独家!首钢热轧板带的发展与技术进步及未来发

更新时间:2020-06-19 01:51

  首钢在整体搬迁过程中,建设了迁钢和京唐两个精品板材钢铁基地,实现了产品结构由长材向高端板材为主的历史性转变。本文介绍了迁钢和京唐热轧板带生产线的建设和发展过程,重点对迁钢2160mm、京唐2250mm、迁钢1580mm、京唐1580mm四条常规热连轧生产线和京唐薄板坯连铸连轧生产线所采用的先进工艺和技术装备进行了阐述,对首钢热轧板带所取得的技术进步和创新进行了总结,并对热轧带钢技术的发展进行了展望。

  进入21世纪以来,首钢贯彻落实奥运国家战略、北京市城市总体规划和钢铁业结构优化升级要求,率先实施完成史无前例的搬迁调整,产业布局扩展到沿海和资源富集地区,建设了迁钢和京唐两个精品板材钢铁基地,成为京津冀协同发展的示范区。首钢自20世纪80年代开始筹建热轧板带生产线mm四条常规热连轧生产线年在首钢京唐公司建成投产一条薄板坯连铸连轧生产线,实现了产品结构由长材向高端板材为主的历史性转变。

  迁钢、京唐热轧板带生产线mm热轧带钢生产线月建成投产,工程采用合作设计、合作制造方式,90%以上的设备材料分交国内制造和供货,关键设备部件由国外引进。设计年产热轧钢卷400万吨,产品定位以生产汽车用钢、高强度用钢为主导,包括IF、DP、MP、TRIP、高强度管线MPa高强度用钢。采用的主要装备技术包括:具有空气和煤气双预热、高效汽化冷却技术和适于热装热送工艺的步进式加热炉;大侧压机调宽技术;带有AWC和SSC控制的立辊轧机;R1两辊可逆式粗轧机、R2四辊可逆式粗轧机;具有无芯卷取、无芯移送及带边部保温装置的热卷箱;具有优化剪切功能的曲柄式飞剪;具有CVCPLUS和AGC功能的精轧机;具有踏步控制功能的强力低温、全液压卷取机;西门子轧制数学模型。

  迁钢1580mm热轧带钢生产线月建成投产,年产热轧钢卷380万吨,主导产品为家电用板、高强度建筑用钢、取向硅钢等附加值高的钢材品种。采用国际一流的先进工艺装备,形成一条科技含量高、品种市场竞争力强的热轧生产线。该项目以首钢国际工程技术有限公司为总体工艺和工厂设计单位;主轧线设备由国内设计和制造;用于硅钢产品生产的电磁感应加热炉由首钢国际工程技术有限公司和国外公司联合设计;钢卷托盘运输设备由首钢国际工程技术有限公司负责设计和供货。

  京唐2250mm热轧带钢生产线月建成投产,设计年产热轧钢卷550万吨,产品定位为汽车、家电、建筑及结构、机械、电工钢及轻工五金等行业急需的高品质、高附加值板材产品,高强钢抗拉强度最高可达1200MPa,可生产X100级别管线钢。采用的先进技术包括:板坯热装热送技术;大侧压定宽机;CVCPLUS板形控制技术;具有快速冷却功能的层流冷却技术;在线表面检测;钢材组织性能预报;自动化检测与控制系统以及双排托盘钢卷运输设备等20余项,整体工艺技术装备达到国际先进水平。

  京唐1580mm热轧带钢生产线月建成投产,设计年产热轧钢卷390万吨,主导产品为高品质汽车板,特色产品为集装箱及车厢用钢,高强钢抗拉强度最高可达1000MPa。首钢国际工程技术有限公司为总体设计单位,除定宽压力机引进外,全线设备由国内设计和制造。采用的先进技术包括:板坯热装热送技术;大侧压定宽机;粗轧机组附设立辊轧机,立辊轧机配设短行程和AWC功能,提高带钢宽度精度;精轧机设置完整的板形控制技术,提高带钢凸度和平直度的控制精度;配置钢材组织性能预报系统,有利于提高产品质量的稳定性。

  首钢京唐于2019年4月建成投产了一条薄板坯连铸连轧生产线(MCCR生产线万吨。产品定位为“以热代冷”热轧超薄钢卷和超高强薄规格钢卷。生产线可实现无头轧制模式、倍尺坯多卷轧制模式和单坯轧制模式。该生产线的建设有利于完善首钢热轧产品结构,补充首钢超薄规格热轧带钢的生产,释放首钢常规热轧生产线产能。

  首钢四条常规热连轧生产线均为半连续布置形式,主要采用的先进工艺和设备包括:热送热装工艺及设备;大侧压的压力定宽机;带有自动宽度控制(AWC)系统和短行程控制(SSC)系统立辊轧机;精轧机采用液压压下系统和厚度自动控制(AGC)系统,提高了带钢全长厚度控制精度;采用弯辊加窜辊技术,提高了带钢凸度和平直度的控制精度;采用高效节能型层流冷却装置,并设置了边部遮挡系统;采用带踏步功能助卷辊和无级涨缩式卷筒的全液压卷取机,有效提高了带钢的卷取质量。通过使用成熟可靠的新技术、新设备,使生产线在产品质量、能源消耗、生产成本等方面达到了世界先进水平。

  1)连铸-轧钢之间的“界面技术”。通过连铸机与轧钢机生产的对应匹配,实现了连铸与轧钢生产的高水平配套衔接。板坯装炉方式采用冷装(CCR)、热装(HCR)或直接热装(DHCR),并预留直接轧制的可能性。通过连铸-轧钢之间的“界面技术”,实现了钢的能量流、物质流和信息流的一体化衔接,解决了过去炼钢厂与轧钢厂在产量匹配,热量、质量传递等多方面间歇-停顿等问题,大幅提高了炼钢与轧钢之间生产的协同性,高效和低耗优势明显。

  2)智能运输系统的发展和应用。智能化热轧厂的建设和工序功能的需求变化,对动态有序和连续化方面提出了更高的要求,即以最快捷的运输方式来实现最佳的物流运输。京唐2250mm热轧带钢生产线的托盘运输系统为世界首例双排托盘运输系统,该系统较双层托盘运输系统具有更佳的综合性技术优势。2011年首钢迁钢公司采用了首钢国际工程技术有限公司设计制造的运用非接触式供电技术的超长距离重载运输车,成功解决了运输路径与马路的交叉问题。2019年投产的首钢京唐MCCR项目中,采用了新能源重载运输车,新能源重载运输车采用超级电容供电、无线网络通讯,摆脱了滑线和电缆的束缚,取消了非接触式供电运输技术所需的感应线圈和拾电器等高成本元器件,从而节省建设投资、

  简化施工方案、降低运行成本。特别是它灵活的布置方式和智能化的控制,非常适合智能化生产的需要,可实现无人操作的智能化工序间倒运、跨间运输等功能。

  超快冷技术突破了冷却能力的限制,通过对冷却水压力和角度的优化设计,应用高密喷嘴和缝隙喷嘴实现高速均匀冷却。迁钢2160mm热轧生产线在原层流冷却系统上进行了超快冷技术的开发和应用,将部分层流集管替换为超快冷集管,实现了高性能钢材的生产。超快冷的速度高于层流冷却两倍以上,温度精度控制准确、稳定,产品板形良好,特别是在高级别管线钢的批量生产中发挥了重要作用。超快冷技术已在汽车用钢、高强钢、高级别管线钢等钢种的开发方面取得了显著的效果,在减少合金添加、减少后续热处理工序的条件下,实现了低成本、高附加值带钢产品的稳定生产。

  4)超大地下箱型基础的设计与应用。首钢五条热连轧生产线都采用地下箱型基础,迁钢2160mm热轧生产线地下箱型基础是我国首个自主设计的超大型土建地下箱型基础,地下室长585m,宽约110m,在基础范围内地基土层变化很大,控制沉降总量以及差异沉降是设计中需解决的难点和关键。设计中,首先通过有限元分析软件进行计算,得出构件内力和应力分布;结构内力分析完成后,进行结构设计和评价。经过五个热轧项目的实践检验证明,地下箱型基础的最终沉降量和差异沉降量完全符合理论计算结果,满足设计规范要求。

  5)热轧产品的持续开发。首钢迁钢和京唐公司以市场为导向,通过不断优化工艺技术,实现了对品种结构的持续优化。首钢迁钢公司成功开发生产了管线钢、汽车板钢、船板钢、耐候钢、桥梁钢等18大系列板材产品。首钢京唐公司已形成高强钢、管线钢、耐候钢为重点的热轧板带产品系列,可生产钢种300余个。首钢京唐和迁钢公司都实现了高级别管线钢产品的开发和批量生产,首钢京唐公司2011年开始批量生产高级别X80管线钢,在管线钢的洁净度控制、成分均一化控制和表面缺陷改善等方面不断提升;2012年1月成功开发出低合金X80管线钢,通过降低合金元素的添加,有效降低生产成本。迁钢2160mm生产线通过超快冷技术,实现了高级别管线钢的低成本、稳定生产。

  在铁素体区轧制工艺的工业化实践上,首钢京唐公司已成为国内第一家实现铁素体区轧制热轧带钢产品年产超万吨的企业。铁素体区轧制工艺是当今钢铁行业在热轧领域的前沿工艺。铁素体区轧制利用带钢在铁素体区变形抗力小的特点进行低温轧制,随后采用较高的卷取温度获得铁素体组织,提高热轧带钢塑性,降低强度,实现了高深冲性能和高伸长率的热轧带钢产品生产,并提高了带钢的表面质量。在获得更优良产品性能的同时,大幅降低了热轧工序能耗,提高了成材率。

  首钢薄板坯连铸连轧生产线兼顾了无头轧制生产线和传统薄板坯连铸连轧生产线的优点,在世界范围内首创性地实现了在同一条生产线内能够采用多种轧制模式:单坯轧制模式、倍尺坯多卷轧制模式、无头轧制模式,首钢将其命名为多模式全连续铸轧生产线(MCCR生产线)。该生产线具有极强的生产灵活性,能够实现产品钢种和规格的广覆盖。主要先进工艺和技术包括:

  1)产品规格及钢种定位为“以热代冷”的热轧超薄钢卷和超高强薄规格钢卷。通过无头轧制模式能够实现最薄0.8mm带钢生产。通过单坯轧制模式能够实现复杂钢号产品的生产。通过热机轧制工艺能够生产高强钢;通过控温轧制工艺能够生产多相钢;通过调节连铸速度能够生产包晶钢和高碳钢,并且该生产线具备开发薄规格高强度热轧产品的能力。

  3)辊底式隧道加热炉的设置为该生产线带来了一系列优点:能够实现连铸与轧机之间的缓冲,从无头轧制模式切换为单坯轧制模式,从而实现工作辊更换过程中连铸不停浇、实现铸机和轧机的柔性匹配,给整条铸轧生产线的生产管理提供了更多操作手段。辊底式隧道加热炉能够实现铸坯温度均匀,提高带钢边部质量,避免产品边部质量缺陷,并且在生产含Nb、V、Ti的微合金钢种时优势明显,可有效提高微合金元素在板坯内的扩散程度,从而提高产品质量。

  4)粗轧机采用了三架四辊不可逆轧机,精轧机采用了五架四辊不可逆轧机,轧机全部采用液压压下系统和厚度自动控制系统(AGC),采用工作辊窜辊和弯辊装置,通过设置完整的板形控制技术,实现带钢凸度和平直度的精度控制。在粗轧机与精轧机之间的感应加热炉,采用了在线涡流电磁感应加热技术,总温升可达300℃,实现了中间坯温度的精确控制。

  在“中国制造2025”国家战略背景下,随着科学技术和管理水平的发展,首钢结合自身实际,对热轧生产线进行了工业智能制造的探索和实践。目前,首钢已在板坯库智能管理系统和钢卷库智能管理系统上进行了开发和应用,使首钢热轧生产线向着智能化迈进。AG亚游注册网站,板坯库智能管理系统的主要功能是随时记录库区内每个物料所在的位置,实现对库区内运输物料的各种运输工具(行车、辊道、步进梁、过跨车等)的无缝跟踪,实现无人行车的运行控制,按照指定的存储规则和约束,为每个物料找到最佳的存放位置等功能。钢卷库智能管理系统通过对钢卷库设备的管控,实现库区高效管理,按照产品规格和订单等信息,自动预约分配钢卷库位;系统自动选择优化后的运输路径,实现起重机自动控制管理等;配合起重机无人化技术,实现自动配货。

  近年来,市场对薄规格、高强度热轧板卷的需求快速增加,对产品表面质量和力学性能也提出更高要求,越来越多的热轧带钢生产厂设置了深加工生产线,在精整工序设置热轧平整拉矫机组、热轧酸洗机组和热基镀锌机组。

  热轧酸洗板是以优质热轧薄板为原料,经酸洗机组去除氧化层、切边、精整后,生产表面质量和使用要求介于热轧板和冷轧板之间的中间产品,是部分热轧板和冷轧板理想的替代产品。与热轧板相比,酸洗板的优势主要在于:表面质量好、尺寸精度高、表面光洁度高以及减少用户分散酸洗造成的环境污染。与冷轧板相比,酸洗板的优势体现在保证表面质量、使用要求的前提下,使用户有效降低采购成本。热轧酸洗板广泛用于压缩机、汽车、摩托车、风机等制造行业。

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