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创新工艺 优化装备 实现产能最大化
信息来源:世界金属导报2016-09-13B04      时间:2016-09-13 08:21:49

 

新万鑫(福建)精密薄板有限公司(简称新万鑫公司)创建于2005年,坐落于福建省莆田市仙游县,是一家以电工钢、精密薄板、高频焊管等金属制品为主导产品,集科研、生产、销售于一体的综合性工业企业。2015年产能从设计1万吨,上升到年产30Q120、27Q110等规格取向电工钢2万余吨,2016年上半年产量达1.3万吨,同比增长12%,30Q120牌号命中率95%以上。实现产能和质量再创新高。

1资源整合,优化投资

新万鑫公司成立之初,主要业务为精密薄板和高频焊管。早在2002年,公司董事会敏锐捕捉到市场行情变化,为谋求公司转型,决定进入取向电工钢生产领域。在一座以古典红木家具、工艺品等轻工业产业闻名的城市,周围无原料来源,也没有成熟和规模化的电工钢消费市场,如何进行生产经营?值得认真研究。另外,根据国内已有的取向电工钢项目标配投资,要建一条3-5万吨取向电工钢的生产线,至少需要5亿元以上资金,这对民企来讲,是很难承受的。最终研究讨论决定先上1万吨

取向电工钢的生产线,投资相对少一些。为此,公司开始与太钢、安阳钢铁等国有大型企业建立战略合作关系,利用国有大型企业已有的装备,实现取向电工钢产业的资源整合,并明确了投资的内容。2002-2009年,公司先后与北京科技大学、武汉科技大学、东北大学等多所高等院校建立了产学研合作,将国内一流的智慧引入到取向电工钢生产领域。项目立项后,公司先后考察了国内多家森吉米尔轧机设计制造企业、连续脱碳退火生产线制造企业,并进行了多次技术沟通和交流,并提出设计意见。2009年公司硅钢项目组成立,并动工建设,2011年建成试产。随着市场对取向电工钢的需求不断增大,年产1万吨已明显无法满足市场需求。

2优化轧钢工艺,减少断带,改善板形

新万鑫公司自投产以来,一直面临着轧机断带率居高不下的情况。由于新万鑫公司所采用的轧机为650二十辊轧机,一般取向电工钢(CGO)的冷轧坯料供货宽度通常在1300mm左右,对于650二十辊轧机在冷轧之前需对坯料进行分剪。由于坯料普遍存在中间厚、两边薄的现象,在分剪之后就形成一边厚一边薄的楔形板。楔形板给冷轧板形质量的提升带来很大困难。在楔形板的轧制过程中,会出现板带跑偏,造成一中间锥度调整不到位问题,进而导致轧制板形质量问题,严重地造成断带率增高。

2.1现状分析

2.1.1坯料分剪后厚度偏差状况

一般取向电工钢(CGO)坯料厚度为2.3mm,宽度为1300mm。将坯料由中间分剪,定义轧机进料工作侧偏厚的板带为A卷,反之工作侧偏薄的板带为B卷。在带钢工作侧与传动侧边部随机选取五个位置测量板带厚度,数据测量结果显示:坯料切分后楔形板厚度差在0.04-0.07mm范围内,符合热轧坯料供货标准(表1)。

2.1.2轧制过程中板带偏移量及趋势

以轧钢出口导向辊的长度850mm为基准,取坯料宽度为650mm,按标准轧制工艺进行实验。在轧钢出口工作侧按轧钢四个道次分别测量带钢边部与导向辊边部的距离,分别定义为S1、S2、S3、S4,此四项数据的差值即可反映楔形板在轧制过程中的偏移量。经实验轧制,得出的板带偏移量数据见表2。

实验结果表明,轧制第一道次轧制中心线偏移量很小(±0.5mm内),以后轧制道次中板带轧制中心偏移量逐渐增大,最大偏移量达8-9mm。

如:A卷在轧制过程中板带向着工作侧偏移,B卷在轧制过程中板带向着传动侧偏移,即板带在轧制过程中会向着板带厚的一侧进行偏移,A卷总偏移量达8.2mm,B卷偏移量达6.2mm。

2.1.3 板形调整

1)板形调整机构

650二十辊轧机板形调整机构包括一端带锥度的一中间辊(1st)横向调整机构和ASU凸度径向调整机构。带钢轧制过程中发现板形不良时,可利用这两个调整机构进行在线调节。

2)正常生产ASU齿条和1st调整情况

在实验轧制过程中,调整工通过手感(敲棒)对各道次钢卷板形进行调整正常后,各

ASU齿条位置及一中间辊数(1st)值数据整理见表3。

2.1.4结果分析

结果表明, ASU齿条对轧辊辊缝形状进行微量调整,楔形板可通过人工对其板形进行调整。但一中间辊因楔形板带钢轧制中心偏移,其调整范围达到了横向位移的极限而影响人工板形调整。

2.2对策方案

根据轧制原理,带钢对正轧制中心线生产时,轧制力在轧辊长度方向最终是通过支撑辊装置的轴承座传递给机架的,机架承受的弯曲力矩,从机架边缘到中心是连续加大的,中心部位力矩最大。

对于楔形板发生偏移后,板带各位置的受力分布发生变化,最大力矩位置向薄侧偏移,厚侧受力减小,而薄侧受力增加。受力分布的变化导致厚侧延展不足,而薄侧延展加大,反映到板形上则表现为厚侧偏紧而薄侧偏松。为此提出的对策方案的关键点是通过调整一中间辊磨削锥度来应对板带的偏移。具体对策方案见表4。A、B卷一中间辊锥度磨削数据见表5。一中间辊按照以上数据磨削后进行轧制实验,各道次钢卷板形调整正常后各齿条位置及一中间辊数值数据整理结果见表6。

实验结果显示,按对策方案将一中间辊锥度值进行调整以后,楔形板在轧制过程中,一中间辊的调整范围较之前有明显优化,不再出现一中间辊一侧调整范围受到极限值的限制,板形调整效果明显提高,断带率也明显下降。

3改造瓶颈机组,全面提升产能

3.1设备改造

公司的1#线脱碳机组原带钢运行工艺速度设计为8m/ min,年产能为1万吨。经过技术工艺改进及设备技术改造,2014年速度可达13.5m/ min,年产能最高可达1.8万吨。通过现场分析650二十辊轧机目前Ⅰ、Ⅱ轧实际轧制能力总计可达3.9万吨,产成品约1.75万吨。但通过外购Ⅰ轧冷轧坯料,可弥补轧制产能的不足;2#氧化镁生产机组、

3#热拉伸涂层机组受到1#脱碳机组工序产能的制约,产能速度被迫限制在28-33m/min运行,而实际速度经过前期设备技术改造最高已达到44m/ min;1#脱碳机组改造退火炉工艺加热段温度850-860℃,均热段温度810-850℃,参照取向硅钢同行业的连续脱碳退火工艺,其工艺速度最高为13.5m/min。在保证现有脱碳效率的情况下,若延长9m加热炉,理论上可提高工艺速度1.8m/min(即工艺速度可达到15.3m/min),年生产能力可提高2000吨以上。

3.2公司领导挂帅

2014年四季度,董事长亲自挂帅,多次组织公司工程部、设计部、硅钢厂至上而下共同研讨和论证,拟定技改后设备满足以下设计要求。

1)制作9m长加热炉(总重量约23吨):炉体为钢结构,内衬为耐火纤维和耐火砖,炉口设计为拱门;现有退火炉加热段将其中前部的4m预热段与新增加的9m加热炉合并为13m一同设计成两段加热炉,而后段维持现状不变;新加热炉炉内底部设计为电阻带加热,炉内顶部增加12个电辐射管加热;原加热段电阻带由于功率大、尺寸设计不合理,使电阻带的表面负荷超过国标要求很多,经常发生电阻带熔溶、断裂的情况,所以本次技改重新计算电阻带尺寸和功率;将加热炉加热分配的电系统改造为两段控制。这样可保证退火炉温度能够达到产线提速后的工艺要求。

2)在前立式活套到厂房柱子之间的3.15m处,可将三辊测张辊和S辊上下布置移位到此,通过增加两个转向辊保证将带钢传送。其设计现有的S辊转向不变,将传动侧装置转向到操作侧,保证带钢稳定运行。同时,利用原干燥段的温度控制系统作为新增加热炉第一段电阻带控制系统,但重新敷设动力电缆和利用原炉头加热段的温度控制系统作为新增加热炉第一段辐射管控制系统,原炉头加热段电缆延长接至第一段辐射管上。

3)由于第一段电阻带和辐射管共用一个温度信号,所以输出控制信号也是由一个信号经信号分配器后变为两个信号再输入至各自的调功器,使其同时启动、同时停止。另外再增加两套温度控制系统,分别控制新增加热炉第二段电阻带和第二段辐射管,控制过程和第一段类似。

4)由于新增两段炉需要四台调功器,而现场原干燥炉调功器已拆至它处使用,只有原炉头加热段的调功器可用,这样需要再增加3台调功器(约2万元)。利用现场现有材料,组装3台调功器,经调试、试用,完全符合控制要求。

5)制作两个平衡吊架,用一辆汽车吊(75吨)和一台天车(10吨)配合吊装。在1#线机组技改后炉尾通过增加风机等措施来改善提速后带钢冷却问题。

3.3设备验收

脱碳设备技改完成后,开始对1#线设备达产达效验收。

1)设备试车验收

单体试车:2015年3月26日下午开始对2#张紧机、前活套转向辊、EPC液压站及新炉炉底辊的单机试运行,试运行过程各设备运行良好,未发现有任何的缺陷和故障。

冷负荷联动试车:3月26日下午20:00用调整材对前活套及炉内穿带,之后分别接上三卷不同卷号的一轧料(0.635mm)连续两个班进行冷负荷联动运行,速度范围在7-18m/min,未发现钢板在前活套和炉内有较大的偏板。

封炉送电升温:3月27日白班,经封堵人孔→炉体各焊接处和人孔的捡漏→前活套及炉子平台卫生的清理、清扫后于中班19:00起退火炉各工艺段按技术质量部门下达的脱碳工艺要求升温。

28日中班19时各工艺均达到脱碳要求,上硅钢卷进行脱碳生产,起步速度为12m/ min,开始进入热负荷调试验收阶段,截止目前设备未发现有偏板的现象。

2)工艺调试验收

改造后,对试样厚度≤0.65mm的脱碳数据进行统计分析,分析结果见表7。结果表明,设备改造后,脱碳效果正常。

4优化加热工艺,保证品质,降低成本

4.1工艺研究

氧化镁生产线主要用于带钢的清洗、回复退火和氧化镁涂层。国内对氧化镁生产线回复退火的研究还较少,回复退火对取向硅钢质量的影响程度

也不明晰。公司氧化镁退火线原采用500-600℃×2min的回复退火工艺。为优化退火工艺,进行了多次实验,实验结果发现(表8),均一段设定450℃,均二段设定520℃,不仅可节约电耗,而且可得到良好的底层质量。采用新工艺后炉子实际温度见表9。

4.2生产验证

1)表面质量情况

从2014年5-8月,公司采用均一段设定450℃,均二段设定520℃,其余的加热段,均三至均七段都关闭的技术工艺,共生产成品6400吨,表面质量的级别率见表10。

2)在氧化镁涂层线钢带加热过程中,本工艺的吨钢消耗与常用工艺吨钢消耗进行对比,对比结果列于表11。

本工艺钢带在450-550℃温度范围内停留时间30-45s所形成的双面氧化层厚度大约为4μm,可满足氧化镁单面涂布量4.5-6g/m2在形成硅酸镁底层时所需的2FeO·SiO2量。而且,用30-45s代替常用的75s,成品表面总良好率可达98%。在氧化镁涂层线的加热环节,吨钢可节约成本40元。对年产2万吨普通取向电工钢厂,每年可降成本80万元。

5立足未来,进军HiB钢高端市场

根据国家节能减排的战略规划,未来将逐步淘汰S9、S11型变压器,鼓励和支持S13、S14型变压器。与S11型变压器相比,S13、S14型变压器空载损耗降低了20%-45%,空载电流降低了80%,运行时噪音水平降低7-10dB,运行费用下降30%。此外还具有节省硅钢片20%,铜2%-3%的优点。S13型变压器要求取向电工钢牌号为23QG085、20QG080,而普通取向电工钢(CGO)能达到的牌号为27QG110、30QG120,经激光刻痕后最佳为30QG100,还无法满足S13、S14型变压器的生产制造要求。为此,2014年新万鑫公司投资7.6亿元,征地400亩,推出冷轧高磁感取向电工钢迁建及技改项目,已入驻仙港工业园区。随后又引进了多名专业技术人才,专门成立了HiB钢技改设计部。设计部成立以来,不断与来自德国、韩国、日本、俄罗斯及国内知名装备生产企业进行技术交流,充分吸收了来自国内外方方面面的相关知识,掌握了脱碳、渗氮、温度、速度、炉压、气氛、露点等技术和经验,在这些经验的基础上,目前新万鑫公司已成功完成了高磁感取向电工钢生产线的设计。未来,新万鑫公司定将迎来新的曙光。

(张维林 蔡伟)

 

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