中厚板車間平面布置設(shè)計

中厚板車間平面布置設(shè)計

1熱裝熱送工藝存在一些問題自中國宣布世界第三次厚板機(jī)制造亮點(diǎn)以來，中厚板機(jī)已完成并建造了大量現(xiàn)代厚板機(jī)。這批新軋機(jī)和原有的20多臺老軋機(jī)在平面布置上都存在一些問題,最突出的是極大多數(shù)廠的廠房總長度偏短,促使工藝流程不順;設(shè)備間距偏短,冷床長度與面積不夠;板坯、中間坯及成品倉庫偏小;軋機(jī)區(qū)布置車底式爐使環(huán)境惡化,換軋輥不能直接拉入軋輥間內(nèi);廢邊不能集中處理收集,造成車間雜亂;與煉鋼連鑄銜接不好,執(zhí)行熱裝熱送工藝很困難等。特別是雙機(jī)架之間和切頭、切邊及定尺3臺剪之間間距過小時,使控制軋制和剪切線的能力受到很大限制,另外,對車間環(huán)境與交通運(yùn)輸?shù)挠绊懸埠艽蟆?車間平面布置好,可能導(dǎo)致企業(yè)運(yùn)行不暢,可彌補(bǔ)企業(yè)內(nèi)部企業(yè)我國一場一策不干。據(jù)有機(jī)的內(nèi)中厚板車間平面布置設(shè)計是產(chǎn)品工藝流程的具體體現(xiàn),具有較高的藝術(shù)水平。車間平面布置的好壞,流程是否順暢,將直接影響到車間設(shè)備的生產(chǎn)能力、產(chǎn)品品種與質(zhì)量、勞動條件、建設(shè)投資、生產(chǎn)效益以及將來的發(fā)展。一旦布置上犯有錯誤,要挽回時往往需付出沉重代價,而有些缺陷雖經(jīng)改造可以彌補(bǔ)一部分,但后遺癥卻永遠(yuǎn)難以消失。一項好的車間平面布置,設(shè)備與設(shè)備之間、工序與工序之間的生產(chǎn)能力比較均衡,而且潛力比較大。同時,預(yù)留出將來發(fā)展的余地比較大,描繪出一幅宏偉的車間遠(yuǎn)景規(guī)劃,并協(xié)調(diào)好與前工序和后續(xù)部門的密切關(guān)系。3車間的平面布局應(yīng)明確條件設(shè)計階段的不同,車間平面布置的內(nèi)容與深度也不一,以高階段設(shè)計為例,需明確以下條件。3.1產(chǎn)品結(jié)構(gòu)產(chǎn)品大綱是車間平面布置設(shè)計的基礎(chǔ)資料,應(yīng)明確生產(chǎn)中厚板的品種、規(guī)格及生產(chǎn)量,其中特別要求注明軋件的最大長度與單重以及產(chǎn)品的交貨狀態(tài)。3.2原料類型原料以連鑄板坯為主,也不排除其它原料,特別是扁鋼,應(yīng)明確扁鋼尺寸與最大單重。如果需要二次開坯時,流程上應(yīng)加注意。3.3設(shè)冷堆場加熱根據(jù)產(chǎn)品大綱中產(chǎn)品品種草議出每項產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝流程,有扁錠時,另設(shè)一條扁錠加熱路線。產(chǎn)品采用板厚50mm以下和大于50mm兩條路線分開,也可將熱處理鋼板另設(shè)一路線。3.4設(shè)備準(zhǔn)備首先選好加熱爐型式與座數(shù)、上料與出鋼方式;確定軋機(jī)規(guī)格與架數(shù)、換輥方式、控軋與快冷布置,以及輔助設(shè)備性能、臺數(shù)與配置方案。3.5規(guī)模尺寸確定明確原料跨、加熱爐跨、主軋跨、精整跨、熱處理跨、成品跨、主電室、軋輥間、輔助設(shè)備、高壓泵房、鐵皮坑及煙筒等位置及大小尺寸,并初步確定跨間大小、柱距。最后,草算一下需要原料、成品及中間倉庫的面積。3.6有可以直接開展送錠線路明確車間廠房的總長與寬度,與煉鋼連鑄的銜接關(guān)系,如果有扁錠時應(yīng)規(guī)劃好送錠線路,成品跨鋼板外運(yùn)的鐵路、公路線,軋輥等備品大件運(yùn)輸,附屬設(shè)施的位置及相鄰建筑的距離。3.7預(yù)算編制為滿足將來發(fā)展的最終生產(chǎn)規(guī)劃的需要,應(yīng)該考慮預(yù)留的項目和廠房位置。4中厚板成品跨應(yīng)與外運(yùn)方式不匹配。據(jù)一般在生產(chǎn)中厚板軋機(jī)是一種很有特色的軋機(jī),其生產(chǎn)技術(shù)也有一項別具一格的工藝。從產(chǎn)品上說,板寬達(dá)5350mm,板厚達(dá)350mm,是軋制生產(chǎn)鋼材中最寬和最厚的。從原料方面說,可采用鋼錠作為原料,單重可達(dá)250t,也是軋機(jī)中使用最重的原料。從設(shè)備上說,中厚板軋機(jī)是軋機(jī)中最大的軋機(jī)。因軋輥、機(jī)架牌坊、主電動機(jī)及吊車等都是軋機(jī)最大的,故素有“軋機(jī)之王”的稱呼。還有從工藝上看,中厚板生產(chǎn)需將坯料旋轉(zhuǎn)90°進(jìn)行展寬橫軋,除已淘汰的迭軋薄板軋機(jī)以外,其它軋機(jī)都不具備這種獨(dú)特的操作。另外,從廠房負(fù)荷、跨間大小及長度來比較,最大吊車噸位達(dá)400t以上,最大跨間達(dá)36m,最大長度達(dá)1800m,也是軋機(jī)中最大的。鋼板在生產(chǎn)過程中只允許一個方向流通,不可旋轉(zhuǎn)90°橫向輸送和吊運(yùn)。即使采用倒丁字形布置,鋼板也只有垂直于成品跨堆存。熱處理在中厚板生產(chǎn)中占有很重要的地位,即使控軋控冷發(fā)展很快,大部分熱處理產(chǎn)品仍然無法取代。一些重要鋼板生產(chǎn)的熱處理廠房占全廠面積達(dá)一半以上,所以說,與其稱其為軋鋼車間,還不如叫它為熱處理車間。鋼板外運(yùn)時無論是鐵路還是公路都有一個超限問題。板寬2700~4000mm時由鐵路斜放運(yùn)輸,而大于4000mm板寬就無法鐵路運(yùn)輸;板寬2500~5200mm可由公路斜放運(yùn)輸。4800mm級以上特寬厚板軋機(jī)最好沿海和大江建設(shè),以解決運(yùn)輸困難問題。因此,鋼板交貨外運(yùn)采用公路汽車、鐵路車皮及輪船方式,成品跨應(yīng)與外運(yùn)方式相配合。中厚板鋼種和規(guī)格繁多,鋼板形狀除矩形以外,還有方形、圓形、錐形、梯形及其它等,交貨狀態(tài)除熱軋以外,還有控軋、控冷、正火、高溫回火、退火、淬火、調(diào)質(zhì)(淬大+回火,正火+回火)、緩冷、拋丸涂漆、去磁及超聲波探傷等。訂貨批量差別也很大,多時一個品種100萬t,少則一個合同僅一張鋼板,重只幾百公斤。中厚板生產(chǎn)切下廢鋼比較多,一般熱軋鋼材只有2%~4%左右,中厚板達(dá)到3%~6%以上。另外,取試樣工作量很多,有的品種需要每張板取樣甚至兩頭取樣。這些輔助作業(yè)給車間平面布置也帶來一定的影響。5積、物流方向、原料來源、生產(chǎn)車間的銜接關(guān)系中厚板車間設(shè)備平面布置往往受總圖位置的制約,要求考慮車間長寬占地面積、物流方向、原料來源、產(chǎn)品的鐵路、公路、水路運(yùn)輸以及與前工序煉鋼、連鑄和后續(xù)生產(chǎn)車間(如大口徑焊管等)的銜接關(guān)系。通常原料與成品倉庫和主軋跨的布置關(guān)系有工字形、丁字形、倒丁字形及一線形4種配置方式。5.1總圖的長度、寬度和圖面質(zhì)量工字形為原料與成品倉庫和主軋跨均成垂直配置,要求總圖比較長,寬度稍窄,占有總圖面積稍大,原料和成品配備設(shè)備多,因而投資會大一些。目前,采用這種形式較少。5.2成品倉庫與主軋跨成直線平面布置丁字形為原料倉庫和主軋跨成垂直配置,而成品倉庫與主軋跨成一直線平行配置,這種形式總圖可以縮短,成品收集線短,設(shè)備少一些,前面與連鑄銜接也靈活一些。5.3原料倉庫跨板式裝船倒丁字形為成品倉庫和主軋跨成垂直配置,而原料倉庫與主軋跨成一直線平行配置,可將成品跨延伸到碼頭,便于鋼板直接裝船作業(yè),這種形式在日本采用較多。5.4冷床與剪切線的布置一線形為原料與成品倉庫和主軋跨均成一直線平行配置,總圖比較短,寬度稍寬,總圖占有面積小,投資也省一些。目前,該配置采納廠已日益增多。以上4種形式各有優(yōu)缺點(diǎn),需視具體情況而確定。連續(xù)式加熱爐、主電室和軋輥間布置也有4種布置形式,即爐子與主電室同一側(cè)和兩側(cè)、軋輥間與主電室同一側(cè)和兩側(cè)布置。凡有二次開坯工藝,便于開成坯返回加熱時,采用爐子與主電室兩側(cè)布置方式較多。如雙機(jī)架要求粗軋機(jī)出成品時,將軋輥間與主電室布置于同一側(cè),以便于粗軋成品線的打通。軋輥間和主電室兩側(cè)布置形式在日本采用較普遍,便于換輥時將粗精軋機(jī)軋輥直接拉入軋輥間內(nèi),減少吊車操作中轉(zhuǎn)時間。關(guān)于爐子,在主電室一側(cè)或軋輥間一側(cè)均可以,需視總圖位置來判定。冷床與剪切線布置有兩種形式,即一直線式和折返式,如總圖長度不受限制的話,采用一直線式無疑是比較理想的,流程順利,設(shè)備也少?？倛D長度限制時,可用折返式布置,需增設(shè)一個主架,可作為檢查修磨之用,且有緩沖之功能。6車間的地板準(zhǔn)備和各種主要設(shè)備的配置應(yīng)遵循這一基本要求6.1制作合適的原料加熱爐有連續(xù)式、室式及車底式三種爐型,以連續(xù)式為主,由于步進(jìn)梁式的積極推廣,室式已很少采用,而車底式主要用于扁錠的加熱。連續(xù)式爐與軋制線成90°布置,便于上料和出鋼,應(yīng)盡量接近軋機(jī),以縮短送鋼時間。還要考慮發(fā)生事故與清爐時返回料的路線,同時要安排好煙筒的位置,使煙道距離縮至最小。室式爐一般布置在連續(xù)式爐旁,起輔助加熱作用,采用裝出料機(jī)裝出料,將加熱好的原料直接送至受料輥道上,薄坯料降溫過快,切忌耽擱時間過長。車底式爐加熱原料噸位大,需用大噸位吊車協(xié)助操作裝出爐。若爐子布置在主軋跨內(nèi),可利用已有大吊車節(jié)省設(shè)備,但對主軋跨環(huán)境有不利影響;若布置在原料倉庫內(nèi),需新添一臺大吊車,但對原料堆存與環(huán)境大有益處。加熱好的大錠吊至作業(yè)線上經(jīng)一次除鱗后送軋機(jī)軋制。6.2除鱗和覆爐為了使加熱好的板坯和鋼錠出爐后盡快送入除鱗箱內(nèi)除鱗,除鱗箱布置應(yīng)盡可能靠近爐子。因板坯溫度愈高,除鱗效果越好。要求出爐后不得停留,立即進(jìn)行除鱗,停留時間過長,鐵皮增厚,除鱗效果差。除鱗箱靠近加熱爐,不會有高壓水噴射入爐內(nèi)的危險,但使軋機(jī)和爐子間距離縮短,好處很大。國內(nèi)有多家除鱗箱布置離開爐子很遠(yuǎn),除鱗效果不十分理想,嫁禍于水壓不高,實為冤枉。除鱗泵房位置應(yīng)靠近除鱗箱,縮短管線長度,減少水壓損失,且應(yīng)減少管線彎道,因拐彎處水壓損失更大。6.3控軋工藝參數(shù)軋制線由加熱爐、除鱗箱、軋機(jī)、控軋裝置、快冷裝置、熱矯直機(jī)及冷床等所組成,其中軋機(jī)是軋制線的主體。軋機(jī)組成有單機(jī)和雙機(jī)兩種,有時還附設(shè)有立輥軋機(jī),雙機(jī)并附設(shè)立輥時軋制線會增長很多。軋機(jī)盡可能接近加熱爐,第一座加熱爐中心線距粗軋機(jī)中心線距離(L)為:L=l成品前道次(Max)+l坯(Max)+lNo.1爐至除鱗箱+Δl富裕式中:l表示為軋件長度和設(shè)備間距離;Δl富裕取5~10m。另外,機(jī)前附設(shè)有立輥軋機(jī)時,應(yīng)增加立輥軋機(jī)至粗軋機(jī)之間距離;采用控軋工藝時,應(yīng)增加控制待鋼輥道的位置,一般機(jī)前應(yīng)留有2~3塊待軋軋件長度的距離;若采用兩階段控軋,第一階段在粗軋機(jī)上完成時,粗軋機(jī)前也應(yīng)留出適當(dāng)?shù)拇埦嚯x,這樣勢必拉大軋機(jī)與爐子間距離,是須慎重考慮的難題。雙機(jī)架軋機(jī)粗軋機(jī)和精軋機(jī)之間距離(L)為:L=l粗軋件(Max)+l精軋成品前道次軋件(Max)+l控軋裝置位置+Δl富裕式中:l表示為軋件長度和設(shè)備距離;Δl富裕取5~10m。另外,當(dāng)粗軋機(jī)出成品板時,應(yīng)留出成品板收集輸送裝置的位置。例如德國迪林根廠5500/4800mm雙機(jī)架軋機(jī)生產(chǎn)的最大板長為50m,控軋和粗軋出成品板時,L定為120m,為全球雙機(jī)架間定的最大距離;而意大利塔蘭托廠4826/4826mm雙機(jī)架軋機(jī)生產(chǎn)的最長板為60m,未執(zhí)行控軋工藝情況下,將L定為110m。L應(yīng)確保兩架軋機(jī)能力均勻分配,以達(dá)到最佳的狀態(tài),但L太小時兩架軋機(jī)互相干擾,限制了控軋的有效執(zhí)行。6.4線的長度安置快冷裝置不會影響軋機(jī)到熱矯直機(jī)的距離,因此,也不會增加軋制線的長度。但快冷裝置至軋機(jī)的距離各不相同,一般都在20m左右,最近的只有14.5m,最遠(yuǎn)的達(dá)60m左右,多數(shù)在軋制中和控軋待鋼時都可穿越快冷裝置,但設(shè)有預(yù)矯直機(jī)時要穿越的話比較困難。6.5u3000進(jìn)一步降低軋焦質(zhì)量,提升鋼板長度按用途與布置分有熱矯直機(jī)、熱處理矯直機(jī)、冷矯直機(jī)及壓平機(jī)4種。熱矯直機(jī)是一臺必備的設(shè)備,直接布置在軋機(jī)后的作業(yè)線上,至軋機(jī)的最小距離(Lmin)為:Lmin=2.5l板(Max)式中:l板(Max)為軋制成鋼板的最大長度。例如德國迪林根廠5500/4800mm軋機(jī)熱矯直機(jī)距4800mm精軋機(jī)距離為120m,軋制成板最長達(dá)50m;原冀東大廠5500/5500mm軋機(jī)Lmin為180m,而l板(Max)為60m。熱處理矯直機(jī)設(shè)在?；癄t后面,矯直機(jī)前后有一塊板的輥道長度,采用磁盤吊車收集成垛。當(dāng)有兩座以上熱處理爐時共用一臺矯直機(jī)即夠。冷矯直機(jī)可布置在剪切線后面,也可單獨(dú)布置一條作業(yè)線。當(dāng)冷矯直機(jī)的作業(yè)率很低時,也可將冷矯直機(jī)布置在熱處理爐后面,代替熱處理矯直機(jī),做成一臺冷熱兩用矯直機(jī)。壓平機(jī)只用于厚板冷壓平,多單獨(dú)布置在成品倉庫附近,50mm以上厚板不多時,也可以不設(shè)壓平機(jī)。6.6鋼板冷卻系統(tǒng)優(yōu)化冷床必需有足夠面積將800℃左右的熱鋼板迅速均勻冷至150℃以下,而且使鋼板很平直,下表面不得有劃傷缺陷,冷床長度應(yīng)滿足最長鋼板需要,盡量不采用熱切工藝。冷床還有軋機(jī)和剪切線能力不平衡時的緩沖功能。由于剪切線配置的不同,冷床布置方式也千差萬別,至今尚無一個典型的布置形式。鋼板應(yīng)得到充分冷卻,冷床面積盡量小,以減少設(shè)備重量和廠房面積,并使冷床面積得到充分利用。另外,鋼板冷卻路線應(yīng)盡量短,以免造成劃傷。特別是厚的與薄的鋼板應(yīng)有不同的路線,薄的鋼板冷卻路線短,而厚的鋼板冷卻路線長。冷床配置方式有平行式和串連式兩種。前者兩個以上冷床同一個方向,行走路線比較短,薄的鋼板可用一個冷床。而后者兩個以上冷床不是一個方向,第一個冷床冷卻后鋼板送至第二個冷床反方向移送,如有第三個冷床時又反方向移送,將幾個冷床串連起來冷卻,無論鋼板厚薄都必需經(jīng)過所有冷床,行走路線比較長,且在輥道上耽擱停留,影響鋼板的均勻冷卻與平直度。冷床數(shù)量應(yīng)盡量少,多一個冷床就多一套冷床移送裝置,使設(shè)備與廠房增加。但冷床數(shù)量少,利用率低,靈活性差。目前,冷床配置少則一個大冷床,多則達(dá)4個冷床。6.7檢查修磨量目前,由于原料質(zhì)量好和工藝流程中劃傷環(huán)節(jié)的減少,所以鋼板表面缺陷已很少,因此,檢查修磨工作量大大減輕。國外已出現(xiàn)取消檢查修磨臺架的做法,只在剪切線后設(shè)置一臺翻板機(jī),做個別鋼板的抽查。但我國新建廠仍采用檢查修磨臺架,但臺架面積已縮小很多。6.8剪切相關(guān)設(shè)備的影響板厚50mm以下進(jìn)剪切線,大于50mm板另設(shè)火焰切割機(jī)。早期日本曾用過連續(xù)火焰切割作業(yè)線,現(xiàn)在都用單獨(dú)的切割機(jī),既經(jīng)濟(jì)又實用。厚板軋機(jī)應(yīng)向一條數(shù)碼信息剪切線方向努力,留有備用線是極大的浪費(fèi)。國內(nèi)一條不先進(jìn)的剪切線已能剪出200萬t鋼板,一條落后的剪切線也可切到150萬t以上鋼板,國外一條剪切線大多已切到200萬t以上,只建一條剪切線,精整線布置已非常順暢。目前,現(xiàn)代化剪切線包括有輪廓儀、劃線機(jī)、切頭剪、切邊剪、剖分剪、定尺剪、采試樣及廢邊集中收集裝置、標(biāo)記機(jī)及成品板收集等。另外,線中還配備有對正裝置,激光對線機(jī)及定尺裝置等。這些設(shè)備對剪切線生產(chǎn)能力和鋼板剪切質(zhì)量有很大的影響。剪切線長度主要取決于剪機(jī)之間距離,而剪機(jī)之間距離并不取決于待剪切鋼板的最大長度。距離太小,剪機(jī)互相等鋼和干擾,增長剪機(jī)的剪切周期。切頭剪與雙邊剪之間距離要求切頭剪切頭或分段、雙邊剪前對正對線及雙邊剪步長切邊三項操作互不干擾、互不防礙,因此距離比較大,一般取1.5~2倍鋼板最大長度;雙邊剪與定尺剪之間,因定尺剪是剪切線的咽喉,為了第二塊板及時跟上前一塊板,減少兩塊板之間的間歇時間,勢必要求上一塊板應(yīng)等在定尺剪前準(zhǔn)備位置。而且也不能耽誤雙邊剪工作。因此,其距離需取2倍鋼板最大長度,如果取1.5~2倍,則大部分產(chǎn)品均能滿足,少數(shù)最大長度鋼板受一些干擾,剪切線長度可適當(dāng)縮短一些。為了縮短剪切線長度,全球曾有3家切邊剪與定尺剪近接布置方式,但要求自動化程度很高,往往得不償失,故已不推薦。為了縮短軋制線全長,剪切線采用逆流程反向布置,使鋼板尾部先進(jìn)剪切線,全球也有3家之多,因管理上不方便,故也不推薦。切下的廢邊集中收集在廢鋼跨間內(nèi),以改善剪切跨間內(nèi)環(huán)境。試驗室盡可能布置在剪切跨附近,縮短輸送距離,且可加強(qiáng)管理,以便提高試驗室的自動化水平。目前,打印、噴字及貼標(biāo)記均由計算機(jī)控制操作。關(guān)于布置位置,需視生產(chǎn)廠要求而確定,但應(yīng)在剪切線后流水作業(yè),留出一段輥道長度,以避免漏號或混號。6.9輥道輸送鋼板超聲波探傷裝置布置方式有剪切線前面、中間、后面及旁通道、離線和地上小車等6種。除了地上小車探傷用人工操作以外,其它布置方式均用輥道輸送鋼板,輥道長度視板長而定。上、下料用廠房大吊車,也可設(shè)專用磁吊。地上小車探傷一般以100%全面檢查為主,需視探傷鋼板數(shù)量來確定場地面積。6.10式收集,短缺式收集鋼板收集是生產(chǎn)的最終一道工序,有收集臺架、垛板機(jī)及磁吊3種方式收集,各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了減輕收集工作量,也有設(shè)置預(yù)堆垛裝置的,可減少收集裝置數(shù)量。這項工作占用廠房面積很大,應(yīng)做好合理堆放,協(xié)調(diào)內(nèi)外運(yùn)輸,加強(qiáng)科學(xué)管理,盡可能減少成品板的堆存面積及天數(shù)。6.11拋丸機(jī)清除鋼板和調(diào)質(zhì)鋼板中厚板熱處理種類有正火、淬火、回火、退火、調(diào)質(zhì)及緩冷等,熱處理爐型有輥底式、外部機(jī)械化室式、車底式、罩式、雙步進(jìn)梁