摘  要：介绍了第1条由国内自主设计制造的热轧生产线——年生产能力为300万t的八钢1750mm热连轧生产线的工艺特点及主要设备技术性能参数。

关键词：热连轧机；工艺技术；设备

1  概述

    新疆八一钢铁集团有限公司1750mm热连轧生产线于2004年4月开始建设，2006年7月15日轧出第1卷钢。该生产线是第1条由国内设计制造的热连轧牛产线，机械设备由巾国第二重型机械集团公司设计制造；三电由中冶赛迪公司总包，其中传动分包给ABB公司，L₂由VAI公司承担。设计产量300万t／a，分两期建设，一期工程设计产量150万t／a，二期工程增建1座加热炉。1750mm热轧生产线以生产碳钢为主，连铸板坯规格为220mm× 750～1600mm，产品规格为1．2～19．0mm×750～1600mm，最大卷重28．8t。

2主要工艺及设备

    1750热轧厂轧线设备总重11014t，装机总容量12．5万kw，采用的关键技术有自动宽度控制(AWC)和短行程控制(SSC)，采用无芯卷取和无芯轴移送的热卷箱，精轧机组设有带工作辊弯辊和轴向横移的板形控制系统，同时利用轧辊冷却水对轧辊热凸度进行控制，采用三助卷辊式地下卷取机，芯轴为无级涨缩式，助卷辊具有自动踏步控制(AJC)功能。生产全过程实现了计算机自动控制和生产管理。自动化系统分为基础自动化系统(一级)、过程控制计算机系统(二级)及MES(三级)。

2．1加热区主要设备

    生产线共设2座加热炉，先建1座加热炉，并建成2号加热炉的基础。加热炉采用了板坯热送热装工艺、汽化冷却工艺和自动燃烧模型控制。加热炉为步进梁式加热炉，有效尺寸为48．65m×11．2m。其性能参数为：生产能力300t／h(冷装)，390t／h(热装)，出料温度1000～1280℃；燃料为混合煤气，热值8360kJ／m³。

2．2粗轧区主要工艺设备

2．2．1  粗轧机组

    出炉板坯经辊道输送到高压水除鳞箱(水压17～19MPa)，经高压水除鳞后进入带立辊的四辊可逆式粗轧机进行往复轧制。根据轧制规程要求，可在粗轧机入口侧或出口侧用高压水清除二次氧化铁皮；轧制3～7道次后，轧成30～50mm的中间带坯。粗轧立辊轧机设有AWC和SSC功能，以减少中间带坯宽度误差和头、尾端的鱼尾状。粗轧机上、下工作辊采用速度平衡控制，可根据不同的带钢规格采用不同的转速，以防止“翘头”、“扣头”发生。粗轧机、立辊轧机技术性能参数见表1。

2．2．2  热卷箱

    根据不同的钢种和规格，有中间带坯经热卷箱卷取和不经热卷箱卷取2种生产方式，其中经热卷箱卷取又有2种控制模式：一是带坯尾部没有出粗轧机、头部已进入热卷箱，进行卷取；二是带坯尾部出粗轧机后，头部才进入热卷箱进行卷取。在第1种模式下，粗轧机最后一道次以低于热卷箱允许的最高咬入速度进行轧制、进入热卷箱，在带坯尾部出粗轧机后，热卷箱升速至卷取速度。粗轧机和热卷箱之间设有废品推出机，处理因粗轧机轧废或其他原因不能继续轧制的带坯。热卷箱为钢卷无芯移送式，中间坯厚30～50mm，卷取温度900～1100℃，最大穿带速度4m／s，最大卷取速度5m／s，最大开卷速度2．5m／s。

2．3精轧区主要工艺设备

2．3．1  飞剪

    经热卷箱卷取的中间带坯，头、尾位置互换后，进行开卷，进入切头飞剪。带坯经切头飞剪切除头部后，进入精轧除鳞箱，由高压水清除再生氧化铁皮；然后送人精轧机组轧制。飞剪为转鼓式飞剪，剪切带钢厚度50～1600mm，剪切温度900~1100℃，剪切力11000kN，剪切速度0～2．5m／s。

2．3．2精轧机

    6架精轧机位于精轧除鳞装置后；为确保带钢的厚度精度，F₁～F₆轧机设有响应速度高、控制精度高的全液压压下装置及厚度自动控制系统(AGC)；为有效控制带钢的凸度和平直度，F₁～F₆采用工作辊弯辊装置和轧辊横向移动装置，工作辊采用smart crown辊型与弯、窜辊一起控制板形。为保证低碳钢铁素体轧制工艺的最佳化控制，机架间冷却水的水量可以调节。每架精轧机出口设有除粉尘抽风装置。

    精轧机组的穿带速度、加速度、最大轧制速度、各机架压下量、工作辊弯辊力等均由计算机按轧制带钢的品种和规格进行计算和设定，并可动态调整。为了有效地控制带钢精度和质量，在F₆精轧机出口处设有凸度、厚度、宽度、温度等检测仪表。精轧机技术性能参数见表2。

    出精轧机的带钢经输出辊道上的层流冷却装置进行冷却，将带钢冷却到规定的卷取温度。为提高冷却精度，层流冷却装置分为粗调段和精调段；为稳定冷却水压力设有高位水箱布置在输出辊道旁侧。过程控制计算机系统根据钢种、规格、终轧温度、卷取温度的不同要求，对层流冷却方式、冷却速度和水量进行设定，以保证产品的力学性能。

2.4卷取区主要工艺设备

    卷取区设有2台地下卷取机,并预留第三3台卷取机位置。带钢经冷却后，经由伺服液压系统控制的卷取机入口侧导板对中，带钢头部进入夹送辊，此时进行头部定位，3个助卷辊处于设定位置，卷筒直径为待卷直径，当带钢在卷筒上卷取头几圈时，助卷辊进行踏步控制，以保证钢卷内圈不产生压痕；一般在卷取3～5圈后，卷筒涨径至卷取直径，同时助卷辊打开，卷取机在恒张力状态下进行卷取；当带钢卷到最后2～3圈时，助卷辊压下，带钢尾部通过夹送辊时，进行尾部定位，使带钢尾部停在钢卷下部位置。卷取机为地下式卷取机，钢卷最大外径Φ2000mm，钢卷内径Φ762mm，最大卷取速度20m／s，卷筒电机功率900kw，卷取温度350～850℃，卷筒涨缩范围为722～770mm，助卷辊电机功率为75kW。

2．5  自动化系统

    为保证八钢1750mm热轧带钢工程自动化系统具有国内先进技术水平，在总体设计时，采用统一规划、分步实施的原则。并采用以下方法保证系统的完整性、可靠性、实用性和先进性：

    (1)完整性：热轧厂由多机组、连续工序组成，其自动化系统必须从总体目标、系统分级、设备配置、功能设置等方面进行统一规划，把生产自动化与管理现代化有机地结合，避免在实施过程中出现不协调情况。

    (2)开放性：自动化硬件设备选型和软件平台选择、网络配置遵循通用性强、开放性好的原则，以便于今后软件的开发、移植、系统升级、硬件扩展。

    (3)可靠性：系统结构的确定要符合当今计算机技术发展潮流，要体现先进性、可靠性和可维护性。采用磁盘阵列、冷或热备用等技术保证系统的可靠性和安全性。

    (4)先进性：厂内完善的三级自动化控制系统，采用先进的物流控制、轧制计划编制、质量控制等技术，以及成熟、先进的工艺控制模型，使热轧厂的产品质量、能源消耗、金属收得率等指标达到国内先进水平。

2．5．1  系统分级 

    八钢1750mm热轧带钢工程自动化控制系统，为基础自动化级(L₁)、过程自动化级(L₂)、生产制造执行系统(MES)。

    (1)基础自动化级(L₁)

    主要完成设备的顺序控制及联锁控制，自动位置控制，速度控制，张力控制，带钢的温度、厚度、宽度、板形控制，卷取控制以及加热炉的热工参数控制，回路调节，故障检测与报警，各种操作界面和数据采集等任务。

    (2)过程自动化级(L₂)

    主要完成板坯／带钢初始数据处理、材料跟踪、数学模型计算及设定、过程数据收集、数据通信以及操作指导等任务。

    (3)生产制造执行系统(MES)

    主要完成全厂物料跟踪，库管理和控制，质量控制，磨辊间管理，生产计划的接收、调整、优化和发行，生产实绩数据的收集、处理，以及统计分析、履历、报告等任务。

2．5．2  主要工艺控制技术及装备水平

    (1)加热炉采用最佳化燃烧模型控制技术，以提高板坯加热质量，降低能耗，节约成本；

    (2)粗轧立辊轧机配置自动宽度控制(AWC)系统，可有效地保证宽度控制精度，减少切头切尾长度，提高金属收得率；

    (3)设置无芯轴热卷箱，减少中间坯头尾温差；

    (4)精轧机配置先进的板形和厚度控制系统，以保证带钢尺寸精度和板形；

    (5)带钢冷却采用层流冷却模型，可准确控制带钢卷取温度，具备生产双相钢(多相钢)条件，可提高产品的市场竞争力；

    (6)采用全液压三助卷辊式地下卷取机，带跳步控制功能；

    (7)选用全交流调速系统；

    (8)采用全数字化控制技术；

    (9)采用成熟的工艺控制技术和工艺控制模型，以保证热轧板卷质量和尺寸精度；

    (10)设置生产制造执行系统(MES)，采用先进的物流控制技术，以提高热轧厂的综合管理水平；

    八钢1750mm热轧生产线立足于国产化，采用部分引进技术，目前已成为国内较先进的热轧生产线，该生产线的建成提高了八钢产品的市场竞争力。