连铸坯热装热送技术的开发与应用
肖国栋 姜振峰
(新疆八一钢铁股份有限公司)
摘 要: 介绍了八钢股份公司小型材厂开发热装热送的工艺设计和设备情况及取得的效果。以及实现热装热送工艺的难度和具体措施。
关键词: 热装热送;连铸坯;设计
1 前言
加热炉的加热工艺一般分为预热(600℃左右)、加热、均热三个过程。将高温状态下的连铸坯直接热装,缩短了预热和部分加热过程(根据热装温度确定)。使生产趋于紧凑、合理、高效、节能,能带来巨大的经济效益,因此近年来在老厂改造和新厂建设中被广泛采用。新疆八一钢铁股份有限公司于1999年10月建成了一条电炉———炉外精炼———连铸———连轧四位一体的短流程生产线,主要生产 10～40mm圆钢和螺纹钢,并随之展开了热装热送技术的研究。
2 实现热装热送的条件
(1)炼钢同钢号命中率及同钢号的连拉率达100%,且与轧制品种相同。
(2)尽可能加快运送热坯的速度,缩短运转时间,以减少运输过程中连铸坯的热量损失,使连铸坯的入炉温度不低于400～500℃。
(3)热装热送工艺要求连铸与轧钢产量匹配,同时要求在生产组织及管理上要形成一个整体,加强企业生产组织管理协调工作。
3 热装热送的设备状况
3.1 电炉炼钢厂
主要设备:70t超高功率直流电弧炉1座,R9m -4机4流小方坯连铸机1座,形成电炉———炉外精炼———连铸三位一体的现代化生产线。
其中,电炉和精炼炉是引进德国曼内斯曼?德玛格的技术装备,连铸机是以日本住友金属工业公司、三菱重工业公司的连铸技术为基础,由重庆四友公司配套提供技术装备,整体装备居世界先进水平。3.2 小型材轧钢厂
轧机组成: 640mm×2/ 520mm×4+ 420mm×6+ 350mm×6的连续式棒材轧机,分粗、中、精三组平立交替布置,最高轧制速度18m/s,每个轧机由直流电机单独驱动,中间设置7个控制活套,进行高精度轧制。
轧制设备从意大利DANIE LI公司引进,电器设备从德国AEG公司引进。
从设备状况分析,电炉与小型材轧钢厂装备水平和生产能力匹配较好,电炉冷床与小型材厂加热炉上料台架水平距离仅为27m,运输距离较短,具备极佳的热送条件。
4 热装热送的工艺开发
对新建厂来说热装热送技术一般是配套设计。目前国内外通行的设计方案是建造短流程生产线,即电炉炼钢与轧钢机组同步设计,两者能力匹配,中间以热装热送装置连接。通常将热装热送装置设计为链式提升装置,衔接电炉的冷床和轧钢厂加热炉的上料台架。
八钢的现状是:小型材轧钢厂于1993年筹备, 1996年12月投产,而电炉炼钢厂于1999年10月投产。因设计小型材轧钢厂时尚未有建电炉炼钢厂的设计,小型材轧钢厂投产时没有热装热送装置,因此在电炉炼钢厂投产后无法实现连铸坯的热装热送。
4.1 热装热送方案的确定
根据设备现状,若按常规设计,需增设链式提升装置。但其设备制造和安装调试周期较长,造价高,生产损失大。
小型材厂利用电炉炼钢厂的冷床和小型材轧钢
联系人:肖国栋,男,39岁,研究生,轧钢高级工程师,乌鲁木齐(830022)新疆八一钢铁股份有限公司
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厂加热炉的上料台架同处一跨,相距较短的优势,在保证生产的前提下,决定采用吊运热装的方案。
吊运热装方案仅需对行车专用吊具、旋转机构、上料台架、分钢机构和入炉辊道进行局部改造和设计,投入费用最少,不会造成停产损失。
4.2 上料台架和入炉辊道改造
上料台架的结构由滑轨和推钢机组成。推钢机为一组绳轮机构,钢丝绳为传动部件。热装时,上料台架正常运转需存放4～8支钢坯,温度在500℃～900℃。需将原普通钢丝绳改为耐热型钢丝绳,防止受热受力时断裂。绳轮的轴承由滚动轴承改为石墨轴承,防止绳轮轴受热膨胀与轴承抱死而失效。此外,上料台架基础标高为1692mm,与入炉辊道的标高落差达772mm,连铸坯容易摔弯,造成入炉事故,为此,将上料台架的基础标高由1692mm降至1300mm。
入炉辊道也存在着辊轴受高温烘烤易膨胀,辊轴与轴承抱死的隐患,根据现场实际和水源情况,将辊道的轴承座改成水冷轴承座,满足了热装要求。
4.3 行车旋转设计和专用吊具设计
热装热送总的热装率不可能达到100%,势必存在冷热钢坯的混装入炉的操作和冷热钢坯的原料摆放问题,要求行车必须能够旋转作业。
行车旋转机构一般的设计安装均在行车大梁之上,自上而下进行旋转作业。小型材厂原设计的行车为普通起吊行车,未考虑旋转作业,且行车大梁与厂房屋顶距离有限,不足以安装旋转机构。小型材厂打破常规将旋转机构设计安装在行车大梁中间,既解决了距离不够的难题,又满足了使用要求。
热装热送时,行车需要一次吊运4～5根钢坯,采用钢夹具和铁链吊运,容易吊弯钢坯,还需专人进行装夹操作和挂链操作,工作现场条件恶劣。经设计使用了形状如“C”型的吊钩,每台行车上配备两个,根据不同钢坯断面尺寸,适当调节两“C”型钩的间距,每次吊运4～5根连铸坯。“C”型钩运行平稳,避免了钢坯吊弯,并实现了行车工自动吊运。
4.4
分钢机构的改进
分钢机构的主要功能是将上料台架上的钢坯排一个一个地送到入炉辊道上,工作原理如图1所示。
从图1中可以看出,钢坯是通过分钢轮的旋转而运送到入炉辊道上的。分钢轮在卸料的瞬间是将钢坯抛向辊道方向的,因此,重达
1.7t的钢坯对滑轨和辊道的冲击破坏是相当大的。
在进行钢坯的热装试验时,这种分钢机构不能满足生产要求。主要表现在:(1)分钢轮轴与热坯距离太近,且分钢轮一直与热坯接触,热量通过分钢轮传递到轮轴,造成短时间内轮轴受热膨胀与轴承座抱死,分钢机构运转失效。(2)分钢轮在卸料的瞬间是将钢坯抛出的,受抛出和落差的影响,钢坯滑到入炉辊道上后,弯曲度过大导致不能入炉。
1.推钢机构;
2.上料台架;
3.连铸坯;
4.分钢轮;
5.滑轨;
6.入炉辊道
图1 改造前分钢机构的工作原理图
1.配重;
2.链轮1;
3.链轮3;
4.接钢臂;
5.链轮2;
6.传动轴
图2 改造后分钢机构的工作原理图
改造后的分钢机构采用了链轮传动机构,结构和工作原理如图2所示。
链轮1为传动轮,轮轴6固定,链轮1通过链条带动链轮2围绕链轮1的轴心作旋转运动。链轮2不能自转,这样保证了接钢臂4从上料台架接钢开始到放钢坯至辊道上,全过程始终保持竖直方向,钢坯不会翻转。链轮3为张紧轮调节链条的松紧。
改造后的分钢机构达到了如下要求:
(1)热钢坯远离传动轴,传动轴使用自润滑轴承,不会出现传动轴因温度过高而与轴承座卡死;
(2)托钢臂始终处于垂直状态,钢坯不会翻转,避免了红钢坯长度方向上的扭转;
(3)实现了钢坯的轻拿轻放,避免了分钢机卸料时摔弯钢坯,并减少了对设备的冲击;
(4)实现了分钢的自动化控制(此前分钢操作由操作人员手动控制,操作程序复杂,容易出现操作事
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故),钢坯排只要由推钢机推到设定的位置,分钢动作就会由电气进行自动化控制[1]。
5 取得效果
改进后取得了显著效果:
(1)小型材厂于2000年6月就实现了热装热送,改造费用不足20万元;
(2)正常情况下钢坯的吊运周期少于60s,最高热装温度达900℃;
(3)热装率由改造前单月最高不足30%,提高到年均75%(2002年数据),单月最高可达85%以上,单日最高可达95%以上,随着热装热送管理和工序的进一步完善,热装率还将有所提高;
(4)加热炉燃耗由改造前的55～56kg标煤/t 钢,降低到目前的34～36kg标煤/t钢,节能效果显著;
(5)采用热装热送,使加热炉的产量由冷装时的80t/h,提高到热装时的108t/h,提高了35%,满足了轧制能力;
(6)采用热装热送,省去了冷装时连铸坯冷却和再加热的过程,减少了氧化铁皮的烧损,生产数据显示成材率提高了0.5%～1.0%;
(7)采用热装热送工艺,保证了钢坯的烧透、烧匀,降低了轧制和设备事故,废次品减少,成材率得到提高。
6 还需解决的问题
由于整个热送生产线控制是一个非常复杂的系统工程,与每一个生产环节息息相关,每一个目标值的控制失调,均要影响全局工艺的完成。小型材厂目前(2003年统计)的平均热装率接近70%,进一步提高热装率有一些难度,主要原因是:
(1)由于八钢整体的轧钢能力大于炼钢能力,造成电炉冶炼品种多、规格多,与小型材厂的轧制品种经常发生冲突,而不得不采用冷装;
(2)小型材厂的轧制规格多,范围为 10～40mm,品种更换频繁,与电炉厂生产协调不均衡,在销售旺季更是如此;
(3)连铸坯热装时,无法对连铸坯进行检测,脱方和弯曲度超标的连铸坯将直接导致轧制和装炉事故,内部存在缺陷的连铸坯将直接导致轧废事故,这些都直接影响到热装率的提高,希望对这一问题进行研究。
参 考 文 献
1 范小宁.分钢机构设备的改造[J].新疆钢铁,2002,(1):30-31.
?综合信息?
中国不锈钢厂近年新安装的连铸机
太钢上钢一厂上钢五厂铸机型式DANIE LI S MS DANIE LI 铸机流数1流板坯/4流方坯1流板坯3流方坯钢包容量,t75/80120/13560中间包容量,t25～3026.216.3铸机半径,m88.6369
铸坯尺寸,mm 板坯180～220×900～1320
方坯175×215～220×220
180～200×750～1600160×160
最大浇注速度,m/min板坯1.2 方坯1.5 1.5 2.5浇注钢种不锈钢/特殊钢不锈钢不锈钢/特殊钢设计产量,万t657230
投产日期,a200320042003
(本刊摘编)
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