董冠求

（天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司，天津 301500）

0 引言

熱軋帶鋼是我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)冶金產(chǎn)品之一，具有強(qiáng)度高、韌性好、易于加工成型等優(yōu)良性能。熱軋帶鋼不僅作為成品鋼材使用，還可作為原料使用，可根據(jù)需要沖壓、彎曲和焊接成各種復(fù)雜截面的結(jié)構(gòu)件和金屬制品，是一種產(chǎn)量大、用途廣、品種多的重要鋼材。目前我國(guó)的輕工、家電、建筑、機(jī)械、汽車等行業(yè)需要大量的熱軋帶鋼，主要應(yīng)用于生產(chǎn)焊接鋼管、冷彎型鋼、冷軋帶鋼、光伏支架、高速護(hù)欄、家電家具配件、汽車配件等。熱軋帶鋼是天津市新天鋼聯(lián)合特鋼有限公司（后稱聯(lián)合特鋼）主要產(chǎn)品之一，由于鋼熱軋帶鋼生產(chǎn)線建設(shè)和投產(chǎn)時(shí)間較早，產(chǎn)線配置的工藝裝備比較差，生產(chǎn)工藝也已落后，造成產(chǎn)線生產(chǎn)效率低、產(chǎn)品能耗高、鋼坯氧化燒損嚴(yán)重，加熱爐NOx排放和CO 的排放過(guò)多等問(wèn)題。

因此，對(duì)聯(lián)合特鋼熱軋帶鋼生產(chǎn)線進(jìn)行提產(chǎn)、降耗工藝優(yōu)化已勢(shì)在必行。本文介紹了聯(lián)合特鋼公司為實(shí)現(xiàn)帶鋼產(chǎn)線高效化、智能化和綠色化生產(chǎn)模式而開(kāi)展的提產(chǎn)、降耗研究?jī)?nèi)容，分析了帶鋼生產(chǎn)線存在的主要問(wèn)題，有針對(duì)性地提出了工藝改進(jìn)措施。

1 帶鋼生產(chǎn)線存在的問(wèn)題及研究改進(jìn)內(nèi)容

1.1 帶鋼生產(chǎn)線存在的問(wèn)題

1.1.1 生產(chǎn)效率偏低

帶鋼生產(chǎn)線軋制速度8.0～16.0m/s，單線日產(chǎn)量從1800 噸到7000 噸不等，未充分發(fā)揮產(chǎn)線工藝裝備潛能，沒(méi)有最大程度實(shí)現(xiàn)低成本、高效率、穩(wěn)定化生產(chǎn)模式。

1.1.2 帶鋼板形控制精度偏低

帶鋼厚度偏差0～0.15mm，寬度偏差0～5mm，影響了帶鋼深加工產(chǎn)品質(zhì)量，容易造成質(zhì)量合格率偏低的情況，如焊管后壁厚不均，焊縫不能融合或者產(chǎn)生搭焊。

1.1.3 冷軋基料氧化鐵皮過(guò)厚

由于生產(chǎn)線軋后未應(yīng)用控溫控軋高效冷卻系統(tǒng)，冷軋基料氧化鐵皮過(guò)厚，造成下游用戶酸洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)、酸耗過(guò)高、生產(chǎn)效率低的情況；同時(shí)力學(xué)性能波動(dòng)較大，容易造成冷軋板形不良，成品力學(xué)性能不均的情況。

1.1.4 加熱爐溫度控制準(zhǔn)確度不高

加熱爐燃燒控制方式為人工調(diào)整，看火工依據(jù)經(jīng)驗(yàn)調(diào)整煤氣和空氣流量及配比，存在爐溫控制不均，溫度控制準(zhǔn)確度不高，易出現(xiàn)鋼坯過(guò)熱事故；空燃比控制不當(dāng)，燃?xì)庀拇蟆⒀趸療龘p嚴(yán)重，NOx排放和CO的排放過(guò)多的情況。

1.2 帶鋼生產(chǎn)線研究改進(jìn)內(nèi)容

1.2.1 研究低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝

針對(duì)當(dāng)前高能耗、高排放的節(jié)能、環(huán)保問(wèn)題，研發(fā)低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝，提升燒鋼質(zhì)量和溫控精度，避免欠燒、過(guò)熱或過(guò)燒等問(wèn)題，降低能耗、減少污染物排放量，滿足節(jié)能、環(huán)保要求。

1.2.2 研發(fā)粗軋不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化技術(shù)

針對(duì)矩形坯、方坯的寬展問(wèn)題，研發(fā)粗軋不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化技術(shù)，優(yōu)化孔型和平（立）輥的匹配工藝，獲得良好的平面形狀和截面形狀，有助于提高板凸度、板形等指標(biāo)。

1.2.3 研究帶鋼的全工況高效連續(xù)軋制技術(shù)

針對(duì)傳統(tǒng)熱軋帶鋼的低速、低效問(wèn)題，研發(fā)精品帶鋼的全工況高效連續(xù)軋制技術(shù)，結(jié)合先進(jìn)的儀器儀表和智能測(cè)控系統(tǒng)，開(kāi)展熱送熱裝、智能加熱、超快冷及工藝優(yōu)化工作。

2 熱軋帶鋼生產(chǎn)工藝改進(jìn)措施

2.1 低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝

基于步進(jìn)式加熱爐的特點(diǎn)，利用氧氣分析儀及智能燒鋼先進(jìn)技術(shù)，能夠顯著提高燃燒效率，能夠精確控制爐內(nèi)各部分的溫度及壓力，形成高效的加熱爐燒鋼工藝制度，實(shí)現(xiàn)步進(jìn)式加熱爐的高效智能燒鋼[1]。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研和分析在高精度智能燒鋼工藝改造前，聯(lián)合特鋼公司三、四車間加熱爐存在如下問(wèn)題：

（1）加熱爐熱負(fù)荷、爐壓控制水平低，造成燃?xì)馊紵实汀⑷剂舷母?，煙氣NOx和CO 的排放含量高；

（2）加熱爐爐內(nèi)溫度控制水平低，鋼坯燒損嚴(yán)重；

（3）加熱爐空燃比控制水平低，鋼坯氧化嚴(yán)重、脫碳層厚度大；

另外，根據(jù)加熱爐的控制原理，加熱爐各段的氣氛環(huán)境需要根據(jù)生產(chǎn)工藝需求進(jìn)行控制，通常情況是均熱段控制成還原性氣氛、加熱段控制成弱還原或中性氣氛、預(yù)熱段控制成弱氧化性氣氛，故需要對(duì)每一段的氣氛環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)、控制才能滿足加熱工藝的需求。

聯(lián)合特鋼公司三、四帶鋼車間加熱爐高精度智能燒鋼工藝改造之后，有效解決了以上問(wèn)題。加熱爐系統(tǒng)通過(guò)最佳化燃燒數(shù)字模型以及先進(jìn)控制算法，克服煤氣壓力和熱值的波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了根據(jù)坯料情況動(dòng)態(tài)優(yōu)化爐內(nèi)氣氛和溫度場(chǎng)，精準(zhǔn)控制出鋼溫度的目標(biāo)，最終獲得更優(yōu)的鋼材產(chǎn)品性能。

2.2 粗軋的不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化技術(shù)

利用多道次立輥調(diào)整帶鋼邊部形狀，精確控制帶寬精度，嚴(yán)格控制平面形狀及截面形狀，改善軋制狀況，提升板凸度、板形精度，同時(shí)減少頭尾偏差。為降低軋輥消耗，優(yōu)化設(shè)計(jì)孔型匹配秒流量容錯(cuò)機(jī)制，避免堆鋼事故。根據(jù)軋制批次寬度的不同，粗軋平軋5道次中采用1～2道次進(jìn)行不均勻?qū)捳箍仔蛙堉?，不均勻?qū)捳箍仔褪紫仁鞘褂迷诘谝坏来?，其次是使用在第三道次，同時(shí)允許上、下工作輥對(duì)稱不均勻?qū)捳箍仔蛙堉疲苍试S單個(gè)工作輥不均勻?qū)捳箍仔蛙堉?，容錯(cuò)率大大提高[2]。

根據(jù)軋制計(jì)劃及產(chǎn)品規(guī)格優(yōu)選孔型分配（如表1 所示），減少?gòu)?qiáng)展輥磨損。當(dāng)生產(chǎn)薄規(guī)格時(shí)，可減少?gòu)?qiáng)展輥使用，防止頭部過(guò)尖造成堆鋼，根據(jù)用戶寬度訂單可進(jìn)一步調(diào)整孔型和孔型分配，生產(chǎn)寬度更大的帶鋼產(chǎn)品。

表1 孔型輥使用參數(shù)表

2.3 熱軋帶鋼的全工況高效連續(xù)軋制技術(shù)

原鋼坯入爐工藝為：經(jīng)檢查合格的方坯、矩形坯送入原料跨，分類堆放，根據(jù)生產(chǎn)計(jì)劃，用天車吊運(yùn)，經(jīng)上料臺(tái)架通過(guò)入爐輥道輸送進(jìn)入加熱爐。

高效連續(xù)軋制技術(shù)包括：步進(jìn)梁雙蓄熱加熱技術(shù)，全連軋工藝，高壓水除鱗技術(shù)，自動(dòng)測(cè)寬測(cè)厚技術(shù)，軋后超快冷和層流冷卻技術(shù)。鋼坯經(jīng)加熱軋制成帶鋼，產(chǎn)品以盤卷狀態(tài)交貨。對(duì)于高效軋制技術(shù)，鋼坯熱裝熱送技術(shù)是不可缺少的環(huán)節(jié)。鋼坯熱裝熱送可以降低電、燃?xì)獾饶茉聪?，縮短鋼坯加熱時(shí)間，減少鋼坯的燒損，提高成材率，提高加熱爐產(chǎn)量，提高加熱爐的加熱質(zhì)量，同時(shí)還能減少?gòu)S內(nèi)庫(kù)存占地面積及節(jié)約投資等。

哪個(gè)女人嫁個(gè)男人，還要為明天能不能吃上飯擔(dān)驚受怕。即便陳建偉對(duì)李萍一心一意，李萍還是狼心狗肺地拒絕了。

鋼坯熱裝熱送工藝改進(jìn)方案：煉鋼廠鑄坯下線后使用自主設(shè)計(jì)保溫車進(jìn)行運(yùn)輸，保溫車采用加長(zhǎng)載重汽車進(jìn)行隔熱保溫，既可以確保汽車的安全運(yùn)輸，又可以減少鑄坯熱量損失，還可以降低鑄坯風(fēng)彎的危險(xiǎn)。保溫車上蓋、側(cè)板、下板襯有保溫石棉，相當(dāng)于一個(gè)保溫箱。定尺切割后的鑄坯經(jīng)冷床下線時(shí)，由天車將熱坯調(diào)入保溫車，保溫車封蓋，運(yùn)輸?shù)綆т搹S加熱爐庫(kù)房區(qū)域，由于鑄坯在裝運(yùn)過(guò)程采取了保溫措施，鑄坯運(yùn)抵帶鋼廠裝入加熱爐的溫度一般可達(dá)到400～700℃。當(dāng)連鑄坯熱送到帶鋼廠時(shí)，鑄坯經(jīng)隨車質(zhì)保書(shū)和實(shí)物驗(yàn)收后刷卡自動(dòng)錄入生產(chǎn)系統(tǒng)，經(jīng)組坯后熱坯直接由天車吊入上料臺(tái)架輥道上入爐或者卸入庫(kù)房堆垛存放。

3 技術(shù)改造效果

實(shí)踐證明，通過(guò)低耗、低排放的高精度智能燒鋼、粗軋的不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化、熱軋帶鋼的全工況高效連續(xù)軋制等一系列技術(shù)改進(jìn)措施的實(shí)施，有效改善和消除帶鋼三、四線存在的問(wèn)題，達(dá)到了預(yù)期效果。

（1）通過(guò)低耗、低排放的高精度智能燒鋼工藝的實(shí)施，加熱率爐爐壓由原5～50Pa 控制范圍減少到至5～25Pa 控制范圍，加熱爐出鋼溫度由原1080～1180℃的控制范圍縮小至1090～1150℃控制范圍，鋼坯氧化鐵皮平均厚度由原25um 降至15um，帶鋼三線煤氣消耗由220m3/t 降低到了206.83m3/t。

（2）通過(guò)粗軋不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化技術(shù)的實(shí)施，帶鋼熱軋線拓寬了產(chǎn)品規(guī)格，增加了500mm 寬度帶鋼系列，同時(shí)帶鋼質(zhì)量得到明顯提升，板型合格率由之前的90%提高到99.80%，提高了9.8%，力學(xué)性能合格率由96%提升到100%。

（3）通過(guò)全工況高效連續(xù)軋制技術(shù)的實(shí)施，帶鋼三、四線鑄坯熱裝率達(dá)到90.5%，節(jié)省煤氣消耗12.5%。帶鋼三線月產(chǎn)平均達(dá)到234900.775 噸，比技術(shù)改造前提高17.41%

4 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)熱軋帶鋼生產(chǎn)線的提產(chǎn)、降耗工藝優(yōu)化改造項(xiàng)目的實(shí)施，提高了產(chǎn)線的自動(dòng)化、智能化控制水平，為產(chǎn)線開(kāi)展低耗、低排放的高精度智能燒鋼、粗軋不均勻?qū)捳箍仔蛢?yōu)化、帶鋼全工況高效連續(xù)軋制的研究創(chuàng)造了基礎(chǔ)條件。

（1）加熱爐空氣、燃?xì)饬髁考翱杖急葎?dòng)態(tài)控制的實(shí)施，提高了鋼坯加熱溫度的均勻性、減少了氧化燒損、降低煤氣消耗。同時(shí)減少了NOx排放和CO的排放量，實(shí)現(xiàn)了軋線節(jié)能降耗、綠色環(huán)保的要求。

（2）粗軋不均勻?qū)捳箍仔偷膬?yōu)化及平立輥的工藝匹配設(shè)計(jì)，提高了帶鋼的板形質(zhì)量和板形控制精度，有效降低堆鋼工藝事故率；同時(shí)增加了帶鋼的軋制寬度，拓寬了帶鋼的產(chǎn)品規(guī)格，可根據(jù)用戶產(chǎn)品訂單寬度要求，通過(guò)調(diào)整孔型和孔型分配生產(chǎn)不同寬度的帶鋼產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)軋線柔性化生產(chǎn)。

（3）煉鋼-軋鋼生產(chǎn)協(xié)同調(diào)控、鋼坯熱裝熱送工藝的改進(jìn)和高效連續(xù)軋制技術(shù)的實(shí)施，有效提高了產(chǎn)線鋼坯熱裝熱送率，提高了熱軋帶鋼的產(chǎn)量、降低了燃料消耗。