Φ300 mm棒材機組設(shè)備擴容后工藝優(yōu)化

王曉燕 靳 熙 杜永軍

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

隨著鋼鐵行業(yè)棒材連軋技術(shù)快速發(fā)展，自動化程度越來越高，同時市場競爭日趨激烈，本著節(jié)約資源、降低成本和效益最大化的原則，安鋼第一軋鋼廠為進一步挖掘棒材半連軋機組工藝潛力，加快新技術(shù)更新?lián)Q代應(yīng)用步伐，對Φ300 mm棒材半連軋機組現(xiàn)有生產(chǎn)工藝進行分析研究，通過均衡優(yōu)化加熱、軋制等工藝參數(shù)，解決現(xiàn)場瓶頸問題，機組產(chǎn)能得到進一步提升，減少了金屬消耗和能源消耗，取得了良好的效果。

1 工藝概況

安鋼Φ300 mm棒材機組是一條50年代末期建成并投產(chǎn)的橫列式棒材機組。近年來，多次進行技改革新、深挖潛力，尤其是2003年實施大修改造后，采用半連續(xù)式布置，工藝布局為：1×Φ500 mm/7×Φ400 mm/3×Φ320 mm，加熱設(shè)備為端進端出連續(xù)推鋼式加熱爐，設(shè)計加熱能力為70 t/h，爐子有效尺寸為22.62 m ×6.38 m。生產(chǎn)規(guī)格為：Φ20 mm ～Φ32 mm，改造后年產(chǎn)達到60萬。Φ300 mm機組生產(chǎn)工藝流程如圖1所示。

圖1 Φ300 mm機組工藝流程

近幾年通過逐步對主機進行擴容(擴容前后對比見表1)，進行提速增產(chǎn)，目前年產(chǎn)達到90余萬噸。

2 存在問題

2.1 設(shè)備能力使用不均衡

主機擴容后2#、3#主機功率富裕量大，隨著成品速度的提升，轉(zhuǎn)速過高在Ф22 mm規(guī)格表現(xiàn)的更加突出，而且由于整體規(guī)格的增大，生產(chǎn)Ф25 mm規(guī)格時1#飛剪的最大剪切速度已經(jīng)超過額定速度0.7 m/s;4#孔型在大規(guī)格軋制時呈立橢圓，頭部變形不好控制，容易帶耳子，造成成品缺陷。

表1 Φ300 mm棒材機組部分主機擴容后對比

2.2 加熱爐能力不足

原加熱爐設(shè)計能力為70 t/h，目前小時產(chǎn)量最高已達到130 t/h，已接近設(shè)計能力近一倍，加熱能力嚴重不足，在現(xiàn)行的工藝制度下鋼坯加熱溫度無法保證，待溫時間增加，嚴重制約機組產(chǎn)能進一步發(fā)揮。同時加熱溫度越高，燃料消耗也越高［1］。

3 改進措施

3.1 確定優(yōu)化方案

打破原有設(shè)計理念，采取反向思維，不按照工藝設(shè)計規(guī)格來要求設(shè)備匹配，而是按照現(xiàn)有設(shè)備能力重新設(shè)計軋制參數(shù)，通過優(yōu)化料型、改進孔型系統(tǒng)，使延伸系數(shù)和設(shè)備能力高度匹配。依據(jù)電機特性，使正常生產(chǎn)中達到Ф500 mm軋機和1～4架按額定功率的85%、5～7架按額定功率的75%、8～10架按按額定功率的80%作為優(yōu)化設(shè)計的目標，使電器設(shè)備達到最節(jié)能的工作狀態(tài)。優(yōu)化后增大Φ25 mm～Φ32 mm規(guī)格4#軋機出口料型斷面，降低1#飛剪剪切速度，使精軋機組道次變形量和總延伸系數(shù)增大。

3.2 優(yōu)化工藝參數(shù)

按照方案中設(shè)定的電機功率優(yōu)化目標，現(xiàn)場收集大生產(chǎn)實踐數(shù)據(jù)，分析設(shè)備薄弱環(huán)節(jié)，根據(jù)溫度控制制度和設(shè)備能力進行對軋制工藝參數(shù)重新設(shè)計優(yōu)化，均衡各架次延伸率，制定新的料型標準進行大生產(chǎn)試驗，最終確定最優(yōu)化的工藝標準，納入工藝圖表實施。

3.3 優(yōu)化設(shè)計關(guān)鍵架次孔型系統(tǒng)

設(shè)計2#出口扭轉(zhuǎn)導(dǎo)衛(wèi)、對9#出口導(dǎo)衛(wèi)進行加高設(shè)計、成品進口雙道設(shè)計、其他個架次導(dǎo)板及出口衛(wèi)管進行設(shè)計，修改Ф22 mm、Ф25 mm橫肋加工標準，重新設(shè)計4#孔型系統(tǒng)，改進前后4#孔型系統(tǒng)如圖2所示。

3.4 優(yōu)化加熱制度

根據(jù)重新設(shè)計優(yōu)化的工藝參數(shù)，結(jié)合設(shè)備能力的匹配度，對加熱爐溫度控制制度進行優(yōu)化。實踐表明，同一加熱爐加熱溫度越低，加熱能力越高［2］。因此可以采取降低軋制溫度的措施，提高加熱爐加熱能力，滿足生產(chǎn)需求。

圖2 改進前后4#孔型系統(tǒng)示意圖

4 實施效果

1)設(shè)備負荷得到均衡分布，解決了設(shè)備制約生產(chǎn)工藝發(fā)揮的瓶頸環(huán)節(jié)。優(yōu)化前后關(guān)鍵架次主電機平均負荷率對比見表2。

表2 優(yōu)化前后關(guān)鍵架次主電機平均負荷率對比

2)產(chǎn)能進一步得到提高。2011年帶肋鋼筋完成產(chǎn)量 88.5 萬 t，平均班產(chǎn) 893.82 t，較實施前的(2009年實際完成70.86萬 t、平均班產(chǎn)872.03 t)產(chǎn)量提升2.16萬t(全年生產(chǎn)帶肋鋼筋990.55個班次，班產(chǎn)提高 21.79 t)。

3)加熱溫度降低，氧化燒損和煤耗降低，節(jié)約了金屬消耗和能源。根據(jù)軋機負荷對加熱溫度進行控制，每次下降10℃，最終開軋溫度控制在1050℃和1070℃之間，軋制溫度降低100℃左右。2011年煤氣單耗114.62 m3/t，氧化燒損0.56%，較實施前(2009 年實際完成 124.5 m3/t、0.87%)，煤氣單耗降低了9.88 m3/t，氧化燒損降低了0.31%。

5 結(jié)語

安鋼Φ300 mm半連軋棒材機組結(jié)合各架次設(shè)備能力，系統(tǒng)考慮，反向思維，通過優(yōu)化孔型系統(tǒng)和加熱爐溫度制度，均衡軋制工藝參數(shù)，在較小的投資基礎(chǔ)上，實現(xiàn)了生產(chǎn)工藝和設(shè)備能力系統(tǒng)上的完全匹配，進一步挖掘了工藝潛力，解決了現(xiàn)場瓶頸問題，機組產(chǎn)能得到進一步提升，減少了金屬消耗和能源消耗，對同類型機組設(shè)備擴容后的工藝改進具有一定的借鑒意義。

［1］ 陸鐘武.火焰爐.北京：冶金工業(yè)出版社，1994：142-144.

［2］ 劉文，王興珍.軋鋼生產(chǎn)基礎(chǔ)知識問答.北京：冶金工業(yè)出版社，2003：239-268.