Φ300 mm棒材机组设备扩容后工艺优化

王晓燕 靳 熙 杜永军

(安阳钢铁股份有限公司)

0 前言

随着钢铁行业棒材连轧技术快速发展，自动化程度越来越高，同时市场竞争日趋激烈，本着节约资源、降低成本和效益最大化的原则，安钢第一轧钢厂为进一步挖掘棒材半连轧机组工艺潜力，加快新技术更新换代应用步伐，对Φ300 mm棒材半连轧机组现有生产工艺进行分析研究，通过均衡优化加热、轧制等工艺参数，解决现场瓶颈问题，机组产能得到进一步提升，减少了金属消耗和能源消耗，取得了良好的效果。

1 工艺概况

安钢Φ300 mm棒材机组是一条50年代末期建成并投产的横列式棒材机组。近年来，多次进行技改革新、深挖潜力，尤其是2003年实施大修改造后，采用半连续式布置，工艺布局为：1×Φ500 mm/7×Φ400 mm/3×Φ320 mm，加热设备为端进端出连续推钢式加热炉，设计加热能力为70 t/h，炉子有效尺寸为22.62 m ×6.38 m。生产规格为：Φ20 mm ～Φ32 mm，改造后年产达到60万。Φ300 mm机组生产工艺流程如图1所示。

图1 Φ300 mm机组工艺流程

近几年通过逐步对主机进行扩容(扩容前后对比见表1)，进行提速增产，目前年产达到90余万吨。

2 存在问题

2.1 设备能力使用不均衡

主机扩容后2#、3#主机功率富裕量大，随着成品速度的提升，转速过高在Ф22 mm规格表现的更加突出，而且由于整体规格的增大，生产Ф25 mm规格时1#飞剪的最大剪切速度已经超过额定速度0.7 m/s;4#孔型在大规格轧制时呈立椭圆，头部变形不好控制，容易带耳子，造成成品缺陷。

表1 Φ300 mm棒材机组部分主机扩容后对比

2.2 加热炉能力不足

原加热炉设计能力为70 t/h，目前小时产量最高已达到130 t/h，已接近设计能力近一倍，加热能力严重不足，在现行的工艺制度下钢坯加热温度无法保证，待温时间增加，严重制约机组产能进一步发挥。同时加热温度越高，燃料消耗也越高［1］。

3 改进措施

3.1 确定优化方案

打破原有设计理念，采取反向思维，不按照工艺设计规格来要求设备匹配，而是按照现有设备能力重新设计轧制参数，通过优化料型、改进孔型系统，使延伸系数和设备能力高度匹配。依据电机特性，使正常生产中达到Ф500 mm轧机和1～4架按额定功率的85%、5～7架按额定功率的75%、8～10架按按额定功率的80%作为优化设计的目标，使电器设备达到最节能的工作状态。优化后增大Φ25 mm～Φ32 mm规格4#轧机出口料型断面，降低1#飞剪剪切速度，使精轧机组道次变形量和总延伸系数增大。

3.2 优化工艺参数

按照方案中设定的电机功率优化目标，现场收集大生产实践数据，分析设备薄弱环节，根据温度控制制度和设备能力进行对轧制工艺参数重新设计优化，均衡各架次延伸率，制定新的料型标准进行大生产试验，最终确定最优化的工艺标准，纳入工艺图表实施。

3.3 优化设计关键架次孔型系统

设计2#出口扭转导卫、对9#出口导卫进行加高设计、成品进口双道设计、其他个架次导板及出口卫管进行设计，修改Ф22 mm、Ф25 mm横肋加工标准，重新设计4#孔型系统，改进前后4#孔型系统如图2所示。

3.4 优化加热制度

根据重新设计优化的工艺参数，结合设备能力的匹配度，对加热炉温度控制制度进行优化。实践表明，同一加热炉加热温度越低，加热能力越高［2］。因此可以采取降低轧制温度的措施，提高加热炉加热能力，满足生产需求。

图2 改进前后4#孔型系统示意图

4 实施效果

1)设备负荷得到均衡分布，解决了设备制约生产工艺发挥的瓶颈环节。优化前后关键架次主电机平均负荷率对比见表2。

表2 优化前后关键架次主电机平均负荷率对比

2)产能进一步得到提高。2011年带肋钢筋完成产量 88.5 万 t，平均班产 893.82 t，较实施前的(2009年实际完成70.86万 t、平均班产872.03 t)产量提升2.16万t(全年生产带肋钢筋990.55个班次，班产提高 21.79 t)。

3)加热温度降低，氧化烧损和煤耗降低，节约了金属消耗和能源。根据轧机负荷对加热温度进行控制，每次下降10℃，最终开轧温度控制在1050℃和1070℃之间，轧制温度降低100℃左右。2011年煤气单耗114.62 m3/t，氧化烧损0.56%，较实施前(2009 年实际完成 124.5 m3/t、0.87%)，煤气单耗降低了9.88 m3/t，氧化烧损降低了0.31%。

5 结语

安钢Φ300 mm半连轧棒材机组结合各架次设备能力，系统考虑，反向思维，通过优化孔型系统和加热炉温度制度，均衡轧制工艺参数，在较小的投资基础上，实现了生产工艺和设备能力系统上的完全匹配，进一步挖掘了工艺潜力，解决了现场瓶颈问题，机组产能得到进一步提升，减少了金属消耗和能源消耗，对同类型机组设备扩容后的工艺改进具有一定的借鉴意义。

［1］ 陆钟武.火焰炉.北京：冶金工业出版社，1994：142-144.

［2］ 刘文，王兴珍.轧钢生产基础知识问答.北京：冶金工业出版社，2003：239-268.