中厚板车间平面布置设计

中厚板车间平面布置设计

1热装热送工艺存在一些问题自中国宣布世界第三次厚板机制造亮点以来，中厚板机已完成并建造了大量现代厚板机。这批新轧机和原有的20多台老轧机在平面布置上都存在一些问题,最突出的是极大多数厂的厂房总长度偏短,促使工艺流程不顺;设备间距偏短,冷床长度与面积不够;板坯、中间坯及成品仓库偏小;轧机区布置车底式炉使环境恶化,换轧辊不能直接拉入轧辊间内;废边不能集中处理收集,造成车间杂乱;与炼钢连铸衔接不好,执行热装热送工艺很困难等。特别是双机架之间和切头、切边及定尺3台剪之间间距过小时,使控制轧制和剪切线的能力受到很大限制,另外,对车间环境与交通运输的影响也很大。2车间平面布置好,可能导致企业运行不畅,可弥补企业内部企业我国一场一策不干。据有机的内中厚板车间平面布置设计是产品工艺流程的具体体现,具有较高的艺术水平。车间平面布置的好坏,流程是否顺畅,将直接影响到车间设备的生产能力、产品品种与质量、劳动条件、建设投资、生产效益以及将来的发展。一旦布置上犯有错误,要挽回时往往需付出沉重代价,而有些缺陷虽经改造可以弥补一部分,但后遗症却永远难以消失。一项好的车间平面布置,设备与设备之间、工序与工序之间的生产能力比较均衡,而且潜力比较大。同时,预留出将来发展的余地比较大,描绘出一幅宏伟的车间远景规划,并协调好与前工序和后续部门的密切关系。3车间的平面布局应明确条件设计阶段的不同,车间平面布置的内容与深度也不一,以高阶段设计为例,需明确以下条件。3.1产品结构产品大纲是车间平面布置设计的基础资料,应明确生产中厚板的品种、规格及生产量,其中特别要求注明轧件的最大长度与单重以及产品的交货状态。3.2原料类型原料以连铸板坯为主,也不排除其它原料,特别是扁钢,应明确扁钢尺寸与最大单重。如果需要二次开坯时,流程上应加注意。3.3设冷堆场加热根据产品大纲中产品品种草议出每项产品的生产工艺流程,有扁锭时,另设一条扁锭加热路线。产品采用板厚50mm以下和大于50mm两条路线分开,也可将热处理钢板另设一路线。3.4设备准备首先选好加热炉型式与座数、上料与出钢方式;确定轧机规格与架数、换辊方式、控轧与快冷布置,以及辅助设备性能、台数与配置方案。3.5规模尺寸确定明确原料跨、加热炉跨、主轧跨、精整跨、热处理跨、成品跨、主电室、轧辊间、辅助设备、高压泵房、铁皮坑及烟筒等位置及大小尺寸,并初步确定跨间大小、柱距。最后,草算一下需要原料、成品及中间仓库的面积。3.6有可以直接开展送锭线路明确车间厂房的总长与宽度,与炼钢连铸的衔接关系,如果有扁锭时应规划好送锭线路,成品跨钢板外运的铁路、公路线,轧辊等备品大件运输,附属设施的位置及相邻建筑的距离。3.7预算编制为满足将来发展的最终生产规划的需要,应该考虑预留的项目和厂房位置。4中厚板成品跨应与外运方式不匹配。据一般在生产中厚板轧机是一种很有特色的轧机,其生产技术也有一项别具一格的工艺。从产品上说,板宽达5350mm,板厚达350mm,是轧制生产钢材中最宽和最厚的。从原料方面说,可采用钢锭作为原料,单重可达250t,也是轧机中使用最重的原料。从设备上说,中厚板轧机是轧机中最大的轧机。因轧辊、机架牌坊、主电动机及吊车等都是轧机最大的,故素有“轧机之王”的称呼。还有从工艺上看,中厚板生产需将坯料旋转90°进行展宽横轧,除已淘汰的迭轧薄板轧机以外,其它轧机都不具备这种独特的操作。另外,从厂房负荷、跨间大小及长度来比较,最大吊车吨位达400t以上,最大跨间达36m,最大长度达1800m,也是轧机中最大的。钢板在生产过程中只允许一个方向流通,不可旋转90°横向输送和吊运。即使采用倒丁字形布置,钢板也只有垂直于成品跨堆存。热处理在中厚板生产中占有很重要的地位,即使控轧控冷发展很快,大部分热处理产品仍然无法取代。一些重要钢板生产的热处理厂房占全厂面积达一半以上,所以说,与其称其为轧钢车间,还不如叫它为热处理车间。钢板外运时无论是铁路还是公路都有一个超限问题。板宽2700~4000mm时由铁路斜放运输,而大于4000mm板宽就无法铁路运输;板宽2500~5200mm可由公路斜放运输。4800mm级以上特宽厚板轧机最好沿海和大江建设,以解决运输困难问题。因此,钢板交货外运采用公路汽车、铁路车皮及轮船方式,成品跨应与外运方式相配合。中厚板钢种和规格繁多,钢板形状除矩形以外,还有方形、圆形、锥形、梯形及其它等,交货状态除热轧以外,还有控轧、控冷、正火、高温回火、退火、淬火、调质(淬大+回火,正火+回火)、缓冷、抛丸涂漆、去磁及超声波探伤等。订货批量差别也很大,多时一个品种100万t,少则一个合同仅一张钢板,重只几百公斤。中厚板生产切下废钢比较多,一般热轧钢材只有2%~4%左右,中厚板达到3%~6%以上。另外,取试样工作量很多,有的品种需要每张板取样甚至两头取样。这些辅助作业给车间平面布置也带来一定的影响。5积、物流方向、原料来源、生产车间的衔接关系中厚板车间设备平面布置往往受总图位置的制约,要求考虑车间长宽占地面积、物流方向、原料来源、产品的铁路、公路、水路运输以及与前工序炼钢、连铸和后续生产车间(如大口径焊管等)的衔接关系。通常原料与成品仓库和主轧跨的布置关系有工字形、丁字形、倒丁字形及一线形4种配置方式。5.1总图的长度、宽度和图面质量工字形为原料与成品仓库和主轧跨均成垂直配置,要求总图比较长,宽度稍窄,占有总图面积稍大,原料和成品配备设备多,因而投资会大一些。目前,采用这种形式较少。5.2成品仓库与主轧跨成直线平面布置丁字形为原料仓库和主轧跨成垂直配置,而成品仓库与主轧跨成一直线平行配置,这种形式总图可以缩短,成品收集线短,设备少一些,前面与连铸衔接也灵活一些。5.3原料仓库跨板式装船倒丁字形为成品仓库和主轧跨成垂直配置,而原料仓库与主轧跨成一直线平行配置,可将成品跨延伸到码头,便于钢板直接装船作业,这种形式在日本采用较多。5.4冷床与剪切线的布置一线形为原料与成品仓库和主轧跨均成一直线平行配置,总图比较短,宽度稍宽,总图占有面积小,投资也省一些。目前,该配置采纳厂已日益增多。以上4种形式各有优缺点,需视具体情况而确定。连续式加热炉、主电室和轧辊间布置也有4种布置形式,即炉子与主电室同一侧和两侧、轧辊间与主电室同一侧和两侧布置。凡有二次开坯工艺,便于开成坯返回加热时,采用炉子与主电室两侧布置方式较多。如双机架要求粗轧机出成品时,将轧辊间与主电室布置于同一侧,以便于粗轧成品线的打通。轧辊间和主电室两侧布置形式在日本采用较普遍,便于换辊时将粗精轧机轧辊直接拉入轧辊间内,减少吊车操作中转时间。关于炉子,在主电室一侧或轧辊间一侧均可以,需视总图位置来判定。冷床与剪切线布置有两种形式,即一直线式和折返式,如总图长度不受限制的话,采用一直线式无疑是比较理想的,流程顺利,设备也少。总图长度限制时,可用折返式布置,需增设一个主架,可作为检查修磨之用,且有缓冲之功能。6车间的地板准备和各种主要设备的配置应遵循这一基本要求6.1制作合适的原料加热炉有连续式、室式及车底式三种炉型,以连续式为主,由于步进梁式的积极推广,室式已很少采用,而车底式主要用于扁锭的加热。连续式炉与轧制线成90°布置,便于上料和出钢,应尽量接近轧机,以缩短送钢时间。还要考虑发生事故与清炉时返回料的路线,同时要安排好烟筒的位置,使烟道距离缩至最小。室式炉一般布置在连续式炉旁,起辅助加热作用,采用装出料机装出料,将加热好的原料直接送至受料辊道上,薄坯料降温过快,切忌耽搁时间过长。车底式炉加热原料吨位大,需用大吨位吊车协助操作装出炉。若炉子布置在主轧跨内,可利用已有大吊车节省设备,但对主轧跨环境有不利影响;若布置在原料仓库内,需新添一台大吊车,但对原料堆存与环境大有益处。加热好的大锭吊至作业线上经一次除鳞后送轧机轧制。6.2除鳞和覆炉为了使加热好的板坯和钢锭出炉后尽快送入除鳞箱内除鳞,除鳞箱布置应尽可能靠近炉子。因板坯温度愈高,除鳞效果越好。要求出炉后不得停留,立即进行除鳞,停留时间过长,铁皮增厚,除鳞效果差。除鳞箱靠近加热炉,不会有高压水喷射入炉内的危险,但使轧机和炉子间距离缩短,好处很大。国内有多家除鳞箱布置离开炉子很远,除鳞效果不十分理想,嫁祸于水压不高,实为冤枉。除鳞泵房位置应靠近除鳞箱,缩短管线长度,减少水压损失,且应减少管线弯道,因拐弯处水压损失更大。6.3控轧工艺参数轧制线由加热炉、除鳞箱、轧机、控轧装置、快冷装置、热矫直机及冷床等所组成,其中轧机是轧制线的主体。轧机组成有单机和双机两种,有时还附设有立辊轧机,双机并附设立辊时轧制线会增长很多。轧机尽可能接近加热炉,第一座加热炉中心线距粗轧机中心线距离(L)为:L=l成品前道次(Max)+l坯(Max)+lNo.1炉至除鳞箱+Δl富裕式中:l表示为轧件长度和设备间距离;Δl富裕取5~10m。另外,机前附设有立辊轧机时,应增加立辊轧机至粗轧机之间距离;采用控轧工艺时,应增加控制待钢辊道的位置,一般机前应留有2~3块待轧轧件长度的距离;若采用两阶段控轧,第一阶段在粗轧机上完成时,粗轧机前也应留出适当的待轧距离,这样势必拉大轧机与炉子间距离,是须慎重考虑的难题。双机架轧机粗轧机和精轧机之间距离(L)为:L=l粗轧件(Max)+l精轧成品前道次轧件(Max)+l控轧装置位置+Δl富裕式中:l表示为轧件长度和设备距离;Δl富裕取5~10m。另外,当粗轧机出成品板时,应留出成品板收集输送装置的位置。例如德国迪林根厂5500/4800mm双机架轧机生产的最大板长为50m,控轧和粗轧出成品板时,L定为120m,为全球双机架间定的最大距离;而意大利塔兰托厂4826/4826mm双机架轧机生产的最长板为60m,未执行控轧工艺情况下,将L定为110m。L应确保两架轧机能力均匀分配,以达到最佳的状态,但L太小时两架轧机互相干扰,限制了控轧的有效执行。6.4线的长度安置快冷装置不会影响轧机到热矫直机的距离,因此,也不会增加轧制线的长度。但快冷装置至轧机的距离各不相同,一般都在20m左右,最近的只有14.5m,最远的达60m左右,多数在轧制中和控轧待钢时都可穿越快冷装置,但设有预矫直机时要穿越的话比较困难。6.5u3000进一步降低轧焦质量,提升钢板长度按用途与布置分有热矫直机、热处理矫直机、冷矫直机及压平机4种。热矫直机是一台必备的设备,直接布置在轧机后的作业线上,至轧机的最小距离(Lmin)为:Lmin=2.5l板(Max)式中:l板(Max)为轧制成钢板的最大长度。例如德国迪林根厂5500/4800mm轧机热矫直机距4800mm精轧机距离为120m,轧制成板最长达50m;原冀东大厂5500/5500mm轧机Lmin为180m,而l板(Max)为60m。热处理矫直机设在常化炉后面,矫直机前后有一块板的辊道长度,采用磁盘吊车收集成垛。当有两座以上热处理炉时共用一台矫直机即够。冷矫直机可布置在剪切线后面,也可单独布置一条作业线。当冷矫直机的作业率很低时,也可将冷矫直机布置在热处理炉后面,代替热处理矫直机,做成一台冷热两用矫直机。压平机只用于厚板冷压平,多单独布置在成品仓库附近,50mm以上厚板不多时,也可以不设压平机。6.6钢板冷却系统优化冷床必需有足够面积将800℃左右的热钢板迅速均匀冷至150℃以下,而且使钢板很平直,下表面不得有划伤缺陷,冷床长度应满足最长钢板需要,尽量不采用热切工艺。冷床还有轧机和剪切线能力不平衡时的缓冲功能。由于剪切线配置的不同,冷床布置方式也千差万别,至今尚无一个典型的布置形式。钢板应得到充分冷却,冷床面积尽量小,以减少设备重量和厂房面积,并使冷床面积得到充分利用。另外,钢板冷却路线应尽量短,以免造成划伤。特别是厚的与薄的钢板应有不同的路线,薄的钢板冷却路线短,而厚的钢板冷却路线长。冷床配置方式有平行式和串连式两种。前者两个以上冷床同一个方向,行走路线比较短,薄的钢板可用一个冷床。而后者两个以上冷床不是一个方向,第一个冷床冷却后钢板送至第二个冷床反方向移送,如有第三个冷床时又反方向移送,将几个冷床串连起来冷却,无论钢板厚薄都必需经过所有冷床,行走路线比较长,且在辊道上耽搁停留,影响钢板的均匀冷却与平直度。冷床数量应尽量少,多一个冷床就多一套冷床移送装置,使设备与厂房增加。但冷床数量少,利用率低,灵活性差。目前,冷床配置少则一个大冷床,多则达4个冷床。6.7检查修磨量目前,由于原料质量好和工艺流程中划伤环节的减少,所以钢板表面缺陷已很少,因此,检查修磨工作量大大减轻。国外已出现取消检查修磨台架的做法,只在剪切线后设置一台翻板机,做个别钢板的抽查。但我国新建厂仍采用检查修磨台架,但台架面积已缩小很多。6.8剪切相关设备的影响板厚50mm以下进剪切线,大于50mm板另设火焰切割机。早期日本曾用过连续火焰切割作业线,现在都用单独的切割机,既经济又实用。厚板轧机应向一条数码信息剪切线方向努力,留有备用线是极大的浪费。国内一条不先进的剪切线已能剪出200万t钢板,一条落后的剪切线也可切到150万t以上钢板,国外一条剪切线大多已切到200万t以上,只建一条剪切线,精整线布置已非常顺畅。目前,现代化剪切线包括有轮廓仪、划线机、切头剪、切边剪、剖分剪、定尺剪、采试样及废边集中收集装置、标记机及成品板收集等。另外,线中还配备有对正装置,激光对线机及定尺装置等。这些设备对剪切线生产能力和钢板剪切质量有很大的影响。剪切线长度主要取决于剪机之间距离,而剪机之间距离并不取决于待剪切钢板的最大长度。距离太小,剪机互相等钢和干扰,增长剪机的剪切周期。切头剪与双边剪之间距离要求切头剪切头或分段、双边剪前对正对线及双边剪步长切边三项操作互不干扰、互不防碍,因此距离比较大,一般取1.5~2倍钢板最大长度;双边剪与定尺剪之间,因定尺剪是剪切线的咽喉,为了第二块板及时跟上前一块板,减少两块板之间的间歇时间,势必要求上一块板应等在定尺剪前准备位置。而且也不能耽误双边剪工作。因此,其距离需取2倍钢板最大长度,如果取1.5~2倍,则大部分产品均能满足,少数最大长度钢板受一些干扰,剪切线长度可适当缩短一些。为了缩短剪切线长度,全球曾有3家切边剪与定尺剪近接布置方式,但要求自动化程度很高,往往得不偿失,故已不推荐。为了缩短轧制线全长,剪切线采用逆流程反向布置,使钢板尾部先进剪切线,全球也有3家之多,因管理上不方便,故也不推荐。切下的废边集中收集在废钢跨间内,以改善剪切跨间内环境。试验室尽可能布置在剪切跨附近,缩短输送距离,且可加强管理,以便提高试验室的自动化水平。目前,打印、喷字及贴标记均由计算机控制操作。关于布置位置,需视生产厂要求而确定,但应在剪切线后流水作业,留出一段辊道长度,以避免漏号或混号。6.9辊道输送钢板超声波探伤装置布置方式有剪切线前面、中间、后面及旁通道、离线和地上小车等6种。除了地上小车探伤用人工操作以外,其它布置方式均用辊道输送钢板,辊道长度视板长而定。上、下料用厂房大吊车,也可设专用磁吊。地上小车探伤一般以100%全面检查为主,需视探伤钢板数量来确定场地面积。6.10式收集,短缺式收集钢板收集是生产的最终一道工序,有收集台架、垛板机及磁吊3种方式收集,各有优缺点。为了减轻收集工作量,也有设置预堆垛装置的,可减少收集装置数量。这项工作占用厂房面积很大,应做好合理堆放,协调内外运输,加强科学管理,尽可能减少成品板的堆存面积及天数。6.11抛丸机清除钢板和调质钢板中厚板热处理种类有正火、淬火、回火、退火、调质及缓冷等,热处理炉型有辊底式、外部机械化室式、车底式、罩式、双步进梁