王金輝,王巒濤,王洪濤,崔國亮,陳宇
(鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠,遼寧 鞍山 114021)
板坯生產(chǎn)過程中,板坯表面和皮下橫縱裂紋、皮下針孔、夾渣等各種缺陷會導(dǎo)致軋制工序出現(xiàn)大量廢品和現(xiàn)貨,嚴(yán)重影響了最終產(chǎn)品的質(zhì)量[1]。由于板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)具有清理效率高、熱量損失小、清理質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn),已經(jīng)逐漸成為各大鋼廠提高產(chǎn)品質(zhì)量和保證產(chǎn)品性能穩(wěn)定的選擇[2]。鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠三分廠 (以下簡稱三分廠)有兩臺板坯連鑄機(jī),主要生產(chǎn)超低碳汽車鋼板坯,為滿足汽車鋼板表面質(zhì)量要求,需要對板坯進(jìn)行表面清理。以往采取人工清理的方式,清理效率低,且不利于清理質(zhì)量的穩(wěn)定控制。2018年三分廠引進(jìn)鞍鋼首臺可實(shí)現(xiàn)板坯四面同時(shí)清理的自動(dòng)火焰清理機(jī),年清理量達(dá)到70萬t,清理成功率98%以上,有效地提高了板坯清理效率和清理質(zhì)量,提高了鞍鋼高級別面板的市場競爭力。
板坯火焰清理分為冷坯清理、溫坯清理和熱坯清理。三分廠引進(jìn)的SMS-10-6-1板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)可對0~900℃的板坯上、下表面及兩個(gè)側(cè)面同時(shí)清理或組合清理,并且可根據(jù)板坯溫度,通過調(diào)整火焰清理速度,滿足對板坯不同清理深度的要求。板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)基本參數(shù)見表1。
板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)采用丙烷作為燃?xì)?,利用氧氣和丙烷形成的燃燒火焰預(yù)熱板坯的局部區(qū)域,在其表面形成預(yù)熱坑。板坯以一定的速度通過連續(xù)噴出純凈、干燥氧氣流的燒嘴,由于高壓氧氣流和板坯形成一定的銳角,氧氣將板坯表面的金屬氧化,并將其表面缺陷吹到預(yù)定的深度,然后用?;邏核宄舯砻娴难趸墼?。圖1為板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)工作原理示意圖[3],化學(xué)反應(yīng)如下:
表1 板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)基本參數(shù)Table 1 Basic Parameters of Automatic Slab Scarfing Machine
圖1 板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)工作原理示意圖Fig.1 Working Principle Diagram for Automatic Slab Scarfing Machine
板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)為操作者參與半自動(dòng)工作方式,操作人員根據(jù)MES系統(tǒng)傳輸?shù)陌迮餍畔ⅲㄤ摲N、溫度、清理深度),在人機(jī)對話界面上選擇當(dāng)前板坯清理深度和溫度需要應(yīng)用的特性曲線,火焰清理機(jī)按照特性曲線自動(dòng)完成清理作業(yè)。
板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)使用前,需要對其做如下檢查:
(1)檢查輸入、輸出輥道是否有死輥、輥?zhàn)幼冃?、漏水等現(xiàn)象;
(2)檢查垛板臺、對中裝置、轉(zhuǎn)盤、翻鋼機(jī)、測溫裝置、燒嘴等設(shè)備狀態(tài)是否正常;
(3)檢查板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)各介質(zhì)管路壓力是否正常。
對板坯做如下準(zhǔn)備工作:
(1)確認(rèn)待清理的板坯信息;
(2)將符合清理要求的板坯吊運(yùn)至板坯垛板臺,用推鋼機(jī)將板坯推至輥道上;
(3)上線輥道將板坯輸送到對中輥道上,光電傳感器進(jìn)行位置檢測,完成對中;
(4)板坯測溫計(jì)自動(dòng)測量板坯表面溫度,并將測定的溫度值發(fā)送至火焰清理控制系統(tǒng);
(5)板坯進(jìn)入前夾送輥道,到達(dá)燒嘴閉合位置;
(6)上下燒嘴和水平燒嘴依次閉合;
(7)板坯定位,退回至“預(yù)熱位”。
板坯清理過程如下:
(1)啟動(dòng)預(yù)熱開關(guān),預(yù)熱開始,丙烷和氧氣通過燒嘴預(yù)熱塊噴出,氣體燃燒后產(chǎn)生的熱量在板坯表面形成預(yù)熱熔池;
(2)當(dāng)預(yù)熱熔池達(dá)到一定深度時(shí),火焰清理過程激活;
(3)清理開始,清理氧氣閥門打開,在前夾送輥的帶動(dòng)下,板坯以設(shè)定速度前進(jìn),同時(shí)高壓沖渣水閥門打開;
(4)鋼坯繼續(xù)移動(dòng),通過光電管位置計(jì)數(shù),到達(dá)后夾送輥位置,激活后夾送輥,以維持牽引且保證通過燒嘴時(shí)速度一致;
(5)繼續(xù)清理直至鋼坯尾端通過燒嘴,到達(dá)觸發(fā)“清理結(jié)束信號”位置,停止火焰清理。燃?xì)?、氧氣及沖渣水關(guān)閉,燒嘴撤回;
(6)除磷水和除磷吹掃開啟,延時(shí)一定時(shí)間后關(guān)閉。
對清理后的板坯做如下檢查:
(1)板坯通過輸出輥道到達(dá)檢查臺,檢查板坯清理質(zhì)量,確認(rèn)其上表面及兩側(cè)無漏清;
(2)使用翻鋼機(jī)將清理后的板坯翻面,檢查其下表面,確認(rèn)沒有熔渣等缺陷后,板坯輸出至熱軋輥道下送。
清理后的板坯常見缺陷有漏清、表面平整度超標(biāo)和表面熔渣殘留等。表2為清理后板坯缺陷產(chǎn)生原因及處置方案。針對不同的清理后缺陷,及時(shí)采取人工補(bǔ)清等措施,并進(jìn)行必要的設(shè)備檢查和維護(hù),保證清理后板坯表面質(zhì)量滿足下道工序要求。
表2 清理后板坯缺陷產(chǎn)生原因及處置方案Table 2 Causes Leading to Defects and Countermeasures after Slab Scarfing
三分廠有1號和2號兩臺板坯連鑄機(jī),高級別汽車面板、鍍鋅板等需要表面清理的鋼種主要在1號連鑄機(jī)生產(chǎn)。為了提高生產(chǎn)作業(yè)效率,將火焰清理機(jī)設(shè)計(jì)在靠近1號連鑄機(jī)的位置,火焰清理機(jī)上料輥道緊鄰1號連鑄機(jī)板坯輸出輥道,使生產(chǎn)出的板坯以最短流程通過火焰清理機(jī)進(jìn)行表面清理,減少了天車倒運(yùn)板坯造成的生產(chǎn)交叉和時(shí)間耽誤,確保連鑄機(jī)和火焰清理機(jī)生產(chǎn)無縫銜接。
優(yōu)化生產(chǎn)工藝,對部分冷軋卷表面質(zhì)量要求相對不高的低碳鋼種,開展不清理熱送試驗(yàn),并及時(shí)做好后工序的質(zhì)量跟蹤反饋,在保證質(zhì)量的前提下節(jié)約設(shè)備資源。
組建專業(yè)的維護(hù)團(tuán)隊(duì),確定“4+8”日(4天小修一次,8天大修一次)定修計(jì)劃,優(yōu)化火焰清理機(jī)設(shè)備的定修和年修管理,合并設(shè)備修理和維護(hù)工作,進(jìn)行燒嘴等重要設(shè)備的專項(xiàng)維護(hù)工作,以降低火焰清理機(jī)的設(shè)備故障;優(yōu)化燒嘴設(shè)計(jì),減少漏氧現(xiàn)象,減少板坯漏清,提高清理后板坯表面平整度,從而提高板坯合格率。
使用板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)后,三分廠板坯表面質(zhì)量得到顯著提高,冷軋軋后表面質(zhì)量缺陷指數(shù)明顯下降。板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)使用前后鑄坯缺陷指數(shù)的對比如圖2所示,由圖2看出,使用后的缺陷指數(shù)比使用前降低57.6%。
圖2 火焰清理機(jī)使用前后鑄坯缺陷指數(shù)的對比Fig.2 Contrast of Defect Indexes before and after Using Scarfing Machine
鞍鋼股份有限公司煉鋼總廠板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)主要用于超低碳汽車板鋼和鍍鋅板等重點(diǎn)鋼種板坯的表面清理。使用板坯自動(dòng)火焰清理機(jī)清理的板坯產(chǎn)品缺陷指數(shù)比使用前降低57.6%,使鞍鋼汽車板和鍍鋅板等其它重點(diǎn)品種的產(chǎn)品質(zhì)量得到大幅提升,為鞍鋼高端汽車面板的市場占有率提供了有力保證。