2050熱軋厚規(guī)格橫切線的技術(shù)改造

1、2050熱軋厚規(guī)格橫切線的技術(shù)改造totalno.186冶金設(shè)備總第186期april2011metallurgicalequipment2011年4月第2期?革新與改造?2050熱軋厚規(guī)格橫切線的技術(shù)改造韓瑞敏(寶鋼工程技術(shù)集團(tuán)有限公司上海201900)摘要主要論述了某2050熱軋廠厚規(guī)格橫切線改造前狀況及存在的主要問題,改造后生產(chǎn)工藝及其先進(jìn)性,改造方案及改造后機(jī)組特點(diǎn).關(guān)鍵詞熱軋厚規(guī)格橫切線技術(shù)改造中圖分類號(hào)tg333.71文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼btechnicalrevampingforheavygaugecrosscutlinein2050hot-rollingmillhanruimin(bao

2、steelengineering&technologygroupco.,ltd.,shanghai201900)abstractconditionsandexistingproblemswhichareaboutthe2050hotrollingmillbeforerevampedweredescribedinthisarticle.theproductionprocessanditsadvancement,revampingscheme,aswellastheunitfeathresofheavygaugecrosscutlineafterrevampingalsowerediscu

3、ssed.keywordshotrollingheavygaugecrosscutlinetechmcalrevamping1前言某2050熱軋廠厚規(guī)格橫切線目前很難適應(yīng)市場(chǎng)對(duì)高強(qiáng)板(屈服強(qiáng)度500mpa)不斷增長(zhǎng)的需要,也很難滿足高端產(chǎn)品開發(fā)和市場(chǎng)拓展的要求;為適應(yīng)市場(chǎng)的需求,企業(yè)的發(fā)展,企業(yè)的效益,企業(yè)在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力,及消除國內(nèi)近期已投產(chǎn)或即將投產(chǎn)的熱軋廠厚規(guī)格橫切線所造成的威脅,如武鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切線,太鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切線,馬鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切線,邯鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切線等機(jī)組生產(chǎn)的產(chǎn)品品種,產(chǎn)品質(zhì)量及裝備水平等方面均已超過2050熱軋廠厚規(guī)格橫切線,

4、使該2050熱軋廠厚規(guī)格橫切線不得不進(jìn)行技術(shù)改造.2改造前狀況及存在的主要問題2.1改造前狀況2050mm熱軋廠厚規(guī)格橫切線的功能是將熱軋鋼卷剪切成鋼板,機(jī)組是2o世紀(jì)80年代從德國sms公司引進(jìn),1990年4月建成投產(chǎn);原設(shè)計(jì)狀況如下:生產(chǎn)規(guī)模:37.5萬t/a熱軋鋼板產(chǎn)品規(guī)格:板材厚度:525.4mm板材寬度:5501850mm(切邊時(shí)),8001900mm(不切邊時(shí))板材長(zhǎng)度:200016000mm板垛重量:max.10t板垛高度:max.400ram板材長(zhǎng)度公差:040ram板材寬度公差:05mm原料狀況:帶鋼厚度:525.4mm帶鋼寬度:6001900mm作者簡(jiǎn)介:韓瑞敏,女,196

5、3年出生,畢業(yè)于北京科技大學(xué)金屬壓力加工專業(yè),本科,高工,從事軋鋼工藝設(shè)計(jì)一50韓瑞敏:2050熱軋厚規(guī)格橫切線的技術(shù)改造2011年4月第2期鋼卷內(nèi)徑:760mm鋼卷外徑:11002150mm卷重:max.43.6t單位寬度重量:max.23kmm帶鋼屈服強(qiáng)度:<500mpa帶鋼抗拉強(qiáng)度:6<650mpa鋼種:普通碳素鋼,低合金鋼機(jī)組速度:穿帶速度:20m/min;生產(chǎn)速度:max.40m/rain(飛剪前)出口速度:max.80m/min(垛板速度)生產(chǎn)工藝:原機(jī)組生產(chǎn)工藝采用矯板工藝(即帶鋼先剪切后矯直),其流程圖見圖1.圖1機(jī)組改造前,后生產(chǎn)工藝流程圖(處為改造后新增)2.2

6、改造前存在的主要問題某2050熱軋廠厚規(guī)格橫切線經(jīng)過多年,特別是近幾年的開發(fā),生產(chǎn)鋼種已擴(kuò)大,目前已達(dá)10大類70個(gè)鋼種,且高強(qiáng)板所占比例逐年增加,主要產(chǎn)品為高強(qiáng)度工程機(jī)械用鋼板,高強(qiáng)度集裝箱板,刀模鋸片鋼板,高強(qiáng)度耐侯鋼板和部分管線鋼板.由于部分鋼板強(qiáng)度或厚度已超過原設(shè)計(jì)能力,不斷挑戰(zhàn)設(shè)備極限能力,使設(shè)備故障率直線上升,加之用戶對(duì)產(chǎn)品的板形,表面質(zhì)量,尺寸精度要求也越來越高,及設(shè)備日趨老化等問題,都給生產(chǎn)帶來極大困難;改造前該機(jī)組存在的主要問題如下:1)生產(chǎn)的產(chǎn)品品種受到很大限制,經(jīng)濟(jì)效益受到影響;2)開卷機(jī)等人口設(shè)備能力不足,厚規(guī)格帶鋼開卷過程中無法反彎;3)生產(chǎn)高強(qiáng)板時(shí),粗矯和精矯能力不

7、足,出現(xiàn)鋼板矯不平,輥面拉毛,萬向接軸扭曲等現(xiàn)象;同時(shí)檢測(cè)控制系統(tǒng)采用ws系列傳感器和自整角機(jī)進(jìn)行輥縫調(diào)節(jié)測(cè)量,本身精度低,顯示誤差大,板形難以控制;4)圓盤剪能力不足;剪刃崩口,疲勞,鈍化;5)飛剪剪切能力不足,機(jī)架嚴(yán)重變形;剪刃異常磨損;同時(shí)存在著檢測(cè)和控制系統(tǒng)老化,剪切精度差;6)鋼印機(jī)變形嚴(yán)重,影響產(chǎn)品的噴印效果;7)機(jī)組缺少氧化鐵皮除塵裝置,致使含氧化鐵皮較多的高強(qiáng)度鋼板(如65mn,50mn2v等鋼種)生產(chǎn)后再生產(chǎn)普碳鋼板時(shí),易引起普碳鋼板表面壓痕和劃傷等缺陷;8)電氣設(shè)備老化,原制造廠aeg公司已倒閉,備件無法正常供應(yīng);直流傳動(dòng)系統(tǒng)漂移引起機(jī)組各設(shè)備之間速度匹配不佳,造成聯(lián)動(dòng)時(shí)傳

8、動(dòng)系統(tǒng)負(fù)荷分配不均勻,及甩尾時(shí)帶鋼速度波動(dòng)大;9)原plc系統(tǒng)為早期自動(dòng)化產(chǎn)品,通訊方式落后,編程方法復(fù)雜,運(yùn)行速度慢;入口cpc對(duì)中控制系統(tǒng)采用模擬控制,對(duì)中不良,造成對(duì)角線控制困難.3改造后生產(chǎn)工藝及其先進(jìn)性機(jī)組改造前,后生產(chǎn)工藝流程圖見圖1.機(jī)組改造后的生產(chǎn)工藝絕大部分采用矯帶工藝(即帶鋼先矯直后剪切)生產(chǎn),少量采用矯帶+矯板工藝生產(chǎn),與改造前的矯板工藝相比,改造后的生產(chǎn)工藝更為先進(jìn),可靠,其先進(jìn)性主要體現(xiàn)在以下方面.1)矯帶工藝矯直的設(shè)定是通過計(jì)算完成的,計(jì)算軟件可保證塑性化率不低于材料橫截面的70%,以最大程度地降低帶鋼內(nèi)應(yīng)力,保持帶鋼切成鋼板后的平直度;而原矯板工藝矯直的設(shè)定是操作

9、工觀察矯后鋼板平直度狀況人工設(shè)定的,一510第186期冶金設(shè)備2011年4月第2期因此矯直設(shè)定只涉及平直度,不涉及最大程度地降低帶鋼內(nèi)應(yīng)力.2)在帶鋼運(yùn)行期間,矯帶工藝與矯板相比,沒有負(fù)荷變化,矯直結(jié)果在整個(gè)鋼卷上保持不變.3)矯帶工藝在帶鋼通過矯直機(jī)期間,矯直的設(shè)定可動(dòng)態(tài)修正或優(yōu)化;而矯板工藝在鋼板通過矯直機(jī)期間,矯直的設(shè)定不能動(dòng)態(tài)修正.4)進(jìn)精矯機(jī)的穿人次數(shù),矯帶工藝是每卷只穿一次,而矯板工藝是每塊鋼板都要穿一次,從而矯帶工藝使精矯機(jī)前面兩個(gè)矯直輥的壽命大大提高.5)新工藝中增設(shè)了除氧化鐵皮工序,解決了原生產(chǎn)工藝中因氧化鐵皮所造成的鋼卷表面壓痕和劃傷問題.6)矯帶工藝在歐洲各大鋼廠和配送中

10、心,及國內(nèi)太鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切線應(yīng)用狀況良好;改造后的生產(chǎn)工藝既有矯帶工藝,又有矯板工藝來補(bǔ)充,生產(chǎn)更加靈活,產(chǎn)品合格率更易提高.4改造方案及改造后機(jī)組特點(diǎn)4.1改造方案考慮厚規(guī)格橫切線改造是在原有機(jī)組上進(jìn)行,涉及范圍廣(機(jī)械,液壓,三電等方面近乎全部改造),難度大(土建基礎(chǔ)需要在原有基礎(chǔ)上進(jìn)行大面積切割重建,同時(shí)對(duì)原來貫穿或相伴的電纜隧道還須進(jìn)行保護(hù),以免影響全車間的其他系統(tǒng)正常生產(chǎn)),新工藝與老工藝相差較大,國內(nèi)此方面的技術(shù)還不成熟,所能參照的樣板廠(太鋼2250熱軋廠厚規(guī)格橫切機(jī)組)僅可供部分參考,同時(shí)使改造后的生產(chǎn)線達(dá)到國內(nèi)先進(jìn)水平等因素,確定改造方案的原則為先進(jìn),穩(wěn)妥,可靠.

11、為此,關(guān)鍵設(shè)備(即cpc裝置,精矯直機(jī),飛剪及飛剪液壓站,噴印鋼印機(jī))引進(jìn)和三電系統(tǒng)的改造采取外商技術(shù)支撐和國內(nèi)集成的合作模式.機(jī)組主要部分的改造方案,內(nèi)容如下.4.1.1機(jī)械設(shè)備機(jī)械設(shè)備的改造方案結(jié)合生產(chǎn)工藝,生產(chǎn)鋼種及原有設(shè)備情況,確定采取新增,更新,局部改造,及利舊四種方式.需新增的機(jī)械設(shè)備主要是0側(cè)導(dǎo)裝置,切頭剪及其廢料處理裝置,刷輥裝置,除塵系統(tǒng),精矯直機(jī),噴印鋼印機(jī);需整體更一52一新的機(jī)械設(shè)備主要是開卷機(jī)(卷筒及其外支撐利舊)及莊輥,穿帶裝置及深彎輥,cpc裝置,粗矯直機(jī)及其前的1夾送輥,飛剪;可利舊的機(jī)械設(shè)備是垛板前檢查站,稱重設(shè)備和打包機(jī);除新增,更新,利舊外的其它機(jī)械設(shè)備均

12、為局部改造,改造內(nèi)容主要是更換電機(jī),直流傳動(dòng)改為交流傳動(dòng),并更新傳感器.4.1.2液壓,潤(rùn)滑及氣動(dòng)系統(tǒng)液壓,潤(rùn)滑及氣動(dòng)系統(tǒng)的改造方案結(jié)合改造后機(jī)械設(shè)備的需要,確定液壓系統(tǒng)的改造方案主要是新增入口液壓站及飛剪液壓站,并對(duì)原1液壓站,2液壓站進(jìn)行局部改造;潤(rùn)滑系統(tǒng)的改造內(nèi)容主要是拆除廢棄的稀油潤(rùn)滑系統(tǒng)和相應(yīng)管道;氣動(dòng)系統(tǒng)的改造內(nèi)容主要是拆除和新增壓縮空氣管道.4.1.3三電根據(jù)工藝,設(shè)備及產(chǎn)品質(zhì)量等的要求,確定三電的主要改造方案.1)供電根據(jù)改造后機(jī)組的總裝機(jī)容量為3878.7kw(其中交流調(diào)速主傳2345.5kw,輔助交流調(diào)速傳動(dòng)116.2kw,交流恒速傳動(dòng)1417kw),利用原有3臺(tái)6/0.3

13、8kv,1600kva供電變壓器可滿足要求(其中交流調(diào)速主傳動(dòng)由2臺(tái)變壓器供電,輔助交流調(diào)速傳動(dòng)和恒速傳動(dòng)由1臺(tái)變壓器供電).2)傳動(dòng)(1)電機(jī):原有直流調(diào)速電機(jī)全部改為交流調(diào)速電機(jī),解決直流電機(jī)價(jià)格貴,維護(hù)困難等問題.(2)傳動(dòng)裝置:改造后的傳動(dòng)系統(tǒng)全部采用全數(shù)字式交流傳動(dòng)裝置,提高可靠性與控制性能.交流傳動(dòng)系統(tǒng)采用編碼器速度反饋閉環(huán)控制,以提高速度控制精度.主傳動(dòng)調(diào)速采用公用整流器,公共直流母排的全數(shù)字式控制的變頻器;輔傳動(dòng)調(diào)速采用單傳交流變頻器.(3)電機(jī)控制中心(mcc):改造前后恒速電機(jī)數(shù)量及容量發(fā)生較大變化,原mcc柜不能再利用,需進(jìn)行更新.3)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)

14、由plc控制設(shè)備,hmi韓瑞敏:2050熱軋厚規(guī)格橫切線的技術(shù)改造2011年4月第2期人機(jī)界面,工程師站,網(wǎng)絡(luò)等設(shè)備組成,主要設(shè)備配置見表1.表1基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要設(shè)備配置基礎(chǔ)自動(dòng)化控制系統(tǒng)主要部分的方案如下:(1)plc控制系統(tǒng):由于工藝設(shè)備變化及自動(dòng)化控制設(shè)備更新,原plc設(shè)備全部拆除,改為3套siemenss7400型plc控制設(shè)備,分別為軋線plc控制系統(tǒng),主控plc控制系統(tǒng),飛剪plc控制系統(tǒng).軋線plc控制系統(tǒng),用于人口,出口設(shè)備,液壓設(shè)備,輥道,及mcc等設(shè)備的控制,系統(tǒng)下帶et200m遠(yuǎn)程l/o站,輔助傳動(dòng)變頻器及操作面板op270.主控plc控制系統(tǒng),用于軋線上各傳動(dòng)設(shè)備

15、的控制,對(duì)軋線的速度,張力及儀表測(cè)量等工藝的控制,系統(tǒng)下帶et200m遠(yuǎn)程i/o站及輔助傳動(dòng)變頻器.飛剪plc控制系統(tǒng),用于軋線飛剪與矯直機(jī)的控制,由外商隨飛剪,矯直機(jī)成套供貨.plc與et200m,變頻器,操作面板op270之間的通訊,采用現(xiàn)場(chǎng)總線profibusdp通訊方式.(2)hmi操作站:hmi操作站是人機(jī)操作和基礎(chǔ)自動(dòng)化系統(tǒng),中央監(jiān)控及控制,診斷系統(tǒng)的主要接口.整個(gè)系統(tǒng)具有生產(chǎn)線模擬動(dòng)靜態(tài)畫面顯示,數(shù)據(jù)監(jiān)視,系統(tǒng)診斷,消息,報(bào)警及操作記錄,事件歸檔等功能.hmi操作站系統(tǒng)采用客戶服務(wù)器的結(jié)構(gòu)方式.整個(gè)hmi操作系統(tǒng)中設(shè)1臺(tái)hmi服務(wù)器(電氣室),4臺(tái)hmi客戶端(入口操作室1臺(tái),主

16、操作室2臺(tái),堆垛操作室1臺(tái)).hmi服務(wù)器與各plc直接進(jìn)行數(shù)據(jù)采集,網(wǎng)絡(luò)連接方式采用工業(yè)以太網(wǎng).hmi客戶端采用tcp/ip的通訊方式,直接讀取服務(wù)器的數(shù)據(jù).(3)pda系統(tǒng):增設(shè)1臺(tái)pda系統(tǒng),用于監(jiān)視,記錄,分析傳動(dòng)系統(tǒng)及控制系統(tǒng);采用iba公司的過程數(shù)據(jù)采集系統(tǒng),可對(duì)40路信號(hào)(或以上)隨意選擇監(jiān)視,可將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在硬盤或光盤上;與傳動(dòng)裝置的通訊采用以太網(wǎng)通訊,與plc的通訊方式為profibus.4)過程控制計(jì)算機(jī)系統(tǒng)計(jì)算機(jī)的改造內(nèi)容為厚規(guī)格橫切線新增系統(tǒng)和因新增系統(tǒng)所引起的l3適應(yīng)性改造;新增l2系統(tǒng)由電氣總包商提供,主要包括網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng),主機(jī)系統(tǒng)(硬件系統(tǒng)架構(gòu),系統(tǒng)軟件),通信軟件,應(yīng)

17、用軟件等;l2主要應(yīng)用功能為生產(chǎn)計(jì)劃管理,參數(shù)預(yù)設(shè)定,數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與查詢,缺陷跟蹤,報(bào)表,數(shù)據(jù)通訊(分別將與l1系統(tǒng)和【3系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換).為了實(shí)現(xiàn)2050熱軋廠l3系統(tǒng)與改造后的厚規(guī)格橫切線l2之間的數(shù)據(jù)通訊,需增設(shè)l3與之間的光纜通訊連接;根據(jù)2050熱軋廠l3目前使用的xcom通訊軟件,還需增開與厚規(guī)格橫切線l2之間的通訊鏈路.5)儀表根據(jù)新的生產(chǎn)工藝及原有儀表情況,儀表改造內(nèi)容為cpc裝置,由模擬控制改為數(shù)字式控制,對(duì)中精度為1mm.6)通信結(jié)合新的生產(chǎn)工藝及原有通信設(shè)施狀況,確定通信改造方案為電話系統(tǒng)利舊,有線對(duì)講系統(tǒng),工業(yè)電視系統(tǒng)改造,改造內(nèi)容主要是在原有用戶基礎(chǔ)上,調(diào)整,增加部分用

18、戶.4.2改造后機(jī)組特點(diǎn)改造后的機(jī)組不僅生產(chǎn)工藝先進(jìn),而且設(shè)備的配置也滿足了新生產(chǎn)工藝,產(chǎn)品方案及產(chǎn)品質(zhì)量的要求,與改造前比,改造后的機(jī)組具有如下主要特點(diǎn):1)擴(kuò)大了產(chǎn)品規(guī)格范圍改造后機(jī)組生產(chǎn)的產(chǎn)品厚度由原來的525.4mm擴(kuò)大到4.625.4mm;擴(kuò)大了產(chǎn)品規(guī)格范圍,拓寬了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的覆蓋面.2)拓寬了產(chǎn)品強(qiáng)度范圍改造后機(jī)組生產(chǎn)的產(chǎn)品強(qiáng)度由原來抗拉強(qiáng)度一53總第186期冶金設(shè)備2011年4月第2期<650mpa提高到抗拉強(qiáng)度1000mpa;拓寬了產(chǎn)品強(qiáng)度范圍,不僅能滿足市場(chǎng)對(duì)高強(qiáng)板的需求,而且為新產(chǎn)品開發(fā)及市場(chǎng)開拓提供了有力支撐.3)優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高了產(chǎn)品檔次及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力在保持

19、原有生產(chǎn)規(guī)模37.5萬t/a情況下,高強(qiáng)板(屈服強(qiáng)度500mpa)的產(chǎn)能大幅增加,其生產(chǎn)能力由原來的幾t/a提高到20萬t/a;高強(qiáng)板產(chǎn)能的增加,優(yōu)化了產(chǎn)品結(jié)構(gòu),提高了產(chǎn)品檔次及企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力.4)增設(shè)了液壓切頭剪及廢料處理裝置,滿足矯帶生產(chǎn)工藝要求.5)增設(shè)了刷輥裝置,除塵系統(tǒng),解決了因氧化鐵皮所造成的鋼卷表面壓痕和劃傷缺陷問題.6)提高了機(jī)械設(shè)備能力為滿足高強(qiáng)板生產(chǎn),垛板臺(tái)前的機(jī)械設(shè)備能力近乎全部進(jìn)行了提高,如開卷機(jī)電機(jī)功率由75kw提高到140kw,使開卷機(jī)后張力由原來最大值10t增至16t,提高了開卷扭矩和穩(wěn)定性;粗矯前的1夾送輥電機(jī)功率由75kw提高到140kw,提高了送進(jìn)力;更新的粗

20、矯直機(jī)采用5輥矯直,液壓壓下結(jié)構(gòu),矯直輥由5套傳動(dòng)裝置分別傳動(dòng),單臺(tái)電機(jī)功率為70kw,通過電氣控制達(dá)到電機(jī)負(fù)荷相對(duì)平衡,大大提高了矯直能力(老5輥粗矯直機(jī)的傳動(dòng)為集中傳動(dòng),電機(jī)功率為150kw);圓盤剪和碎邊剪的本體機(jī)械強(qiáng)度雖可滿足高強(qiáng)板剪切要求,但剪切扭矩需提高,為此,圓盤剪和碎邊剪的傳動(dòng)電機(jī)(各2臺(tái))由原來65kw提高到78kw,并對(duì)刀片的強(qiáng)度進(jìn)行了提高,更新;新增精矯直機(jī)的矯直力增至最大值3600t(老矯直機(jī)的矯直力2000t);新飛剪的剪切力增至500t.7)機(jī)組僅引進(jìn)了關(guān)鍵部分設(shè)備,其它均為國內(nèi)制造,降低了投資費(fèi)用及改造風(fēng)險(xiǎn).8)新增的精矯直機(jī)采用4立柱式牌坊,六重輥式結(jié)構(gòu)(即輥系由工作輥,中間輥及支承輥組成),工作輥輥徑為200mm,輥數(shù)為l7輥,輥縫由電動(dòng)壓下機(jī)構(gòu)根據(jù)模型進(jìn)行上輥系前后/左右傾-54.斜位置的設(shè)定,并可帶負(fù)荷調(diào)整,設(shè)定精度0.1mm(由編碼器檢