2050热轧厚规格横切线的技术改造

1、2050 热轧厚规格横切线的技术改造TotalNo.186冶金设备总第186期April2011METALLURGICALEQUIPMENT2011 年 4月第 2期 ?革新与改造 ? 2050热轧厚规格横切线的技术改造 韩瑞敏（宝钢工程技术集团有限公司上海 201900）摘要主要论述了某 2050 热轧厂厚规格横切线改造前状况及存在的主要问题,改造后生产工艺及其先进性 ,改造方案及改造后机组特点 . 关键词热轧厚规格横切线技术改造 中图分类号 TG333.71 文献标识码 B TechnicalRevampingforHeavyGaugeCrossCutLine in2050Hot-roll

2、ingMillHanRuimin （BaosteelEngineering&TechnologyGroupCo.,Ltd.,Shanghai201900） ABSTRACTConditionsandexistingproblemswhichareaboutthe2050hotrollingmillbeforerevampedwere describedinthisarticle.Theproductionprocessanditsadvancement,revampingscheme,as wellastheunitfea tHresofheavygaugeCroSSCutlineaf

3、terrevampingalsowerediscussed.KEYWORDSHot rollingheavygaugeCrosscutlineTechmcalRevamping1 前言某 2050 热轧厂厚规格横切线目前很难适应市场对高强板（屈服强度500MPa）不断增长的 需要,也很难满足高端产品开发和市场拓展的要求 ;为适应市场的需求 ,企业的发展 ,企业的效 益 ,企业在市场上的竞争力 ,及消除国内近期已 投产或即将投产的热轧厂厚规格横切线所造成 的威胁 ,如武钢 2250热轧厂厚规格横切线 ,太钢 2250热轧厂厚规格横切线 ,马钢 2250 热轧厂厚 规格横切线 ,邯钢 2250 热

4、轧厂厚规格横切线等机 组生产的产品品种 ,产品质量及装备水平等方面 均已超过 2050 热轧厂厚规格横切线 ,使该 2050 热轧厂厚规格横切线不得不进行技术改造 . 2改造前状况及存在的主要问题2.1 改造前状况2050mm热轧厂厚规格横切线的功能是将热 轧钢卷剪切成钢板，机组是2O世纪80年代从德 国 SMS 公司引进 ,1990 年 4 月建成投产 ;原设计 状况如下 :生产规模 :37.5万 t/a 热轧钢板 产品规格：板材厚度:525.4mm 板材宽度:550 1850mm（切边时）,800 1900mm（不切边时）板材长度 :200016000mm板垛重量 :max.10t 板垛高

5、度 :max.400ram 板材长度公差 :0 40ram 板材宽度公差 :0 5mm 原料状况：带钢厚度:525.4mm带钢宽度 :6001900mm, 本科 ,作者简介 :韩瑞敏,女,1963 年出生,毕业于北京科技大学金属压力加工专业 高工 ,从事轧钢工艺设计50韩瑞敏:2050热轧厚规格横切线的技术改造 2011年4月第 2期 钢卷内径 :760mm钢卷外径：11002150mm卷重 :max.43.6t单位宽度重量 ：max.23kmm 带钢屈服强度 ：<500MPa 带钢抗拉强度 ：6<650MPa 钢种 ：普通碳素钢 ,低合金钢 机组速度：穿带速度:20m/min;生

6、产速度:max.40m/rain（飞剪前） 出口速度：max.80m/min（垛板速度） 生产工艺 :原机组生产工艺采用矫板工艺 （即带钢先剪切后矫直 ）,其流程图见图 1.图 1 机组改造前 ,后生产工艺流程图 （处为改造后新增 ）2 .2改造前存在的主要问题某 2050 热轧厂厚规格横切线经过多年 ,特别 是近几年的开发 ,生产钢种已扩大 ,目前已达 10 大类 70 个钢种 ,且高强板所占比例逐年增加 ,主 要产品为高强度工程机械用钢板 ,高强度集装箱 板 ,刀模锯片钢板 ,高强度耐侯钢板和部分管线 钢板.由于部分钢板强度或厚度已超过原设计 能力 ,不断挑战设备极限能力 , 使设备故障率

7、直 线上升,加之用户对产品的板形 ,表面质量 ,尺寸 精度要求也越来越高 ,及设备日趋老化等问题 , 都给生产带来极大困难 ;改造前该机组存在的主 要问题如下 :1）生产的产品品种受到很大限制 ,经济效益 受到影响 ;2）开卷机等人口设备能力不足 ,厚规格带钢 开卷过程中无法反弯 ;3）生产高强板时 ,粗矫和精矫能力不足 ,出 现钢板矫不平 ,辊面拉毛 ,万向接轴扭曲等现象 ; 同时检测控制系统采用 WS 系列传感器和自整角 机进行辊缝调节测量 ,本身精度低 ,显示误差大 , 板形难以控制 ;4）圆盘剪能力不足 ;剪刃崩口 ,疲劳,钝化 ;5）飞剪剪切能力不足 ,机架严重变形 ;剪刃 异常磨损

8、 ;同时存在着检测和控制系统老化 ,剪 切精度差 ;6）钢印机变形严重 ,影响产品的喷印效果 ;7）机组缺少氧化铁皮除尘装置 ,致使含氧化 铁皮较多的高强度钢板 （如 65Mn,50Mn2V 等钢 种 ）生产后再生产普碳钢板时 ,易引起普碳钢板 表面压痕和划伤等缺陷 ;8）电气设备老化 ,原制造厂 AEG 公司已倒 闭 ,备件无法正常供应 ;直流传动系统漂移引起 机组各设备之间速度匹配不佳 ,造成联动时传动 系统负荷分配不均匀 ,及甩尾时带钢速度波 动大;9）原 PLC 系统为早期自动化产品 ,通讯方 式落后，编程方法复杂,运行速度慢；入口 CPC对 中控制系统采用模拟控制 ,对中不良 ,造成

9、对角 线控制困难 .3 改造后生产工艺及其先进性机组改造前 ,后生产工艺流程图见图 1. 机组改造后的生产工艺绝大部分采用矫带 工艺（即带钢先矫直后剪切 ）生产,少量采用 矫 带+矫板工艺生产 ,与改造前的矫板工艺相比 , 改造后的生产工艺更为先进 ,可靠 ,其先进性主 要体现在以下方面 .1）矫带工艺矫直的设定是通过计算完成的 , 计算软件可保证塑性化率不低于材料横截面的 70%,以最大程度地降低带钢内应力 ,保持带钢 切成钢板后的平直度 ;而原矫板工艺矫直的设定 是操作工观察矫后钢板平直度状况人工设定的510第 186期冶金设备 2011年 4 月第 2期 因此矫直设定只涉及平直度 ,不涉

10、及最大程度地 降低带钢内应力 .2）在带钢运行期间 ,矫带工艺与矫板相比 ,没 有负荷变化 ,矫直结果在整个钢卷上保持不变 .3）矫带工艺在带钢通过矫直机期间 ,矫直的 设定可动态修正或优化 ;而矫板工艺在钢板通过 矫直机期间 ,矫直的设定不能动态修正 .4）进精矫机的穿人次数 ,矫带工艺是每卷只 穿一次 ,而矫板工艺是每块钢板都要穿一次 ,从 而矫带工艺使精矫机前面两个矫直辊的寿命大 大提高.5）新工艺中增设了除氧化铁皮工序 ,解决了 原生产工艺中因氧化铁皮所造成的钢卷表面压 痕和划伤问题 .6）矫带工艺在欧洲各大钢厂和配送中心 ,及 国内太钢 2250 热轧厂厚规格横切线应用状况良 好;改

11、造后的生产工艺既有 矫带工艺 ,又有矫 板工艺 来补充 ,生产更加灵活 ,产品合格率更易 提高.4 改造方案及改造后机组特点4.1 改造方案 考虑厚规格横切线改造是在原有机组上进 行,涉及范围广 （机械 ,液压,三电等方面近乎全 部改造 ）,难度大（土建基础需要在原有基础上进 行大面积切割重建 ,同时对原来贯穿或 相伴 的 电缆隧道还须进行保护 ,以免影响全车间的其他 系统正常生产 ）,新工艺与老工艺相差较大 ,国内 此方面的技术还不成熟 ,所能参照的样板厂 （太 钢 2250 热轧厂厚规格横切机组 ） 仅可供部分参 考,同时使改造后的生产线达到国内先进水平等 因素 ,确定改造方案的原则为先进

12、 ,稳妥,可靠. 为此，关键设备（即CPC装置，精矫直机,飞剪及 飞剪液压站 ,喷印钢印机 ）引进和三电系统的改 造采取外商技术支撑和国内集成的合作模式 . 机组主要部分的改造方案 ,内容如下 .4.1.1 机械设备 机械设备的改造方案结合生产工艺 ,生产钢 种及原有设备情况 ,确定采取新增 ,更新,局部改 造,及利旧四种方式 .需新增的机械设备主要是 0侧导装置,切头剪及其废料处理装置 ,刷辊装 置,除尘系统,精矫直机,喷印钢印机 ;需整体更 52一 新的机械设备主要是开卷机 （卷筒及其外支撑利 旧）及庄辊，穿带装置及深弯辊,CPC装置，粗矫 直机及其前的 1 夹送辊,飞剪;可利旧的机械设

13、备是垛板前检查站 ,称重设备和打包机 ;除新增 , 更新 ,利旧外的其它机械设备均为局部改造 ,改 造内容主要是更换电机 ,直流传动改为交流传 动 ,并更新传感器 .4.1.2液压,润滑及气动系统 液压,润滑及气动系统的改造方案结合改造 后机械设备的需要 ,确定液压系统的改造方案主 要是新增入口液压站及飞剪液压站 ,并对原 1 液 压站,2 液压站进行局部改造 ;润滑系统的改造内 容主要是拆除废弃的稀油润滑系统和相应管道 ; 气动系统的改造内容主要是拆除和新增压缩空 气管道.4.1.3三电 根据工艺 ,设备及产品质量等的要求 ,确定 三电的主要改造方案 .1）供电 根据改造后机组的总装机容量为

14、 3878.7kW （其中交流调速主传2345.5kWffl助交流调速传 动116.2kW,交流恒速传动1417kW）,利用原有3 台6/0.38kV,1600kVA供电变压器可满足要求 （其中交流调速主传动由 2 台变压器供电 ,辅助 交流调速传动和恒速传动由1台变压器供电）.2）传动（1）电机:原有直流调速电机全部改为交流 调速电机 ,解决直流电机价格贵 ,维护困难等 问题（2）传动装置 :改造后的传动系统全部采用 全数字式交流传动装置 ,提高可靠性与控制性 能.交流传动系统采用编码器速度反馈闭环控 制,以提高速度控制精度主传动调速采用公用整流器 ,公共直流母排 的全数字式控制的变频器 ;

15、辅传动调速采用单传 交流变频器 .(3)电机控制中心 (MCC): 改造前后恒速电 机数量及容量发生较大变化 ,原 MCC 柜不能再 利用 ,需进行更新 .3) 基础自动化控制系统 基础自动化控制系统由 PLC 控制设备 ,HMI 韩瑞敏:2050热轧厚规格横切线的技术改造 2011年4月第 2期 人机界面 ,工程师站 ,网络等设备组成 ,主要设备 配置见表 1.表 1 基础自动化控制系统主要设备配置 基础自动化控制系统主要部分的方案如下 :(1)PLC 控制系统 :由于工艺设备变化及自动化控制设备更新，原PLC设备全部拆除，改为3 套 SIEMENSS7400 型 PLC 控制设备 ,分别为

16、轧 线PLC控制系统，主控PLC控制系统飞剪PLC 控制系统 .轧线PLC控制系统，用于人口，出口设备，液 压设备,辊道,及 MCC 等设备的控制 ,系统下带ET200M 远程 l/O 站,辅助传动变频器及操作面 板 OP270.主控 PLC 控制系统 ,用于轧线上各传动设备 的控制,对轧线的速度 ,张力及仪表测量等工艺 的控制，系统下带ET200M远程I/O站及辅助传 动变频器 .飞剪 PLC 控制系统 ,用于轧线飞剪与矫直机 的控制,由外商随飞剪,矫直机成套供货 .PLC与ET200M,变频器，操作面板OP270之间的通讯 ,采用现场总线 PROFIBUSDP 通讯 方式 .（2）HMI

17、操作站 :HMI 操作站是人机操作和 基础自动化系统 ,中央监控及控制 ,诊断系统的 主要接口 .整个系统具有生产线模拟动静态画 面显示,数据监视,系统诊断 ,消息,报警及操作 记录 ,事件归档等功能 .HMI 操作站系统采用客 户服务器的结构方式 .整个 HMI 操作系统中设 1台HMI服务器（电气室）,4台HMI客户端（入 口操作室 1 台,主操作室 2台,堆垛操作室 1 台）. HMI 服务器与各 PLC 直接进行数据采集 ,网络连 接方式采用工业以太网 .HMI 客户端采用 TCP/ IP的通讯方式，直接读取服务器的数据.（3）PDA 系统:增设 1 台 PDA 系统,用于监 视,记录

18、,分析传动系统及控制系统 ;采用 IBA 公 司的过程数据采集系统 ,可对 40路信号 （或以 上）随意选择监视 ,可将数据存储在硬盘或光盘 上;与传动装置的通讯采用以太网通讯 ,与 PLC 的通讯方式为 PROFIBUS.4）过程控制计算机系统 计算机的改造内容为厚规格横切线新增 系统和因新增系统所引起的 L3 适应性改造 ; 新增 L2 系统由电气总包商提供 ,主要包括网络 系统,主机系统（硬件系统架构 ,系统软件） ,通信 软件,应用软件等 ;L2 主要应用功能为生产计划 管理,参数预设定 ,数据存储与查询 ,缺陷跟踪 , 报表,数据通讯（分别将与 L1 系统和【 3系统进 行数据交换

19、）.为了实现 2050热轧厂 L3 系统与 改造后的厚规格横切线 L2 之间的数据通讯 ,需 增设 L3 与之间的光缆通讯连接 ;根据 2050 热 轧厂 L3 目前使用的 XCOM 通讯软件 ,还需增开 与厚规格横切线 L2 之间的通讯链路 .5）仪表 根据新的生产工艺及原有仪表情况 ,仪表改 造内容为 CPC 装置,由模拟控制改为数字式控 制 ,对中精度为 1mm.6）通信 结合新的生产工艺及原有通信设施状况 ,确 定通信改造方案为电话系统利旧 ,有线对讲系 统 ,工业电视系统改造 ,改造内容主要是在原有 用户基础上 ,调整 ,增加部分用户 .4.2 改造后机组特点 改造后的机组不仅生产工

20、艺先进 ,而且设备 的配置也满足了新生产工艺 ,产品方案及产品质 量的要求 ,与改造前比 ,改造后的机组具有如下 主要特点 :1）扩大了产品规格范围 改造后机组生产的产品厚度由原来的 525.4mm扩大到4.625.4mm;扩大了产品规格 范围 ,拓宽了产品在市场上的覆盖面 .2）拓宽了产品强度范围 改造后机组生产的产品强度由原来抗拉强度53总第186期冶金设备 2011年4月第 2期 &t;650MPa提高到抗拉强度w lOOOMPa;拓宽了产品强度范围 ,不仅能满足市场对高强板的需求 ,而 且为新产品开发及市场开拓提供了有力支撑 .3）优化了产品结构 ,提高了产品档次及企业 的竞争力在保持

21、原有生产规模37.5万t/a情况下,高 强板（屈服强度500MPa）的产能大幅增加，其 生产能力由原来的几t/a提高到20万t/a;高强 板产能的增加 ,优化了产品结构 ,提高了产品档 次及企业的竞争力 .4）增设了液压切头剪及废料处理装置 ,满足 矫带生产工艺要求 .5）增设了刷辊装置 ,除尘系统 ,解决了因氧 化铁皮所造成的钢卷表面压痕和划伤缺陷问题 .6）提高了机械设备能力为满足高强板生产 ,垛板台前的机械设备能 力近乎全部进行了提高 ,如开卷机电机功率由 75kW提高到140kW,使开卷机后张力由原来最 大值10t增至16t，提高了开卷扭矩和稳定性；粗 矫前的 1 夹送辊电机功率由 7

22、5kW 提高到 140kW,提高了送进力；更新的粗矫直机采用5辊 矫直,液压压下结构 ,矫直辊由 5 套传动装置分 别传动，单台电机功率为70kW,通过电气控制达 到电机负荷相对平衡 ,大大提高了矫直能力 （老 5 辊粗矫直机的传动为集中传动 ,电机功率为 150kW）; 圆盘剪和碎边剪的本体机械强度虽可 满足高强板剪切要求 ,但剪切扭矩需提高 ,为此 , 圆盘剪和碎边剪的传动电机 （各 2 台）由原来 65kW提高到78kW,并对刀片的强度进行了提 高,更新;新增精矫直机的矫直力增至最大值 3600t（老矫直机的矫直力2000t）;新飞剪的剪切力增至 500t.7）机组仅引进了关键部分设备 ,其它均为国 内制造 ,降低了投资费用及改造风险 .8）新增的精矫直机采用 4 立柱式牌坊 ,六重 辊式结构 （即辊系由工作辊 ,中间辊及支承辊组 成）,工作辊辊径为200mm,辊数为17辊，辊缝由 电动压下机构根据模型进行上辊系前后 /左右倾 54.斜位置的设定 ,并可带负荷调整 ,设定精度0.1mm（由