新一代短流程技术助力长条材生产

abalagu2002

新一代短流程技术助力长条材生产  

    长条材市场是传统的竞争激烈的市场领域, 需要好的生产设备和成熟的工艺操作, 以保证高的生产率、最低的加工成本以及高度的生产灵活性。 基于Ultimate EAF（终极电弧炉）的短流程钢厂的生产设备一般包括一个Ultimate EAF炼钢设备（120吨）、精炼设备（双罐位设计）、高速方坯连铸机（6流～8流）、长条材轧机机组（18机架～22机架）以及所有相关的环境和自动化系统, 从而保证轧制产品的产量达到约100万吨/年。

Ultimate电弧炉

    废钢料桶的尺寸经过专门选择, 以保证一次废钢料桶装料就可装满电弧炉。废钢料桶自动定位在电弧炉之上, 而且整个装料过程在不到2分钟的时间内完成。Ultimate EAF经过设计优化, 保证在100%废钢装料的情况下出钢到出钢时间缩短至3分钟。可以使用标准电炉的成熟的机械装置, 配上不同的工艺应用以及专门的工具, 使Ultimate EAF工艺性能最优化，缩短断电操作时间, 并简化生产操作。
    根据最新的工艺操作反馈结果和工艺需要, 海外某公司对这种类型的炉子的机械装置进行了专门设计。已投入使用的炉子, 已经很好地证实了这些设计的优势和可靠性。主要设计特点包括：高的容器外壳设计, 保证一桶完成装料；单点提升系统的龙门架设计；电极的柱状导卫设计, 减少振动；分离壳式电弧炉设计, 上炉壳部分分成下铜板区和上钢板区；炉壳的板与板之间最紧的密封, 避免炉板移动；改进的、牢固结构的倾倒平台。
    技术应用和专门工具包括超高功率氧-碳RCB（组合式精炼烧嘴）喷射技术（加速废钢熔化和氧碳二次燃烧）、 非接触式钢水温度测量、自动化出钢控制、出钢过程中炉渣自动化监测（IRIS系统-红外识别系统）以及使用机械手对门和出钢孔进行清理等。

除尘系统

    除尘系统是用来捕集及清除从电弧炉、LF炉（钢包炉）以及安装在炼钢车间顶棚的保温炉排风罩和在材料处理区的抽吸罩散发出来的烟尘。从电弧炉的顶板孔将热的尾气抽至水冷的弯头中。空气通过气隙进人弯头,以完成一氧化碳的燃烧, 并冷却气流。废气经过一个放空箱, 此时大的颗粒和炉渣从气流中分离出来。将尾气温度降至适当的温度, 采用的冷却方式有将尾气通过一个配备热交换栅的强制通风冷却器, 或者在骤冷塔中冷却, 在塔内压缩的汽雾经过喷枪组喷射入废气流中。冷却的废气的最终除尘过程发生在喷脉冲袋除尘器内, 它配有自动袋清洁系统, 在除尘器织物表面结块的灰尘通过压缩的空气流被清除掉。清洁后的尾气排放到大气中。从袋滤捕尘室漏斗中排出的灰尘由链式输送带运送堆积到储藏窖中。为了便于处理, 在造球设备中将灰尘压缩成小球。

钢包炉

    钢包炉是冶炼设备和方坯连铸机之间连接的纽带。在Ultimate EAF设计中, 双罐位LF炉以V字型排列放置, 这种放置可无需天车而采用中转车将LF炉运送到钢包站。其他特点包括快速加热, 最快可达5℃/分钟, 处理时间缩短至35分钟,以及使用一些辅助设备（如喂丝机、自动取样与测温系统、备用搅拌枪等）。

方坯连铸机

    方坯连铸机进行高速铸造和高效的连浇炉数运转。方坯连铸机进行了一些升级改造, 包括钢包保护浇注、连铸保护渣的自动进料和自动水嘴交互器等。也采用了一些专用技术, 包括液压振动系统（进行高精度的振动、振动幅度和频率的在线调整以及可逆振动）、高速连铸技术（具有结晶器摩擦力最低和高的热交换速率等特点）、二冷模型（根据成熟的工艺模型进行铸坯壳的优化凝固和轻压下）。

轧机

    轧机可以快速、方便地进行轧制参数预设, 并且当轧制产品尺寸变化时, 道次和机架调整量最小化。这可保证轧机生产高度灵活地适应市场需求的变化。在轧制圆材时,轧材具有严格稳定的尺寸公差, 节距偏差小。
    在典型的轧机设计中, 棒材轧制线和盘卷轧制线放在同一跨内, 而成品盘卷和棒材在另一跨内。此外，使用了最新的轧机设备和轧制技术, 它们是方坯焊接机、自动级联速度控制、废品监测、轧机自动化监测系统和方坯跟踪系统, 从而保证高效率的生产, 并降低人为误操作的风险。
    轧机机组所需机架的数量由方坯尺寸和与之对应的最终产品尺寸而定。一般而言,130mm×130mm或150mm×150mm方坯轧成钢筋(8mm～40mm）、圆棒(10mm～40mm）和型材。根据最终应用的不同, 除了高线精轧机组外, 机组的机架数为18个～22个。
    在无头轧制技术（ERT）轧制线上, 方坯在进人轧机前, 用闪光对焊机将方坯头对头焊在一起, 以便实现连续的无头轧制过程。通过应用专门的工艺控制系统， 即使是焊接接头, 轧出的成品也是无疤痕的。无头方坯焊带来许多工艺和产品上的优点, 包括产品成材率提高（少量的切头废料和少量的盘卷切头）、废品量降低、产量提高（由于两坯之间轧制停止时间损失降低）、产品质量改善（稳定的工艺条件）,并且由于无头方坯是按照要求的盘重切断下料, 从而具有生产灵活的盘卷长度和盘重的可能性。
    使用纵切飞剪剪切棒材, 而高线与钢筋盘圆用开平剪剪切。控制系统自动控制剪刀剪切过程和盘重, 该系统考虑了剪切过程时间、圆棒单位重量和轧制速度等因素, 可实现±25kg的盘卷重量精度。独立分开的毛刺清理机用来清理毛刺, 它使用圆盘剪, 以改善清理效果并延长工具使用寿命。
    在海外某公司最近开发的卷线工艺中, 圆、扁、方或六角钢条在一个垂直旋转的芯筒上以无扭曲的形式盘缠成紧实的盘卷, 盘圆密度高。可动的环形分送器将钢条按次序紧实地打在毗连的环上。由于在卷线过程中钢条始终处在张紧状态, 所以, 即使高速盘绕小尺寸的钢条, 也能保证盘环的理想效果。采用上述技术, 有如下优势：盘卷重量可自由选择（1500kg～5000kg）；比传统盘绕（18米/秒～20米/秒）的速度高（最大35米/秒）；无扭曲盘卷，便于盘卷操作，拆卷方便；盘卷的卷条厚度和钢种范围扩大；采用更宽的淬火温度范围, 调整和补偿盘卷条的力学性能的能力显著增强；具有轧制更大尺寸方坯的可能性, 理想地适用于无头轧制技术。
    对汽车和其他精密机械行业要求的SBQ（特殊棒材）质量的钢种, 海外某公司开发出专门的尺寸控制技术, 这项技术是应对市场对好的表面光洁度、紧公差产品尺寸以及更高的冶金和力学性能的不断要求而开发出来的。双辊多孔型工艺目前占海外某公司尺寸控制设备的60%以上。这项工艺的主要优点包括产品公差小、工艺灵活性大、快速精确设定参数、自由定尺能力和较高的产量等。
    在电器设备和电器系统方面, 使用模块化记电压型变流器系统来控制电机。该系统特别适合于速度联动的多电机驱动, 它必须在极其精确的速度下运转。
    自动化系统调节控制着整个轧机机组, 包括从热装料辊道到盘卷和棒材处理等全过程。一级自动化系统包括定点设置、最小张力控制、活套控制、剪切控制（落料、切断、取样、切分操作）和对辊道、夹送辊以及物料跟踪等的步序控制。
    二级及以上自动化系统中特别重要的系统是过程控制系统, 用来完成以下任务：生产任务单管理、来料分配、生产程序化、准备过程数据管理、轧辊管理、生产报告管理、生产数据处理。
    这些系统提供从整个轧机机组获得的完整的、最新准确的信息, 为管理决策提供依据, 并能对变化的市场情况和生产要求做出快速的反应。同时也改善了生产后勤管理, 并可制取质量证明单。也可在无物料装料的情况下进行轧机模拟（空壳轧制）操作, 以这种方式检验轧机而不会有任何的材料损失或损坏设备的风险。