浅析本钢2300热轧生产线的设备先进性

摘 要：本钢2300热轧项目是本钢集团公司“十一五”发展规划中的重点技改项目，是本钢实现品种全、质量高千万吨级精品板材基地的重点工程。本文将从设备选型角度重点论述2300生产线的先进性。

关键词：2300生产线 先进性

2300生产线为常规半连续式热轧带钢机组，全线由4台组合蓄热步进梁式加热炉；两台高压水除鳞箱；一架定宽压力机；一架两辊可逆粗轧机，一架四辊可逆粗轧机；中间辊道及液压翻转式保温罩；双曲柄式飞剪；七机架精轧连轧机组；一套配有强冷装置的带钢层流冷却装置；三台移动式液压三助卷卷取机；托盘式钢卷运输系统组成。以上热轧设备构成貌似常规平淡，但其中蕴含着国内及世界领先的热轧工艺设备如下：

1 蓄热式加热炉

本钢2300热轧线共有四台组合蓄热步进梁式加热炉，该加热炉采用了组合蓄热的供热方式；水梁立柱采用汽化冷却、双层绝热包扎；采用最佳化燃烧控制模型。这些先进技术的使用，使加热炉生产在保证板坯加热质量的前提下大大节省了能源，并有效减少了废气的排放，具备了高产、环保、低耗、节能的特点。下面就其先进技术做一个简要的介绍。

1.1先进的组合蓄热供热方式实现了节能环保低耗的综合目标

本钢2300mm机组加热炉采用了蓄热燃烧结合常规燃烧的新型组合蓄热供热方式，蓄热式燃烧技术是20世纪90年代开发成功的一项高效燃烧技术，由于其良好的节能、环保效果，蓄热式燃烧技术得到了越来越广泛的运用。蓄热式燃烧技术可有效的利用烟气余热，有很好的节能效果，局部的常规燃烧辅助能够有效的弥补蓄热技术在炉宽方向的温度缺陷，实现钢坯加热质量和节能环保效果的完美结合。

本钢2300热轧线加热炉设8个供热段，按板坯在炉内行进方向分别是：预热段上加热段、预热段下加热段、第一加热段上加热段、第一加热段下加热段、第二加热段上加热段、第二加热段下加热段、均热段上加热段、均热段下加热段。同时在预热段前方设一不供热的热回收段，有效回收常规排烟烟气余热。

蓄热式燃烧技术得到很好的应用。

新型组合蓄热供热方案结合了蓄热燃烧供热技术和常规燃烧供热技术的优势，既能提高加热质量、保证板坯在长度、断面上的温度均匀，又能达到节能、环保和低氧化烧损的目的。

1.2.加热炉设备系统稳固保证加热炉的运行周期

加热炉设备系统运行稳定，定修周期可以达到12至14个月，这主要得益于设备科学的设计和精心的维护。加热炉设备系统维护主要包括：炉体砌筑、烧嘴、助燃空气系统、混合煤气系统和排烟系统。

1.2.1炉体砌筑

炉体砌筑采用复合炉衬，强化绝热，减少热损失，节能，提高炉子使用寿命。炉底水梁和立柱采用优化设计，减少管底比，并采用双重绝热包扎，节能效果好。水梁采用双层小直径结构，由两根圆形无缝钢管组成；立柱为无缝钢管制作的双层套管。水梁与立柱通过三通接头连接在一起，并使立柱在炉子工作状况下保持与水梁的垂直。炉内水梁在合适位置采用错开布置技术，最大限度减轻板坯下部与支承梁接触处产生的“黑印”。

垫块材质和结构根据不同加热区域而不同，高度不等，材质不一。垫块结构采用最优的型式和数量，最大程度减少垫块压痕，以适应对不锈钢板坯的加热。

1.2.2烧嘴

1.2.2.1 HP3混合煤气平焰烧嘴

使用在加热炉均热段炉顶。空气从烧嘴侧部进入烧嘴，通过开有切向孔的圆环高速进入烧嘴砖内，变成旋转气流。煤气从烧嘴顶部中央低速进入烧嘴内，遇到出口的挡板后，以特定的角度进入烧嘴砖内，与空气混合、燃烧，由于旋转火焰的附壁效应，在炉顶壁上形成稳定的火盘。由于采用了一次风稳焰技术，达到较大的调节比和良好的火焰稳定性，同时可以实现低空气过剩系数平焰燃烧（α>0.8）。

烧嘴调节灵活，调节比可达到1：10，燃烧火焰稳定。

1.2.2.2混合煤气调焰烧嘴

该烧嘴为低NOx型，带有中心风，使用在各下部供热段。烧嘴采用特殊的供风技术，使空、煤气充分混合燃烧，减少NOx的生成，满足环保要求；烧嘴带有中心供风系统，具有大调节比性能。烧嘴在小流量条件下其火焰仍可保持一定的长度且刚性好。

该系列烧嘴采用二次燃烧原理，将空气分两次供入，同时利用二次风不均匀分布来组织煤气和空气的混合，避免出现燃烧局部高温并缩短燃烧产物在高温区内的停留时间，从而达到降低氮氧化物生成量。

该烧嘴设有始终保持一定压力的中心风，使得烧嘴具有较大的调节比（正常1：10；最大1：16）和良好的火焰稳定性，尤其在小能力下仍可保持火焰一定的刚性和长度，同时该烧嘴还具有较小的结构尺寸。

1.2.2.3.蓄热烧嘴

本钢2300热轧线加热炉采用的是美国布洛姆（Bloomm）公司的节能型FSB1150 蓄热式烧嘴，是低氮氧化物排放和高效燃烧方面最新的技术。高效燃烧通过一对烧嘴周期替地燃烧交替地将燃烧空气加热以及将炉内的烟气热量储存起来。当一个烧嘴燃烧时，烟气通过另一个烧嘴，加热其中的蓄热体。当这种蓄热体被加热后此烧嘴开始燃烧，原来燃烧的烧嘴开始抽吸并排放烟气。助燃空气流经高温的蓄热体时而被加热。

尽管由于预热空气温度很高，但烧嘴砖的尺寸优化设计强化了烟气的再循环，从而进一步降低氮氧化物。

BLOOM 1150 系列蓄热式烧嘴采用高性能的换向阀（烟气换向阀，助燃空气换向阀，燃气换向阀）来控制烟气和助燃空气的流向。在极低热负荷时，所有换向阀都关闭，仅剩下点火烧嘴。这是该型蓄热式烧嘴具有良好调节性的一个重要特点。

1.2.2.4 蓄热烧嘴的维护

BLOOM 1150 系列蓄热式烧嘴采用陶瓷小球作为蓄热体，Al2O3含量大于99%的 耐火材料小球蓄热体，其直径为19毫米。蓄热体状态的好坏直接影响烧嘴的运行状态，蓄热体的更换成本较高，蓄热小球的清洗和更换也是加热炉的维护重点。蓄热箱为长方形，用于存放蓄热体，其保温材料容易损坏，是设计中的一处短板，我们通过更换耐火材料的种类得以解决。同时通过改善网格板底部的支撑解决了网格板频繁损坏的问题。几项改进降低了蓄热系统的事故率。

1.3 精细化的控制满足高级别产品的需求

石油管线钢、O5板、高牌号不锈钢等产品对温度准确性和稳定性要求严格，加热炉采用先进的自动化控制系统，加热炉过程计算机燃烧自动控制模型能对不同钢种，不同产量和不同装钢温度条件下的炉内板坯温度进行准确计算，并自动对炉内温度进行设定，精确控制炉温、坯料温度及炉内气氛，以保证各种钢种的加热制度，确保加热质量。加热炉设有较多的供热段，每段的供热能力有较大的调节范围，可适应不同钢种在不同产量下的不同加热制度。在加热不锈钢时可关闭部分供热段烧嘴，有意识地将加热段向后移，以使装料端炉温低，适应不锈钢低温时缓慢加热工艺的要求，避免不锈钢板坯入炉后因升温速度太快而产生裂纹。另外在加热炉水梁布置、垫块大小等方面均采取了优化设计，保证板坯悬臂小，垫块压痕小。步进框架动作轻缓，对钢坯实现轻抬、轻放，防止高牌号不锈钢表面产生划痕。当板坯较长时间停炉时，步进梁停在中位与固定梁同一标高或进行踏步以避免板坯变形弯曲。从而保证高牌号不锈钢等高级别产品苛刻的加热质量要求。

本钢2300热轧线加热炉于2008年12月投入使用，经过多年的生产实践检验，收到了很好的效果。所有的技术指标均达到极佳的设计要求。其主要指标如下：单耗，1129 kJ/kg （保证值为1191 kJ/kg）；板坯黑印温差最大值17℃（保证值≤19℃）；板坯内外温差最大值为5.6℃（保证值≤35℃）；氧化烧损0.68（保证值≤0.7%）；氮氧化物（Nox）排放58 ppm（保证值≤80ppm，O2 11%换算）。本钢2300热轧线的加热炉具备了高产、低耗、节能、环保、自动化程度高的特点。

2 定宽压力机

定宽压力机是目前世界上最先进的热轧板坯宽度调整装置，定宽机压力机的使用将有如下至关重要的优势：

宽度调整能力大，减少了连铸板坯的宽度规格，连铸板坯宽度规格与没有采用SSP前相比可以减少50%以上，对于2300MM轧机仅需6种宽度的板坯，因而可提高连铸机产量25%，结晶器宽度变化少，铸速恒定，连铸坯表面质量良好，可提高热装比率，节省加热炉能源达29%。板坯侧压速度快。由于连续、快速侧压（40-50行程/分，400毫米/行程），一块10米长板坯只需约30秒可完成侧压，提高了生产力，而且能控制板坯表面温度下降。侧压后的板坯形状非常规整，切损少，比采用大立辊切损约减少一半，侧压板坯边部凸起量较立辊轧制小得多，有效减少了水平轧制后的鱼尾切损，成材率提高。

定宽压力机布置在粗除鳞机与R1粗轧机之间，将进入粗轧机前的板坯进行一道次的大压下量减宽。板坯减宽的实现是由定宽机的两个对称布置的砧板（锤头）从板坯的两侧连续拍打板坯来完成的。砧板（锤头）拍打板坯边部的动作是“走-停”式操作，即砧板（锤头）接触板坯的时候，板坯不向前运动，由砧板（锤头）完成接触区域板坯的减宽，当砧板（锤头）离开板坯的时候，板坯开始向前运动，运行了一个设定的步长后停止，然后砧板（锤头）进行继续“拍打”板坯。定宽机循环完成此动作，从而一步一步地在整块板坯的长度方向完成减宽轧制。

3 R2粗轧机主电机

2300线R2轧机是日本TMEIC公司在东芝京滨工厂设计和制造的，是整个轧线最重要轧机，而R2上下辊主电机是轧机的动力来源，电机的好坏直接关系到轧机的长期平稳运行。为确保电机各方面的技术性能稳定、可靠。此电机采用了世界领先的电机制造技术，使电机具有世界先进水平。下面介绍几点电机主要先进性：

3.1选用凸极电机，使电机阻尼条故障率降低

在设备选形时，由于对选用凸极结构形式电机或是隐极结构形式电机进行考察。经了解，隐极电机制造工艺复杂，需用的材料单一，制造费用高，维护、检修困难。鉴于隐极电机问题较多，所以R2主电机选定采用TMEIC公司设计、制造的，价格较低、故障率低凸极电机。保证了R2主电机运行可靠性。

3.2 电机转子中空轴采用焊接方法制造，可降低转子故障率

本钢2300线R2主电机采用了TMEIC技术的窄缝焊接方法，将三段轴焊接在一起。焊接工艺是：采用数控深槽窄缝自动焊接机，焊接接口焊缝，并采用高频感应加热热处理机，消除焊接后产生的焊接残余应力及改善焊口的金属组织结构。TMEIC采用此技术为世界各地已制造25台此结构电机，目前都运行良好。

4 精轧机组CVCplus 装置

2300mm热轧线的精轧机F1～F7 机架全部配备有西马克专利工作辊弯辊/平衡液压缸和横移液压缸装置，即CVCplus（连续凸度可变控制）。它可以实现精轧板型平直度、板凸度的精确控制。CVCplus装置有两种结构形式，按工作辊弯辊/平衡液压缸的固定方式，可分为移动式 和固定式两种CVCplus装置。2300mm热轧线F1～F7机架全部配备为先进的固定式CVCplus装置。这种专利技术的固定式CVCplus装置，设备布置合理，结构形式创新。其横移液压缸柱塞是固定的，而液压缸的缸体是移动的；而工作辊轴端挡板的设计，则是把轴端挡板做成套，套在液压缸的缸体上，来锁紧工作辊，便于检查、维护和检修；同时整套CVCplus装置制造及装机精度高，设备使用寿命长，维护量很小。

5. 热轧带钢表面质量检查仪

热轧带钢表面质量是衡量带钢产品质量标准的重要指标之一。由于热轧生产工艺过程的复杂性，在轧制过程中不可避免会产生各种各样的带钢表面缺陷。这些产品缺陷直接影响最终制品的质量。带钢表面缺陷检查仪表连续在线检测出整体带钢全部表面情况，并自动分类缺陷类别，准确确定缺陷的部位，及时提示操作采取措施，可高效控制带钢产品的表面质量，提高经济效益。

2300热轧线Parsytec表面检查仪的先进性包括：一是在线检查带钢宽度为2200mm，通过高速CCD成像技术，适用轧制速度20m/s状态下的在线连续表面检查。二是可实现对热轧带钢产品上下全部表面连续在线100检查。三是为生产操作人员提供实时在线钢卷的检查分类结果和钢卷图，显示轧钢过程中钢卷缺陷图。四是实时检查钢卷周期性缺陷，当发现第一个周期性缺陷后立刻发出报警。可立刻采取措施，从而避免重复性缺陷产生。五是避免产生因无法预知的产品表面质量缺陷而引起的钢卷降级。六是可将带钢产品质量数据存档，自动缺陷分类，存储缺陷图像并生成缺陷数据库，可由用户随意查看，调用。七是质量管理人员可按检查数据离线检查任意钢卷的实物质量。帮助优化生产程序。

综上所述，本钢2300热轧生产线通过具有前瞻性的设备选型和应用，并结合先进的轧制工艺控制，很好地诠释了这个道理。相信本钢2300热轧生产线必将与时俱进，为把本钢建设成为国内精品板材基地贡献出举足轻重的力量！

作者简介：冯红玉（1973.11- ），女，辽宁台安人，1997年8月毕业于东北大学，本科，并获得冶金机械设备专业学士学位，现就职于本钢板材股份有限公司设备部，工程师，从事工程招投标项目管理工作。