安鋼2800 mm中厚板機組提高成材率的實踐

盧瑜玲 程永固 王景 王冠

(安陽鋼鐵股份有限公司)

0 前言

成材率的高低直接影響到企業的經濟效益，對于年產100萬噸的中厚板生產線，如成材率提高1%，每年即可多創效益1000萬元以上。因此，提高成材率是鋼鐵工業節約原料和能源、降低生產成本、增強企業競爭力的重要措施之一。安鋼2800 mm中板生產線2011年全年累計成材率為91.3%，與國內同類型企業相比，排名第8位，結合機組實際，認為成材率存在優化提高的空間。2012年，為了進一步挖掘安鋼2800 mm中板機組的潛力，降低生產成本，提高經濟效益，下面筆者就提高中板機組成材率技術攻關中各個工序實施及改進情況進行了介紹，為同類型機組提高成材率形成了良好的借鑒。

1 主要工藝設備及技術參數

安鋼2800 mm中板生產線軋制設備為雙機架四輥可逆式軋機，允許最大軋制力50000 kN，最大軋制力矩2×1720 kN·m，軋機剛度8360 kN/mm，軋制速度0～ ±(2.36 ～5.65)m/s，電動壓下速度0 ～20/30(返回)mm/s，壓下電機功率2×186 kW、轉數435/1100 r.p.m。剪切鋼板雙邊的設備為圓盤剪，剪切鋼板規格(6～25)mm×(1600～2600)mm×(4000～21500)mm、最大強度極限800 N/mm2，剪切速度0.4 m/s～0.8 m/s，切邊寬度小于75 mm，對中鋼板最大重量 7.36 t。

2 成材率的影響因素分析

所謂成材率，其含義是指投入一定數量的原料(鋼錠、連鑄坯)所生產出合格鋼材的多少［1］。就統計概念來講，它是所獲合格品量與所耗原料量的百分比。成材率的高低主要取決于生產中不合格品的控制，產生的軋制廢品，以及氧化燒損、切損是影響成材率指標的主要因素。就安鋼2800 mm生產線而言，廢品率控制在0.02%以下，已處于較高水平;優化坯料設計，優化加熱、軋制、剪切工藝，減少坯料的原始投入，降低燒損及切損，提高中厚板的負差貢獻，應是提高成材率指標的主要途徑。

2.1 坯料

坯料存在原始質量缺陷，定尺板坯料設計富余量過大，都會不利于成材率指標。該廠對一定時間段內板坯原料場地存放的坯料進行檢查，發現存在缺陷的坯料比例為33.99%，其中渣瘤缺陷坯，占12.06%;毛刺缺陷坯占3.95%;切割斷面不齊缺陷坯，占17.98%。坯料頭尾缺陷的存在，原始缺陷遺傳到成品鋼板，造成精整被迫多切，定尺板軋成率受影響，同時也影響了成材率指標。

2.2 氧化燒損

板坯在爐時間過長，會增加氧化燒損，需要提高加熱制度對現場操作的指導性;由于個別計劃安排的不合理，坯料的規格不同，致使薄板坯在爐時間過長，增加了氧化燒損;雙爐或三爐生產時，支數較多的爐批連續出鋼，造成支數較少的批號在爐時間過長，增加了氧化燒損;煤氣質量不穩定帶來的溫度波動，增加了氧化燒損。2011年該廠加熱爐平均燒損率 1.0%，最高達到 1.2%。

2.3 厚度控制精度

由于粗軋機工作輥只有平輥、+0.20 mm兩種輥型，精軋機有0.00 mm、+0.08 mm、+0.20 mm 三種輥型，當生產計劃規格變化頻繁時，雙機架輥型的相互匹配直接影響到鋼板的平直度及同板差。2011年對產品厚度抽查，中板產品的縱向同板差達到0.30 mm以內的抽查比例 64%，同批號異板差0.15 mm以上的抽查比例達47%。

2.4 剪切工序

中厚板軋制，頭尾易發生舌頭、魚尾、結疤等缺陷，精整成品剪切主要是人工辨識切除頭尾缺陷，有一定的隨意性，切損現象偏高導致成材率偏低;此外，偶發鐮刀彎板，也增加了圓盤剪切邊的切損。

3 軋制過程的控制措施

針對影響成材率的主要影響因素，采取措施是：加強坯料質量的控制，優化坯料設計，降低對成材率指標的影響;優化輥型配置，降低厚度控制難度，提高負差對指標的貢獻;優化加熱工序裝鋼模式，降低氧化燒損;在剪切過程中，實施設備改進，優化操作過程，最終有效提升成材率。

3.1 優化坯料設計

加強坯料質量檢查，對坯料切割渣瘤、毛刺、坯料斷面缺陷進行人工清理，防止坯料缺陷遺傳到成品鋼板上形成結疤缺陷造成的切損;提高坯料分切質量，斷面減少切割錯茬，有效的避免了成品斜尖、燕尾缺陷，為減少切頭尾量創造了條件。進行人工清理邊角缺陷，入爐前坯料質量缺陷比例控制在10%以下，在此基礎上對部分板坯進行設計優化，使坯料選型更加精確合理，減少了坯料重量的原始投入，在兼顧軋成率的同時，提高了成材率(見表1)。減少不合格坯料，優化坯料設計，從源頭上減少了坯料原因造成的金屬損失。

表1 坯料優化對成材率的影響

3.2 降低氧化燒損

降低氧化燒損的措施主要是優化加熱工藝。加熱工藝對氧化燒損程度的決定因素包括板坯的加熱溫度和板坯的在爐時間。嚴格執行6道(4道)裝鋼生產模式，采用6道裝鋼的生產模式，既解決了從一座爐內連續出鋼支數太多和爐頭吸冷風等造成的溫度波動，有效地解決了出鋼過程中坯料溫度波動的問題，提高了板坯的加熱質量，有利于保持均衡生產［2］。同時，縮小加熱爐工藝參數的控制范圍，明確目標工藝參數，降低了板坯的在爐時間。工藝參數目標值為“工藝技術規程上限減25℃”，例如：低合金不含鈮加熱溫度≥8 mm的現有加熱工藝是1150℃ ～1250℃，細化為1225±25℃，提高加熱工藝波動控制力度，杜絕了工藝大范圍波動，提高了板坯加熱質量，減少了待溫、事故停車，避免了部分板坯被迫延長在爐時間的現象，降低了氧化燒損。

3.3 提高厚度控制精度

提高厚度控制精度，有利于實現負偏差軋制，它是提高中厚板成材率的一個有效途徑。負偏差軋制是針對按理論重量交貨的鋼材品種，根據標準規定的尺寸允許偏差，在軋制中按負偏差允許值控制，使成品鋼材的實際尺寸符合標準規定的要求，但又小于名義尺寸。采用有效的方法，在高精度的設備控制能力下，實現負偏差軋制是企業增加收益的好方法。負偏差也不是越大越好，必須與軋制的實際厚度精度控制水平相匹配，必須兼顧生產難度，如果為了獲得較大的負偏差收益而超越用戶要求，就會使不合格品量上升，給企業和用戶造成不必要的損失。厚度控制精度越高，負偏差軋制的對成材率的貢獻越大。

影響厚度控制精度的因素主要是軋制力的波動，軋件溫度、寬度，軋輥熱膨脹、磨損、偏心運轉程度，軋機機架的剛性都會造成軋制力波動。由于不可避免存在的軋制力波動，人員對厚度變化的反應能力及調整水平不同，負差軋制的效果有時不理想。安鋼2800 mm中板生產線精軋機有平輥、+0.08 mm、+0.20 mm三種輥型;粗軋機精度要求較低，兼顧磨輥、配輥原因，工作輥僅有平輥、+0.20 mm凸度兩種輥型，經驗發現，在支承輥使用中后期，由于雙機架工作輥輥型匹配差異，成品最終厚度控制精度較差。因此，提高磨輥、配輥能力，匹配雙機架工作輥輥型，從設備改進上減輕軋制力波動的影響，降低對操作人員苛刻的要求，可以降低鋼板同板差、異板差，提高厚度高精度控制水平。經摸索，在粗軋機增加+0.08 mm凸度輥型，合理安排不同輥型工作輥的上機時間，在支承輥使用周期內，雙機架輥型匹配關系更加趨于合理。優化輥型配置，提高了厚度控制精度，提高了負差對成材率的貢獻。支承輥中后期，對比某班工作輥采用平輥和+0.08 mm輥輥型時軋制20 mm板的厚度控制情況，采用 +0.08 mm輥時目標厚度位置下移0.05 mm ～0.10 mm(如圖1、圖2 所示)。在增加采用+0.08 mm輥型后，加強生產計劃與輥期的結合，負偏差效果明顯，同板差、異板差控制水平均得到了提升，厚度合格率沒有發生不利變化。

圖1 支承輥中后期某班采用平輥厚度控制情況

圖2 支承輥中后期某班采用+0.08 mm輥厚度控制情況

3.4 減少切損

有文獻指出，切邊量每減少10 mm對成材率的影響在0.4%左右;同樣地，若減少20 mm，成材率可以提高近1%，潛力巨大［3］。減少切損最有效的方法是提高板型質量，降低切邊放尺量、漸少頭尾切除量。很多文獻提出在軋制區域采用立輥技術、提高軋機推床能力等措施，提高中厚板板型質量，但在老機組引進新設備往往受設備費用或技術改造條件制約。依靠工藝優化改善板型，有一定的作用，但不能有效杜絕鐮刀彎、斜尖、頭部扇形等常見板型缺陷。

針對頭尾缺陷存在結疤、夾雜等缺陷的倍尺定尺板，提高軋成率、成材率的關鍵是鋼板頭部的剪切，少切會引發缺陷回切改尺，多切會造成尾塊子板長度不足定尺要求。安鋼2800 mm機組在橫剪剪前設計安裝新長度標尺，使操作工對雙倍尺鋼板總長度一目了然，對頭部進行精準剪切，一是切凈頭部缺陷，二是避免頭部多切，保證尾塊子板長度符合定尺要求，確保軋成率;在此基礎上進行坯料投入的優化，為成材率的提高創造條件。針對鐮刀彎板，一是靈活采用圓盤剪剪前二次對中技術［4］，有效切邊，避免遺留毛邊回切寬度改尺損失成材率;二是充分發揮機組布置有分段剪的優勢，針對鐮刀彎較嚴重的鋼板，合理進行先分段后剪切的工藝，有效保證鋼板寬度(如圖3所示)，保證了成品鋼板的最大矩形，提高了金屬成材率。

圖3 鐮刀彎板先分段再切邊的寬度變化(B2＞B1)

4 效果

4.1 優化坯料設計

缺陷坯的比例由以前的30%左右下降到11%左右，進行坯料設計優化，對成材率的貢獻約為0.05% ～0.09%。

4.2 優化加熱工藝

實施分道裝鋼，縮小加熱溫度控制區間，有效實施均衡生產，燒損率2012年比2011年平均下降0.09%，提高成材率0.1個百分點左右。

4.3 提高厚度控制精度

提高厚度控制精度，同板差0.30 mm以內的比例由67%提高到81%，同批號異板差0.15 mm以上的比例由47%下降到31%。實施負差軋制，目標厚度實現下移0.05 mm～0.10 mm，提高了成材率，貢獻約為0.28%。

4.4 減少切損

通過持續改進，平均切邊量由原來的100 mm～110 mm降低到目前的90 mm～100 mm，減少了約5 mm～10 mm的切邊損失，按成品平均寬度2200 mm計算，降低切邊量對成材率的貢獻為0.22%。

5 結論

通過降低加熱爐氧化燒損、提高負偏差水平、優化坯料結構、降低金屬切損，安鋼2800 mm中厚板廠成材率明顯提高，2012年綜合成材率達到92.35%，比2011年提高1.05百分點，在全國同類型中厚板機組中處于先進水平。

［1］ 康元秉，柳克勛.提高鋼的成材率.北京：冶金工業出版社，1984：78-90.

［2］ 王景，程永固，盧瑜玲.安鋼提高厚板坯加熱質量的實踐.2011年中南·泛珠三角地區第七屆軋鋼學術交流會論文集，2011：95-97.

［3］ 劉朋，劉純.影響中厚板成材率因素的量化分析及對策.寬厚板，2005(5)：32-34.

［4］ 陳新旺，孫斌，馮翔宇.提高圓盤剪剪切作業率途徑的探討.河南冶金，2003(2)：44-45.