)管理。

針對(duì)罩式退火爐設(shè)備種類(lèi)少，同類(lèi)設(shè)備裝機(jī)數(shù)量大的特點(diǎn)，掌握各重點(diǎn)消耗備件的壽命周期并制定相應(yīng)更換計(jì)劃，根據(jù)更換計(jì)劃合理制定備件采購(gòu)計(jì)劃，確保備件供應(yīng)的同時(shí)，減少備件庫(kù)存量和庫(kù)存周期，減少庫(kù)存資金的占用，降低備件財(cái)務(wù)成本。開(kāi)發(fā)重點(diǎn)備件的優(yōu)質(zhì)供應(yīng)商，內(nèi)罩、爐臺(tái)液壓缸、爐臺(tái)高溫葉輪等備件試用成功之后，質(zhì)量穩(wěn)定的備件采取簽訂年標(biāo)供貨的方式，讓供應(yīng)商根據(jù)爐區(qū)備件消耗情況按計(jì)劃供貨，減少備件庫(kù)存和資金占用，同時(shí)確保備件供應(yīng)的質(zhì)量穩(wěn)定性。

3結(jié)論

(1)大規(guī)模的全氫罩式退火爐群的生產(chǎn)對(duì)于每個(gè)爐臺(tái)的裝料品規(guī)，加熱罩、冷卻罩使用，行車(chē)吊裝的先后順序的統(tǒng)籌尤為重要。合理的上料計(jì)劃、生產(chǎn)組織才能最大限度的減少機(jī)組各個(gè)爐臺(tái)的等待臺(tái)時(shí)，有利于機(jī)組發(fā)揮最大產(chǎn)能。

(2)大規(guī)模的全氫罩式退火爐群鋼卷吊裝量、物流量十分巨大，在機(jī)組設(shè)計(jì)和生產(chǎn)過(guò)程中要考慮行車(chē)操作的便利性和物流的流暢，留足行車(chē)的能力和操作空間，避免因?yàn)樾熊?chē)和物流的不順暢影響罩式退火爐機(jī)組產(chǎn)能的發(fā)揮。

(3)每個(gè)爐次的裝爐系數(shù)高低直接影響機(jī)組的產(chǎn)量。轉(zhuǎn)爐廠7#板坯生產(chǎn)的1 250 mm寬25 t鋼卷可以使冷軋退火機(jī)組的單爐裝爐重量達(dá)到100 t，裝爐系數(shù)93%以上。較高的裝爐系數(shù)不僅可以大幅度提升罩式退火爐機(jī)組的產(chǎn)量，還可以降低冷軋卷噸鋼的煤氣消耗，節(jié)約能源。

通過(guò)實(shí)施上述技術(shù)措施，冷軋廠退火機(jī)組產(chǎn)量顯著提高。2014年10月份，冷軋廠二退火機(jī)組月產(chǎn)152 574 t，平均日產(chǎn)達(dá)4 921 t/天，折算成單個(gè)爐臺(tái)平均年產(chǎn)量達(dá)17 270 t，同比提高15.1%，達(dá)到了國(guó)內(nèi)同行同類(lèi)進(jìn)口罩式爐機(jī)組的先進(jìn)水平。國(guó)產(chǎn)全氫罩式爐群的成功應(yīng)用，節(jié)約了投資和運(yùn)營(yíng)成本。

編輯傅冬梅