炉卷轧机的生命力及发展前景

第37卷第10期 钢　铁 Vo l.37,N o.10 2002年10月 IRO N AN D ST EEL O cto ber2002炉卷轧机的生命力及发展前景

高光祖

(武汉钢铁设计研究总院)

摘　要　叙述炉卷轧机的技术发展概况,提出在新世纪炉卷轧机仍具有强大生命力和广阔发展前景,从技术和市场两方面进行了论证,并对该技术的应用作了展望。

关键词　炉卷轧机　带钢　工艺技术　发展

VITALITY AND DEVELOPMENT PROSPECT OF STECKEL MILL

GAO Guangzu

(W uhan Iron and Steel Desig n Research Institute)

ABSTRACT　T he technical development of steckel mill is described.It is pointed o ut that steckel m ill in the new century possesses g reat vitality and vast prospect,fro m a view point of technolog y and marketing.The w ide application o f the technique is forecasted.

KAY WORDS　steckel mill,strip,technique,dev elo pment

在20世纪的大部分时间里,世界钢铁工业几乎都由大型联合企业主宰。80年代以来,由于钢铁市场需求由大批量单一品种向小批量多品种转变,中小规模的短流程生产线迅速兴起,从而突破了联合企业一统天下的局面。

小钢厂(mini mill)可建于需求强劲地区而不受原料产地局限,并以投入省,见效快且效益好为特点,带动了一批工艺设备的更新,炉卷轧机(steckel mill)正是在这一转变中从濒临淘汰的局面下再现生机。

1　炉卷轧机发展概要

1932年,世界第1套炉卷轧机在美国杨斯顿板管公司建成,历经18年才投入工业生产。这期间共建4套,是炉卷轧机的试生产时期。

50年代,炉卷轧机进入发展期,共建25套,主要分布在工业化国家,对当时碳素带钢生产起了很大作用。

60年代,钢铁企业向联合、大型化发展,广泛采用连轧半连轧生产方式,板带产量质量和经济效益大幅提高。许多炉卷轧机被迫停产或改建,仅在发展中国家建了5套,发展进入低谷。

70年代,世界钢材市场开始出现产品过剩,一些大型企业开工率下降。区域性的中小钢厂迅速占领了对于大企业来说效益并不好的棒材、型材及管材市场。但板带市场仍为大企业牢牢掌握。

80年代,几乎停滞发展的炉卷轧机在许多国家重新建成,共建8套,以轧不锈钢为主。90年代除不锈钢炉卷轧机继续发展外,又建了一批轧制碳素钢的炉卷轧机,共建14套[1]。

世纪之交,炉卷轧机与短流程冶炼工艺配置组成连铸连轧生产线,出现在TSP、CSP、ISP及CPR 工艺中,这些型式新颖、技术先进的生产线将使炉卷轧机尽展风采。

2　炉卷轧机的生命力

纵观炉卷轧机的历史、现状和发展趋势,可以认为,炉卷轧机具有强大的生命力和广阔的应用前景。

为什么似乎退出钢铁历史舞台的炉卷轧机能够再度出现新建热潮,为什么在优质高产的连轧机时代炉卷轧机仍具强大生命力,以下从技术和市场原因两个方面探讨。

2.1　技术原因

80年代以前的炉卷轧机(第一代炉卷轧机)的

联系人:高光祖,高级工程师,武汉(430080)武汉钢铁设计研究总院信息中心

主要技术缺陷是:

(1)带钢在卷取炉内加热时间长,产生氧化铁皮,使带钢表面质量差;

(2)带钢头尾与本体温差大,导致带钢厚度偏差大,板形差;

(3)卷重小,收得率低。

这些缺陷使炉卷轧机在连轧机时代几乎销声匿迹,然而使炉卷轧机重新崛起也离不开连轧机。80年代以后新建的炉卷轧机(第二代炉卷轧机或现代炉卷轧机)融汇了连轧机工艺设备方面的新技术,这些技术的移植,基本上消除了第一代炉卷轧机的缺陷[2]。

2.1.1　带钢表面质量问题的解决

影响带钢表面质量的因素主要是:高温氧化及轧辊磨损。现代炉卷轧机采用高压水除鳞,水压由原来10MPa以下提高至20～25MPa。如美国Lukens公司轧机用高压水压力为24M Pa。生产碳钢的轧机,除了对加热炉出来的板坯进行一次除鳞以外,还对精轧带坯进行二次除鳞。对于≤2mm的薄带产品,为避免温降过大,轧最后几个道次时减少除鳞水量,或头尾不进行二次除鳞。

由于采用串辊技术,改善了轧辊磨损不均匀状况(奥钢联);采用在线磨辊及快速换辊(M DM公司),使带钢表面质量大为提高。

2.1.2　带钢头尾温差过大问题的解决

由于炉卷轧制的特点,带头带尾在炉外时间长,与本体温差达200℃,导致厚度公差过大。这部分带钢约占全长的5%～8%。因此该问题的解决对减小厚度公差、提高收得率具有很大的必要性。

温差与可逆轧制的反转时间、带钢厚度直接相关,关系式为:

- T∝t/d

式中　T——温度,℃;

t——反转时间,s;

d——带厚,m m。

从中可知减少反转时间能有效控制温降。现代炉卷轧机的可逆反向加速度为2.5m/s2,换向时间由以往6～7s减至3s以下,瑞典Avesta厂的可逆时间保证值≤2.6s,奥钢联的轧机由4s减到0.9 s。目前世界上交流变频技术的普遍应用为炉卷轧机主传动实现这一点准备了技术条件。

此外,现代炉卷轧机还通过如下措施有效改善了带钢通板温差及头尾温差:

(1)增大卷重、压下量、减少轧制道次,从而将中间带坯厚度自15m m增至30m m;

(2)增大轧速;

(3)缩短轧机与卷取炉间距;

(4)适当提高卷取炉芯轴温度(至950℃)。

头尾温差已控制在50～100℃范围内。

2.1.3　带钢厚度及板形的控制

除了控制带钢温差以外,现代炉卷轧机普遍采用了液压AGC控制带钢纵向厚度。厚度公差达到±0.05m m,已达到热连轧机水平。

对于横向厚差及板形,结合弯辊系统,瑞典Av esta厂,印度Salem厂和台湾烨联公司采用了CVC系统;芬兰Outokum pu和西班牙不锈钢公司等采用了HCMW系统;南非Co lum bus、日本金属工业公司和北美不锈钢厂采用了PC系统。对板形的控制水平已与连轧机相当。

2.1.4　卷重及收得率增加

传统炉卷轧机卷重<10t,单重5～10kg/mm,头尾超差长度十几米以上,收得率88%。现代炉卷轧机卷重达30t以上,单重达21kg/mm;头尾超差长度2m左右;收得率提高到96%,不锈钢达98%。

轧机设备普遍大型化,轧制力从25M N增至50M N,美国M ontpelier1996年投产的100万t/a 炉卷轧机(辊长3400mm)最大轧制负荷为60M N; Orego n厂1997年改造的120万t/a中厚板炉卷轧机(辊长3760m m)轧制力达100MN。最大轧速普遍从6m/s提高到11m/s左右。

这些改进为炉卷轧制的质量提供了根本保障:减少带钢氧化时间,增加精轧带坯厚度,从而减小了通带温差,进而提高了收得率,同时也提高了炉卷轧机的整体生产能力。

炉卷轧机技术更新的重点内容可归纳于表1。

上述技术更新使炉卷轧机的面貌焕然一新,成为炉卷轧机拥有活力并持续发展的必要条件。

2.2　市场原因

炉卷轧机不仅有了技术支撑,还具有较广泛的市场适应性。

2.2.1　不锈钢需求的增长

当世界钢产总量放缓增长步伐的时候,不锈钢需求却在大幅度地提高着它的增长百分比。1960～1990年,全球钢铁产量平均年增长率为1.3%,不锈钢为4.3%;20世纪最后10年,世界不锈钢年均增长率提高到6.5%,我国达17.7%[3]。

炉卷轧机轧制不锈钢具有得天独厚的优越性。

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