首鋼遷鋼提升連鑄坯熱送熱裝率實(shí)踐

曹泳　彭璇　唐眾杰　胡繼飛　徐駿　王鵬

摘要：本文重點(diǎn)從板坯傳隔時(shí)間及溫降兩方面分析了影響板坯熱送熱裝的主要因素，通過搭建一體化排程體系、縮短板坯判定時(shí)間、擴(kuò)大熱裝品種范圍及增加保溫設(shè)備等系列解決措施，首鋼遷鋼熱送熱裝水平由39.7%提升至65.2%。

關(guān)鍵詞：熱裝熱送；溫降；在庫時(shí)間；計(jì)劃排程

0 引言

連鑄坯熱送熱裝技術(shù)是興起于上個(gè)世紀(jì)70年代的一種高效連接鋼-軋界面的工藝，它是將連鑄坯在高溫狀態(tài)下直接送到軋鋼加熱爐，再經(jīng)過加熱達(dá)到開軋溫度的新技術(shù)［1］。具有降低能耗，提高成材率，提高生產(chǎn)率，優(yōu)化產(chǎn)品性能等多項(xiàng)優(yōu)勢(shì)［2］。但熱送熱裝工藝的實(shí)現(xiàn)需要對(duì)生產(chǎn)節(jié)奏、能力匹配和溫度管理等各方面統(tǒng)籌協(xié)調(diào)、嚴(yán)格管控［3］。近年來，通過不斷的摸索研究和優(yōu)化，首鋼遷鋼公司的熱送熱裝水平取得了大幅提升，在提產(chǎn)增效、節(jié)能降耗方面取得了顯著效果。

如圖1.1所示，連鑄坯澆鑄完成后要進(jìn)行質(zhì)量判定，入庫（堆垛空冷、入保溫設(shè)備保溫），排程，上料等一系列操作才能進(jìn)入加熱爐。當(dāng)進(jìn)入加熱爐時(shí)的板坯溫度≥400℃時(shí)記為熱裝。連鑄坯自澆鑄完成至板坯裝爐的過程時(shí)間為板坯傳隔時(shí)間。結(jié)合數(shù)據(jù)分析，當(dāng)板坯采用堆垛空冷方式入庫時(shí)，板坯傳隔時(shí)間達(dá)到16小時(shí)，板坯入爐溫度降低至400℃，而采用入保溫設(shè)備保溫方式入庫時(shí)，板坯入爐溫度降低至400℃的時(shí)間可延長(zhǎng)至約30小時(shí)，板坯入爐溫度隨傳隔時(shí)間的變化趨勢(shì)如圖1.2所示。

為提高板坯熱送熱裝率，本文重點(diǎn)結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際情況從降低連鑄坯傳隔時(shí)間和溫降兩方面進(jìn)行影響因素分析和改進(jìn)措施制定。

2 影響因素分析

2.1 影響板坯傳隔時(shí)間因素分析

板坯在庫內(nèi)的傳擱時(shí)間是影響板坯入爐溫度最重要的控制參數(shù)。板坯在庫內(nèi)的傳擱時(shí)間越短，板坯最終的入爐溫度就越高［4］。從時(shí)間上來說，連鑄坯切斷后越早裝爐越好，通過對(duì)常規(guī)板坯在庫內(nèi)所經(jīng)過的各個(gè)工序進(jìn)行細(xì)致地劃分，可以得出影響板坯裝爐前等待的時(shí)間主要有下面幾個(gè)因素：

2.1.1 鋼軋計(jì)劃不匹配

煉鋼與熱軋的生產(chǎn)計(jì)劃分屬于兩個(gè)作業(yè)單元，有著不同的操作模式，煉鋼按照澆次生產(chǎn)，每一澆次為鋼種族相近的鋼種，平均10爐。熱軋計(jì)劃有著嚴(yán)格的排產(chǎn)規(guī)則，包括燙輥材/主軋材/尾軋材、寬度過渡、品種過渡、品種鋼排產(chǎn)塊數(shù)與公里數(shù)限制等。實(shí)際生產(chǎn)中很多煉鋼澆鑄的板坯由于各類因素?zé)o法短時(shí)間排入熱軋計(jì)劃而冷裝。

2.1.2 板坯質(zhì)量自動(dòng)判定時(shí)間長(zhǎng)

板坯質(zhì)量自動(dòng)判級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念為從轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)開始一直到鑄坯切割完畢，所有數(shù)據(jù)全部收集完畢后才能完成全部判級(jí)，由于部分?jǐn)?shù)據(jù)如中包成分、渣成分等數(shù)據(jù)返回時(shí)效性較差，因此實(shí)際平均完成判級(jí)時(shí)間為板坯切割完畢3 h以后。判級(jí)時(shí)間長(zhǎng)，增加了板坯傳隔時(shí)間。

2.1.3 板坯質(zhì)量缺陷處理時(shí)間長(zhǎng)

部分品種對(duì)軋制后成品的表面質(zhì)量要求高，進(jìn)而要求對(duì)應(yīng)的連鑄坯表面質(zhì)量高，導(dǎo)致連鑄坯澆鑄完成后需要進(jìn)行機(jī)清處理。采用機(jī)清工藝流程需耗時(shí)33 min，機(jī)清過程溫度損失約110℃。部分品種在進(jìn)行熱送時(shí)易出現(xiàn)如舌形裂紋、縱裂、紅銹等缺陷，被迫延長(zhǎng)傳隔時(shí)間并冷裝入爐［5］。

2.2 影響板坯溫降因素分析

2.2.1 板坯堆垛方式

鑄坯堆冷的方法主要有兩種：一種是正常堆垛緩冷，即把熱鑄坯堆放在堆垛場(chǎng)地，利用鑄坯的熱量緩慢冷卻至室溫；另一種是使用另加保溫的手段進(jìn)行緩冷，如緩冷坑、緩冷罩等。首鋼遷鋼連鑄坯下線后有冷坯跺堆垛、熱坯跺堆垛、保溫房堆垛、保溫車堆垛、保溫爐堆垛5種堆垛方式。

2.2.2 環(huán)境溫度

板坯庫內(nèi)的環(huán)境溫度直接影響板坯溫降速度。如：相同堆垛方式下，冬季板坯溫降大于夏季板坯溫降；庫區(qū)風(fēng)口區(qū)域的鑄坯溫降明顯大于庫區(qū)內(nèi)部區(qū)域的鑄坯。

結(jié)合數(shù)據(jù)對(duì)比，不同堆垛方式和不同的環(huán)境溫度對(duì)板坯溫降影響差異很大。

3 提高熱送熱裝水平的措施

為減少板坯裝爐前溫降，從而保證板坯裝爐溫度盡可能提高，縮短板坯切斷到裝爐前的等待時(shí)間和減少板坯單位時(shí)間的溫降，均可提高板坯裝爐溫度。對(duì)于影響板坯入爐傳隔時(shí)間和板坯溫降的因素采取了了以下幾點(diǎn)措施：

3.1 搭建一體化排程體系

從營(yíng)銷、鐵、鋼到熱軋制定了一整套完整的全流程排程體系，提高各工序計(jì)劃兌現(xiàn)，避免因訂單或臨時(shí)調(diào)整計(jì)劃造成板坯傳隔時(shí)間長(zhǎng)。

3.1.1 訂單整合

對(duì)于特殊鋼種小訂單、短澆次以及不滿整爐的訂單進(jìn)行整合處理，通過集中冶煉軋制，避免因不滿整爐帶出余材占用庫存，影響板坯周轉(zhuǎn)從而影響板坯熱送。

3.1.2 溝通協(xié)調(diào)

對(duì)于特殊鋼種的冶煉計(jì)劃，各生產(chǎn)單位之間積極溝通，提前準(zhǔn)備，保證各工序都能按時(shí)按量進(jìn)行計(jì)劃兌現(xiàn)，減少因溝通不及時(shí)造成的臨時(shí)改變或調(diào)整計(jì)劃，致使板坯產(chǎn)出后不能及時(shí)入爐造成板坯在庫時(shí)間較長(zhǎng)。

3.1.3 提高板坯利用率

對(duì)于冶煉計(jì)劃進(jìn)行編排時(shí)，充分考慮板坯鋼種加熱工藝的不同，高低溫板坯不能同時(shí)入爐等后工序工藝流程，組爐組澆時(shí)應(yīng)由單一品種變?yōu)椴煌贩N搭配澆次出坯，創(chuàng)造多種組合模式，實(shí)現(xiàn)鋼軋計(jì)劃聯(lián)排，提高板坯利用率，縮短板坯傳擱時(shí)間。對(duì)于計(jì)劃?rùn)C(jī)清板坯開發(fā)虛擬排產(chǎn)功能，通過多次討論和優(yōu)化限定規(guī)則，包括對(duì)需冷檢的換水口坯等異常坯限制虛擬排產(chǎn)，以及規(guī)范吊銷、鋼種改判等異常情況的溝通聯(lián)系。對(duì)板坯收池條件限制性放開，板坯下線默認(rèn)判定合格，使機(jī)清坯在未機(jī)清完成狀態(tài)板坯具備可排產(chǎn)功能。同時(shí)，該功能投入使用，實(shí)現(xiàn)了板坯下線后，機(jī)清與排產(chǎn)同步進(jìn)行，熱清坯的熱裝熱送率大幅提升，升幅在30%以上，極大降低了板坯從澆鑄完成到入爐的傳隔時(shí)間。

3.1.4 對(duì)熱軋產(chǎn)線軋制規(guī)則及軋制能力進(jìn)行擴(kuò)展

對(duì)于現(xiàn)有的軋制規(guī)則，單個(gè)軋制單元是從精軋機(jī)換完工作輥開軋到軋完整個(gè)計(jì)劃單更換精軋工作輥之間的軋制計(jì)劃。單個(gè)軋制單元軋制公里數(shù)延長(zhǎng)減少換輥次數(shù)、增加單個(gè)軋制單元難軋規(guī)格塊數(shù)提高集批生產(chǎn)效率、拓展測(cè)壓機(jī)減寬能力提高板坯規(guī)格一致性等進(jìn)行攻關(guān)對(duì)于熱裝熱送也有重要作用。

3.2 縮短板坯判定時(shí)間

首鋼遷鋼對(duì)于品種鋼的產(chǎn)品特性要求煉鋼工序保證較高的潔凈度控制水平，雖然搭建了自動(dòng)判級(jí)體系。但是，這個(gè)判級(jí)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)理念為從轉(zhuǎn)爐生產(chǎn)開始一直到鑄坯切割完畢，所有數(shù)據(jù)全部收集完畢后才能完成全部判級(jí)，且過程人工操作較多，實(shí)際完成判級(jí)時(shí)間滯后性明顯，效率低下，影響后續(xù)排產(chǎn)。在此情況下，遷鋼根據(jù)多年實(shí)際經(jīng)驗(yàn)，通過過整合創(chuàng)新，優(yōu)化判級(jí)及質(zhì)量處置規(guī)則，縮短板坯判級(jí)時(shí)間。綜合搭建了搭建了新的品判模型。板坯產(chǎn)出即帶單管理，按優(yōu)化后的處置規(guī)則，直接明確是否改鋼脫單或機(jī)清返修處理。新的品質(zhì)判定系統(tǒng)投入、穩(wěn)定運(yùn)行后，應(yīng)用于每塊板坯。板坯產(chǎn)出至判定完成，達(dá)到具備排產(chǎn)條件周期縮短了2小時(shí)，對(duì)于部分鋼種混澆坯實(shí)行先軋后判，更是大大縮短了判定時(shí)間，減少了每塊板坯約30度的溫降損失。

3.3 減少非計(jì)劃?rùn)C(jī)清板坯

對(duì)于板坯澆鑄時(shí)產(chǎn)生的換水口、頭尾坯等同鋼種同澆次板坯進(jìn)行工藝攻關(guān)減少非計(jì)劃?rùn)C(jī)清板坯量，對(duì)于部分鋼種推行不機(jī)清。從而減少機(jī)清比例，降低板坯產(chǎn)出等待時(shí)間，提高紅坯熱送比例。

3.4 擴(kuò)大可熱送板坯范圍

部分鋼種紅送易出現(xiàn)如舌形裂紋、縱裂、紅銹等缺陷，通過對(duì)鋼種成分，工藝流程等攻關(guān)解決紅送缺陷，擴(kuò)大可熱送鋼種范圍也是提高熱裝熱送的一種方法。

3.5 建設(shè)保溫設(shè)備、合理規(guī)劃板坯垛位

建設(shè)保溫相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)備，可給予熱裝熱送提升提供巨大的支撐。遷鋼熱軋廠在煉鋼板坯庫設(shè)置保溫爐，爐子具有加熱保溫功能用于鑄坯的保溫。板坯庫內(nèi)空冷板坯溫度隨著堆垛層數(shù)、垛位等變化而變化，傳隔時(shí)間較長(zhǎng)無法保證入爐溫度。而在保溫爐內(nèi)的板坯，可隨軋制計(jì)劃進(jìn)行調(diào)整，對(duì)于短時(shí)間無法排程的板坯及時(shí)入到保溫設(shè)備中，根據(jù)板坯庫存結(jié)合軋制情況讓保溫設(shè)備中的板坯合理周轉(zhuǎn)起來，減緩因生產(chǎn)等原因造成的板坯溫降。隨著保溫爐的投入使用各以及各項(xiàng)工作的措施制定、執(zhí)行、以及持續(xù)優(yōu)化，特殊鋼的熱裝熱送率屢破紀(jì)錄，熱送水平提高30%以上。對(duì)于未能及時(shí)上料落地的板坯進(jìn)行堆垛集中碼放，避開風(fēng)口處，減少熱輻射散熱。對(duì)于機(jī)清、倒角等需長(zhǎng)時(shí)間處置的板坯限制進(jìn)入保溫設(shè)備，提高保溫設(shè)備使用率等。

4 取得的效果

在一系列的攻關(guān)措施實(shí)施后，大大縮短了板坯在庫時(shí)間、擴(kuò)大了可熱裝板坯范圍，降低了板坯溫降，首鋼遷鋼熱裝熱送率由39.7%提高到了65.2%。

4.1 噸鋼燃耗降低

隨著熱裝熱送水平的提高，加熱爐燃耗逐年降低由最初的51.7 kgce/t降低到了48.6 kgce/t。

4.2 熱軋產(chǎn)量提高

因板坯熱裝熱送水平的提升，大大縮短了板坯在爐時(shí)間，提高了加熱爐出鋼節(jié)奏，熱軋機(jī)時(shí)產(chǎn)量隨之增大，年產(chǎn)量由717萬噸提高至828萬噸。

4.3 熱裝熱送率提高

隨著一系列的技術(shù)攻關(guān)及產(chǎn)品研發(fā)遷鋼熱裝熱送水平逐年提高，由39.7%提升到65.2%。

5 結(jié)論

通過縮短板坯判定時(shí)間、減少機(jī)清板坯量、制定一體化排程體系、減緩板坯在庫溫降、提高加熱爐燒鋼水平、擴(kuò)大可熱送鋼種范圍等均能提高熱裝熱送水平。熱送水平提高后帶來的年產(chǎn)量提高，噸鋼燃耗的降低均降低了噸鋼成本，為公司的降本增效做出了巨大貢獻(xiàn)。

參考文獻(xiàn)

［1］ 溫治，高仲龍，董補(bǔ)全，張欣欣. 連鑄坯熱送熱裝和直接軋制工藝的研究與開發(fā)［J］.冶金能源，1996，1（15）：22-26.

［2］ T. Ueda， H. Hirahara， A. Kuwabara， T. Watanabe and K. Matsui. Hot charge of continuously cast slabs［J］. The Iron and Steel Institute of Japan （ISIJ）， 1981， 67（8）：1236-1240.

［3］ 王岑，魏鋼城，張志宏，宋平，曾健鳴．熱軋廠熱送熱裝生產(chǎn)管理及工藝技術(shù)［J］．武鋼技術(shù)，2002（05）：10-16.

［4］ 劉苗.影響熱軋產(chǎn)線熱送熱裝率的因素及改善措施［J］.冶金能源，2017，36（04）：44-45+53.

［5］ 劉強(qiáng)，李建文，崔德偉. 熱送熱裝技術(shù)及其對(duì)鋼板性能的影響探討［J］.山東冶金，2004（26）：61-62.