吴航钢铁公司热轧不锈窄带钢生产线
吴航钢铁公司热轧不锈窄带钢生产线
褚云强
摘要:介绍福州吴航钢铁公司热轧不锈窄带钢生产线的设计和工艺、设备情况,投产后的实践表明,该生产线的设计基本是成功的。此外还讨论了工艺实践中尚存在的问题和改进建议。
关键词:不锈窄带钢 热轧生产线 工艺设计 半连轧机
1、前言
近年来市场对不锈钢带的需求日益增多,不少厂家对这一市场和利润均看好的领域争相投入,然而,若建昂贵的宽带轧机并非易事,只能建价低的窄带轧机,但也有一定的难度。现福州吴航钢铁公司的一条既可生产不锈又可生产普碳窄带钢的半连轧生产线,已于2001年1月建成投产,且已进入正常生产。
因此本文对此较成功的生产线作一介绍,并讨论若干工艺问题和至今尚存在的问题,希望能对不锈窄带钢生产领域及旧设备的改造有所帮助。
2、吴航钢铁公司不锈窄带钢生产线简介
吴航热轧不锈窄带钢生产线年产不锈带钢及普碳带钢12万T,产品规格为2-3mm*145-250mm(其中不锈钢带为2.5-3mm*145-206mm),最大卷重900kg。
主要工艺设备有燃煤气连续式加热炉、Φ650*1三辊轧机、160T剪刀机、中间感应补偿加热器、一立二平中轧机组、一立七平精轧机组、卧式无芯卷取机。其中Φ650机轧(包括升降台)和160T剪刀机为旧设备,其余均为全新设备。轧不锈钢时的成品机架速度4-6.5m/s,而普碳钢则可达9m/s。中、精轧各机架之间共设置有7套电动活套,活套器的起、落,以及机架间带钢的套量和张力,全部采用数字式自动闭环调节系统进行自动控制,以实现带钢微张力状态轧制。
在加热炉的出口、中间感应加热器的入口和出口、精轧机组的出口、卧式卷取机的入口等处置有测温装置,用以连续实时检测带钢的温度。
该生产线至2001年年底已顺利生产出数百吨不锈带卷(后由于下工序车间建期延误,故正在限量轧制不锈钢)。
2.1 产品大纲
产品大纲见表1。
表1 产品大纲
序号 | 产品名称 | 规格 | 年产量/万t/a | 代表钢种 | 备注 | |
厚度/mm | 宽度/mm | |||||
1 | 不锈钢带 | 2.5-3 | 206 | 3 | 0Cr18Ni9 | 已采用连铸板坯,并且生产出2.5*245mm2的最宽产品 |
2 | 普碳钢带 | 2-3 | 145-250 | 7.2 | Q195 Q215 Q235 | 实际已在生产1.8-210mm3(最薄),2.5-275mm2(最宽)产品 |
3 | 优质碳素钢带 | 2-3 | 145-206 | 1.2 | 20# 35# | |
4 | 低合金钢带 | 2-3 | 145-206 | 0.6 | 60Si2Mn | |
合计 | 12 |
注:该生产线设备负荷率约为60%,所以实际产量还可提高;
不锈钢成品钢卷,内径450mm,最大外径~1000mm,最大卷重~460kg(原料采用不锈连铸板坯时,则可达~900kg);普碳钢成品钢卷内径450mm,最大外径~1200mm,最大卷重~900kg。
不锈钢的轧制原料为10时钢锭(2252/2502*1400mm,锭量500kg)或连铸板坯(规格未定);
普碳钢的轧制原料为连铸坯(断面尺寸为150*150,160*220(160*230),200*200mm2,长2600-3000mm,最大坯重900kg)。
2.2 主要工艺设备及平面布置
主要工艺设备及其性能见表2和表3。
表2 生产线主要设备及性能
序 | 名称 | 简要性能 |
1 | 加热炉 | 连续推钢式,端进侧出料,双排/单排料加热,燃料:发生炉煤气,加热能力:普碳~50t/h,不锈~37t/h,最高加热温度1280℃。炉子内净尺寸:3.48*31m |
2 | Φ650mm轧机 | 1个机架,轧辊辊径Φ650mm,辊身长度1800mm,轧辊转速82r/min,主电机功率2500kWAC |
3 | Φ650mm轧机机后升降台 | 升降台长度8500mm |
4 | 热剪机 | 剪切力1600kN |
5 | 感应补偿加热器 | 入口坯料温度(尾部)最低:900℃,出口坯料温度最低:1100℃,出口坯料头尾温差≤10℃,坯料前进速度:0.5m/s |
6 | 中、精轧机组 | 见表3 |
7 | 电动话套 | 共7个,活套辊直径150或160mm,活套辊宽度360mm,活套摆臂长500mm,活套工作设定角度20°,活套最大工作角度40°,主电机功率15kWDC,最大负载力距950-1800N-m |
8 | 卧式无芯卷取机 | 带钢厚度2-4.5mm,带钢宽度145-285mm,卷重400-1200kg,带钢运行速度5-9m/s,主电机功率90kWDC |
表3 中、精轧机组设备性能
项目 | 单位 | 中轧机组 | 精轧机组 | |||
ZL1 | ZP1 | ZP2 | JL1 | JP1-JP7 | ||
轧机形式 | 立辊 | 平二辊 | 平二辊 | 立辊 | 平四辊 | |
工作辊、支承辊直径 | mm | Φ460-500 | Φ490-520 | Φ490-520 | Φ460-500 | Φ290-315 Φ490-520 |
轧身长度 | mm | 240 | 400 | 400 | 240 | 400 |
轧机工作开口度 | mm | 65-490 | 80 | 80 | 65-490 | 50 |
轧辊中心距 | mm | 550-950 | 550-950 | |||
轧制压力 | kN | 400 | max3000 正常2500 | max3000 正常2500 | 400 | max3000 正常2500 |
轧制力距 | kN-m | 30 | 140 | 140 | 30 | 70 |
轧制速度 | m/s | 0.335-0.837 | 0.474-1.185 | 0.683-1.708 | 0.693-1.733 | 见注 |
压下(侧压)速度 | mm/s | 2.9 | 0.168/0.338 | 0.168/0.338 | 2.9 | 0.168/0.338 |
主电机压下功率 | kW | 200 | 1000 | 1000 | 200 | 1000 |
压下电机(侧压)功率 | kW | 1.5*2 | 11/17*2 | 11/17*2 | 1.5*2 | 11/17*2 |
注:JP1-JP7的轧制速度分别为0.693-1.733、1.351-3.378、1.887-4.717、2.5-6.25、3.03-7.567、3.571-8.929、4-10m/s
3、若干工艺设备问题的讨论
3.1 不锈钢锭一火成材
本设计为了节约能源和降低成本,直接采用钢锭一火轧成成品带钢,因此要求钢锭的质量要好,钢锭的表面修磨要彻底,不锈带钢的终轧温度必需有保证,带钢的边部轧制要控制得好等等。为此,在工艺设计中(包括孔型设计),都给予认真考虑,力求把不利因素降低到最低限度。
若采用连铸板坯做坯料,则经检查修磨后,即可直接一火轧成成品带钢。由于连铸坯的表面质量好于钢锭,因此连铸坯轧成的成品带钢表面质量也较好。
3.2 不锈钢终轧温度的保证措施
由于奥氏体不锈钢(304)的终轧温度为920℃,也即不锈钢的终轧温度要比碳钢高,因此,如果在较低的温度下轧制,不锈钢的变形抗力将会大幅上升。
其次,钢锭断面大,轧制道次多,轧件温降大。加上大生产时操作难免会有耽误,带钢的温度,特别是在尾部会很快降至终轧温度以下,这就使轧制中的温降控制十分困难,一旦温控失误,即导致断轧辊、碎轴承、出事故。
为克服上述难点,设计中除了在布置上尽量紧凑,缩短设备间距离,减少温降外,还在中、精轧的前面设置一台感应补偿加热器,对粗轧后的中间坯在线进行补偿加热,从而使进入中、精轧的中间坯始终保持在规定的温度范围。感应补偿加热器可根据需要,将中间坯的温度最大提升200℃,并可使中间坯的尾部与头部的温差减少,其调节的范围,可达10℃。此举,保证了带钢的终轧温度。
同时,为确保中间坯、中轧立辊、感应加热装置三者的速度能准确匹配,坯料能顺利喂入中轧立辊,故在中轧前设置了一台喂料夹送辊。
运行表明,补偿加热的温升显著。
3.3 Φ650mm轧机机架数的确定
(大头)250*250mm2断面的钢锭用Φ650轧机轧成厚30mm(最薄)的中间坯,通常需要2个机架,但是,这会使投资增加;同时,机架间的移钢又要使温降加大。
为此,设计选用了1个机架,当然,由于只有一个机架,辊面宽度有限,孔型排列就受到限制,过窄的带钢则是无法生产的。该机组生产的最窄带钢为206mm。
3.4 中、精轧轧机功率的选择
大多数厂,轧普碳的精轧机组功率是~800kW,现要轧制不锈钢,其轧制压力有所升高,特别是在操作不顺,温控不佳时,尤为显著,因此,主电机的功率应予加大。经计算、中、精轧机的功率选用1000kW直流电机。考虑到备品备件等因素,中、精轧的9个平辊轧机全部采用了1000kW的功率。
投产运行后,主传动电机电流的实测表明,加大功率是必要的。
此外,加大了功率后,若调整好各机架的压下量,还会给轧制超过245mm宽的不锈带钢带来一定的空间。
3.5 不锈窄带钢的卷取
为防止带钢表面擦伤、冷却不均匀,确保卷取质量,不锈钢的卷取宜采用卷筒式卷取机。
由于不锈带钢最大宽度只有245mm,所以该卷筒式卷取机设计时,卷取的稳定性尤为重要。
出于价格和时间上的考虑,设计选用了卧式无芯卷取机。
4、尚存在的问题及解决方案
(1)供加热炉燃料的发生炉煤气,焦油太严重影响生产,投产后实践表明,由于焦油常粘结在烧嘴上,堵塞烧嘴,造成炉温升不上而待料。
要解决此问题,一使用品质好的无烟煤;二使用专门设计的可后端打开扫污物的烧嘴。
(2)无芯卷取机卷出的带钢,有时表面会有擦伤,偶而还会堵卷。
擦伤、堵卷是无芯卷取机的固有缺陷,实践表明,选择结构合理的设备,精心调整、护理好机械,特别是导卫板,可使后果控制在可以忍受的范围内。
从长远看,更换成价稍贵的卷筒式卷取机为最合理。
(3)感应补偿加热装置的调试,因涉及相关设备的完善,故有待进一步调试。
5、结束语
吴航钢铁公司的半连轧窄带机组,业已成功生产出热轧不锈带钢,其设计、建造、投产过程的实践表明,注意原料质量、严格控制轧制温度、合理选择电机功率、卷取方式等诸多方面的问题,即可获得成功。