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        論軋鋼實(shí)際生產(chǎn)中新工藝、新技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

        2021-11-02 08:33:32
        中國金屬通報 2021年10期
        關(guān)鍵詞:軋鋼連鑄新工藝

        牟 凱

        (五礦營口中板有限責(zé)任公司,遼寧 營口 115005)

        伴隨我國近些年工業(yè)水平的不斷提升,也相應(yīng)增加了鋼鐵總產(chǎn)量。誠然就鋼鐵產(chǎn)量而言,我國屬于典型的鋼鐵生產(chǎn)大國,但實(shí)際上鋼鐵工業(yè)質(zhì)量相較于西方一些發(fā)達(dá)國家仍有差距,并且,在當(dāng)前市場形勢下也需要有規(guī)格更高、品種更多的熱軋鋼帶。在我們?nèi)粘I钌a(chǎn)中,鋼材應(yīng)用范圍極廣,大到橋梁、建筑,小到自行車、家電等,鋼材的質(zhì)量與社會大眾的日常生活、生產(chǎn)息息相關(guān)。此外,作為我國支柱產(chǎn)業(yè)的鋼鐵工業(yè)制作出的產(chǎn)量質(zhì)量優(yōu)劣,也能夠直接反應(yīng)出社會的發(fā)展程度,故此,如何實(shí)現(xiàn)鋼材質(zhì)量的不斷提升,是業(yè)界的一項(xiàng)重要課題。

        就實(shí)際情況而言,我國在軋鋼實(shí)際生產(chǎn)中的技術(shù)較為傳統(tǒng),與部分技術(shù)發(fā)展成熟的國家具有一定差距,新型創(chuàng)新技術(shù)缺乏,難以生產(chǎn)出擁有特殊性能的鋼材。因此,多從外國購置來滿足特殊類型鋼材的需求,這顯然對我國鋼鐵生產(chǎn)的發(fā)展形成不利影響。為了改善這一情況,需要我們緊跟科技發(fā)展腳步,將合理的生產(chǎn)技術(shù)應(yīng)用到軋鋼生產(chǎn)中,加強(qiáng)特殊鋼鐵材料生產(chǎn)方法的研究,降低對外國進(jìn)口的依賴。所以,軋鋼生產(chǎn)相關(guān)技術(shù)人員,要加大力度研究、革新軋鋼生產(chǎn)工藝及技術(shù),在新工藝與新技術(shù)的輔助下,實(shí)現(xiàn)我國軋鋼生產(chǎn)效率及質(zhì)量的穩(wěn)步提升。

        1 軋鋼生產(chǎn)的發(fā)展現(xiàn)狀

        1.1 軋鋼裝備發(fā)展情況

        軋鋼裝備的優(yōu)良,會較大程度影響到軋鋼產(chǎn)品的實(shí)際質(zhì)量。在我國科技水平的穩(wěn)步提升下,軋鋼設(shè)備進(jìn)步也較為顯著,部分技術(shù)在國際上甚至已然處于領(lǐng)先水準(zhǔn),大致可歸結(jié)于如下幾點(diǎn):第一,現(xiàn)代化熱軋寬帶軋鋼生產(chǎn)線,這是對中博板坯連鑄連軋技術(shù)的改良、優(yōu)化,由我國自主研發(fā),其特點(diǎn)顯著,如工業(yè)化、規(guī)?;?,且具有較高的緊湊性、節(jié)能性、高效性及完整性,特別是緊湊性的特點(diǎn),能夠?qū)④堜摴ば蚺c連鑄有機(jī)結(jié)合;第二,集成寬厚板軋制生產(chǎn)線技術(shù),該技術(shù)是通過從國外引入先進(jìn)的裝備,融合國內(nèi)外的設(shè)計優(yōu)勢,完成國內(nèi)技術(shù)的良好集成,如管線鋼板、結(jié)構(gòu)鋼板等;第三,大型冷連軋生產(chǎn)線,該生產(chǎn)線配置有六輥四輥軋機(jī),同時與多項(xiàng)技術(shù)配合,完成了軋鋼生產(chǎn),如紊流鹽酸酸洗技術(shù)與酸洗冷軋聯(lián)合生產(chǎn)技術(shù),生產(chǎn)出的鍍鋅原板、轎車板均擁有更高的品質(zhì)[1]。

        1.2 軋鋼工藝技術(shù)發(fā)展情況

        近年來,國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)工藝與技術(shù)的改造、研發(fā)重點(diǎn),多放在了軋制控冷新裝備、高性能和高質(zhì)量的新產(chǎn)品上,以下為相對突出的新軋制技術(shù):第一,長尺鋼軌軋制在線處理生產(chǎn)線技術(shù),能夠通過噴風(fēng)的方式,使軋后高溫鋼軌得到強(qiáng)制冷卻;第二,半無頭軋制技術(shù);第三,超薄規(guī)格軋制技術(shù),以熱代冷是其主要特點(diǎn);第四,控制冷卻技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)能快速冷卻熱軋帶鋼,主要是通過布置壓力噴射式超快速冷卻系統(tǒng)于傳統(tǒng)集管層流冷卻系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn);第五,板形控制技術(shù),能夠更好保障高等級帶鋼表面質(zhì)量;第六,軋制數(shù)學(xué)模型優(yōu)化技術(shù),這項(xiàng)技術(shù)能夠有效實(shí)現(xiàn)鋼冷連軋機(jī)柔性軋制。

        2 軋鋼實(shí)際生產(chǎn)中新工藝、新技術(shù)的相關(guān)應(yīng)用

        2.1 節(jié)能降耗軋鋼生產(chǎn)中新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用

        2.1.1蓄熱節(jié)能爐技術(shù)

        這一技術(shù)是指,將蓄熱燃燒技術(shù)應(yīng)用到軋鋼加入爐中,是較為新型的一種技術(shù),具有的技術(shù)優(yōu)勢如下:能實(shí)現(xiàn)陶瓷磚蓄熱體的有效調(diào)整,進(jìn)而使蓄熱體傳熱效果得到更好保證,避免蓄熱中出現(xiàn)熱量阻塞的情況;對換向設(shè)備進(jìn)行改造,使控制技術(shù)得以改良,新型蓄熱室能夠排出溫度更低的煙氣,能夠達(dá)到超過75%的熱效率。依托該技術(shù),能避免過多損失熱耗,實(shí)現(xiàn)煙氣中熱量的有效回收,從而降低成本、節(jié)約能源。并且,能夠?qū)O2與CO2排放量做有效控制,更好保護(hù)自然環(huán)境[2]。

        2.1.2連鑄坯熱送熱裝技術(shù)

        這項(xiàng)技術(shù)是在超過400℃的高溫下軋鋼生產(chǎn)與連鑄后,裝入燃燒爐。通過應(yīng)用該技術(shù),能夠使燒損量有效減少,是吸納熱爐消耗降低,并且有助于生產(chǎn)周期、時間的縮短。同時,在應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)的過程中為了保證應(yīng)用效果,還要配備高質(zhì)量連鑄板坯、計算機(jī)管理系統(tǒng)及穩(wěn)定的協(xié)調(diào)工序。高溫坯生產(chǎn)技術(shù)也包含在這項(xiàng)技術(shù)類,適用于CC-DR、CC-DHCR、CC-HCR等工藝,例如高速澆筑技術(shù),這一技術(shù)是通過對鑄速的提升,完成鋼坯溫度的升高[3]。并且,還包含了二次若冷卻技術(shù)、凝固末點(diǎn)控制技術(shù),通過氣霧冷卻與降低二冷噴水密度的方式,實(shí)現(xiàn)連鑄坯溫度的提升。另外,包括了輸送過程中的快速運(yùn)送和保溫技術(shù),重點(diǎn)是借助保溫罩、絕熱錕道、緩沖保溫坑、高保溫運(yùn)輸臺車,以顯著縮短連鑄坯運(yùn)送到熱軋機(jī)與加熱爐的時間,如此一來,則能使輸送效率大大提升。

        2.2 提升質(zhì)量性能的軋鋼生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)的應(yīng)用

        2.2.1熱機(jī)械控制工藝

        這項(xiàng)工藝是熱軋期間,工作人員在做好加熱溫度、壓下量、軋制溫度控制的前提下,完成空冷或冷卻速率的良好控制。通常,在金屬奧氏體相變中較多用到這項(xiàng)工藝,旨在實(shí)現(xiàn)金屬組織的良好分布,控制金屬自身力學(xué)性。例如,為獲得一定的金屬馬氏體組織,工作人員按一定程序冷卻過冷奧氏體,并依托TMGP技術(shù),實(shí)現(xiàn)過冷度與冷卻速度的有效控制,避免珠光體、托氏體的出現(xiàn),保證獲取的金屬組織能夠達(dá)到預(yù)期。通過對該項(xiàng)工藝的合理應(yīng)用,能有效細(xì)化奧氏體晶粒,同時通過控制加工應(yīng)變,實(shí)現(xiàn)相變管理,從而使金屬韌性和強(qiáng)度得以根本提升。另外,借助這項(xiàng)工藝,對于節(jié)約冶金成本有著較大裨益,這是因?yàn)槠淠軌蚪档透邚?qiáng)度低合金鋼內(nèi)的釩含量、錳含量等。

        2.2.2PLC系統(tǒng)的應(yīng)用

        飛剪在軋鋼生產(chǎn)中扮演著十分重要的角色,要實(shí)現(xiàn)高速移動中線鋼的整理及加工,就需要通過飛剪,確保鋼頭和鋼尾平齊,進(jìn)而為后續(xù)環(huán)節(jié)的加工與處理提供便利[4]。在設(shè)計飛剪控制系統(tǒng)時,圍繞PLC來設(shè)計,則能取得更理想的效果。如圖1,由基礎(chǔ)自動化PLC、直流傳動系統(tǒng)、檢測設(shè)備組,組成的飛剪控制系統(tǒng)。傳動部分控制重點(diǎn)是能夠遠(yuǎn)程控制電機(jī),調(diào)節(jié)回路的核心采用直流調(diào)速裝置,完成閉環(huán)調(diào)速系統(tǒng)的構(gòu)建。檢測部分主要含有兩個回路,其中一個回路的組成是,將PLC高速計數(shù)器、編碼盤裝在剪刃軸,還有一個回路組成為,在上游機(jī)架上安裝編碼盤、高速計數(shù)器及HMD,重點(diǎn)是檢測軋件頭尾從熱金屬檢測器至飛剪的距離??刂萍羧形恢媒柚恢铆h(huán),以使精度得到保障。飛剪剪刃位置的檢測,是依托增量編碼盤角度檢測。采用Profi Bus-DP網(wǎng)絡(luò)完成PLC和調(diào)速傳動之間的通信,進(jìn)而結(jié)合PLC輸出控制命令,控制剪切長度、速度以及飛剪剪刃的定位。

        圖1 飛剪控制系統(tǒng)原理框圖

        2.2.3高精度軋制技術(shù)

        這項(xiàng)技術(shù)主要是完成產(chǎn)品尺寸精準(zhǔn)度的控制,在控制產(chǎn)品精度時主要從儀表檢測、生產(chǎn)管理、軋制理論、原材料、控制、設(shè)備及工藝來開展。高精度軋制技術(shù)包含內(nèi)容較多,主要型鋼軋制、涂鍍、無縫管軋制等技術(shù)。使用頻率較高的技術(shù)是無縫管軋技術(shù),在使用這項(xiàng)技術(shù)時要留意如下方面:第一,做好連鑄管坯直徑范圍的有效控制,一般不超過560mm,不小于80mm,同時內(nèi)部的尺寸公差、質(zhì)量,都要高于軋制管,通常能直接軋制不用修磨,可以取得40%~50%的節(jié)能性,以及10%~15%的金屬收得率,從而有效降低管坯的成本;第二,微縫管生產(chǎn)設(shè)備的核心,即為半限動和限動芯棒軋管機(jī),通常應(yīng)用在有著較大產(chǎn)量的生產(chǎn)中,而其產(chǎn)品長度能達(dá)到約50m,直徑為426mm,因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)鋼管降溫少,不會產(chǎn)生較高消耗,不采用再加熱爐,以實(shí)現(xiàn)管端增厚的減少[5]。產(chǎn)品的精準(zhǔn)度在高精度軋制技術(shù)的輔助下,能夠得到良好保障,也有助于鋼材利用率的提升。但客觀來講,相較于其他發(fā)達(dá)國家,我國的高精度軋制技術(shù)還有待提升,因此,其也是國內(nèi)軋鋼生產(chǎn)新工藝、新技術(shù)的主要研究方向。

        3 軋鋼生產(chǎn)中新工藝新技術(shù)的發(fā)展趨勢

        3.1 高性能低能耗技術(shù)應(yīng)用

        伴隨技術(shù)的不斷發(fā)展創(chuàng)新,要想保證未來軋鋼生產(chǎn)中,產(chǎn)品綜合性能的不斷提升,就需要與時俱進(jìn),對新工藝、新技術(shù)展開深入研究,以達(dá)到能耗的持續(xù)減少。重視產(chǎn)品創(chuàng)新及研發(fā),促進(jìn)產(chǎn)品綜合性能的不斷提升。并且,要注重前沿性軋鋼工藝技術(shù)和新鋼材產(chǎn)品的研發(fā),竭力于自主研發(fā)創(chuàng)新,建立產(chǎn)學(xué)研一體化發(fā)展體系,實(shí)現(xiàn)新技術(shù)與新工藝的盡快研發(fā),從而推動鋼鐵產(chǎn)品綜合性能的不斷提升,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品能耗的有效降低,提高軋鋼產(chǎn)品綜合性能及軋鋼水平。

        3.2 智能化技術(shù)應(yīng)用

        在當(dāng)前信息化時代下,人工智能技術(shù)無疑是一個科技熱詞,為了實(shí)現(xiàn)行業(yè)的良性發(fā)展,有必要將這項(xiàng)技術(shù)融入實(shí)際生產(chǎn)。目前,智能化技術(shù)發(fā)展勢頭良好,而鋼鐵企業(yè)與軋鋼面臨著愈加激烈的全球競爭。對此,為了實(shí)現(xiàn)自身產(chǎn)品生產(chǎn)效率及質(zhì)量的進(jìn)一步提升,就需要把握時代發(fā)展趨勢,合理應(yīng)用智能化技術(shù)。

        3.3 綠色環(huán)保技術(shù)應(yīng)用

        客觀來講,軋鋼行業(yè)帶來的環(huán)境污染較為嚴(yán)重。所以,為了減弱其對環(huán)境造成的污染,也須采用有效的技術(shù)措施。伴隨我國不斷關(guān)注環(huán)保、能源問題,強(qiáng)調(diào)綠色發(fā)展理念,軋鋼生產(chǎn)也應(yīng)圍繞這一發(fā)展理念,重視應(yīng)用綠色環(huán)保技術(shù)。立足長遠(yuǎn),加強(qiáng)節(jié)能環(huán)保,更多關(guān)注節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)與應(yīng)用,進(jìn)而在保證生產(chǎn)效率的同時,實(shí)現(xiàn)環(huán)境污染的降低,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品市場競爭力的不斷提升,能夠擁有更良好的綜合性能,從而能夠推動軋鋼行業(yè)的穩(wěn)步發(fā)展。

        4 結(jié)語

        總之,在我國強(qiáng)調(diào)科技興國、綠色發(fā)展的背景下,為了實(shí)現(xiàn)我國工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展,就須加強(qiáng)新理論、新技術(shù)的應(yīng)用。作為工業(yè)產(chǎn)業(yè)中支柱,鋼鐵工業(yè)在社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展中發(fā)揮了巨大推動力。但客觀來講,當(dāng)前國內(nèi)的軋鋼生產(chǎn)技術(shù)有待完善,相關(guān)新工藝、新技術(shù)的發(fā)展空間巨大。所以,為了能有更多新工藝、新技術(shù)服務(wù)軋鋼生產(chǎn),提高產(chǎn)品綜合性能,就需加強(qiáng)研究該領(lǐng)域的研究力度,從而提供給我國鋼鐵行業(yè)技術(shù)支撐,助力其可持續(xù)發(fā)展。

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