青拓中小型材特鋼生產線的新工藝和新技術應用

袁少平

(青山鋼鐵青拓集團有限公司，福建 寧德 352000)

青拓集團擁有20余年專業生產鎳鐵合金歷史，主要從事鎳鐵合金冶煉生產加工及經營銷售的集團公司，為了提高鎳鐵合金國際競爭力，以寧德市福安為國內發展重點，加大投資，堅定不移地做大做強鎳鐵合金事業。青山鋼鐵旗下青拓集團-福建青拓實業股份有限公司，新建集鎳鉻鐵、精煉、連鑄、熱裝熱送連軋為一體的短流程不銹鋼生產基地。配套年產50萬噸鎳鉻鐵合金項目，90萬噸特鋼新材料冶煉項目，2條不銹鋼特鋼高速全連軋線材生產線和1條不銹鋼特鋼中小型材全連軋生產線。軋線于2018年09月正式熱負荷試車生產。鎳鉻鐵合金冶煉采用“制塊機—還原爐”工藝，包括制塊機——預還原、全封閉還原爐熔煉（粗煉）完成液態鐵合金成分和溫度的調整，最終變成鎳鉻鐵合金。主要設備有：1個制塊機、1個580m3還原爐及相應配套設施。年產90萬噸特鋼新材料冶煉生產系統，主要設備有：1臺180m2燒結機、1座1200m3高爐、2臺100t合金熔化爐、2臺100tAOD爐、1臺100tLF爐、2臺100tVOD爐、1臺1機1流板坯連鑄機、1臺1機8流方坯連鑄機、2座脫磷站、1座600t/d活性石灰豎窯，同步配套建設煤粉噴吹系統、除塵系統、余壓發電系統以及公輔設施等。

本文重點介紹中小型材特鋼軋鋼生產線的新工藝、新技術。生產線的工藝設計、裝備配置代表了當前國際先進工藝水平，是國內首條專業化生產不銹鋼角鋼、槽鋼的連鑄連軋工藝型材生產線，其生產的產品規格覆蓋范圍廣，成品規格涵蓋將近30個品種，軋制工藝復雜，生產組織跨度大，在國內尚屬首例。可根據市場銷售訂單量靈活更換產品系列，提高市場競爭力及盈利能力。其生產的不銹鋼、特鋼的角鋼、槽鋼產品也將走在國內市場的前沿，版主開發典型節鎳鋼種304D[1]系列型材將成為國內代龍頭表品牌。

中小型材特鋼生產線設計規模為年產70萬噸。產品規格：φ25～ 90mm圓鋼；3#～12.5#角 鋼；5#～16a槽 鋼；20～40mm六角鋼。

主要代表鋼種牌號：400系不銹鋼430、410；300系代表鋼號 ：304D、304、316、321；200系代表鋼號 ：201、D665等。

1 型材軋制工藝流程

1.1 生產工藝簡述

熱送工藝：連鑄坯輸送輥道將合格的連鑄坯熱送至鋼坯提升機，經提升機提升至加熱爐上料輥道進行輸送，進入加熱爐進行加熱補嘗。冷送工藝：冷坯經液壓步進式冷坯上料臺架輸送至加熱爐上料輥道，經上料輥道，進入加熱爐進行加熱。

加熱爐為側進側出的步進式加熱爐。根據鋼種要求，連鑄坯被加熱到1150～1250℃，經輥道出爐，進入粗軋機組進行軋制。出爐輥道處設廢坯剔除臺架，加熱不合格的鋼坯經臺架剔除后，經吊車吊至過跨臺車，返回原料跨，待處理。

角鋼、槽鋼生產工藝簡述：

粗軋機組由四架Φ750軋機和兩架Φ650組成，均為高剛度短應力線軋機，平、立交替布置。軋件經粗軋機組軋制后，軋成Φ90mm中間坯。并由1#飛剪切去頭部，粗軋后采用脫頭軋制。

粗軋機組軋制后的軋件經中間保溫輥道送入一中軋機組軋制。一中軋機組由一架Φ650mm和五架Φ550mm軋機組成，平、立交替布置，經該機組根據不同成品要求軋出不同規格的方或六角或橢圓等中間坯，經2#飛剪切頭后進入二中軋機組進行軋制。

二中軋機組由六架Φ450mm平輥軋機組成，軋件經該機組軋制六道次后經3#飛剪切頭后進入精軋機組軋制。

精軋機組由四架Φ350mm平輥軋機組成，軋件經該機組軋制2～4道次軋出型鋼成品。

軋后的型鋼經倍尺剪分段后上步進式冷床上冷卻，小規格角鋼按照矯直機及固定剪的剪切要求成組，經剪定尺的小規格角鋼經1#過跨臺架過跨，由過跨臺架輸出輥道輸送至檢查碼垛臺架，經輸出輥道輸送至打捆機進行打捆、稱重、收集、入庫等。

大規格的角鋼及槽鋼，經冷床輸出輥道成組輸送至編組臺架，根據冷鋸的鋸切能力編組后，經編組臺架輸出輥道運送至冷鋸區，由定尺機配合，進行鋸切定尺。切定尺的成品型鋼經2#、3#過跨臺架過跨，經過跨臺架輸出輥道輸送至檢查碼垛臺架，由碼垛機進行碼垛后，經輸出輥道輸送至打捆機進行打捆、稱重、收集入庫等操作。

1.2 工藝流程簡圖

圖1 生產工藝流程簡圖

2 車間平面布置

車間主廠房由原料跨、主軋跨、軋輥間、成品跨等組成。各跨間具體布置參數：

2.1 加熱爐跨

跨度為24m，總長49m，軌面標高+14m，跨內設16t單梁橋式吊車2臺，A5工作制，用于加熱爐的檢修。

2.2 主軋跨軋線主要設備均布置在跨內的+5.00m平臺上

主軋跨跨度36m，長399m，柱間距為12m、15m、18m，軌面標高+14m，跨內設25/5t吊鉤橋式吊車兩臺、10t吊鉤橋式吊車一臺，A5工作制，用于軋線設備檢修。操作平臺標高為+5.00m，跨間地坪標高為±0.0m。

2.3 軋輥機修間

跨度為18m，長207m，跨內設25/5t吊鉤橋式吊車，10t吊鉤橋式地面操作吊車、10t吊鉤橋式吊車各一臺，用于軋線檢修設備的吊運?？鐑鹊仄簶烁邽椤?.00m。

2.4 成品跨

跨度為30m，長375m，軌面標高+12m，跨內設20t吊鉤橋式吊車三臺臺，A6工作制，用于成品吊運，跨內地坪標高為±0.00。

2.5 主電室毗鄰車間主軋跨布置。

型鋼軋鋼生產線工藝設備布置簡圖如下：

圖2 型鋼軋鋼生產線布置簡圖

3 車間裝備水平

（1）連鑄熱裝熱送全線連軋工藝

（2）車間采用高架布置，加熱爐和軋線大部分設備布置在車間內標高為+5.0m的混凝土平臺上。這種布置地下工作量小，便于設備、管線、電氣橋架等的布置、管理和維護。

（3）加熱爐采用側裝側出蓄熱步進梁式、分布式換向系統、蜂窩體式高效蓄熱式燒嘴，集西門子工業微機和PLC自動燃燒控制系統，具有生產操作靈活，鋼坯加熱溫度均勻，氧化燒損少和節能等優點。

（4）全線22架軋機。其中粗軋機組為6架，軋機為φ750mm×4+φ650mm×2，平-立交替布置；一中軋機組6架，軋機為φ650mm×1+φ550×5，平-立交替布置；二中軋機組6架，軋機為φ450×6，全平布置；精軋機組4架，軋機為φ450×1+φ350×3，全平，均由交流電機單獨傳動。全線軋機均選用DANIELI式短應力線軋機，其優點是：

——軋機的應力線短、剛性好、軋件的尺寸精度高；

——實現了對稱調整，輥縫調整相對軋線對稱，保證了軋制線固定，從而使得導位裝置的調整、安裝、維護都很方便，減少了操作事故和工藝事故，提高了成材率和作業率；

——沒有傳統的軋機牌坊，設備重量輕，軋機占地小，布置緊湊；

建立營養管理制度，組建了決策層、實施層、保障層的三階梯營養管理架構。科主任及護士長擔任決策層，主要承擔科室之間的溝通協調工作；科室醫生及護理人員組成實施層，在患者入院24小時內完成營養風險的篩查；膳食營養、康復科及護理部的人員組成保障層。

——機架整體更換，孔型和導衛在軋輥間進行預調整，在線調整少，軋機的效率高；

（5）飛剪

由于型鋼軋制中間料剪切斷面較大且有異形斷面，全線設置了三臺啟停工作制的曲柄連桿式飛剪，保證軋件的頭尾剪切質量，并保證在事故狀態下有效碎斷及倍尺功能。4號飛剪為高速倍尺剪，保證小規格軋件的優化剪切。

（6）冷床

選用結構形式合理的120m×14.5m步進齒條式冷床，輸出側酸套水霧冷卻功能，保證大規格軋件在冷床上均勻冷卻。

（7）矯剪聯合線

引進意大利達涅利DANIELI多線矯直機Multistrand Straightening machines對于小規格角鋼采用矯剪聯合線對其進行成組矯直后同步定尺剪切。保證成品的端部質量及生產效率。填補了國內中小型連續多線矯直作業生產線技術空白。矯直機系統是影響多品種小型型鋼生產線產量一個至關重要的因素。如小型型鋼下冷床后能對多根軋件同時在線長尺矯直，是一種比較好的生產方式，可以與軋制節奏匹配，提高產量。但是這種多線矯直機我國還未國產化，所以我國的小型型鋼生產線多采用國產的單線矯直機，對長尺軋件單根矯直。雖然目前國產單線矯直機的矯直速率有所提高，矯直較小規格的小型型鋼（如4#角鋼）時，可以達到6m/s的矯直速率，但與多線矯直機相比，單線矯直還是很大程度上限制了產線的小時產量[2]。

圖3 型鋼軋鋼生產線布置簡圖

（8）編組臺架

將經過矯直的型鋼及沒有經過矯直的圓鋼進行編組成排，便于冷鋸對軋件進行成排鋸切。使冷床輸出能力翻倍，達到連續輸出的目的。編組臺架名義尺寸：108m×6m

（9）冷鋸

對于大規格的角鋼、全部規格的槽鋼及全部規格的圓鋼，采用冷鋸進行定尺鋸切，選用三臺冷鋸，其中一臺為固定鋸，另外兩臺為移動鋸，可根據尺寸要求移動。選用的鋸片為合金齒鋸，有效保證鋸切效率及鋸切后型材端部質量。鋸片直徑：Φ1600mm，鋸片圓周速度：80～100m/s，鋸片前進速度：Max.0～130mm/s。

（10）碼垛臺架

由于本工程生產鋼種的特殊性，不銹鋼等部分特鋼產品不具有磁性，無法實現全部自動化電磁吸附碼垛成捆[3]。結合車間生產規格系列多、設計產能較大等特點，本工程選用雙翻轉式全自動電磁型鋼碼垛機×2+半自動化機械人工碼垛機×4，以適應型鋼連軋節奏和產品規格的多樣化，完成對型鋼的碼垛及打包，實現對不同型鋼的碼垛要求。

4 工藝技術特點

4.1 軋制能力及孔型計算

以角鋼3#、5#、8#、10#孔型系統為例，對應鋼坯尺寸（mm）180×180×8500，各機架布置型式及軋制能力計算如下表：

表1 不銹鋼角鋼孔型系統圖及軋制能力計算

4.2 Multistrand straightener多線矯直機技術

引進意大利DANIELI設備，位于冷床出口側，用于在線成排軋件如角鋼、槽鋼等矯直。

結構特點：牌坊式雙支撐，十輥多線矯直。上輥驅動、下輥為惰輥。可用移動托架進行十組矯直輥同步一次整體更換，大大提高換輥作業效率。上排輥可實現機械液壓齒輪馬達垂直調整。下排輥可實現機械液壓軸向調整。

圖4 多線矯直機換輥布置

表2 角鋼矯直機能力校核

表3 槽鋼矯直機能力校核

5 結束語

我國不銹鋼型材業市場雛形初現，我國不銹鋼型材制造業10年前產量甚微，沒有專業化生產工廠，只有個別的中小鋼廠或普通（黑）民營私人生產企業配備不銹鋼型材生產設備，以橫列式機組、二輥、三輥可逆式軋機等落后生產設備為主，為機械、航空、化工等提供工業用角鋼、槽鋼、方鋼等不銹鋼型材，生產基地主要集中在長三角與珠三鋼一帶經濟發達地區。國內目前專業化生產不銹鋼角鋼與槽鋼的中大型企業屈指可數，在長三角一帶有部分民營企業用半連軋生產線及落后的軋機設備在小批量訂單式代加工生產為主。據鋼狗網不完全統計，從國內的市場格局看，目前，我國不銹鋼角鋼、槽鋼、六角鋼生產集中在江蘇興化戴南。其中以泰州市大明不銹鋼有限公司、江蘇宏誠不銹鋼制品有限公司、興化市兆馳機械科技有限公司軋制代加工為主。本生產線的工藝設計、裝備配置代表了當前國際先進工藝水平，其規劃及生產的不銹鋼角鋼、槽鋼產品也將以標準產品在國內市場推廣，代替目前市場上的三無產品。