经济型棒材生产

经济型棒线材生产,序言,棒线材生产现状基本认识：技术和产能达到很高水平，产量、品种规格和产品质量，基本满足市场需求。棒线材生产技术进步：高精度轧制高速轧制无头轧制柔性轧制控制轧制低温轧制上述技术的应用适应了我国钢铁工业高速发展的需求，至今仍然是一些企业进行技术改造的首选，以求降低消耗,改善产品质量，提高产能,节省成本。,高精度轧制在精轧机后面增设高精度轧制机组,通过对该机组对制品尺寸进一步规整,以实现产品尺寸的高精度成型.该技术包括:HPR(HighPrecisionRolling）技术PSB（PrecisionSizingBlock)机组,PRS轧机,CCR轧机,热送热装技术将连铸机与轧钢机靠近，通过辊道或专用设备直接将连铸坯送到轧钢加热炉或轧机前，实现钢坯热装或直接轧制。当热装率达到5060%时，平均热装温度为500。热装率最高可以达到8090%，平均热装温度最高达800连铸连轧技术由连铸机出来的热坯直接用辊道送往轧机，在粗轧机和精轧机之间的运输辊道两侧装有煤气烧嘴，进行轧件边部加热，用以补偿边部的温降。降低钢坯出炉温度钢坯加热温度的降低，直接影响炉子的燃料消耗，轧制电耗和钢的氧化烧损。钢坯加热温度在11501250的范围时，降低10，单位综合能耗平均降低54MJ/t，节能率2.22%。在轧制设备和产品质量允许的情况下，降低出钢温度，实行低温轧制，是轧钢节能的主要手段之一。,无头轧制技术,大盘卷生产技术,上述生产工艺的技术发展，主要是建立在高产能条件下的，即在保证高产能的前提下，降低生产成本，提高产品质量，从而提高经济效益。可以认为，以往的轧制技术进步是基于这样的认识，即：高产能+低消耗+高质量=高效益在当前钢铁工业产能过剩的形势下，如何在低产能、低开工率的条件下实现生产低成本，产品高质量，从而提高经济效益是广大轧钢工作者所面临的新问题。,国家2010-2011钢铁产业调整和振兴规划（十二五规划初期）指出，“严格控制新增产能，不再核准和支持单纯新建、扩建产能的钢铁项目，所有项目必须以淘汰落后为前提。2010年年底前，淘汰300立方米及以下高炉产能5340万吨，20吨及以下转炉、电炉产能320万吨；2011年底前再淘汰400立方米及以下高炉、30吨及以下转炉和电炉，相应淘汰落后炼铁能力7200万吨、炼钢能力2500万吨。实施淘汰落后、建设钢铁大厂的地区和其它有条件的地区，要将淘汰落后产能标准提高到1000立方米以下高炉及相应的炼钢产能。”这里淘汰与落后产能挂钩，而不是淘汰与落后技术挂钩，实际上低产能不应该一定代表技术落后，大力开发适于低产能生产的先进技术，将对我国的钢铁生产带来“由量到质”的变化。,1对棒线材轧制技术现状的思考,在市场需求旺盛的情况下，高产能可以获得较好的经济效益，前提是保证设备的高效率、高开工率和高作业率。为此，必须具备以下条件：高额的建设投资大量的周转资金；稳定的物料和能源（热、电、汽等）的供应设备维护保障及时。,然而即使在旺盛的市场需求的情况下，考虑维持高产能和高收益的付出，此种生产方式也值得反思。首先，高产能潜藏以下问题：a）加热炉负荷沉重、加热时间长、能源消耗大、烧损严重；b）轧制道次多、生产线长、设备重量大；c）变形量大、轧制能耗高;d）轧制速度高，金属变形抗力大，轧制力高；e）轧制速度高，导致升温轧制，轧件冷却需要消耗大量的水和能源。其次，对维持高产能棒线材生产线的正产运营，对原料和产品市场，对物流和能源（电网）的依赖程度很高。由于物料和能源的大量集中，因此对环境影响更大（水、热、尘）。,再次，随着我国社会钢材保有量增加，相应地废钢数量也在逐年增多。由于废钢的集散、运输成本高。因此开展废旧钢材的就近回收再生产，充分利用钢铁资源具有重要的经济意义。在废钢资源循环利用领域，也需要与资源状况相适应的轧制生产线。对于废钢回收利用，中国工程院某院士认为，实行废钢资源的社会化，组织、回收、加工；优化废钢资源的物流网络、物流运输方式、物流运距和成本；实施废钢资源的分类管理、质量管理、标准管理。开发低产能，效益高的轧钢生产工艺装备，尽量减小废钢物流的经济半径，缩短废钢运输距离，促进废钢资源小半径循环区域的形成，是合理利用废钢资源的有效途径。,最后，我国的铁矿储量的特点，规模小、品位低、点多面广。自有矿山的利用受到规模化生产要求的限制，实际上是生产技术水平的限制。因此开发低产能，技术水平高的钢铁生产技术，充分利用我国铁矿资源具有重要的战略意义和经济意义。低产能，技术水平高轧钢生产工艺装备是其中的重要组成部分，开发上述技术是减小铁矿石物流运输距离，合理利用资源，促进矿山和废钢资源小半径循环经济区域形成的有效途径。,小结：基于上述思考，应该适量发展产能适中、工艺短流程、质量产品好、装备水平高、可以柔性生产的棒线材厂，即使以较低的开工率也能够获得较好经济效益的棒线材厂。同时，这样的棒线材生产线可以减少对环境的依赖与影响，改善棒线材厂的布局现状，使资源（煤、电、气、水）、原料、人员的流向更为合理。,2经济型棒线材生产线,为了实现上述目的，笔者认为应采用经济型轧钢生产的理念，开发相应的经济型棒线材生产工艺与装备。相应的技术保证是：（1）制定具有流程短、设备布置紧凑、轧制精度高、能够实现控制轧制的棒线材生产工艺流程；（2）研制具有结构紧凑、高刚度、自动化控制特征的轧制装备。板、管、型、线四大产品中，只有棒线材生产的轧制过程是以单纯减小轧件断面积为目的的，所以，最容易实现经济型轧钢生产,2.1经济型棒线材生产线特征（1）投资少、见效快，吨钢投资低于常规生产线，可以在13年内收回投资；（2）经济性好，在市场低迷，开工率低的情况下亦可获得良好效益；（3）生产线紧凑，吨钢占地面积低于常规生产线，节省土地；（4）能量消耗少，吨钢综合能耗低于常规生产线，尤其是电耗低；（5）柔性生产，更换产品和停工损失少；（6）工艺与设备布置系列化，可以根据市场需求选择不同产品规格和产能的生产线；（7）主要设备标准化、通用化，使用和维护方便，运营成本低。,表1两种棒材生产系统技术指标比较,2.2经济型棒线材生产线工艺特点（1）采用经济断面、长尺寸钢坯目前的连铸坯断面尺寸选择依据：卷重设备的利用率金属的收得率最终产品的尺寸范围压缩比经济断面坯料尺寸选择依据：主要考虑压缩比通过坯料长度保证卷重、设备利用率和金属收得率。经济断面坯料生产的优点：轧制道次少、轧机负荷低，电耗低；机架数量少，设备重量轻；提高加热效率、能耗低；减少烧损，提高金属收得率。,（2）全连续轧制对于成品生产，并采用长尺寸坯料，粗轧、中轧和精轧的全连续轧制是必须的。同时，生产线紧凑，占地面积小，轧件中间温降小等条件也要求必须采用全连续轧制；（3）定压下量通过孔型，使各架轧机的压下量固定，通过增加或减少轧机数量改变总压下量，轧机结构简单，调整控制方便；（4）单孔型轧制轧辊辊身长度小，机架尺寸小，刚度高。（5）均衡温度轧制采用合理的轧制速度，保证轧制过程中轧件温度变化不大，基本不采用升温轧制，减少冷却水量，降低能耗与水耗；,（6）均衡功率传动通过合理制定轧制规程，使各轧制道次的轧制功率基本相同，在粗轧、中轧和精轧机组中配置功率相同的主电机，电控系统造价低、维护方便。（7）可实现与小方坯连铸生产线衔接由于轧制速度低，设备布置紧凑，维护调整灵活，因此可以与小方坯连铸生产线布置在一起，构成连铸连轧生产系统。甚至可以做到在多流小方坯连铸生产线上，为每一流都配置一套这样的连轧线。目前正与某企业合作，探讨与水平连铸机组配套的可行性。,2.3工艺流程与设备布置经济型棒线材生产线的工艺流程：钢坯加热高压水除鳞粗轧活套中轧活套精轧活套定尺（卷取）冷却收集包装。车间设备布置（图1）,试验样机,经济型棒线材生产线使用的轧钢机结构紧凑、重量轻，使整个生产车间的单件最大起重量仅为数吨，因此，生产线可以设置在普通轻型结构的厂房中。由于轧制负荷低、轧制过程平稳，各机组的机架都安装在一个钢结构平台上，设备安装基础简单。极大地减少了生产厂房和设备基础的基建投资。,3主要设备,3.1加热炉由于采用经济断面、长尺寸钢坯，因此端进侧出或侧进侧出的步进式加热炉是不适用的，为此开发了满足钢坯在长度方向运行要求的贯通式钢坯连续加热炉。,炉体结构：多段管状结构，炉体内设置输送辊道，坯料沿长度方向连续运行；加热方式：燃气加热，烧嘴沿炉体的周向布置，与炉体内壁相切；运行方式：根据坯料材质、尺寸和产量，通过调整加热强度和坯料的运行速度来保证加热温度；特点：加热速度快、加热均匀、热效率高，烧损少；炉子热惯性小，升温快，适于间断性生产；炉体密封性好；各炉节独立制作安装，可根据工艺要求增减炉体节数，在检修时可以整节更换，加快检修速度。加热炉设有烟气余热回收装置，节能环保。,3.2三辊Y型连轧机通过分析对比，确定采用三辊Y型连轧机来实现经济型棒线材生产系统的工艺要求。在整个生产系统中全部采用三辊Y型轧机，实行全连续轧制。为此，需要研制能够进行大压下量轧制的三辊Y型轧机。,强力轧制的三辊Y型轧机特点。（1）轧制压力大，能够实现较大的变形量；（2）轧机刚度高，保证轧制精度（3）采用定压下量轧制，简化轧机结构，通过调整轧制道次数量，改变产品规格；（4）采用模块化和系列化设计，降低制造和使用维护成本；（5）传动系统采用标准配置，减少备品备件数量，降低采购费用；（6）机架体积小，重量轻，结构布置紧凑，占地面积小；（7）采用备用机架和备用轧辊装置，单机架整体更换方式进行离线换辊，节省换辊时间。（8）采用三辊轧机轧制，头尾无开裂、劈头现象，故可以省去飞剪切头尾。减少了设备投资和切头损失。,3.3收集设备生产线采用两种收集方式，即卷取机收集和定尺剪与冷床收集。可以根据用户要求供应盘卷或定尺棒线材。卷取机：采用卧式卷取，与带钢卷取方式类似，便于卸卷和盘卷的横向移出。定尺剪：由于轧制速度较慢，故可以对轧件进行定尺剪切，即利用定尺飞剪，将棒材切成最终的成品长度，而不需要后续的集束剪切。应该指出的是大盘卷卷取的优点之一就是省去大尺寸冷床设备，从而节省占地面积和设备投资。采用在线定尺剪切也可以达到同样的目的，因为定尺冷却可以高效利用有限面积的冷床。,冷床：采用分段步进式冷床，由于实行定尺冷却，因此可以根据产量确定冷床的数量。减小了轧件的首尾温差和弯曲度，有效地利用冷床面积，减轻床面重量，降低能量消耗。,4电控系统考虑到减少操作人数和连续轧制的需要，采用全线自动控制。机组采用可编程控制器（PLC）为核心的自动化控制系统，由操作站进行显示和操作的控制方案。通过多幅模拟画面显示整个机组的生产状态和设备运行情况。采用直流调速器由PLC控制轧制过程的速度输出与反馈，调控程序简化，控制精度高，调整简便迅速；,5结束语经济型棒线材生产系统具有投资少、能源和材料消耗低、生产组织灵活，在