我國新建中厚板軋機的特點及存在問題

我國新建中厚板軋機的特點及存在問題

1我國中厚板內(nèi)軋機產(chǎn)品在“海絲”設(shè)備上的發(fā)展?fàn)顩r直到2004年，中國只有25臺厚式機，3臺只有4級的鋼，其他23臺相對較晚（國外已經(jīng)淘汰了30多年的后特式機）。它不能滿足高質(zhì)量產(chǎn)品的需求，也不能滿足國家“15”建設(shè)的需要。許多高質(zhì)量產(chǎn)品必須依賴于進口。但從2004年開始,情況發(fā)生了根本性的變化,我國不僅是世界上中厚板軋機建設(shè)速度最快的國家,也是套數(shù)最多的國家(至2010年已投產(chǎn)70套),且新建成的中厚板軋機及其與之配套的裝備都具有當(dāng)今世界先進水平(個別小民營企業(yè)建設(shè)的軋機除外)。龐大的裝備體系和復(fù)雜的工藝大大增加了運用和操作的難度。經(jīng)調(diào)查,這些軋機在試生產(chǎn)過程中都曾出現(xiàn)過難以避免或可以避免而沒能避免的一系列問題。2制備區(qū)設(shè)備間距經(jīng)調(diào)研,新建中厚板軋機的年設(shè)計產(chǎn)能幾乎高出老軋機(3.0m以下)1倍。為了達到設(shè)計生產(chǎn)能力,其軋機區(qū)與精整區(qū)的設(shè)備間距呈現(xiàn)了明顯增大的趨勢。生產(chǎn)實踐表明,主要設(shè)備間距會對軋線產(chǎn)能具有重要影響,高生產(chǎn)能力的現(xiàn)代中厚板軋機需要有足夠長度的間距。另外,有資料顯示,軋線產(chǎn)能與機架間距存在一定的規(guī)律,如圖1所示,雖然可能是在一定條件下得出的,與實際情況會有數(shù)量上的出入,但其趨勢性結(jié)論已經(jīng)被實踐證實。增大軋制區(qū)設(shè)備間距的另一原因是:待軋坯料的最大長度增大、軋制鋼板的最大長度增大、軋制中間坯最大長度增大、交叉軋制時中間坯最多塊數(shù)增加、水冷鋼板最大長度增大。表1給出了部分新建中厚板廠軋制區(qū)設(shè)備間距,表2給出了具有代表性的4套老軋機的軋制區(qū)設(shè)備間距。兩者相比,新建中厚板廠的先進性明顯。軋制區(qū)設(shè)備間距增大的同時,精整區(qū)設(shè)備間距也相應(yīng)增大,故新建中厚板廠的廠房面積都有了大的增長,完全顯示出當(dāng)今最現(xiàn)代的中厚板軋機廠房的特點。經(jīng)調(diào)研,各廠主作業(yè)線的長度都在1000m以上,其中營口5.0m中厚板廠的主作業(yè)線長1584m,車間一期軸線面積24.23萬m2,二期完成后達34.08萬m2,創(chuàng)世界中厚板領(lǐng)域之最。3采用高剛度、麻黃強力型中厚板軋機是指具有高強度、大軋制力、大軋制力矩和大電機的中厚板軋機。配備強力型軋機是因為需滿足兩相區(qū)軋制溫度可能達到700℃或更低時的“低溫大壓下”的要求,由于生產(chǎn)鋼板寬度加大、鋼板強度提高,壓下量也增大,特別是實現(xiàn)控軋后軋制力已成倍增加,從而對軋機的能力提出了很高的要求。在這種態(tài)勢下,為了實現(xiàn)單次大壓下量軋制,使鋼板得到細晶組織,提高鋼板性能,并減少軋制時的彈跳,得到更高尺寸精度的成品鋼板,采用高剛度、大功率軋機是一個明顯的趨勢。寶鋼5.0m、沙鋼2套5.0m、鲅魚圈5.0m、營口5.0m、湘鋼5.0m寬厚板軋機的主電機功率都已達2×10000～2×10900kW,軋制力達100000～108000kN,軋機剛度系數(shù)均在100000kN/mm左右,牌坊立柱斷面在11900cm2左右,整體澆注的軋機牌坊單重在380～400t,拼焊結(jié)構(gòu)的牌坊單重在500～530t,充分體現(xiàn)了當(dāng)今世界最現(xiàn)代的強力型軋機的特點。4m級的10多套軋機(包括4.3m軋機、3.8m軋機)不管是采用西馬克核心技術(shù),還是奧鋼聯(lián)核心技術(shù),也都屬于當(dāng)今世界的先進軋機。軋機牌坊單重在420t左右,軋制力在80000～90000kN,主電機功率為2×8000～2×9000kW。表3、表4給出了部分新老軋機的有關(guān)數(shù)據(jù),兩者相比,新軋機先進性明顯。4立輥u3000消除切邊限制,提高成型率從中厚板軋機發(fā)展的歷史來看,立輥軋機在軋線上布置的位置以及所起的作用是不同的。早期中厚板軋線上設(shè)立輥軋機,距離主軋機較遠,采用下傳動,主要用于鋼錠軋制,消除錐度與破鱗。隨著連鑄板坯的迅速發(fā)展,曾經(jīng)一段時間中厚板生產(chǎn)中不再設(shè)立輥軋機。近年來立輥軋機又被重新啟用,利用其短行程自動寬度控制功能(AWC)克服軋制中板坯兩側(cè)邊出現(xiàn)重疊或凹形缺陷,減少切邊量;在平面形狀控制(MAS)的同時,實現(xiàn)鋼板有可能不切邊軋制,提高成材率。20世紀(jì)90年代國外新建的中厚板軋機中,浦項3#厚板廠和瑞典的SSAB廠首先配備了近距離的立輥軋機。采用立輥軋機后,綜合成材率可提高1.5%～3.0%左右。我國新建中厚板軋機普遍采用了立輥軋機。5設(shè)置彎輥及控制裝置新建的中厚板軋機均采用液壓壓下厚度自動控制,備有彎輥裝置及凸度控制裝置等。為了更加有效地控制板形和凸度,PC軋機、CVC軋機、HCW軋機等已普遍在中厚板生產(chǎn)中得以應(yīng)用。5.1液壓壓下系統(tǒng)采用液壓壓下厚度自動控制裝置、彎輥裝置及凸度控制裝置等,可使鋼板厚度、凸度、平直度都達到較高精度。液壓壓下系統(tǒng)須具有高壓下速度、高響應(yīng)性、高壓力的特點,新建中厚板軋機一般油源壓力達到32MPa,響應(yīng)頻率達到20Hz。為了實現(xiàn)平面形狀控制,一般壓下速度均達到20～30mm/s。5.2高響應(yīng)agc技術(shù)軋后鋼板的厚度精度取決于軋機設(shè)定模型精度、AGC控制水平。多套中厚板軋機采用了高精度多點式設(shè)定模型和高響應(yīng)液壓AGC技術(shù),具有監(jiān)控AGC、絕對AGC等功能;同時,在水平機架出口側(cè)近距離布置γ射線測厚儀,以減小監(jiān)控AGC控制盲區(qū),改善鋼板頭尾厚度精度。另外,利用絕對AGC及模型多點設(shè)定功能,可軋制變厚度(LP)鋼板,滿足橋梁及造船界的特殊要求。5.3mas制備法平面形狀控制技術(shù)是繼AGC技術(shù)之后,為提高軋制鋼板的平面尺寸精度而采取的重要手段。平面形狀控制的目標(biāo),是通過提高軋件平面形狀的矩形化,減少切邊損失。目前,多套新建中厚板軋機采用了日本JFE水島厚板廠開發(fā)的MAS軋制法,其原理是通過預(yù)測軋制終了時的鋼板平面形狀,將形狀不良部分的體積換算成對應(yīng)板坯斷面厚度的變化,使最終鋼板平面形狀矩形化。MAS軋制法應(yīng)用于有計算機控制的四輥軋機上,通過控制軋輥輥縫實現(xiàn)中間道次的變厚度軋制,達到控制平面形狀的目的。此外,有的中厚板軋機采用MAS軋制法后,鋼板平面形狀雖得到很大改善,但離矩形化還有一定的差距,如以立輥軋機進行側(cè)壓,則可防止鋼板兩側(cè)出現(xiàn)雙層疊邊。MAS軋制法和立輥側(cè)壓法的組合,很好地達到了鋼板完全矩形化的目的。有的軋機在精軋階段還采用先進的前饋AMC控制功能,保證寬度的控制精度。6鋼板主動冷卻accTMCP技術(shù)是現(xiàn)代中厚板軋機生產(chǎn)高性能、高強度鋼板必須具備的工藝技術(shù),其實現(xiàn)必須具有3個條件:一是高剛度、大功率軋機;二是合理的中間坯待溫方式和設(shè)施;三是良好的軋后控制冷卻系統(tǒng)。這三者直接關(guān)系到軋機的產(chǎn)量和鋼板的綜合性能。近幾年新建中厚板軋機的軋后加速冷卻系統(tǒng)的裝備水平得到了很大的提高,具備了在線淬火(DQ)和加速冷卻(ACC)的能力,快冷裝置用水量大,設(shè)有高位水箱或水池,可實現(xiàn)鋼板上、下表面和寬度、長度方向的均勻冷卻,防止鋼板出現(xiàn)縱向剪切時的翹曲問題。其具體水平如下:(1)同板溫度差不大于20℃;(2)異板溫度差不大于25℃;(3)控制冷卻鋼板厚度為6～50mm;(4)控制冷卻鋼板寬度為1500～3300mm;(5)控制冷卻鋼板最大長度33000mm;(6)控制冷卻開始溫度為700～1000℃;(7)控制冷卻終冷溫度為450～750℃;(8)輥道速度為0.2～2.0m/s;(9)矯直后成品板形滿足或優(yōu)于國標(biāo)的1/2;(10)一次性能合格率大于99.5%;(12)冷卻速率達1.5～50.0℃/s(視水溫和板厚而定),對于厚20mm鋼板,冷卻速率最大為20℃/s;(12)計算機和PLC投入運行率在99.5%以上。當(dāng)然,目前國內(nèi)使用的ACC系統(tǒng)仍有一定的不足,還有一定的發(fā)展空間。隨著近年超快速冷卻技術(shù)的出現(xiàn),首秦、鞍鋼已成功應(yīng)用,南鋼、湘鋼、武鋼、安鋼等已在規(guī)劃中,相信不久的將來會有更多的企業(yè)去嘗試更新一代的冷卻技術(shù)。7熱矯直機在中厚板監(jiān)獄的設(shè)計與研究采用控軋控冷工藝(TMCP)后對熱矯直機提出了更高要求,隨著鋼板熱矯溫度的降低與鋼板強度的提高,要求矯直機向高剛度和高矯直能力發(fā)展,促使中厚板矯直采用組合式矯直機和四重強力矯直機。近幾年新建成的多套中厚板熱矯直機的矯直力達4000kN左右,冷矯直機矯直力達35000kN左右,矯直鋼板厚度為4.5～70.0mm,且具有強力、高剛性、輥縫全液壓調(diào)節(jié)、配備自動控制系統(tǒng)的特點。熱矯直機采用預(yù)應(yīng)力立柱、高剛度框架和液壓壓下裝置,可預(yù)設(shè)定正負彎輥系統(tǒng)以改善鋼板平直度。新建的多套中厚板軋機在一期工程中就配備了先進的熱處理裝備,5.0m級中厚板軋機一般一期工程配備2座熱處理爐,預(yù)留1座在二期工程中實現(xiàn)。3.8～4.0m級中厚板軋機一般一次到位配備2座熱處理爐(舞鋼、包鋼、湘鋼配3座)。配置的爐型中,各廠必定有1座是機械化程度高、溫度控制精度高且具備精確跟蹤技術(shù)的輻射管加熱氮氣保護的輥底式爐,并有輥壓式淬火機,用于正火、回火、淬火,另一座一般是用于回火的明火加熱輥底式爐,為目前最先進的爐型配置。8新機槍的制造中應(yīng)該注意的幾個問題8.1補后補井現(xiàn)象中厚板產(chǎn)能過剩已多年,但幾年前國內(nèi)中厚板主要采用連鑄坯軋制。受鑄坯厚度規(guī)格與壓縮比的限制,大部分企業(yè)生產(chǎn)特厚板有困難。國內(nèi)主要有舞鋼、寶鋼等以模鑄鋼錠、電渣重熔錠生產(chǎn),曾出現(xiàn)求大于供的局面,市場競爭對手少,產(chǎn)品利潤很高。高利潤誘發(fā)了眾多企業(yè)的追逐。2009年開始,國內(nèi)眾多企業(yè)在特厚板生產(chǎn)上下功夫,造成產(chǎn)能大大過剩,這種局面勢必會導(dǎo)致一個缺口眾多企業(yè)去填補、最終缺口會變成陷井的現(xiàn)象。(1)以前連鑄坯厚度一般為250～270mm,目前大部分新建中厚板廠的鑄坯厚度擴大到300mm及以上,例如興澄4.3m軋機為350mm,首秦4.3m軋機為400mm,新余3.8m軋機創(chuàng)全國之最,鑄坯厚度擴大至420mm。按軋制時的壓縮比計算,現(xiàn)眾多企業(yè)都可生產(chǎn)特厚板。(2)舞鋼是特厚板生產(chǎn)的領(lǐng)軍企業(yè),目前其模鑄錠、電渣重熔錠產(chǎn)能約在60萬t/a;寶鋼在二期項目中也擴大了模鑄產(chǎn)能,約25萬t/a。此外,近幾年營口、鲅魚圈、首秦、南鋼、興澄特鋼、南陽漢冶、河南龍成等中厚板企業(yè)都在建或已建成模鑄鋼錠生產(chǎn)特厚板的生產(chǎn)線。(3)除舞鋼有電渣重熔鋼錠生產(chǎn)線外,目前鞍鋼、鄂鋼也已建成,另有一些企業(yè)正在規(guī)劃。(4)濟鋼已建成焊接復(fù)合鑄坯生產(chǎn)線,供4.3m軋機生產(chǎn)特厚板,年產(chǎn)復(fù)合鑄坯可達30萬t,還有些企業(yè)正在規(guī)劃中。特厚板在整個中厚板品種消費中所占的比例很小,有關(guān)資料顯示,“十二五”期間國內(nèi)每年消費及出口的特厚板不超過550萬t。另外,目前世界裝備最先進的中厚板軋機在中國,其產(chǎn)品代替進口特厚板的速度勢必會加快(2010年僅進口特厚板3.6萬t,比2009年降37.8%)?？傊?生產(chǎn)特厚板就會有豐厚利潤的說法很可能馬上成為過去。8.2調(diào)整后的試生產(chǎn)設(shè)備經(jīng)調(diào)查,有些新建軋機試生產(chǎn)比較順利,主要表現(xiàn)為設(shè)備故障少,產(chǎn)量高,品種開發(fā)速度快。如2010年5月試生產(chǎn)的濟鋼4.3m軋機,調(diào)試進度快,設(shè)備故障少,2011年初起每月產(chǎn)量達13萬t左右;重鋼4.1m軋機,試生產(chǎn)2個月后的2010年產(chǎn)量達102萬t。但也有一些企業(yè)在試生產(chǎn)過程中出現(xiàn)了難以避免、或應(yīng)該可以避免而沒能避免的問題。8.2.1acc系統(tǒng)設(shè)備的運行經(jīng)調(diào)查,新建中厚板軋機試生產(chǎn)中的常見設(shè)備故障有:(1)軋機輥縫調(diào)節(jié)系統(tǒng)不能長時間保持正常工作,維護次數(shù)過多。(2)經(jīng)常出現(xiàn)兩側(cè)壓下不一致,軋制線偏移,兩側(cè)不均,鋼板產(chǎn)生鐮刀彎。(3)鋼板經(jīng)矯直機矯平后,放置1～2h又發(fā)生瓢曲。(4)控冷系統(tǒng)ACC裝置的設(shè)計大都是全自動的,但實際操作時經(jīng)常出現(xiàn)故障,有些廠被迫改為半自動,甚至改為手動。(5)熱處理爐調(diào)試階段就燒壞了輻射管。(6)主軋機系統(tǒng)液壓缸漏油、密封圈損壞的情況經(jīng)常發(fā)生。(7)有個別廠的直接淬火(DQ)裝備調(diào)試兩年至今還不能正常工作,影響了新工藝的實施。(8)粗除鱗機械運轉(zhuǎn)不靈活,經(jīng)常需手動調(diào)節(jié)。(9)鋼板加熱時間過長,造成鋼板的奧氏體晶粒長大,晶面結(jié)合力減弱,致使力學(xué)性能下降。8.2.2年產(chǎn)量有所增加一些新建軋機試生產(chǎn)了近兩年,但生產(chǎn)的品種板與專用板的比例仍偏少,普碳板的比例過高。一些軋機試生產(chǎn)一年后產(chǎn)量已達150萬t/a,而有些軋機試生產(chǎn)兩年了,可產(chǎn)量還不到90萬t/a。新建的中厚板軋機設(shè)計的最薄規(guī)格是5mm或6mm,但實際上大多數(shù)軋機均未能達到,有些軋機試生產(chǎn)兩年后最薄的規(guī)格仍在10mm以上。8.2.3新軋將造成年后產(chǎn)品東北部影響經(jīng)調(diào)查,新建軋機的產(chǎn)品大綱雷同,大多是造船板放在第1,管線板放在第2,中厚板八大品種全生產(chǎn)。另外,研究各級別的新軋機后發(fā)現(xiàn),在同一級別中,工藝路線相近,技術(shù)手段差異少,裝備水平雷同,差異性僅僅表現(xiàn)在有的新軋機一期工程就配齊,有的則在二期中配齊。這種現(xiàn)象很容易造成若干年后,產(chǎn)品雷同。業(yè)界近幾年多抱怨生產(chǎn)中厚板無利潤,作者認(rèn)為應(yīng)該關(guān)注到市場上同質(zhì)化的品種太多,賣方就缺少了定價的話語權(quán)。8.