首钢京唐2250mm热轧生产线采用的先进技术.docx

设 计 与 改 造 首 钢 京 唐 热轧生产线采用的先进技术 张 福 明 ，颉 建 新（北京首钢国际工程技术有限公司 ，北 京）摘 要 ：首钢京唐钢铁有限公司 宽带钢热轧生产线 按照动态精准设计体系设计 ，设 计 产 能 万，产品抗拉强度可达 ，设计中采用了当 今国际轧钢领域的 多 项 先 进 技 术 ，整体工艺技术装备达到 国 际 先 进 水 平 。 本文介绍了首钢京唐 热 轧 生 产 线的设计特点和采用的先进技术 。 工 程 设 计 中 采 用了步进式加热炉 、热 装 热 送 技 术 、定 宽 压 力 机 、二 辊 可 逆 式 粗 轧 机 、四 辊 可 逆 式 粗 轧 机 、 架 四 辊 精 轧机 、板 形 控 制 技 术 、具有快速冷却功能的层流冷却技术 （）等 ；并自主设计开发了托盘式钢卷 运 输 设 备 、交 直 交 传 动 控 制 、自动化检测与控制系统及完善的除尘环保系统 。 该生产线投产后 ，主 要 技 术 经 济 指标达到设计水平 ，实 现 了 高 效 、优 质 、节 能 的 目 标 。关 键 词 ：热 轧 ；宽 带 钢 轧 机 ；工 艺 与 装 备 ；先 进 技 术中 图 分 类 号 ：文 献 标 识 码 ：文 章 编 号 ：（） ，（，）： ， ， ， ， ， （） ， ， ， ， ：；首 钢 京 唐 热 连 轧 宽 带 钢 生 产 线 采用 了 当 今国际先进的 新 技 术 、新 设 备 ，产 品 质 量 、能 源 消 耗 、生产效率等 方 面达到国际先进水平 。钢等。年产热轧钢卷万，成品材万。其中钢板万，平 整 卷 万，管 线 钢 万，供 冷轧用料万，商品卷万，年需 连 铸 板坯 量 万 。 带 钢 厚 度 、宽 度，钢 卷 内 径 ，最 大 钢 卷 外 径，最大 钢 卷 重 量 为 ，最 大 单 位 卷 重 为，产品最大抗拉强度为。热轧产品及产量分配见表，产品品种及规格见表。产品大纲与产品规格 该 生 产 线 生 产的主要钢种 有 碳素结 构 钢 、优 质 碳 素 结 构 钢 、锅 炉 及 压 力 容 器 用 钢 、造 船 板 、桥 梁 钢 、管 线 钢 、耐 候 钢 、 钢 、双 相 钢 （）、多 相 钢（）、相 变 诱 导 塑 性 钢 （）、超 微 细 晶 粒 高 强收 稿 日 期 ：作 者 简 介 ：张 福 明 （），男 （满 族 ），教授级高级工程师 ，副 总 经 理 ，博 士 。 轧钢 年 月 出 版表 热轧产品及产量分配 产 品 用 途钢 种代 表 钢 号 （标 准 ）年 产 量万产 量 比深冲及超深冲带卷 （含）结 构 用 钢级 高 强 度 钢以上级高强度钢 小 计（ 标 准 ）、 、冷 轧 原 料 卷碳 素 结 构 钢结 构 钢汽 车 结 构 用 钢锅炉和压力容器用钢 造 船 板管 线 钢焊接气瓶用钢板 高耐候性结构钢 小 计、 、（ 标 准 ） （标 准 ） 、（ 标 准 ）热 轧 商 品 卷合 计表 产品品种及规格 产 品 规 格年 产 量万产 品 品 种厚 度宽 度卷 重热 轧 钢 卷热 轧 成 品供 冷 轧 原 料 卷供 冷 轧 原 料 卷 商 品 钢 板平 整 分 卷 管 线 钢热 轧 商 品 卷 合 计（）（）（）（） 热轧生产线工艺流程及采用的 常规热连轧机组根据粗 轧 机 的 工 艺布 置形 式主 要 分 为 全 连 续 式 、连 续 式 、半 连 续 式 种 形 式，。全 连 续 式 和 连续式布置的热连 轧 机组 设 备 多 、轧 线 长 、投 资 高 ，目前国内外钢铁企业 已 不 采 用 ；而 半 连 续 式 布 置 的 连 轧 机 组 是 经 济 型 布 置 形 式 ，依 据 轧 机 规 格 和 产 品 方 案 ，其 年 生 产 能 力 可 达万。半 连 续 式 热 连 轧 机 的 粗 轧 机 组 主 要 有 单 机 架 和 双 机 架 两 种 配 置 工 艺 ，一 般 年 生 产 规 模 超 过 万的 热 连 轧 机 组 大 多 采 用双 机 架的工艺布置方式 。首 钢 京 唐 热 轧 主 轧 线 工 艺 平 面 布 置 见 图 ，主 要 设 备 及 其 性 能 见 表 。先 进 技 术现 代 热轧带 钢 生产工艺 有 常规流程轧制工艺 和 短 流 程 连 铸 连 轧 工 艺。 根 据 首 钢 京 唐 生 产 线 生 产 高 品 质 及 高 附 加 值 产 品 和 生 产 规 模 大 型 化 的 要 求 ，设计采用常规流程 轧 制 工艺 。其 主 要 优 势 是 工 艺 技 术 成 熟 可 靠 ，可 以 生 产以 汽 车 板 、管 线 钢 、 钢等为代表的优质 高 档 产 品 ；可 以 形 成 规 模 效 益 ，年 产 量 可 以 达 到万，能 够 充 分 发 挥 设 备 潜 力 ，实现高效化生产 ；热 轧 与连 铸 工 序 紧 凑 布 置 ，可以实现连铸坯的热 送 热 装和 直 接 轧 制 ，热 送 热 装 率 可 达 以 上 ，同 样 可 以 降 低 生 产 成 本 、节 约 能 源 消 耗 。图 首 钢 京 唐 热轧生产线工艺流程 加 热 炉 ； 一 次 除 鳞 机 ； 定 宽 压 力 机 ； 轧 机 ； 轧 机 ； 边 部 加 热 器（预 留 ）； 切 头 飞 剪 ； 二 次 除 鳞 机 ； 轧 机 ； 精 轧 机 组 ； 层 流 冷 却 系 统 ； 卷 取 机第 卷 第 期张 福 明 等 ：首 钢 京 唐 热轧生产线采用的先进技术 表 首 钢 京 唐 热轧生产线主要装备及其性能参数 项 目数 量台 （套 ）性 能参 数加 热 炉定 宽 压 力 机加 热 能 力侧 压 力最 大 减 宽 量频 率次 轧 制 力轧 制 力液 压 翻 转 式 ，内 衬 隔 热 材 料 预 留（）；（） 轧 机 轧 机保 温 罩废 钢 推 出 机 中间坯边部加热器 切 头 飞 剪剪 切 力剪 切 速 度 最 大 轧 制 力 轧 机层 流 冷 却冷 却 段 长 度水 压卷 取 温 度运 输 速 度卷 卷 取 机托 盘 运 输 系 统工 艺 流 程连 铸 坯出铸 机 后经辊道 直 接运送到热轧板坯 库 ，直 接 热 装 的 板 坯 送 至 加 热 炉 ，不能直接热装的 板 坯 下 线 进 入 保 温 坑 保 温 后 再 送 至 加 热 炉 加 热 。留 有 直 接 轧 制 的 可 能 。出 炉 后 的 板 坯 ，经 高 压 水 除 鳞 后 ，经 辊 道 输 送 到 定 宽 压 力 机 ，按 照 工 艺 要 求 将 板 坯 宽 度 调 整 到设 定 的 尺 寸 ，然 后 由 粗 轧 机 组 轧 制 道 ，达 中 间 坯 厚 度 要 求 。中 间坯经带 保 温罩的中间辊道输 送 到 切 头 飞 剪 进 行 切 头 。飞 剪 前预留了中间坯边 部 加 热 器 。切头 飞 剪配有中 间 坯头尾形状检测仪 及 剪 切 优 化 控 制 系 统 ，可 实 现 优 化 剪 切 ，减 少 中 间坯 切 头 切 尾 的 金 属 损 失 。切 头 后的中间坯经精轧 前 高 压 水 除 鳞 装置清除二次氧 化 铁皮 ，进 入 精 轧机 组 ，轧 制 成 厚 的 带 钢 。出 精 轧机组 的 带钢在输 出 辊道上由高效层流 冷 却 系 统 进 行 冷 却 ，冷却到设定温度后由 全 液 压卷 取 机 卷 取 ，卷 取 后 的 钢 卷 经 卸 卷 、打 捆 、称 量 、标记 后 由 运 输 系 统 送 到 钢 卷 库 内 存 放 和 冷 却 。需 要 检 查 的 钢 卷 送 至 检 查 线 进 行 检 查 和 取 样 。在 钢 卷库 内冷 却 后的钢 卷 按下工序 加 工工艺要求分别送 至 平 整 分 卷 机 组 、钢 板 横 切 机 组 、冷轧生产线或按 销 售 计 划 发 货 ，钢 卷 运 输 采 用 自 主 设 计 开 发 的 钢卷 托 盘 式 运 输 装 置，。连 续 化 生 产 。连铸机的出坯 辊 道 与 轧 机的 上料 辊道 重 合 ，可 以 使 连 铸 机 生 产 的 高 温 无 缺 陷 板 坯 直 接 运 送 至 加 热 炉 。 由于采用了热装轧制工艺 ，因 此 板 坯 自 身 余 热 得 到 充 分 利 用 ，实现了最大限度 节 能 ；同时减少了板坯 的 库 存 量及 库容 ，大 幅 度 缩短 了 由炼钢到轧钢产品的生 产 周 期 。在 工 艺 布 置 上 预 留 了 直 接 轧 制 的 可 能 ，为进一步降低能耗预 留 了 条 件 。粗轧机组先进 技 术（）采用板坯定宽 压 力 机 ，可 连 续 进 行 板 坯 侧压 ，运 行 时 间 短 、效 率 高 、板 坯 温 降 小 ，侧 压 后 板 坯 头 尾 形 状 规 整 ，板 坯 减 宽 侧压有效率可达 以上 。采 用 定 宽 压力机的主要技术优点 ：一 是 调 宽能 力 大 ，最 大 侧 压 量 可 达 ，可 大 幅 度 减 少 板 坯 的 宽 度 种 类 ，充 分 发 挥 连 铸 机 的 产 能 ，稳 定 连铸 生 产 操 作 ，提 高 板 坯 质 量 ；二 是 便 于 热 轧 厂 生 产 计 划 组 织 ，提 高 板 坯 热 装 热 送 比 例 ，节 能 降 耗 ；三 是 改 善中间坯的头尾形状 ，降 低 切 损 ，提 高 金 属 收 得 率 ；四是由于减少了 板 坯 宽 度的 种类 ，便 于 板 坯库 管 理 ，相应提高了板 坯 库 的 利用 率。（）粗轧机组采用二辊可 逆 式 轧 机 四 辊 可 逆 式 轧 机 的 半 连 续 式 轧 制 工 艺 ，以 降 低 设 备 投 资 ，提 高 粗 轧 机 组 的 利 用 率 ，缩 短 轧 线 长 度 ，减 少 轧 件 的 热 量 损 失 。 粗轧机组能力大 、轧 制 道 次 灵 活 ， 轧 机 工 作 辊 辊 径 大 ，可 实 现 大 压 下 轧制 ，对 定 宽 压 力 机 大 幅 度 减 宽 后 产 生 的 板 坯 厚 度 增 厚 快 速 减 薄 ； 粗 轧 机 工 作 辊 辊 径 小 、轧 机 横向 刚 度 好 ，对 中 间 坯 进 一 步 减 薄 ，可 向 精 轧 机 组 提采 用 的 先 进 技 术板 坯 热 装 热 送 技 术炼 钢 连 铸 厂 与热轧厂毗邻 紧 凑布置 ，有 利 于实 现工 序 间工艺 流 程的直接 连 接和一贯制管理的 轧钢 年 月 出 版供 横 向 厚 差 小 的 薄 规 格 中 间 带 坯 。（）粗 轧 机 组 采 用 短 行 程 控 制 和 宽 度 自 动 控 制 。经 立辊宽度 压 下和水平辊厚度压 下 后 ，板 坯 头 尾 部 将 发 生 失 宽 现 象 ，根 据 其 失 宽 曲 线 采 用 与 该 曲 线对称的反函数 曲 线 ，使 立 辊 轧 机 的 辊 缝 在 轧 制 过程中不断变化 ，这 样 轧 出 的 中 间 坯 再 经 水 平 辊 轧 制 后 ，头 尾 部 失 宽 量 减 少 。 短 行 程 控 制 可 减 少 切 头 损 失 率 ，还 可 显 著 提 高 带 钢 头 尾 部 的 宽 度 精 度 。（）、 机架前后采用强力侧导板 ，可 以 有 效 防 止 板 坯 产 生 镰 刀 弯 ；提 高 了 一 次 除 鳞 机 喷 嘴 压 力 和 对 板 坯 的 打 击 力 ，进 一 步 提 高 了 产 品 表 面 质 量 ；设 置 了 、 立 辊 轧 机 ，进一步提高产品 宽 度 精 度 和 控 制 能 力 ； 和 粗 轧 机 牌 坊 断 面 积 和 电 机 功 率 较 大 ，从 而 提高了粗轧机轧制能力 ； 在 中间 辊 道上设 置 有可分段 开 启的保温罩并预留 了 电 感 应 边 部 加 热 器 ，可以减少中间坯在 中 间 辊 道 上 的 热 量 损 失 、中 间 坯 头 尾 温 差 和 中 间 坯 中 部 与 边 部 的 温 差 ，提 高 中 间 坯 横 向 和 纵 向 温 度 均 匀 性 ，有 利 于 稳 定 精 轧 机 的 操 作 ，满足多品种产品的 生 产 要 求 。采 用 高 效 节 能型层流冷却装置 ，可 满 足 双 相钢 及 多相钢等高强钢的生产 要 求 。层 流 冷 却 系 统 包 括 精 调 区 和 修 整 区 ，可 严格控制带钢冷却速率 和 最 终 冷 却 温 度 ；层 流 冷 却 系 统 增 加 了 边 部 遮 挡 系 统 ，使带钢温降更为 均 匀 。卷取机先进技术 全 液 压 助 卷 辊 卷 取 机 卷 取 温 度 达 到 ，具 有 位 置 控 制 （即 踏 步 控 制 ）、最 终 压 力 控 制 和 连 续 打 开 控 制 的 功 能 ，可防止卷取过程中产 生 带 钢 压 痕 ，卷 取 钢 卷 紧 密 、齐 边 卷 取 质 量 好 。托盘钢卷运输 先 进 技 术首钢京塘自主开发研制 了 双 排 式 托盘 钢卷 运，输 系 统，可 满 足 主 轧 线 钢 卷 运 输 卷 的工 序 节 奏 要 求 ，运 输 方 式 、速 度 匹 配 灵 活 ，实 现 了一 条 主轧线对应多条后部工序 、工 位 的 钢 卷 运 输 ， 全 线 采 用 卧 式 钢 卷 运 输 方 式 ，可防止钢卷边部受 损 ，确保了钢卷质量和 倒 运 次 数 。电气传动与自 动 化 控 制先 进技术 （）电 气 传 动供 配 电 系 统 在 、 侧 均 未 设 置 高 次谐波滤波装置 ，可 以 节 约 能 源 、减 少 对 电 网的 污 染 ，而且优化了整个车间布置 ，减 少 占 地 面 积 ，节 省 工 程 投 资 ，减 少 设 备 维 护 量 。所有辊道电机和 辅 助 传 动 均 采 用 电 压 等 级 的 电 机 ，变 频 装 置 采 用 公 共 直 流 母 线 方 式 ，逆变 器 采 用 电 压 等 级 ，节 约 投 资 、节 省 能 源 。主 电 机 风机采用变频 风 机 ，根 据 主 电 机 的 值（电 机 负 载 方 均 根 值 ）通 过 二 级 数 学 模 型 ，计 算 电 机 发 热 量 ，给 出 调 速 风 机 转 速 设 定 值 ，再 通 过 所 采 集 的电机实际温度值及进 出 口 风 温 的实 际值 对 调 速 风 机 进 行 闭 环 控 制 ，节 能 降 耗 。 主 传 动 系 统采 用 电 气 公 司 生 产 的 双 控 制 的 交 直 交 变 频 器 ，工 作 电 压 为 ， 电 气 元 件 为 ，其 优 点 是 可 从 公 共 电 网 上 吸收 清 洁 的 交 流 电 源 ，具 有 本 征 四 象 限 能 力 ，电 动 与发 电 状 态 可以实现平滑转换 ，具 有 能 量 再 生 能 力且无换相失败 ，可 实 现 功 率 因 数 调 节 ；这 种双 控 制 的 交 直 交 变 频 器 具 有 低 能 耗 、低 电 磁 和 谐 波 干 扰 、轧 钢 过 程 中 不 发 生 无 功 冲 击 、无 需任 何 补 偿 设 备 特 点 。辅传动变频调速采用带 公 共 直 流 母线 的结 构 方 式 ，使 电 机 制 动 的 反 馈 能 量 与 电 动 状 态 运 行 的 电 机 进 行 能 量 交 换 ，使整 流变和整流单元容量减 精 轧 机 组 先 进 技 术（）精 轧 机 组 采 用 全 液 压 压 下 和 系 统 ，厚 度 控 制 效 果 显 著 。采 用 先 进 的 弯 辊 连 续 可 变 凸 度 控 制（）的 板 形 控 制 技 术 ，轧 机 凸 度 控 制 可 达 ，适 于 轧 制 薄 规 格 、低 凸 度 宽 带 钢 产 品 。（）精 轧 机 组 为 架 四辊不可逆轧机 ，采 用 液 压 低 惯 量 活 套 ，有 利 于 精 轧 机 组 的 速 度 和 带 钢 张 力 的 控 制 ，在 精 轧 机 组 出 口 上 下 设 置 带 钢 表 面 质 量 检 查 仪 ，可 在线检查和分析带 钢 表 面 质 量 。 精 轧 机 机 架 间 采 用抑尘喷水装置 ，可 以 有 效 减 少 粉 尘 生 成 量 ，在 机架间 设置了除尘排烟系 统 ，保 证 了 清 洁 的 生 产 环 境 和 高 标 准 的 大 气 排 放 要 求 ，实 现 了 绿 色 生 产 。（）设 置 了 立 辊 轧 机 ，可 对 中 间 坯 进 行 对 中 和 导 向 ，同 时 其 微 量 压 下 的 作 用 可 防 止 带 钢 边 裂 ，并 进一步提高产 品 宽度精度和控制能力 ；提 高 了 精 轧 除 鳞 机喷嘴压力和对 板 坯的 打 击 力 ，进 一 步 提 高 产 品 表 面 质 量 ；采 用 曲 柄 式 飞 剪 和 最 优 化 控 制 系 统 ，提 高 了 剪 切 能 力 ，可 剪 切 等 钢 种 。层 流 冷 却 先 进 技 术第 卷 第 期张 福 明 等 ：首 钢 京 唐 热轧生产线采用的先进技术 小 ，降 低 工 程 投 资 。 低 压 柜 采 用 智 能 性 开关 柜 ，实 现 自 动 操 作 集 中 监 视 ，提 高 自 动 化 水 平 ， 减 少 维 护 工 作 量 ；能源 介 质系统的风机水泵 ，均 采 用 交 流 变 频 调 速 以 实 现 节 能 降 耗 。（）自 动 化 控 制自 动 化 控 制 系 统 包 括 电 气 传 动 级 （ 级 ）、基 础 自 动 化 级 （ 级 ）、过 程 控 制 级 （ 级 ）和 生 产 管 理 级 （ 级 ）。 级 主 传 动 设 备 采 用 结 构（有 功 前 端 ）的 交 直 交 变 频 调 速 系 统 ； 级 采 用 电 气 公 司 生 产 的 系 列 控 制 器 硬 件 设 备 ； 级 采 用 服 务 器台 ，型号是美国生产的 ，具 有 双 机 热 备 功 能 。 级 和 级 、 级 和 级 通 过 以 太 网 （ 协 议）进 行通 信 ， 级 之 间 通 过 网 进 行 通 信 ， 级 和 级 之 间 通 过 进 行 数 据 收 集 和 快 速 通 信 。当 今 国 内 外 先 进 、成 熟 的 工 艺 及 装 备 ，如 采 用 了 热装 热 送 技 术 、定 宽 压 力 机 、二 辊 可 逆 粗 轧 机 、四 辊 可 逆 粗 轧 机 、 机架四辊精轧机 、 板 形 控 制 技 术 、层 流 冷 却 技 术 等 ，开 发 研 制 了 托 盘 式 钢 卷 运 输 设 备 ，并 优 化 设 计 了 电 气 传 动 和 自 动 化 控 制 系 统 。 热 轧 生 产 线 设 计 中 ，按 照 动 态 精 准 设 计 理 论 ，优 化 工 艺 流 程 ，构 建 流 程 紧 凑 、运 行 高效 、系统协同的生产体系 ，使 连 铸 热 轧 冷 轧 工 序 的 衔 接 匹 配 合 理 ；整 体 工 艺 流 程 顺 畅 ，工 艺 布 置 合 理 ，设备选型和技术 经 济 指 标先 进 ，节 能 环 保 设 施 齐 全 。 生 产 线 投 产 后 快 速 达 产 ，生 产 能 力 达 到 万，产品质量达到国内外先进水平 ，主 要 技 术 经 济 指 标 达 到 或 超 过 设 计 水 平 ，实 现 了优 质 、高 效 、低 耗 的 目 标 。生 产 应 用 实 践首 钢 京 唐 热 轧 工 程 于年月日 建 成 投 产 ，经 过 半 年 的 生 产 实 践 ，迅 速 达 到 设 计 能 力 。 吨 钢 成 品 消 耗 设 计 指 标 为 ， 实 际 指 标 为 ；热 轧工序设计综合 能 耗 为，实 际 生 产 指 标 达 到 ；实 际 生 产 板 坯 热 装 率 达 到 ，综 合 技 术 经 济 指 标 达 到 国 内 先 进 水 平 ，产 品 质 量 指 标 见 表 。参 考 文 献 ：陈 应 耀 我国宽带钢热轧工艺的 实践和发