李國(guó)憲 穆瑞軍 宋 宇 張?zhí)┙M 趙曉輝

（1.酒鋼集團(tuán)宏興股份公司不銹鋼分公司，嘉峪關(guān) 735100；2.西安重型技術(shù)有限責(zé)任公司，西安 710032）

提高成品率一直是鋼鐵企業(yè)追求的目標(biāo)。酒鋼集團(tuán)宏興股份公司不銹鋼分公司熱軋分廠的爐卷軋機(jī)生產(chǎn)線是整個(gè)熱軋分廠的核心產(chǎn)線，該產(chǎn)線于2003 年投入使用，截至目前已經(jīng)連續(xù)運(yùn)行18 年，該公司在此期間在現(xiàn)有生產(chǎn)線的條件下不斷摸索新的生產(chǎn)工藝，以提高該產(chǎn)線的穩(wěn)定性和成品率[1-2]。

中間板坯減薄方案是為了提高成品率而提出的最重要的創(chuàng)新生產(chǎn)工藝之一。由于中間坯減薄會(huì)造成中間板坯變長(zhǎng)，這樣在倒數(shù)第二道次從粗軋機(jī)出口往入口軋制時(shí)，板坯尾部會(huì)進(jìn)入粗軋除磷箱，從而導(dǎo)致最后一道次從入口往出口軋制時(shí)，板坯尾部還沒軋出粗軋機(jī)板坯頭部就已經(jīng)進(jìn)入精軋區(qū)域的飛剪工序[3-4]。受一級(jí)自動(dòng)化控制程序的限制，不允許在超長(zhǎng)板坯的情況下軋制，因此為了實(shí)現(xiàn)中間坯減薄的生產(chǎn)工藝，就需要優(yōu)化一級(jí)自動(dòng)化控制程序。本文主要優(yōu)化了粗軋機(jī)架、精軋機(jī)架和跟蹤機(jī)架的表格數(shù)據(jù)控件（Tabular Data Control，TDC）程序。

1 中間坯減薄生產(chǎn)工藝

本生產(chǎn)線加熱爐加熱的板坯尺寸為長(zhǎng)12 m、厚220 mm，由于粗軋區(qū)域前后輥道長(zhǎng)度和一級(jí)自動(dòng)化程序的限制，中間坯的厚度只能軋到27 mm，長(zhǎng)度只能軋到97.00 m，爐卷軋機(jī)粗軋、精軋?jiān)O(shè)備和輥道布局分別如圖1 和圖2 所示。本項(xiàng)目的目標(biāo)是使中間板坯減薄到23 mm，這樣倒數(shù)第二道次板坯的長(zhǎng)度大約為83.00 m。由于除磷機(jī)到粗軋機(jī)的距離為77.80 m，這樣會(huì)導(dǎo)致板坯尾部在倒數(shù)第二道次進(jìn)入粗軋除磷機(jī)，因此在倒數(shù)第二道次開軋之前，要關(guān)閉除磷機(jī)的預(yù)沖水閥，避免預(yù)沖水淋到板坯尾部而影響板坯尾部溫度和表面質(zhì)量。最后一道次完成后中間板坯長(zhǎng)度為114.00 m，粗軋和精軋邊界到粗軋機(jī)的距離為107.47 m，粗軋到飛剪的距離為117.17 m，因此要提前啟動(dòng)精軋入口區(qū)域輥道的速度，使出口卷取爐槽口、夾送輥和卷取爐導(dǎo)板提前擺好位置。為了保持穩(wěn)定的剪切長(zhǎng)度和效果，板坯頭部到達(dá)飛剪前的激光測(cè)速儀時(shí)，板坯必須減速到最大剪切速度1.5 m?s-1以下，但因?yàn)榘迮鞯能堉扑俣纫h(yuǎn)大于這個(gè)速度，所以這種超長(zhǎng)板坯必須在最后一道次軋制過程中提前減速至飛剪的設(shè)定剪切速度。

圖1 爐卷軋機(jī)粗軋?jiān)O(shè)備和輥道布局圖

圖2 爐卷軋機(jī)精軋?jiān)O(shè)備和輥道布局圖

2 具體實(shí)施方案

2.1 提升電機(jī)和變頻器的功率

因?yàn)槌L(zhǎng)板坯在倒數(shù)第二道次軋制工序時(shí)，板坯尾部已經(jīng)進(jìn)入除磷機(jī)輥道，而舊除磷機(jī)輥道的電機(jī)速度和功率太小，不能滿足軋制速度的要求，所以需要升級(jí)除磷機(jī)輥道和除磷機(jī)前輥道的電機(jī)和變頻器，新舊電機(jī)對(duì)比如表1所示。

表1 新舊電機(jī)對(duì)比

變頻器和電機(jī)升級(jí)完成后，新電機(jī)的速度最大為5.5 m?s-1，完全匹配了粗軋機(jī)入口輥道的速度，從而滿足了正在軋制的超長(zhǎng)板坯進(jìn)入除磷輥道時(shí)的速度要求。

2.2 更換粗軋除磷機(jī)閥臺(tái)

超長(zhǎng)板坯在倒數(shù)第二道次軋制工序時(shí)，板坯尾部會(huì)進(jìn)入除磷機(jī)輥道，由于粗軋除磷閥臺(tái)使用時(shí)間過長(zhǎng)，即使提前關(guān)閉除磷機(jī)的預(yù)沖水閥也會(huì)漏水，從而淋到進(jìn)入除磷機(jī)的板坯尾部，使其溫度快速下降，進(jìn)而影響后期的軋制厚度精度，并且可能對(duì)軋機(jī)造成不可預(yù)知的損壞?；诖耍卷?xiàng)目升級(jí)了除磷機(jī)的入/出口的除磷閥臺(tái)，避免預(yù)沖水閥提前關(guān)閉后仍有預(yù)除磷水淋在板坯尾部。

2.3 升級(jí)一級(jí)自動(dòng)化控制程序

2.3.1 取消倒數(shù)第二道次和最后一道次超長(zhǎng)板坯不能軋制的條件

倒數(shù)第二道次板坯從軋機(jī)出口往入口軋制時(shí)，若程序檢測(cè)到板坯的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)阻止板坯進(jìn)入粗軋機(jī)軋制。最后一道次板坯從軋機(jī)入口往出口軋制時(shí)，若程序檢測(cè)到板坯的長(zhǎng)度過長(zhǎng)，會(huì)阻止板坯進(jìn)入精軋機(jī)軋制。為了保證超長(zhǎng)板坯最后兩道次順利進(jìn)行，在TDC 程序中取消了上述條件限制，并且在倒數(shù)第二道次板坯從軋機(jī)出口往入口軋制前，TDC 程序會(huì)發(fā)出關(guān)閉除磷機(jī)預(yù)沖水閥的命令。軋制過程中，如果板坯尾部進(jìn)入除磷機(jī)，除磷機(jī)輥道速度會(huì)提前升為軋制速度。最后一道次板坯從軋機(jī)入口往出口軋制前，會(huì)提前判斷精軋機(jī)能否接收這塊板坯，若還沒準(zhǔn)備好，該板坯會(huì)在粗軋機(jī)前擺動(dòng)等待，直到精軋機(jī)準(zhǔn)備完成，再進(jìn)行最后一道次的軋制。

2.3.2 提前提升精軋入口區(qū)域輥道的速度

因?yàn)榇周垍^(qū)域輥道和精軋區(qū)域輥道的速度控制分別由粗軋TDC 和精軋TDC 控制，所以當(dāng)進(jìn)行最后一道次軋制時(shí)，由于此時(shí)這塊板坯還是由粗軋TDC 控制，即使板坯的頭部進(jìn)入精軋區(qū)域，精軋區(qū)域的輥道也不會(huì)啟動(dòng)，從而導(dǎo)致跟蹤錯(cuò)誤和板坯下表面劃傷。因此，當(dāng)程序?qū)迮髋袛酁槌L(zhǎng)板坯時(shí)，會(huì)提前把精軋機(jī)入口輥道的速度升到剪切速度。最后一道次提前啟動(dòng)精軋入口輥道速度如圖3 所示。

圖3 最后一道次提前啟動(dòng)精軋入口輥道速度

2.3.3 提前擺好精軋機(jī)設(shè)備位置

熱軋生產(chǎn)線是一個(gè)連續(xù)的生產(chǎn)過程，任何一個(gè)工序延遲都會(huì)影響整個(gè)生產(chǎn)過程。由于超長(zhǎng)板坯剛在粗軋機(jī)軋制完成時(shí)，其頭部已經(jīng)進(jìn)入精軋區(qū)域，此時(shí)再擺精軋機(jī)設(shè)備位置將會(huì)影響軋制進(jìn)度，因此需要提前將出口卷取爐槽口定位、夾送輥以及卷取爐導(dǎo)板等設(shè)備擺到設(shè)定穿帶位置。基于此，本文優(yōu)化了精軋區(qū)域設(shè)備擺位置的時(shí)刻，以使精軋區(qū)域能夠以最快的速度接收粗軋完成的中間板坯。

2.3.4 提前將軋制速度降到剪切速度

當(dāng)板坯進(jìn)入精軋機(jī)前，需要剪掉板坯不規(guī)則的頭部。本生產(chǎn)線飛剪的剪切速度最大為1.5 m?s-1，為了保證飛剪精確的啟動(dòng)和控制速度，飛剪前輥道處安裝有一個(gè)激光測(cè)速儀，其測(cè)量速度決定了飛剪啟動(dòng)的時(shí)刻和剪切板坯頭部時(shí)的水平速度，因此當(dāng)板坯到達(dá)激光測(cè)速儀的測(cè)量位置時(shí)，板坯的速度要穩(wěn)定在剪切速度。

當(dāng)超長(zhǎng)板坯進(jìn)行最后一道次軋制工序時(shí)，板坯還未出軋機(jī)其頭部就已經(jīng)到達(dá)激光測(cè)速儀的測(cè)量位置，此時(shí)板坯速度不能滿足剪切速度要求和激光測(cè)速儀的測(cè)量條件，因此，根據(jù)最后一道次中間板坯的長(zhǎng)度，需要?jiǎng)討B(tài)選擇板坯在軋機(jī)中的減速點(diǎn)，一方面保證這種超長(zhǎng)板坯能夠快速的完成最后一道次軋制工序，另一方面保證板坯頭部到達(dá)激光測(cè)速儀的測(cè)量位置前，板坯的速度能夠達(dá)到剪切速度要求。板坯提前減速至剪切速度的過程如圖4 所示。

圖4 板坯提前減速至剪切速度的過程圖

表2 各道次超長(zhǎng)中間板坯厚度、長(zhǎng)度、減速點(diǎn)以及剪切速度對(duì)比

3 應(yīng)用效果

本產(chǎn)線按照本文所論述的方案進(jìn)行改造升級(jí)，依次分別軋制了26 mm、25 mm、24 mm、23 mm 的超長(zhǎng)中間板坯，應(yīng)用效果如下所示。

（1）本生產(chǎn)線硬件軟件升級(jí)完成后，倒數(shù)第二道次和最后一道次能順利進(jìn)行軋制。

（2）在倒數(shù)第二道次軋制過程中，除磷機(jī)預(yù)沖水閥一直關(guān)閉，并且無漏水現(xiàn)象，除磷機(jī)輥道速度與粗軋區(qū)入口輥道速度也完全一致，達(dá)到了最初的升級(jí)目標(biāo)。

（3）對(duì)于超長(zhǎng)板坯，精軋機(jī)設(shè)備能夠提前擺好位置，精軋區(qū)域入口輥道提前升速至剪切速度，粗軋機(jī)軋制完成后，精軋區(qū)域能夠順利接鋼。

（4）最后一道次軋制過程中，當(dāng)板坯頭部到達(dá)激光測(cè)速儀的測(cè)量位置前，板坯速度能夠順利穩(wěn)定地降至剪切速度，且能順利進(jìn)行剪切。

經(jīng)過以上工藝過程的改善，有效減少了板坯的剪切量和卷取爐內(nèi)板坯頭部廢料，提高了成品率，增加了產(chǎn)量，該方案增加的有效成品量如表3 所示。

表3 該方案增加的有效成品量

表中每天按24 h 計(jì)算，每小時(shí)生產(chǎn)6 個(gè)鋼卷；每年按300 天計(jì)算；每個(gè)中間板坯按100 m 折算；升級(jí)前中間板坯厚度為27 mm；飛剪剪切頭部長(zhǎng)度為150 mm；升級(jí)后中間板坯厚度為23 mm；升級(jí)前精軋機(jī)軋制第一道次后的鋼卷厚度為18 mm；輥筒直徑為1 350 mm 時(shí)的滾筒周長(zhǎng)為4 239 mm；升級(jí)后精軋機(jī)軋制第一道次后的鋼卷厚度為15 mm。

綜上所述，本生產(chǎn)線每年鋼卷總產(chǎn)量大約為：6×24×300=43 200 卷。采用本生產(chǎn)工藝，成品率增加量為：249.9÷43 200=0.578%。

4 結(jié)語

本文論述的中間板坯減薄方案，已經(jīng)成功應(yīng)用于酒鋼集團(tuán)宏興股份公司不銹鋼分公司熱軋分廠，有效提高了本生產(chǎn)線的成品率和產(chǎn)量。接下來在考慮溫降因素的前提下，中間板坯還有進(jìn)一步減薄的可能，從而進(jìn)一步提高生產(chǎn)線的成品率。