您所在的位置:首页 > 不锈钢知识 > 不锈钢管价格 > 正文

德国乔治玛琳不锈钢管厂特钢棒材轧机改造

作者:admin 来源: 日期:2021/1/12 18:54:07 人气:4

乔治玛琳不锈钢管厂2001年投入使用的3辊减定径机组进行了改造和优化,包括安装尺寸控制系统,增加带载调节功能。优化后的机组在轧制尺寸精度和可重复性方面得到进一步改善。此外,原减定径机组的机架由5架扩展为6架。乔冶玛琳是世界上第一家使用此项先进技术的轧钢厂。

乔治玛琳不锈钢管厂GMH)是欧洲具有领导地位的棒材、方坯、粗钢和光亮钢供应商,同时也是汽车工业及其零部件供应商。GMH生产的钢材用于制造链条、机械零件和液压部件,以及模锻造铸锭。GMH拥有电炉、二次冶炼设备、6流连铸机和棒材轧机、产品检查和矫直处理线,热处理线和光亮棒材生产线。

目前,GMH不得不面对炼钢和轧钢之间生产不匹配的问题。从棒材生产线工艺布置角度看,采用新一代3辊减定径机组,几乎完全可以解决这一问题。这样,GMH即可以将轧钢生产线与整座不锈钢管厂的生产计划同步考虑,从而极大缩短生产成本和工艺生产时间,而缩短的生产时间又使在制材料量减少,进而使零库存生产成为可能。

因此,企业的生产愿景可以描绘为:早炼钢-午铸钢-晚轧钢,第二天将成品棒材交给用户。这样的生产组织模式对于用户来说具有诸多优势。首先,用户购买到的产品具有最优的成本结构,可极大提高他们的市场竞争力;其次,拥有短时间内灵活组织任何规格和任何数量的棒材生产能力,使GMH可以轻松应对不同用户提出的各种订单需求。

1棒材生产线工艺布置

轧钢生产线于1956年投产,在长期投资战略框架下,不断优化改造,特别是自2000年以来,升级改造的目的主要是增加生产能力和提高产品质量,充分改善生产成本结构。该棒材生产线(图1)生产特钢棒材,目前年产75t,产品主要用于模锻和汽车工业。圆钢规格为20-126mm,方钢规格为60-150mm

240mm连铸方坯(最大2.9t)作为轧线来料。坯料在4m长步进式加热炉中加热,加热炉由ltalimpianti2006年供货,加热能力为160th

加热炉下游为25MPa高压水除鳞设备。

粗轧机组包括22辊可逆轧机:

·第1架,传动功率2400kW,辊径700mm,辊身长1900mm

·第2架,传动功率1800kW,辊径600mm,辊身长1600mm

粗轧机组下游分成并行的两条工艺路线,称为“粗线”和“细线”。“粗线”通过滑轨运送机与粗轧机连接,由2架相同的2辊可逆轧机和12辊精轧机(11号机架)组成,最后通过Kocks3机架精密定径机组(PSB)轧出大规格圆棒。

“细线”主要用来生产直径小于81mm的圆钢和60-70mm的方钢。“细线”由V-H布置的中轧机组(34号机架)和V-H-V-H布置的4辊精轧机组(5号至8号机架)组成。“细线”上的所有传动功率均为1000kW(辊径500mm)。8号精轧机架用于生产方钢。在5号机架上游布置1200t切头剪。在下游布置1Kocks双机架3辊减径机组,该机组于1991年安装,用来生产圆钢产品。减径机组采用2套独立的传动系统,每套系统传动功率为600kW。辊径为535mm。该机组可实现延伸率达1.26的轧制生产,且可调。

2001年,在轧线下游进行扩建,增加13辊减径机组,主要包括:水冷线,带传动系统的剪切和切头剪设备,除鳞设备,以及5机架减定径机组(RSB)。在该机组上游,布置120MPa除鳞设备和1套立式活套,可以实现无张力轧制。另外,此次扩建还配置了:

·2套激光直径测量仪;

·1套带传动系统的剪机;

·1套新的倾斜式冷床;

·在倾斜式冷床后的1套热锯;

·2套定尺切割砂轮;

·1套圆钢和方钢打捆设备和堆垛设备。

2减定径机组工艺技术

由弗瑞德瑞希考科斯公司(Friedrich Kocks GmbHCo KG)于2001年提供并安装的减定径机组(RSB)为5机架可调式轧机,辊径370 mm。该机组采用C模块化设计。与GMHKocks 3辊机组相比,该机组具有以下设计特点:

·RSB采用模块化结构;

·每个独立的C模块都具有相同设计,因此,备件数量少;

·每个C模块都由单独的电机和减速箱驱动;

·所有机架都可以进行辊缝调整,每个轧辊采用单独驱动,取消机架内锥齿轮啮合传动设计;

·机架采用油脂润滑取代油润滑;

·所有机架设计完全相同,可放置在机组内的任意机架位置;

·采用液压执行单元和机架更换小车进行快速更换机架;

·机组可以实现减径和定径功能。

该机组最大的优点在于可以在23-81 mm成品规格范围内实现“自由尺寸轧制”功能。可在最短时间内完成轧制规格的改变。小批量订单可以在最短时间内以最经济的方式组织生产。每一个成品规格的订单都可以在短时间内下单,并组织生产,同时,来料料型数量由12个减少到7个。

2.1升级改造

20102011年度检测中,由于Kocks 3辊机架样机带载调节系统(AUL)的良好表现,GMH决定对原RSB进行升级改造。面向未来的现代化改造工作于2012年夏季停产期间进行

1)原5机架改造为6机架

·进入RSB的来料料型数量从7种减至5种;

·减少对粗中轧机相应参数的设定,实现车间高效生产;

·提高车间生产的灵活性。

2)尺寸控制系统(SCS)与3辊机架带载调节系统(AUL)共同执行生产质量控制任务

·轧制尺寸公差及其可重复性明显改善;

·在轧制过程中,实时闭环控制系统自动优化工艺参数;

·生产线产量、可靠性和稳定性均有所提高;

·自动控制简化了操作人员的工作流程;

·在轧制过程中,带载及时修正操作参数,最大程度实现快速优化棒材尺寸精度控制;

·采用精密定径轧制(PSR)孔型设计实现精确的尺寸控制。

3)通过RFID技术识别机架和导卫

机械供货范围包括:

·带载调节机架配备可调导卫;

·适合重载机型的轧辊间;

·6机架位置的机座和框架;

·6机架位置的机座(液压缸经改造);

·可移动防护装置,带有高速远程控制功能;

·法兰平衡调节工具;

·安装新的油冷却器,扩大油循环系统;

·小压下量机架;

·安全连轴器,包括连轴器保护罩;

·刚性机架连轴器和窜动机架连轴器;

·扩建液压阀台;

·RSB机组内电气元件(引发器、流量控制器、压力控制器等)

另外,此次机组改造采用当今最先进技术,棒材轧机程序配置最优的孔型设计(自由尺寸轧制和精密定径)。升级改进了计算机对机架和导卫的辅助孔型调节系统,包括带有2个测量工位的调节轨道和CCD测量系统。

由于改造项目只能在夏季停产的3周内进行,工期非常有限,因而部分基础施工,如轧辊间和液压站的扩建,需要提前完成。全线一开始停产,即将原机组完全拆卸,全面安装新设备。实际上,原机组的绝大部分部件都会再次使用,从而将改造投资成本控制在合理水平。

2.2带载调节系统

RSB机组的最后两座机架位置配置机架带载调节系统(AUL,图3)。在这两座机架处,辊缝可以在轧件轧制过程中线上动态调节,由低摩擦调节机构与高速液压执行机构联合完成对辊缝的带载调节。液压调节驱动使机架在轧制过程中保持原位,并在几毫秒内针对轧制力带载调节辊缝。

值得注意的是,液压调节驱动装置在不太可能的情况下发生故障时,机架自动锁紧机构可以防止辊缝打开,因此生产依然可以继续进行,且不影响成品质量。有载调节机架是在重型3辊机架良好验证的基础上设计的。外形尺寸和普通机架相同,可以采用与传统机架相同的机架支撑和机座进行安装。

与传统设计相比,重型机架的突出特点和主要能力概括如下:轧制力提高45%,轧制扭矩提高54%,最终成品规格范围扩大。这些改进减少了来自粗中轧机的来料料型数量,实现了单一孔型系列,可有效采用低温轧制工艺进行生产,最大成品规格达到100 mm

为提高允许轧制力和轧制扭矩,以及轧制更大规格的成品,有必要对轧辊在传动轴上的固定形式进行改进,即将轴向法兰夹紧型改造为油压冷缩配合型(图4)。这一改进为机架内带来充足空间,可以安装更强大的径向轴承(可承受更大的轧制力和轧制扭矩),也可以安装更宽的轧辊(可轧制更大规格的成品棒材)。

2.3尺寸精度控制系统

尺寸精度控制系统(SCS)是实时闭环控制系统,用于优化减定径机组操作参数。其任务是尽快优化轧制过程,使轧制过程保持最佳操作状态。

SCS利用机组出口侧的孔型测量系统信号,生成修正量,直接对每座机架或导卫的孔型尺寸进行修正。SCS的第二个模块是调节电机速度,对每根在轧棒材的轧制参数进行优化。

SCS的另一项任务是对轧制过程中所选工艺参数进行注册、可视化、收集和存储(图5)。

除所需软硬件外,该SCS系统还需要2套测速装置和1套孔型测量装置来实现SCS功能。

2.4RSB工艺技术

RSB工艺技术使全部产品规格范围的生产得以实现,目前的产品范围是19.5-81mm,只需要5种来料料型,具有快速机架更换功能和远程控制调节孔型功能。此外,还能够实现采用36机架即可完成成品规格的轧制。空过位置由小压下量机架来补充。例如,使用60mm来料,可轧制生产44.5-56.4mm成品。

整个轧制过程在SCS的监视和控制下,所生产的成品棒材在长度上的尺寸公差严格,表面质量优;断面偏差在孔型控制下降至最低,沿长度方向的变形完美,横向宽展低。

采用3辊系统后,不同材料的各种宽展变形行为几乎完全被消除,这样,订单的绝大多数材料均可用相同孔型轧制,而不用考虑断面偏差。另一个优点是良好的变形条件可降低孔型摩擦,进而减少轧辊磨损。这样的孔型设计可以用于正火处理和热机械处理。

3使用效果

操作结果表明,不论是轧机的生产工艺,还是全规格范围内的产品尺寸精度均得到全面提升。此次轧线升级改造对不锈钢管质量的改善,进一步提高了GMH产品的市场竞争力,并巩固了其在市场的主导地位。2012年夏季,按计划对轧线进行试车调试后,很快达到以前的公差和性能,随后,通过进一步优化,使整个规格范围的公差得到极大改善。

采用自由尺寸轧制的孔型设计,棒材通长方向上的椭圆度可重复的稳定控制在0.1mm以下(图6)。这一控制结果使产品极具竞争力。对于后续处理的工作量、光亮棒材的加工量,以及根据重量等级进行锻造加工分类的时间消耗都可以大大减少,这使制造商和最终用户都受益匪浅。

减定径机组刚一调试完成,来料料型数量少的优点就立即显现出来;轧制机架为下一规格做准备的工作量降低;轧辊利用率提高,操作成本降低。

尺寸精度控制系统和带载调节系统的使用缩短了非生产时间。从第一根棒材轧制开始,SCS就对其尺寸精度进行优化控制,因而轧机作业率从2012年的71%提高到2013年一季度的73%左右;与RSB机组相关的改善提高3%以上。

通过减定径机组机架调节和快速更换,即可实现20-81mm范围任意规格成品生产。对轧件规格的改变在毫秒级时间内即可完成,而不用更换RSB机架,这也进一步提高了生产操作的灵活性。

不锈钢管厂采用RSB可实现特殊钢生产轧制,而没有任何时间损失,提高了竞争力,降低了半成品数量。此外,采用RFID法进行机架识别功能可以轻松实现对在用机架的跟踪,也可以对机架操作时间和取得结果作出相应评估。进一步保证正确调节机架,避免机架在错误的机架位置工作。总之,此次升级改造投资的绝大部分目的在调试完成后的半年内均可实现,进一步的优化工作仍在进行。