我国新建中厚板轧机的特点及存在问题

我国新建中厚板轧机的特点及存在问题

1我国中厚板内轧机产品在“海丝”设备上的发展状况直到2004年，中国只有25台厚式机，3台只有4级的钢，其他23台相对较晚（国外已经淘汰了30多年的后特式机）。它不能满足高质量产品的需求，也不能满足国家“15”建设的需要。许多高质量产品必须依赖于进口。但从2004年开始,情况发生了根本性的变化,我国不仅是世界上中厚板轧机建设速度最快的国家,也是套数最多的国家(至2010年已投产70套),且新建成的中厚板轧机及其与之配套的装备都具有当今世界先进水平(个别小民营企业建设的轧机除外)。庞大的装备体系和复杂的工艺大大增加了运用和操作的难度。经调查,这些轧机在试生产过程中都曾出现过难以避免或可以避免而没能避免的一系列问题。2制备区设备间距经调研,新建中厚板轧机的年设计产能几乎高出老轧机(3.0m以下)1倍。为了达到设计生产能力,其轧机区与精整区的设备间距呈现了明显增大的趋势。生产实践表明,主要设备间距会对轧线产能具有重要影响,高生产能力的现代中厚板轧机需要有足够长度的间距。另外,有资料显示,轧线产能与机架间距存在一定的规律,如图1所示,虽然可能是在一定条件下得出的,与实际情况会有数量上的出入,但其趋势性结论已经被实践证实。增大轧制区设备间距的另一原因是:待轧坯料的最大长度增大、轧制钢板的最大长度增大、轧制中间坯最大长度增大、交叉轧制时中间坯最多块数增加、水冷钢板最大长度增大。表1给出了部分新建中厚板厂轧制区设备间距,表2给出了具有代表性的4套老轧机的轧制区设备间距。两者相比,新建中厚板厂的先进性明显。轧制区设备间距增大的同时,精整区设备间距也相应增大,故新建中厚板厂的厂房面积都有了大的增长,完全显示出当今最现代的中厚板轧机厂房的特点。经调研,各厂主作业线的长度都在1000m以上,其中营口5.0m中厚板厂的主作业线长1584m,车间一期轴线面积24.23万m2,二期完成后达34.08万m2,创世界中厚板领域之最。3采用高刚度、麻黄强力型中厚板轧机是指具有高强度、大轧制力、大轧制力矩和大电机的中厚板轧机。配备强力型轧机是因为需满足两相区轧制温度可能达到700℃或更低时的“低温大压下”的要求,由于生产钢板宽度加大、钢板强度提高,压下量也增大,特别是实现控轧后轧制力已成倍增加,从而对轧机的能力提出了很高的要求。在这种态势下,为了实现单次大压下量轧制,使钢板得到细晶组织,提高钢板性能,并减少轧制时的弹跳,得到更高尺寸精度的成品钢板,采用高刚度、大功率轧机是一个明显的趋势。宝钢5.0m、沙钢2套5.0m、鲅鱼圈5.0m、营口5.0m、湘钢5.0m宽厚板轧机的主电机功率都已达2×10000～2×10900kW,轧制力达100000～108000kN,轧机刚度系数均在100000kN/mm左右,牌坊立柱断面在11900cm2左右,整体浇注的轧机牌坊单重在380～400t,拼焊结构的牌坊单重在500～530t,充分体现了当今世界最现代的强力型轧机的特点。4m级的10多套轧机(包括4.3m轧机、3.8m轧机)不管是采用西马克核心技术,还是奥钢联核心技术,也都属于当今世界的先进轧机。轧机牌坊单重在420t左右,轧制力在80000～90000kN,主电机功率为2×8000～2×9000kW。表3、表4给出了部分新老轧机的有关数据,两者相比,新轧机先进性明显。4立辊u3000消除切边限制,提高成型率从中厚板轧机发展的历史来看,立辊轧机在轧线上布置的位置以及所起的作用是不同的。早期中厚板轧线上设立辊轧机,距离主轧机较远,采用下传动,主要用于钢锭轧制,消除锥度与破鳞。随着连铸板坯的迅速发展,曾经一段时间中厚板生产中不再设立辊轧机。近年来立辊轧机又被重新启用,利用其短行程自动宽度控制功能(AWC)克服轧制中板坯两侧边出现重叠或凹形缺陷,减少切边量;在平面形状控制(MAS)的同时,实现钢板有可能不切边轧制,提高成材率。20世纪90年代国外新建的中厚板轧机中,浦项3#厚板厂和瑞典的SSAB厂首先配备了近距离的立辊轧机。采用立辊轧机后,综合成材率可提高1.5%～3.0%左右。我国新建中厚板轧机普遍采用了立辊轧机。5设置弯辊及控制装置新建的中厚板轧机均采用液压压下厚度自动控制,备有弯辊装置及凸度控制装置等。为了更加有效地控制板形和凸度,PC轧机、CVC轧机、HCW轧机等已普遍在中厚板生产中得以应用。5.1液压压下系统采用液压压下厚度自动控制装置、弯辊装置及凸度控制装置等,可使钢板厚度、凸度、平直度都达到较高精度。液压压下系统须具有高压下速度、高响应性、高压力的特点,新建中厚板轧机一般油源压力达到32MPa,响应频率达到20Hz。为了实现平面形状控制,一般压下速度均达到20～30mm/s。5.2高响应agc技术轧后钢板的厚度精度取决于轧机设定模型精度、AGC控制水平。多套中厚板轧机采用了高精度多点式设定模型和高响应液压AGC技术,具有监控AGC、绝对AGC等功能;同时,在水平机架出口侧近距离布置γ射线测厚仪,以减小监控AGC控制盲区,改善钢板头尾厚度精度。另外,利用绝对AGC及模型多点设定功能,可轧制变厚度(LP)钢板,满足桥梁及造船界的特殊要求。5.3mas制备法平面形状控制技术是继AGC技术之后,为提高轧制钢板的平面尺寸精度而采取的重要手段。平面形状控制的目标,是通过提高轧件平面形状的矩形化,减少切边损失。目前,多套新建中厚板轧机采用了日本JFE水岛厚板厂开发的MAS轧制法,其原理是通过预测轧制终了时的钢板平面形状,将形状不良部分的体积换算成对应板坯断面厚度的变化,使最终钢板平面形状矩形化。MAS轧制法应用于有计算机控制的四辊轧机上,通过控制轧辊辊缝实现中间道次的变厚度轧制,达到控制平面形状的目的。此外,有的中厚板轧机采用MAS轧制法后,钢板平面形状虽得到很大改善,但离矩形化还有一定的差距,如以立辊轧机进行侧压,则可防止钢板两侧出现双层叠边。MAS轧制法和立辊侧压法的组合,很好地达到了钢板完全矩形化的目的。有的轧机在精轧阶段还采用先进的前馈AMC控制功能,保证宽度的控制精度。6钢板主动冷却accTMCP技术是现代中厚板轧机生产高性能、高强度钢板必须具备的工艺技术,其实现必须具有3个条件:一是高刚度、大功率轧机;二是合理的中间坯待温方式和设施;三是良好的轧后控制冷却系统。这三者直接关系到轧机的产量和钢板的综合性能。近几年新建中厚板轧机的轧后加速冷却系统的装备水平得到了很大的提高,具备了在线淬火(DQ)和加速冷却(ACC)的能力,快冷装置用水量大,设有高位水箱或水池,可实现钢板上、下表面和宽度、长度方向的均匀冷却,防止钢板出现纵向剪切时的翘曲问题。其具体水平如下:(1)同板温度差不大于20℃;(2)异板温度差不大于25℃;(3)控制冷却钢板厚度为6～50mm;(4)控制冷却钢板宽度为1500～3300mm;(5)控制冷却钢板最大长度33000mm;(6)控制冷却开始温度为700～1000℃;(7)控制冷却终冷温度为450～750℃;(8)辊道速度为0.2～2.0m/s;(9)矫直后成品板形满足或优于国标的1/2;(10)一次性能合格率大于99.5%;(12)冷却速率达1.5～50.0℃/s(视水温和板厚而定),对于厚20mm钢板,冷却速率最大为20℃/s;(12)计算机和PLC投入运行率在99.5%以上。当然,目前国内使用的ACC系统仍有一定的不足,还有一定的发展空间。随着近年超快速冷却技术的出现,首秦、鞍钢已成功应用,南钢、湘钢、武钢、安钢等已在规划中,相信不久的将来会有更多的企业去尝试更新一代的冷却技术。7热矫直机在中厚板监狱的设计与研究采用控轧控冷工艺(TMCP)后对热矫直机提出了更高要求,随着钢板热矫温度的降低与钢板强度的提高,要求矫直机向高刚度和高矫直能力发展,促使中厚板矫直采用组合式矫直机和四重强力矫直机。近几年新建成的多套中厚板热矫直机的矫直力达4000kN左右,冷矫直机矫直力达35000kN左右,矫直钢板厚度为4.5～70.0mm,且具有强力、高刚性、辊缝全液压调节、配备自动控制系统的特点。热矫直机采用预应力立柱、高刚度框架和液压压下装置,可预设定正负弯辊系统以改善钢板平直度。新建的多套中厚板轧机在一期工程中就配备了先进的热处理装备,5.0m级中厚板轧机一般一期工程配备2座热处理炉,预留1座在二期工程中实现。3.8～4.0m级中厚板轧机一般一次到位配备2座热处理炉(舞钢、包钢、湘钢配3座)。配置的炉型中,各厂必定有1座是机械化程度高、温度控制精度高且具备精确跟踪技术的辐射管加热氮气保护的辊底式炉,并有辊压式淬火机,用于正火、回火、淬火,另一座一般是用于回火的明火加热辊底式炉,为目前最先进的炉型配置。8新机枪的制造中应该注意的几个问题8.1补后补井现象中厚板产能过剩已多年,但几年前国内中厚板主要采用连铸坯轧制。受铸坯厚度规格与压缩比的限制,大部分企业生产特厚板有困难。国内主要有舞钢、宝钢等以模铸钢锭、电渣重熔锭生产,曾出现求大于供的局面,市场竞争对手少,产品利润很高。高利润诱发了众多企业的追逐。2009年开始,国内众多企业在特厚板生产上下功夫,造成产能大大过剩,这种局面势必会导致一个缺口众多企业去填补、最终缺口会变成陷井的现象。(1)以前连铸坯厚度一般为250～270mm,目前大部分新建中厚板厂的铸坯厚度扩大到300mm及以上,例如兴澄4.3m轧机为350mm,首秦4.3m轧机为400mm,新余3.8m轧机创全国之最,铸坯厚度扩大至420mm。按轧制时的压缩比计算,现众多企业都可生产特厚板。(2)舞钢是特厚板生产的领军企业,目前其模铸锭、电渣重熔锭产能约在60万t/a;宝钢在二期项目中也扩大了模铸产能,约25万t/a。此外,近几年营口、鲅鱼圈、首秦、南钢、兴澄特钢、南阳汉冶、河南龙成等中厚板企业都在建或已建成模铸钢锭生产特厚板的生产线。(3)除舞钢有电渣重熔钢锭生产线外,目前鞍钢、鄂钢也已建成,另有一些企业正在规划。(4)济钢已建成焊接复合铸坯生产线,供4.3m轧机生产特厚板,年产复合铸坯可达30万t,还有些企业正在规划中。特厚板在整个中厚板品种消费中所占的比例很小,有关资料显示,“十二五”期间国内每年消费及出口的特厚板不超过550万t。另外,目前世界装备最先进的中厚板轧机在中国,其产品代替进口特厚板的速度势必会加快(2010年仅进口特厚板3.6万t,比2009年降37.8%)。总之,生产特厚板就会有丰厚利润的说法很可能马上成为过去。8.2调整后的试生产设备经调查,有些新建轧机试生产比较顺利,主要表现为设备故障少,产量高,品种开发速度快。如2010年5月试生产的济钢4.3m轧机,调试进度快,设备故障少,2011年初起每月产量达13万t左右;重钢4.1m轧机,试生产2个月后的2010年产量达102万t。但也有一些企业在试生产过程中出现了难以避免、或应该可以避免而没能避免的问题。8.2.1acc系统设备的运行经调查,新建中厚板轧机试生产中的常见设备故障有:(1)轧机辊缝调节系统不能长时间保持正常工作,维护次数过多。(2)经常出现两侧压下不一致,轧制线偏移,两侧不均,钢板产生镰刀弯。(3)钢板经矫直机矫平后,放置1～2h又发生瓢曲。(4)控冷系统ACC装置的设计大都是全自动的,但实际操作时经常出现故障,有些厂被迫改为半自动,甚至改为手动。(5)热处理炉调试阶段就烧坏了辐射管。(6)主轧机系统液压缸漏油、密封圈损坏的情况经常发生。(7)有个别厂的直接淬火(DQ)装备调试两年至今还不能正常工作,影响了新工艺的实施。(8)粗除鳞机械运转不灵活,经常需手动调节。(9)钢板加热时间过长,造成钢板的奥氏体晶粒长大,晶面结合力减弱,致使力学性能下降。8.2.2年产量有所增加一些新建轧机试生产了近两年,但生产的品种板与专用板的比例仍偏少,普碳板的比例过高。一些轧机试生产一年后产量已达150万t/a,而有些轧机试生产两年了,可产量还不到90万t/a。新建的中厚板轧机设计的最薄规格是5mm或6mm,但实际上大多数轧机均未能达到,有些轧机试生产两年后最薄的规格仍在10mm以上。8.2.3新轧将造成年后产品东北部影响经调查,新建轧机的产品大纲雷同,大多是造船板放在第1,管线板放在第2,中厚板八大品种全生产。另外,研究各级别的新轧机后发现,在同一级别中,工艺路线相近,技术手段差异少,装备水平雷同,差异性仅仅表现在有的新轧机一期工程就配齐,有的则在二期中配齐。这种现象很容易造成若干年后,产品雷同。业界近几年多抱怨生产中厚板无利润,作者认为应该关注到市场上同质化的品种太多,卖方就缺少了定价的话语权。8.