太钢1549mm热连轧机改造方案研究

太钢1549mm热连轧机改造方案研究邵远敬摘要：通过对太钢现有1549mm热连轧机所存在的问题进行技术诊断；并围绕如何扩大其产品规格范围，对多种改造方案进行分析比较，最后确定采用热卷箱+1架精轧机确定技改方案。关键词：热连轧；不锈钢；技术改造ResearchontheTechniquereformationof1549mmcontinuoushotrollingmillofTaiyuanIronandSteelCompanySHAOYuan-jing(SteelRollingDept.,WuhanIron&SteelDesign&ResearchInstitute,Wuhan430080,China)Abstract:Afterdiagnosingtheexistingproblemsof1549mmhotrollingmillofTaiyuanIronandSteelCo.andcomposingvariousplansenlargingthegaugescopeofproducts,sometechniquereformationschemewereanalyzed.Atlast,theschemewhichusecoilboxandonefinishingstandwasdecided.Keywords:continuoushotrolling;stainlesssteel;techniquereformation1前言太钢于1987年从日新制钢吴厂引进1549mm热连轧机二手设备。这套轧机原为生产普碳钢而设计的。经10多次较大改造，已具有轧制一定比例特殊钢和不锈钢的能力。太钢引进后，对其产品结构和生产能力进行了适当调整，以适合太钢产品大纲的要求。其中，对板坯加热炉、三电系统、层流冷却装置、液压润滑系统、高压水系统、后部运输链等设备进行了更新配套。但因资金限制，大部分机械设备是原拆原装。该轧机于1994年8月8日热负荷试车成功，1995年5月12日通过三电考核验收，正式投产。投产后生产情况较好，产量逐步提高。至1996年12月，共生产4大产品系列21个牌号28种规格的热轧合格卷112.9万t,综合合格率98.69%,综合成材率95.59%。其中，生产不锈钢合格卷4.51万t,填补了我国热连轧生产不锈钢的空白。在日新制钢吴厂生产的极限规格为3.2mm×999mm,现太钢生产的极限规格为3.0×1040mm,已超过其原有水平。但从当前设备装备水平及实际生产情况来看，这套轧机满足不了改造后的太钢六轧厂、七轧厂对原料热轧卷的要求。六轧厂年产10万t冷轧硅钢技改工程已经完成，要求热轧厂提供2.0～2.5mm×1050～1260mm原料，七轧厂的冷轧不锈钢改造也在进行之中，投产后要求提供2.5～4.5mm×900～1300mm不锈钢热轧原料，尤其要求能提供2.5mm×1050mm薄规格不锈钢热轧卷，以使0.3mm厚的薄规格冷轧产品由原来的2个轧程改为1个轧程，从而降低生产成本，增加产品在市场上的竞争力。为此，太钢公司决定对这套轧机进行改造，以扩大产品规格范围和提高产品质量。2技术改造内容及实现目标技术改造内容：(1)扩大产品规格范围，不锈钢的厚度由3.5mm减薄至2.5mm；(2)改造现有精轧机，增加板形控制手段，使板带的凸度和平直度满足后部冷轧工序的要求。(3)改造精轧机厚度控制系统，提高厚度控制精度；(4)增加宽度控制系统，提高宽度控制精度；(5)更新改造卷取机等设备，提高钢卷外形质量。改造后所要达到的目标值见表1。表1改造后的目标值序号项目目标值目标值命中率/%1不锈钢最小厚度/mm(宽度1050mm)2.52厚度公差/μm不锈钢±5090*硅钢及碳素钢≤4.0mm±3096*＞4.0～8.0mm±5096*＞8.0mm±10096*3宽度公差/mm不锈钢0～+10095*硅钢和碳素钢0～+695*4板凸度(C25)/μm不锈钢50±2096*硅钢和碳素钢25±2096*5平直度/I≤30966钢卷塔形/mm≤153轧机存在的问题太钢这套热轧机仅有6架精轧机,且主传动功率(26200kW)和轧制力(28000kN)均偏小，从而限制了精轧道次的压下量，为了减少精轧负荷，在实际生产中，仅采用较薄的中间坯(最薄为22mm)。但由此带来的问题是：尽管使用了保温罩，其粗轧温降仍高达220～240℃。带坯头尾温差达60～70℃。在轧件温度较低的情况下，为了保证终轧温度恒定而采用的升速轧制又增加了精轧负荷，因而部分抵销了中间坯减薄的作用，限制了薄规格产品的生产。据实测，轧制3mm厚不锈钢板时精轧机马达已经满负荷，F1～F4经常报警，不得不中断升速。在迁建这套轧机到太钢时，曾预留了F7的位置。但若仅补上F7架，显然不够。这是由于考虑到板形控制，末机架不可能给予过大压下量。轧制2.5～3.0mm厚的奥氏体不锈钢时，其压下量一般为0.2～0.3mm。另一方面，与碳钢相比，奥氏体不锈钢的热变形抗力大，而且随温度的降低，其变形抗力急剧增加〔1〕。如果不从增加中间带坯的温度着手，而单纯增加精轧机能力，其效果将很有限。因此，应着重提高中间带坯温度，包括对现有粗轧机列进行改造以提高带坯离开粗轧机后的温度及采用一套中间坯高效保温装置来取代现有的保温罩。4粗轧机列改造方案太钢引进的这套热连轧机，其大立辊轧机VE1和R3粗轧机的主传动为交流同步电机，由于电源周波影响，迁建后只能降速使用。VE1的轧制速度由原来的1.106m/s降至0.91m/s,R3粗轧机的轧制速度由原3.80m/s降至3.16m/s。R2为直流马达传动，但由于马达容量较小，轧制速度受到限制，最高采用3m/s。加上前述精轧机能力较弱，因此要求粗轧机为其提供较薄的中间坯，致使轧件在粗轧过程中轧制道次多、轧制周期长。为了减少轧件在粗轧过程中的温降，提高精轧温度，对粗轧机列进行如下改造：(1)R2主电机换成交流调速电机，容量从原5200kW提高到9000kW。一方面可增加道次压下量，减少粗轧道次，另一方面可将轧制速度提高到最大5m/s,从而缩短轧制周期。同时，与相同容量的直流马达相比，体积小，重量轻，从而不必对原马达基础进行大的处理。(2)将R2更换下来的主马达用到R3上，同样解决了R3主传动能力偏小及轧速过低的问题。5中间坯保温及增加1架精轧机采用何种型式的中间坯保温装置以及怎样增加精轧机，有以下4种可供选择的方案：方案A:热保温炉加M机架；方案B:热保温炉加F0机架；方案C:热保温炉加F7机架；方案D:热卷箱加F7机架，见图1。图1中间坯保温及增加机架方案a)方案A;b)方案B;c)方案C;d)方案D中间坯保温方式，除方案D为热卷箱以外，其它均为带热源的保温炉。保温炉与热卷箱相比，尽管两者保温效果相当，而从节约能源、改造工作量、改造期间对生产的影响、增加钢卷单重、中间轧废料处理以及粗轧和精轧之间轧制负荷分配的灵活性方面，热卷箱均优于热保温炉。克虏伯Bochum厂1800mm热带轧机，川崎钢铁公司2050mm热带轧机，瑞典SSABSvenskt厂1800mm热带轧机等均通过安装热卷箱来扩大不锈钢产品及规格。方案A存在以下问题：(1)操作上的难点，即必须在M机架与第1架精轧机间保持最小张力以免带钢颈缩。机架间采用微张力控制一般是在带坯较厚的情况〔2〕，显然，如太钢这套轧机在M机架与F1之间采用微张力，不易控制。(2)按现有精轧机速度锥配置M机架的出口线速度，约为0.5～1.4m/s,推算至M机架入口线速度约为0.30～0.89m/s,速度太低，会造成较大温降，不利于轧制不锈钢。(3)设置M机架后中间坯长度将变短，现有中间辊道允许的最大带坯长度不足70m。目前正考虑在作业线上增设边部加热器，若再上M机架，带坯长度则不足60m。由于设置M机架的主要目的是使最终带钢厚度减薄，而不会显著提高中间带坯厚度，按目前使用的中间坯厚22mm计算，其单重只有10.7kg/mm;按最大中间坯厚26mm计算，也只有12.65kg/mm。尽管此次技术改造未提出增加单重要求，但这是方向，特别是后工序生产冷轧硅钢和冷轧不锈钢采用可逆轧机生产，加大钢卷单重对提高产量和成材率具有较大意义。方案B除了速度低和钢卷单重小以外，还需将切头剪等设施移位，增加了改造工作量。相比而言，由于F7位置已预留，实施过程中对生产的影响较小。鉴于以上原因，推荐采用方案D,该方案的另一个优点是，如果投资有限，F7机架可缓上，通过以下措施可达到带钢减薄目的:(1)适当减小中间坯厚度，使带坯厚度由22mm减至18～20mm。其最大障碍是随着中间坯减薄，带坯温降和头尾温差显著加大。而热卷箱的采用则使中间坯减薄成为可能。(2)采用热卷箱后，可以减少带坯在精轧过程中的温降和头尾温差，相当于提高了轧制温度，减少了轧机的轧制力和所需要的马达功率，使精轧机有能力增加道次压下量。以25mm厚的中间带坯为例，当进精轧机前的温度为1000℃时，在流动空气下的冷却速度为1.7℃/s,按轧制时间为60s计，则头尾温差约达100℃。而若采用热卷箱，则带坯头尾温差可忽略不计，相当于使轧制温度提高了约100℃。英国钢铁公司Lackengy厂1800mm热带轧机，通过安装Encopanel型保温罩使中间坯温降减少60℃后，不锈钢产品厚度减薄了35%〔3〕。(3)采用热卷箱后，精轧机可实现恒温恒速轧制，与原来的升速轧制相比，马达功率减小约20%～30%,这可用来提高精轧压下量，使带材轧得更薄。目前太钢生产较薄规格时(如生产3.0mm厚不锈钢)，往往在升速轧制后期精轧机马达负荷过大，这是因为带坯尾部温度过低及升速轧制需要加速力矩造成的。(4)将F6的工作辊径由674mm减至550～500mm。较小的工作辊径可降低轧制力和马达功率，并可减小轧辊弹性压扁，使带钢减薄成为可能。轧制，轧制速度一般在600m/min以下，从而无需更换马达即可达到减小工作辊目的。珠钢薄板坯连铸连轧机组通过提高板坯温度50℃及末架采用小直径工作辊可使成品带钢厚度减薄约20%。6结语1997年8月，1549mm热连轧机技术改造方案经专家评估，认为是可行的。特别是采用热卷箱作为中间保温措施，既考虑了不锈钢热加工的特点，又解决了精轧机允许轧制力及主传动功率均偏小的矛盾。作者简介:邵远敬(1961～)，男(汉族)，湖北人，轧钢室主任，高级工程师，[phone]-8411。作者单位:武汉钢铁设计研究院轧钢室，湖北武汉430080邵远敬