安鋼爐卷優(yōu)化坯料設(shè)計提升成材率

供稿|張濟(jì)濤, 王生英, 付曉東 / ZHANG Ji-tao, WANG Sheng-ying, FU Xiao-dong

成材率是一項(xiàng)綜合性的指標(biāo)，成材率提高不僅意味著鋼材產(chǎn)量增加，金屬損耗減少，同時也反映了綜合能耗的降低和產(chǎn)品質(zhì)量的提高，對提高企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益起著重要的作用。成材率的高低既反映了企業(yè)的技術(shù)能力，更體現(xiàn)出企業(yè)的經(jīng)營管理水平。本文介紹了安鋼爐卷機(jī)組通過分析坯料設(shè)計中影響成材率的主要因素，并以此為入手點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)化攻關(guān)。實(shí)踐表明，經(jīng)過優(yōu)化后的坯料設(shè)計模式不僅能夠提高成材率，而且降低了非計劃材的比例，加強(qiáng)了訂單執(zhí)行力，降低了成本，提高了經(jīng)濟(jì)效益。

坯料設(shè)計方法及影響成材率的因素

坯料設(shè)計的限制條件

在進(jìn)行坯料設(shè)計時首先需要考慮到由于不同鋼種規(guī)格的軋制工藝以及現(xiàn)場設(shè)備的生產(chǎn)能力所帶來的制約因素。結(jié)合安鋼現(xiàn)場生產(chǎn)實(shí)際情況具體的限制條件如表1所示。

表1 坯料設(shè)計的設(shè)備制約

坯料設(shè)計的基本思路

爐卷產(chǎn)品的坯料設(shè)計必須滿足多品種、小批量、多張成品“子板”組合在一塊板坯上的特點(diǎn)。充分考慮了加熱爐、軋機(jī)能力、工藝限制、切損量以及燒損率等諸多因素的影響，針對用戶在訂單中提到的幾乎所有產(chǎn)品需求，在同鋼種及斷面的前提下均盡可能采用“使多張成品鋼板組合在一塊板坯上的設(shè)計思路”的基本原則，再考慮不同需求的變化情況，從而得到最終板坯尺寸(如圖1所示)。

圖1 坯料設(shè)計流程

影響成材率的因素分析

在進(jìn)行坯料設(shè)計時，需要充分的考慮到加熱、軋制及精整過程中產(chǎn)生的熱損失、板形補(bǔ)償及切損，最終達(dá)到設(shè)計出的坯料在軋制后能夠得到合同要求的定尺，用于坯料設(shè)計的板坯重量及成材率r，可按下式計算[1]。

式中，H為成品需求的厚度；為厚度余量(成品實(shí)際厚度與公稱厚度的差值)；B為成品材的寬度；ΔB為寬度余量(切損量)；L為單塊成品材長度；ΔL為長度富余量(切頭尾量)；LTP為試樣長度；N為軋制時的成品材的倍尺數(shù)；S為燒損率。

上式表明，影響成材率的主要因素有燒損率、切損量、厚度偏差等。此外，軋廢、成品定尺倍數(shù)和取樣長度對成材率也有一定的影響。

采取的措施及效果對比

精確目標(biāo)厚度

以往坯料設(shè)計中為了保證訂單尺寸的完成，在成品理論厚度的取值上往往放的較富裕，實(shí)際生產(chǎn)后的結(jié)果是由于軋制時采用了合理的負(fù)公差軋制，實(shí)際生產(chǎn)出的長度比設(shè)計長度較長，訂單尺寸收得后有較多的余料廢棄了。為此，我們結(jié)合現(xiàn)場軋制后反饋回的母板實(shí)際長度，根據(jù)其軋制規(guī)格及公差標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了統(tǒng)計匯總，得到了實(shí)際生產(chǎn)可控制的最優(yōu)目標(biāo)厚度。在之后的坯料設(shè)計中采用了切合生產(chǎn)實(shí)際的負(fù)公差控制的目標(biāo)厚度后有效的避免了坯料設(shè)計與實(shí)際不符造成子板多收或成品材未收夠產(chǎn)生廢品的情況。

優(yōu)化軋制模式選擇

安鋼爐卷軋機(jī)的一大特點(diǎn)就是在軋制16 mm以下的薄規(guī)格時借助軋機(jī)前后的兩個卷曲爐能夠有效降低其在軋制過程中的頭尾及邊部的溫降，能夠保證母板在長度最大151000 mm，寬度最大3250 mm時的板形及性能的控制。但由于頭尾在卷曲咬入過程中容易壓入爐內(nèi)耐材或沖擊過大變形，導(dǎo)致其母板卷軋時的頭尾切損長度一直在8000～10000 mm左右。為了降低卷軋中頭尾切損這一部分的金屬消耗，在保證板型質(zhì)量的情況下，我們在坯料設(shè)計中將產(chǎn)品規(guī)格在14～16 mm，坯料寬度在2800 mm以下的薄規(guī)格改為平軋。如表2所示，盡管經(jīng)過平軋后的鋼板由于溫降大導(dǎo)致頭尾板型差切損增多，但較之卷軋還是會節(jié)約一定的金屬損失，成材率能夠得到有效提升。

細(xì)化切邊余量

在以往的坯料設(shè)計中，切邊余量一直是根據(jù)設(shè)備能力，按照理論的100～150 mm的長度范圍進(jìn)行計算，忽視了實(shí)際軋制時的展寬比，造成邊部切損過多。為此，我們根據(jù)不同鋼種規(guī)格在軋制后的實(shí)際展寬量進(jìn)行統(tǒng)計分析后發(fā)現(xiàn)大部分鋼種在平軋模式下減少10 mm的切損量，即將切邊量的下限由100 mm降低至90 mm，能夠滿足切邊后的定尺需求，這樣就有效的減少了邊部切損，降低了金屬消耗。

表2 優(yōu)化軋制模式后成材率對比

表3 優(yōu)化切邊量后成材率對比

放大倍尺數(shù)

組坯設(shè)計時改變了以往的將合同子板數(shù)量平均分配的思維模式，充分發(fā)揮雙加熱爐的特點(diǎn)，本著增加坯料單重的理念，在設(shè)備及軋制工藝允許的條件下將坯料的軋制長度設(shè)計最大化。實(shí)施后，雖然較以往多產(chǎn)生出短尺寸坯，但由于整體坯料單重的提升，成材率還是得到了有效升高。

表4 放大倍尺數(shù)后成材率對比

總 結(jié)

安鋼中厚板組板設(shè)計思路和方法與生產(chǎn)實(shí)際緊密結(jié)合，以實(shí)現(xiàn)成材率最優(yōu)為目的，根據(jù)生產(chǎn)運(yùn)行狀況，精確厚度控制，優(yōu)化切損余量。經(jīng)過一年多的生產(chǎn)實(shí)踐，隨著生產(chǎn)過程中切損率的降低以及坯料平均單重的升高，中厚板成材率指標(biāo)逐月提高，月綜合成材率已達(dá)到98.46%，達(dá)到了國內(nèi)同類型企業(yè)中的較高水平。今后隨著負(fù)公差、同板差控制水平的提高以及坯料質(zhì)量的改善，成材率將會得到進(jìn)一步提升。

[1] 魏天勝. 中厚板原料尺寸設(shè)計方法的探討. 鞍鋼技術(shù), 1995, (8): 11-15